半导体

华策光通信:用光通信技术解决室内定位挑战

作者:陈炳欣来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2015-05-06 16:43我要评论

随着智能手机、平板电脑、可穿戴设备等的快速发展,人们对基于位置感知的应用需求激增,在室内和室外的环境下,连续可靠地提供位置信息可以为人们带来更好的用户体验。然而,目前的情况是室外定位和基于室外位置的服务已相对成熟——基于GPS和地图的位置服务被广泛应用。所以,近年来位置服务的相关技术和产业开始向室内发展,室内定位技术成为热点,包括谷歌、微软、苹果、博通等在内的科技巨头都在研究室内定位技术,以期通过提供无所不在的基于位置的服务,推动由此带来的巨大应用和发掘商业潜能。在华策光通信公司CEO付强接受记者采访指出,目前应用于室内定位的技术方案很多,如WiFi、蓝牙、Zigbee等,但在诸多技术中,光通信是最具发展潜力的解决方案之一。

室内定位的挑战

GPS在室外定位领域已被广泛应用,不过它有一个很明显缺陷是很难用于室内定位,而且一般民用的精度也不够高(10m左右),相对于室内导航的要求(1m左右)还有一段距离。由此,人们大约80%%活动时间的位置服务,就是一个空白点,其中也蕴藏着巨大的商业利用。目前,谷歌、微软、苹果、博通等科技巨头均已开始研究室内定位技术。可以想见,未来随着室内定位技术的商业化,必将带来一波创新高潮,其影响和应用前景绝不会亚于GPS。

不过,相对室外定位技术来说,室内定位有其独特的挑战。首先,室内定位对精度的要求,远高于室外。比如消费者要在超市或仓库内找到某个特定商品,可能需要1米(甚至1米以内)的精度。其次,可靠性需求更强。室内环境变动性很强,也更复杂。比如商场的设置和隔断会经常发生变化,比如楼层的变化,再比如定位所依赖的基础设施发生变化。都对当前室内定位技术形成挑战。举例来说,一些大型的会议,参商往往会架设自己的WiFi 热点,这些设施会动态变化位置,甚至有时开有时关,如果定位技术是基于WiFi的,可靠性就会受到挑战。再次,是功耗问题。室内定位的发展必然要依托于移动互联网。功耗永远是移动终端最关注的要素之一。如果要实现随时随地的位置感知,必须降低定位所增加的设备额外功耗。此外还有可扩展性和响应时间等问题,系统给出一个位置更新需要一个响应时间,这个变化需要及时响应。

光通信定位的比较优势

目前,人们开发了不同的技术方案试图解决室内定位的问题,主要包括基于移动通信网络的辅助GPS(A-GPS)、伪卫星(Pseudolite)、无线局域网(WLAN)、射频标签(RFID)、Zigbee、蓝牙(Bluetooth)、超宽带无线电(UWB)、地磁其他卫星或地面数字通信及广播信号、红外定位、光跟踪定位、计算机视觉定位、超声波定位等。其中,在商业级室内定位产品主要有WiFi、蓝牙,光通信技术也是其中的一种。

基于WiFi的定位技术主要是以接收信号强度的三边测量定位的方法,通过信号强度和已知信号衰弱模型来估计参考点与待测点的距离。它的优点是布局和维护成本相对低,只需要采集WiFi热点的位置数据库;局限是定位精度低,大概能得到5~20m的精度。基于低功耗蓝牙的定位技术也将是一个重要方向。 该技术随着苹果iBeacon的发布,开始得到大规模部署。该技术需要布局Beacon网络,每个Beacon创建一个信号区域,定位精度可以做到区域定位,也可以通过RSSI与距离的关系公式计算出设备与Beacon之间的距离,另外还可以利用三边测量定位、指纹算法等增加定位精度。局限是很多移动用户不经常开启蓝牙设备,这就需要布局专用的Beacon设施,这需要有一个过程。

而光通信技术是将需要传输的信息编译成一段调制信号,用脉宽调制的方法附加到LED灯具的驱动电流上,利用室内无处不在的光源作为发射载体,以不增加任何硬件的智能手机接收并解码,解析出灯具发送的ID信息,再利用所获取的身份识别信息在地图数据库中确定对应位置信息,完成定位。优势在于,成本低、配置简,信息稳定安全,不受环境影响,保密性强。在部署上可以直接利用室内空间现有的照明灯具部署方案,不会对照明灯光有任何影响,LED照明灯具的改造根据不同情况,可以有不同解决方案,可以将非常低廉的成本做到更低。如在现有的LED灯具只增加一个低成本的定位模块即可,而且结合室内空间具体情况,可以只对其中部分照明灯具进行改造。同时不受室内环境下的多路径、多障碍等因素的任何环境影响,只有在特定的灯光位置下,信息直线性一对一传输,保密性强。

商业模式的意义

我们可以想象一些比较常见的应用场景,比如在大型商场里面借助室内导航快速找到出口、电梯,家长用来跟踪小孩的位置避免小孩在超市中走丢,商店根据用户的具体位置向用户推送更多关于商品的介绍等。总之,室内定位与导航是一种基础性的技术,前途不在于导航技术本身,而在于应用场景上给用户、给商家到底能带来什么。对用户来说,快速找到商场的停车位、找到自己想要的商品,随时随地的发起团购(社交属性)才是根本需求。而对于商家来说,向用户推送精准的商品信息,建立线上商城,才是商家的追求。

一般来说,光通信定位技术在推广阶段有两个主要空间:一是公共安全领域。比如光通信定位技术与消防系统紧密结合将可大大减少现场指挥的盲目性;在政府、军工部门光通信技术因点对点位置的要求,信息光线直线性传输,在防窃取,防泄漏方面有得天独厚的优势;在矿山等特殊行业,光通信定位技术可以实时确认矿井下工作人员的位置,也为救援提供有效的位置信息,为矿井下工作人员保驾护航。除公共领域外光通信定位技术更广的领域在商业服务市场。比如通过语音搜索餐馆,商场可根据你的需要推送各个餐馆信息、比价、特色菜;选定餐馆后,帮助预定餐位、室内引导用户去餐馆,并邀请周围好友过来聚餐,并在就餐结束买单时,商场推送周围的商品信息和娱乐信息,并可在线支付。这些服务将可以重构消费路线,延长顾客逛购时间;提供精细化位置服务,让消费者持续产生好感;此外还能统计分析客流,安位置推送、简化经营管理;甚至以020模式改变商场的经营方式。


责任编辑:陈炳欣
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