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【新领域】室内定位之“光”

在室内定位技术上,无论GPS、Wi-Fi,抑或是蓝牙,在精度方面都存在不同程度的技术缺陷。近年来,LED灯光定位这一技术以其精度高、成本低、定位快的特点被国内外越来越多的技术专家、相关企业所看好,光定位的时代到来了。

  随着人们对室内定位的需求在逐渐增加,近年来,国内外研究机构和技术专家纷纷在室内定位技术方面进行大量研究,各类室内定位技术也逐渐涌现出来。目前,室内定位技术可分为红外线定位、超声波定位、Wi-Fi、ZigBee、蓝牙、超宽带技术和LED光定位技术等。针对几种室内定位技术的特点,我们在精度、成本、优劣势和技术能否应用于手机上进行了对比。由此发现,现阶段多数室内定位技术的精度在5-10米左右,而技术上要做到高精度定位将付出高昂成本,并且在满足高精度定位的同时,也有不同的干扰因素存在,比较完善的定位技术目前还无法很好地应用。就室内定位技术各种因素对比来看,LED光定位技术可以在成本、精度、抗干扰能力等方面很好地解决室内定位在技术上的难题,从而可实现商业化的运营以及带动产业链上下游企业的发展。

  室内定位的LED之光

  在LED光定位这一理念提出前,面对室内定位精度上的遗憾,技术专家们一直在寻找着新的定位角色。

  21世纪初期,专家们发现荧光灯或发光二极管可发出肉眼看不到的高速明暗闪烁信号,并因此展开了利用其传输信息的联想。其中,日本研究者在2000年做出了利用LED照明灯作为通信基站进行信息无线传输的室内通信系统;松下公司与日本新泻大学做了视障者的步行研究,让佩戴VLC(可见光通信无线技术仪器)的视障者做步行时通过VLC技术定位后,传送定位信息于仪器中进行定位。此外,2008年10月的美国国家科学基金重点资助VLC通信技术研究;2013年10月11日,英国爱丁堡大学哈斯教授团队交付的第一台Li-Fi技术产品等。

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  近年,在室内定位方面,美国一家名为Bytelight的公司在该领域内颇为抢眼。该公司将研制的Bytelight芯片嵌入LED灯具,通过控制芯片,将二进制数据编译成高频闪烁的灯光信号,用户打开手机应用利用摄像头接收并检测,可在一秒内实现定位。当前,LED光定位在市场推广方面的问题,是Bytelight一直在进行努力的。对于该公司在成本、商业模式等方面的的具体介绍请见《3S新闻周刊》第51期《Light(ing)》。

  LED光定位技术的明显优势正吸引着越来越多的技术专家进行相关研究。光定位这一理念为室内定位技术带来了新的方向。室内定位领域也因此迎来了LED之光。

  华策白光定位技术

  对比国外,我国在可见光定位这一领域上发展又如何呢?其实我们并没有落后,我国多家公司也在灯光定位这一领域开展了研究。包括清华深圳分院、上海复旦大学、上海市科委等。但一个技术从孵化研究到落地,是有很多路要走的。目前在这一行业的研发和实施中比较领先和突出的就是华策光通信科技有限公司。

  该公司自主研发了基于LED白光定位技术的U-beacon室内定位系统和与之匹配的App应用——易逛,并且以江苏省常州小商品市场作为案例试运营(2万平方米)。据公司项目总监胡洪先生介绍:“白光定位在技术原理上是将需要传输的信息编译成一段调制信号,用脉宽调制的方法将信号附加到LED灯具的驱动电流上,使灯发出极高频率闪烁,利用手机摄像头检测到这种闪烁并将其还原为传输信息,从而进行定位。”对比国外此类技术,胡洪认为,U-beacon系统主要在编码方式、手机摄像头参数设置上存在不同。国外技术主要通过整个画面去取数据做分析,而华策只是针对光源发光面来做数据处理,抗干扰能力大大增强。在光源接收和处理方式也较简单,只需找到光源进行提取,做一些图像来处理,就可快速得到相关发送信息进行定位。

  此外,对于大家关注的成本问题,副总经理唐海军提到,该技术只需在原有LED灯具上将定位模块附加到灯的电源上,相对于灯的价格来说,还不及五分之一的成本。对已装有LED灯的商场,只要承担购买该定位模块的成本即可。当然,对于未安装LED灯的商场面临的灯具替换问题,公司可根据商场定位需求设计对应方案,节约成本和能源的同时也可弥补传统定位技术在精度上的不足。

  尽管如此,目前已在Wi-Fi定位上投入较多成本的商场是否愿意在光定位上继续投入呢?据中国经济网报道,以5万平米的商场为例,Wi-Fi定位需人工布点和数据匹配,按每50平米一个点,要支付硬件和人工成本约62.5万元。而灯光定位无需铺设专用设备,避免了部署和运营的高成本。更换LED灯具或安装定位模块虽会花费硬件成本,但LED灯本身是节能的。同样假设5万平米的商场,以3-4平米安装一个灯计算,在已有LED灯上加装定位模块所需成本不会超过10万元,而对于未安装LED灯的商场来说,加装灯具和定位模块所需成本同Wi-Fi相近。并且可以根据商场所需精度,在3-10米精度内做调节,近而减少成本投入。按LED灯30%~50%的节能率来计算,一至两年就可在电费中收回成本,相信商家们会看到其中更长远的优势。

  而且更具吸引力的是,随着技术的应用和推广,可为商场和零售商带来额外收益。唐海军提到:“用户在利用易逛定位的过程中,商场内用户停留过的商铺位置都可记录、分析、统计,我们可依此做基于实际的位置销售和分析、及精准化服务。利用基于1米的精准位置行为可清楚分析出商场、品牌和用户三方之间的逻辑关系以及顾客在店内停留时间等。这将促进店铺间的促销及合作,这也是现在商家缺少的。”预计由此而来的商务模式和开发平台自然是灵活多样的。商场在享受光通信带来的商业回报之外还能在能源上减少开支,这对商场而言可理解为零投入,大家又有什么理由说不呢。

  当然,在谈起华策从实验室到现实案例的应用时,公司副总经理唐海军表示:“我们从实践中还是发现了一些实际问题。如手机平稳端着和倾斜时对灯光的获取能力不同,目前已由5度、10度改进到了50度。还有快速前进时定位速度未赶上客户行走速度的问题,现在已解决步伐节奏的问题。在用户体验方面还是需要我们技术团队、产品团队和运营团队在实践中一直去完善和优化的。”

  光定位技术展望

  目前,我国光定位技术正处于快速发展阶段,未来的路还很远,未来也将面临更多挑战。新技术与传统技术上的不断磨合;硬件适配和楼间高度的突破;随着产品的应用范围扩大,对知识产权的保护,市场价格定价等问题,这些都是华策在企业发展中需要考虑的。

  而当下,光定位技术一边面临市场推广的压力,一边面临技术普及问题。一些新产品推出不久就会被模仿、山寨,这些问题需要相关公司将技术同自己的专利和品牌尽可能推广和保护起来,注重资源积累和维护。而且,有关部门应尽快制定相关行业标准改善目前市场局面,给LED厂商提供一个更有活力、更加规范的发展环境。

  光定位技术的应用一是基于室内商业化,如商场、购物广场、图书馆等室内大型场所。另一个是基于行业,如煤矿、矿井、军队等行业。期待未来能将市场逐步向更多领域延伸,让更多用户体验到室内定位之“光”,使LED光成为一个可运营的资产。希望光定位这个点在将来能推动LED产业和室内定位技术的变革。(文丨本刊编辑 蒋佳慧)

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