電子發燒友網報道(文/周凱揚)要說當前的室內定位技術,基本上是UWB與藍牙聲勢最大,5G也開始了相關的部署,但他們或多或少都有自己的局限性。為了突破衛星定位無法解決室內精確定位的挑戰,終于有國內團隊開始另辟蹊徑,選擇了自主研發不同的技術路線。
今年9月,武漢大學科技部“十三五”重點研發計劃項目成果孵化企業知路導航發布了高精度音頻室內芯片Kepler A100,以及基于該芯片的核心模組AM100S專用模組AM100、開發板AM100S-DEV與AM100-DEV、開發套件AM100-Kit和SDK。該芯片采用了28nm制程工藝,由知路導航全自主研發。音頻定位技術擁有高精度、易部署和隱私保護等特性,那么這個所謂的音頻定位技術究竟是如何在復雜的室內環境做到定位的?定位精度與其他方案相比又如何呢?
分米級精度
音頻定位采用的是類似衛星定位系統的交匯定位原理,僅需要音頻定位基站和音頻定位解算終端(如手機或標簽)即可實現定位。在室內空間部署音頻定位基站并通電后,基站會向室內空間廣播音頻定位信號,此時音頻定位解算終端接收到音頻定位信號后,測量信號從不同的基站到終端的傳播時間,即可解算終端位置。
在室內定位中,最重要的指標自然是精度。目前這方面做得最好的當屬UWB,理想狀態可以做到分米級(0.1米)的精度,而藍牙和5G暫時只能做到亞米級的精度。據知路導航透露,其音頻定位方案精度可達分米級(0.2-0.8米)。
不僅如此,由于音頻定位所用的乃是16.5kHz-23.5kHz環境友好頻段,并進行了特殊的編碼和調制,以目前在高鐵站、機場航站樓、會展中心的使用案例來看,都呈現出了較好的抗干擾和抗遮擋效果。不過,室內定位場景多樣復雜,沒有一項室內定位技術可以宣稱全場景覆蓋,未來音頻定位技術還需要到更多的場景中驗證定位效果。
基于音頻定位的原理,最小的音頻室內定位系統需要4個基站,室內音頻定位系統復雜度低,定位精度較高,單個基站即可覆蓋30至50米的范圍?;緜?,只需給音頻定位基站通電即用,其部署難度和成本不高,后期維護成本較低;用戶側,僅需在手機上運行音頻定位SDK/APP或使用專用的音頻定位標簽即可接入。這與UWB相比,對于用戶側降低了硬件要求。
選定RISC-V的原因
RISC-V作為近年來在IoT市場風生水起的熱門架構,在各種場景下都有它“出鏡打卡”的身影,那么知路導航為什么會選用RISC-V作為芯片架構?
知路導航接受電子發燒友采訪時表示,在當前國際大形勢下,自主可控是我國科技產業發展必須要考慮的問題之一。目前,在室內定位領域,諸如UWB等定位的核心技術均由國外團隊發起和掌握,音頻定位技術是業內較少的全自主研發的國產技術,為了使音頻定位技術產業應用根基的穩固,知路導航必須要選擇從芯片做起。
在芯片研發上,知路導航之所以選擇使用RISC-V作為芯片架構主要有兩方面考慮。一方面,在芯片行業,芯片架構的專利授權是目前行業受掣肘的原因之一,而RISC-V作為一種新興的開源芯片架構,在知識產權方面限制少,可以提高自主可控程度,降低應用風險。另一方面,包括室內定位在內的全域位置感知,是AIoT時代不可或缺的感知內容,而x86和ARM并沒有在AIoT領域內有先發優勢,反而RISC-V可能更適合AIoT領域的應用環境。
隱私保護+無限并發
當前隱私保護再度推上熱點,GPS與北斗定位如有隱私泄露的話,使用者的大致位置就會被他人獲知。而室內高精度定位中一旦發生泄露,用戶受到的隱私侵害更加嚴重。因此不少定位技術在一些場景中采用了主動定位模式,由用戶側來選擇是否共享或開啟定位。知路導航的音頻定位又有何妙招來保護隱私呢?
知路導航音頻室內定位技術采用的是類似北斗衛星導航的廣播模式:基站僅負責發射信號,終端負責接收并解算,終端與基站并無交互。這也就是說,所有的定位解算均放置于終端側,用戶可以自主選擇是否將位置共享給服務端或其他用戶,用戶具有隱私保護的主動權。
同時,也正是因為使用了這種無需交互的廣播模式,不像其他的室內定位技術,音頻定位的用戶容量并無限制。
小結
室內定位發展至今,其實已經成了各大定位技術在精度、成本和落地速度等方面的比拼。據了解,基于Kepler A100的各類產品均已量產,即將覆蓋南京南站56萬平方米的室內區域,提供優于1米精度的室內外無縫導航,證明了在這類大規模區域的實用性。知路導航的音頻定位技術從參數性能上來看非常優異,不過這套潛力十足的定位方案也還需要驗證和落地更多的場景,才能繼續開拓室內定位這一競爭激烈的市場。
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原文標題:繼UWB和藍牙之后,音頻也要進軍室內定位?
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