瞄准室内定位大市场！村田UWB模块精度达厘米级别

由 judy 提交于周二, 1 六月 2021 - 15:15

作者：电子创新网张国斌

在移动互联应用走向深入、数字经济加速腾飞以及政府公共安全提升的多种因素驱动下，一个新的大蓝海市场----室内定位市场就要爆发了！仅仅以在线外卖用户来看，中国在线外用户2018 年达 3.58 亿人，2019 年突破 4 亿人次，规模突破 2800 亿元，另外，传统的餐饮、商超、休闲娱乐行业也纷纷开启 O2O 模式，依托城市商业中心和公众号、小程序等服务平台提供自己的产品，而在企业应用方面，智慧工业、智慧城市催生了大量行业深室内定位应用。如工厂、医院、养老院、监狱/看守所/戒毒所、施工现场等都大规模引入室内定位，商业中心对室内定位要求也在逐渐升高，这些都推动高精度室内定位技术走向实际应用。

根据KBV研究公司发布的新报告《亚太室内定位市场》，在预测期内（2017-2023年）内，该报告预测亚太室内定位市场规模将实现44.7%的年均增长率。按技术类型划分，基于传感器和标签的市场在亚太地区室内定位市场中占有最大的市场份额，并将在2023年之前继续占据主导地位。基于射频的市场预计将在（2017 - 2023年）期间见证43.1%的复合年增长率。预计到2023年，全球室内定位市场规模将达到580亿美元，在预测期内以42%的年均增长率上升。

目前，常用的室内定位主要是邻近探测法、质心法、极点法、多边定位法、指纹法和航位推算法，各种原理各有优劣，在不同应用场景、不同预算要求下，也可将不同的原理组合使用。目前主流技术主要有以下几种：UWB、蓝牙、WiFi、RFID、超声波室内定位等。这是几种技术的对比。

从上表看出，超宽带（UWB）室内定位技术相比有突出的优势，因而被认为是未来室内定位主流技术，UWB定位的基本原理是飞行时间测算ToF(Time of Flight)。为了实现始终同步,ToF测距方法采用了时钟偏移量解决时钟同步问题。其通过平均正向和反向多次测量的平均值,减少了对任何时钟偏移量的影响,从而减少测距误差,定位精度正常情况下可以达到10cm,同时其可探测移动的角度误差控制在3度以内。

现在，万事俱备，只欠UWB模块！一个好消息是精度达厘米级的村田UWB室内定位模块不久将量产上市！

村田UWB模块介绍 
据介绍，村田的UWB定位模组是UWB与蓝牙的combo模组，模组的射频基带芯片是Qorvo的IEEE802.15.4z-2020 UWB芯片DWM3000，它具有充分的灵活性，可以支持广泛的UWB应用。与上一代模块相比，DWM3000在功耗上有很大的改进，并增加了对CH9的支持。

村田模组还集成了一个Nordic 的低功耗蓝牙系统级芯片(SoC) nRF52840，它基于ARM cortex-M4 内核。它还集成了一个ST的三轴运动方向检测传感器。支持的频带是Band5(6240-6739.2)和Band9(7121.9-8852.5)，它支持接口有UART/SPI/I2C/SWD/USB/GPIO等，模组大小是10.2 x 8.3 x 1.5mm max, 是6层PCB板，工作温度是-30度到85度，工作电压是2.5~3.6V。

据村田介绍，该模组的特点是： 
1、定位精度可达10 cm 
2、可同时用于定位和无线数据传输 
3、可靠性高，抗干扰、抗衰减能力强 
4、可用于加密的通讯和测量 
5、支持定位系统中高密度的信标部署 
6、为满足纽扣电池供电，软硬件都进行了低功耗优化 
7、内置蓝牙可用于和手机、平板等设备的通讯 
8、同样的模组可以用来制造信标、接收节点和网关；

村田表示，UWB室内定位模组六大优势： 
1、易于部署，使用POE供电； 
2、功耗低，纽扣电池也可以工作几年； 
3、精度高，小于30cm 
4、提供API方便定位数据输出； 
5、适合私密环境部署；

除了室内定位还可以应用到校车管理、停车场管理、工厂AGV，仓储管理、园区管理、博物馆语音导游等领域。 
 
村田提供UWB模组、UWB tag和UWB 锚点三个产品

整个系统部署非常简单，如下图所示，整体系统由定位锚点（UWB anchor）,UWB tag和UWB PC主机模组构成，UWB tag间距30米左右。

为了验证定位精度，村田还进行了几个测试。

试验1是客户A静止试验 
在特定的位置上暂时设置标签，然后在我们的位置结果中比较它们的位置。 
系统与地实。

测试2是客户A运动测试 
测试者用不同的手拿着2个不同的标签，绕着中心走一圈。 
实验室的区域。位置结果显示在屏幕上，并在同一时间记录。 
的时间。然后利用数据日志进行对比。

从测试结果看，客户A静止测试 
1. 平均误差距离<6cm 
2. 误差距离≤15cm时，100%结果

对于边界附近的标签。 
1. 平均误差距离<10cm 
2. 99%的结果，误差距离≤20cm

客户A运动测试结果 
1. 平均误差距离≤15cm 
2. 70~80%的结果，误差距离≤20cm。 
3. 误差距离≤30cm时，90%的结果

客户B测试场地不是规则的，这个测试用了12个tag和7个测试锚点，结果如下：

室内定位市场是个蓝海市场，目前已经有多家公司涉足其中，包括Apple，Google，HERE，Micello，三星，Broadcom，CSR，Microsoft，Cisco Systems，Qualcomm，Navizon，Beaconinside，Bluepath，GiPStech，MazeMap，Nextome，Pinmicro，Pointer等，村田的UWB模组可以帮助本土厂商迅速部署。

在慕尼黑上海电子展上，村田现场展示了UWB定位模组，这是现场演示图。在现场，村田赛芯电子高级工程总监王爱峰亲自介绍了村田的UWB定位模组以及实际定位演示，大家在微信短视频号“<a href="https://mp.weixin.qq.com/s/ih-Rt0fqPGKWLBl9AGR3dA">张国斌的芯时空</a>”上可以观看这个演示。（完）