BLE Beacon是最佳室內(nèi)定位解決方案嗎?
全球IT產(chǎn)業(yè)正在恢復到COVID 19之前的水平。但是,工作習慣卻已經(jīng)進入到一個新的時代,越來越多的公司的辦公室,從固定座位轉(zhuǎn)為遠距上班,這也促進了室內(nèi)定位市場增長。
在市場規(guī)模方面,也因COVID-19的大流行擴大了對室內(nèi)定位市場的需求。各國政府和企業(yè)正積極導入室內(nèi)定位解決方案,進行設(shè)施管理、智能隔離、病毒和人員的追?及管理等。例如,Inpixon以醫(yī)療保健市場為目標,提供解決方案以幫助控制COVID-19;捷克的Sewio則是提供 UWB RTLS 解決方案,協(xié)助企業(yè)型員工行跡紀錄并實現(xiàn)智能隔離。
根據(jù)Verified Market Research的最新的研究報告顯示,2019年BLE Beacon和iBeacon的全球市場規(guī)模為6.96億美元,預計到2027年將大幅度成長到1095.32億美元,從 2020年到2027年的復合年增長率高達87.74%(圖一)。
圖一 : BLE Beacon和iBeacon的全球市場規(guī)模預測。(source:Verified Market Research;作者整理)
因此基于各種因素背景下,iBeacons和BLE Beacon的應(yīng)用越來越多;例如會發(fā)現(xiàn)在包括攝影鏡頭、LED照明、PoS設(shè)備,和數(shù)字電子廣告牌內(nèi)都能發(fā)現(xiàn)Beacon的解決方案;而智能手機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和基于位置的應(yīng)用程序也逐漸地普及,以及GPS技術(shù)在室內(nèi)環(huán)境中的低效率,都推動了全球室內(nèi)定位市場的擴大。
室內(nèi)定位系統(tǒng)是定位系統(tǒng)領(lǐng)域的一個技術(shù)分支。為什么除了使用衛(wèi)星的技術(shù)之外,還有用于室內(nèi)定位系統(tǒng)的技術(shù)?這是因為僅靠衛(wèi)星定位的話,在大樓、機場、小巷、停車場和地下位置等地方,準確度相當?shù)突蛘叨ㄎ煌耆 ?br/>
典型的衛(wèi)星定位需要從至少四顆衛(wèi)星接收訊號,如果可以接受更多衛(wèi)星訊號的話,精確度將會大幅提升。但是收到的訊號少于3個衛(wèi)星數(shù)時,精確度就會大大降低。
然而這些訊號會被建筑材料,如屋頂、墻壁和其他物導致衰減和散射。由于衰減和散射,會讓降低能接收的訊號,使得在室內(nèi),利用衛(wèi)星定位的準確性就會大幅降低。然而,隨著這些年來接收端靈敏度的提高,雖然室內(nèi)定位的準確性可能會降低,但不太可能完全失敗。
但是,僅靠衛(wèi)星來進行室內(nèi)定位的話,對于獲得期待中的精度是遠遠不夠的,這時就需要透過無線技術(shù)來進行室內(nèi)定位。例如,藍牙、Wi-Fi、RFID、UWB等。這其中,雖然已經(jīng)有許多公司開始導入藍牙,但目前藍牙還沒有成為室內(nèi)定位的主流技術(shù)。
藍牙室內(nèi)定位機制與裝置
藍牙(Bluetooth)是一種用于在短距離的無線通信技術(shù),例如大家非常熟悉的智能手機和無線音訊設(shè)備之間的連接。而在物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域,藍牙發(fā)表了一種名為BLE(Bluetooth Low Energy)的技術(shù),顧名思義,其目的是在降低功耗和成本的同時,還能保持與傳統(tǒng)藍牙相同的通訊范圍。目前藍牙有兩種數(shù)據(jù)通信方式,BLE是采取較少耗電的廣播方式。
藍牙本身并不是一種定位解決方案,但基于其接近性,被用作微型柵欄的解決方案,透過將藍牙傳輸設(shè)備所發(fā)出的無線電波作為參考點,來確定柵欄的內(nèi)部和外部。再利用放置在室內(nèi)多個藍牙發(fā)射器或接收器的訊號來確定位置(圖二),并且通過調(diào)整無線電波的發(fā)射和接收間隔,達到長時間運作和實時確認位置。在國外,立即尋址大多被用于博物館、游樂園和展覽館的路線搜尋(如會議室、廁所和停車場)。
圖二 : 藍牙是利用多個藍牙發(fā)射器或接收器來進行室內(nèi)定位。(source:日本ACCESS;作者整理)
其中,由于智慧手機和Beacon等兼容設(shè)備的已經(jīng)相當普及,以及藍牙5.1和UWB(超寬帶)的技術(shù)能力不斷突破,目前幾乎都是透過無線電波的方式來提高定位的精度。
例如在某個團體中,希望隨時都能掌握每個成員在建物中的位置或行跡時(圖三),就可以讓成員攜帶一個內(nèi)建BLE Beacon的傳感器,或已經(jīng)安裝APP的智慧手機。
圖三 : 利用Beacon定位來獲得特定區(qū)域內(nèi)是否有成員駐在。(source:三菱DCS;作者整理)
同時也在建筑物中的適當位置安裝例如ESP32等的訊號處理收發(fā)模塊,來獲得成員Beacon的訊號強度。此時,Beacon就會被定義成是一個發(fā)送器,當收發(fā)模塊獲得訊號后,就會將數(shù)據(jù)發(fā)送到Gateway Device,最后Gateway Device再將所接收到的所有數(shù)據(jù)合并后上傳到云端進行運算處理。
雖然透過手機的方式來進行定位,會比傳感器復雜許多。但是,因為目前智能型手機相當普遍,因此在導入成本上會比傳感器低廉許多。
Beacon與地理圍欄、Wi-Fi和NFC有何不同?
Beacon與地理圍欄
Beacon和地理圍欄(Geo-fencing)不同的是,Beacon主要使使用BLE Beacon技術(shù),來加強與智能手機的通信,而地理圍欄則使用GPS訊號。行動設(shè)備的電池壽命對GPS運作有很大影響,因為地理圍欄需要衛(wèi)星和移動電話塔來確定位置。因此與地理圍欄相比,Beacon更準確些,同時在室內(nèi)的效果相對更好,而地理圍欄則是適用于戶外近距離的確認。
技術(shù) | Beacon | Geo-fencing |
電池使用時間 | 低功耗 | 中度功耗 |
偵測范圍 | 最大范圍為230英尺或70米 | 無最大范圍 |
偵測精確度 | 1公尺 | 5公尺或16英尺 |
導入成本 | 低成本 | 無須基礎(chǔ)設(shè)施,非常低 |
最佳應(yīng)用場合 | 是室內(nèi)場所、室內(nèi)活動、客戶分析和掌握客戶忠誠度的理想選擇技術(shù)方案 | 適用于戶外區(qū)域、戶外活動和客戶分析 |
Beacon與Wi-Fi
Beacon和Wi-Fi是相當類似的。都可以透過發(fā)送容易被行動設(shè)備檢測到的無線訊號號來進行識別和傳遞近距離互動。但是在基地臺成本上,Beacon比Wi-Fi更便宜,這是Beacon和Wi-Fi最大的不同。
不過,今天大多數(shù)商店、商場和辦公室都至少已經(jīng)有一個Wi-Fi基地臺,因此在導入Wi-Fi定位時,可以節(jié)省下部分基地臺的成本。由于Beacon設(shè)備的價格比較便宜,大多數(shù)機構(gòu)喜歡使用多個Beacon,來獲得目標對象位置更準確的數(shù)據(jù),并發(fā)送營銷活動的資料。而Wi-Fi在近距離營銷活動方面并無法提供這樣的準確性。
技術(shù) | Beacon | Wi-Fi |
電池使用時間 | 低功耗 | 基地臺使用交流電,因此無電池問題 |
偵測范圍 | 最大范圍為230英尺或70米 | 訊號發(fā)射距離可達33英尺或100公尺 |
偵測精確度 | 1公尺 | 1~5公尺 |
導入成本 | 低成本 | 相對較高 |
最佳應(yīng)用場合 | 是室內(nèi)場所、室內(nèi)活動、客戶分析和掌握客戶忠誠度的理想選擇技術(shù)方案 | 適用于室內(nèi)活動、客戶分析和掌握客戶忠誠度 |
Beacon與NFC
Beacon和NFC的主要區(qū)別在于用電來源,NFC是不需要專屬電池提供電力來操作。此外,NFC Tag比Beacon設(shè)備便宜一點,NFC可提供有關(guān)客戶端的數(shù)據(jù)相當有限,但能在特定的情況下進行工作。
技術(shù) | Beacon | Wi-Fi |
電池使用時間 | 低功耗 | 無需電池即可工作 |
偵測范圍 | 最大范圍為230英尺或70米 | 只有幾公分的范圍 |
偵測精確度 | 1公尺 | 只有幾公分的精確度 |
導入成本 | 低成本 | 相對更便宜 |
最佳應(yīng)用場合 | 是室內(nèi)場所、室內(nèi)活動、客戶分析和掌握客戶忠誠度的理想選擇技術(shù)方案 | 非常適合相對確認、安全性確認、少量訊息傳輸,隨時隨地提供訊息 |
Beacon定位相對訊號處理
Beacon的定位處理方面,目前最常用的有以下三種方式:
近接性方式
測量出最接近的Beacon。這適用于粗略的位置識別。
三點定位測量方式
安裝多個具有定義坐目標Beacon,并基于這些Beacon的無線電波強度進行三點測量??梢垣@得精細坐標,但精度取決于無線電波的強弱狀態(tài)。
指紋(Fingerprint)定位方式
將空間劃分為多個區(qū)塊,并且針對每個部分(指紋)預先測量來自Beacon的訊號強度。再透過測量值和強度特性最相似的地方來獲得坐標。但系統(tǒng)每次開啟時都需要重新測量訊號強度,這需要耗費一些時間和過程。
Beacon有哪些可追蹤的對象
現(xiàn)階段而言,已被開發(fā)出來可以跟?的一些應(yīng)用包括了:
?標示出位置
Beacon有助于標示出一個物理空間,提供高達1米的精度,這比無法在室內(nèi)使用地理圍欄的精確度更高一些。
?事件的被觸發(fā)
在智能手機上使用時,Beacon會觸發(fā)各種功能,例如進入房間時燈光會被開啟,進入商店時,會主動向手機發(fā)送優(yōu)惠券。也就是說,會依照當時所處的環(huán)境或場合,觸動一些事件的發(fā)生。更常被廠商用來作為對其客戶忠誠度計劃的應(yīng)用,有助于了解客戶的行為進而提供獎勵或優(yōu)惠。
?位置或行跡的追蹤
使用傳統(tǒng)的地理圍欄技術(shù),沒有辦法在室內(nèi)找到某人,但Beacon可以在室內(nèi)尋找特定人員位置或行跡,就像Google地圖在室外一樣,會提供某人正往商店、公共汽車站或博物館的方向行動。
?分析和資料收集
Beacon的準確性允許個人收集比Wi-Fi信號或GPS更可靠的數(shù)據(jù)。可以幫助店主更能了解客戶在商店中的移動方式和位置。雖然Beacon本身不會主動收集信息,但可以透過使用像Bleesk的應(yīng)用程序,來進行主動式擷取所需要的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù),改善店內(nèi)的通道、動線,實時調(diào)整營銷活動,進行店內(nèi)物品或活動的改善。
?物品和人員的追蹤
從作業(yè)或運送中獲取信息。例如在運輸和制造部門,管理人員可以利用Beacons隨時了解產(chǎn)品的確切位置。
?引導和互動
Beacon可以自動向APP使用者發(fā)送安全問題的通知。例如,可以幫助行走的病人進行轉(zhuǎn)向,或提醒工廠工人注意危險條件的變化,還可以與地理圍欄結(jié)合起來,增加各種導引信息的安全性。
結(jié)語
隨著低功耗藍牙Beacon技術(shù)的發(fā)展,市場上已有更多的創(chuàng)新想法被提出??梢源蠓忍嵘?人員或物品的高精準性。因此Beacon正被開始大量應(yīng)用在保全或門禁等各種的場合上,例如:被移動物品的近接性感測、移動設(shè)備的位置、利用增強型BLE解決方案來強化GPS、地理圍欄或Wi-Fi的精確度。
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