行動世界中定位服務的重要性與日俱增

作者 : Paddy McWilliams,CEVA連線業務部門產品行銷總監

身處在這個行動世界中,我們日漸明白「定位」是多數裝置絕對必備的功能。有些應用已相當普及:手機和車輛上的導航系統、尋找車子停在哪裡,或是追蹤孩子的位置等等…

定位服務在物聯網整體應用領域的成長更是突飛猛進,包括在無人機、物流追蹤、農業靜態裝置定位,以及都市自動化領域的應用。根據GlobeNewsWire的資料,到2025年,預計GNSS市場的複合年均成長率將達到17%;Markets and Markets預測,到2022年底,物聯網定位市場的複合年均成長率將逼近38%。如此看來,這確實是千載難逢的好機會,但挑戰在於:沒有一種解決方案能完美滿足所有定位需求。滿足特定需求的最佳解決方案通常需要多種不同的技術。

COVID-19追蹤

由於COVID-19疫情肆虐,用於疫情管理的近接追蹤功能已在世界各地廣泛應用。藍牙(主要是藍牙低功耗,BLE)是此應用公認的絕佳選擇,能以極低的耗電量提供合理準確度的優異比對功能,最重要的是,它已廣泛應用於行動電話上。至於其他選擇方案,UWB確實能提供更精確的測量結果,但它才剛開始部署於行動電話上,普及率仍然不高。

GNSS雖已在行動電話上廣泛應用,但執行這個應用程式卻太過耗電,藍牙因此成為工程實務上的首選。然而,如同許多其他應用情境,整個解決方案不只是近接偵測這麼簡單,還需要透過手機本身即已配備的Wi-Fi和/或行動寬頻的定期雲端通訊功能才能運作。當然,COVID-19不會只感染攜帶行動電話的人,但BLE的低功耗使其能部署於穿戴式標籤。結合了Ambiq Apollo3 Blue MCU的新加坡TraceTogether系統中的標籤即是一例。

全球物流追蹤

值此供應鏈緊繃的時期,知道自己的訂單位置,以及還要多久才能到貨,可說是相當重要。這個定位問題遍及全球,從深圳橫跨太平洋到長灘,再到一間倉庫、住家或工廠。只有GNSS可以覆蓋這麼大的範圍。

但資產追蹤器必須使用極低功率,才能持續運作數週的時間。若要真正做到包裹追蹤(而非只是追蹤貨板),則必須盡可能降低資產追蹤標籤的成本。傳統的GNSS不太能達到這個目標。同樣再從務實角度出發,可以退而求其次,使用「快照」定位而非持續追蹤,也就是以較長的間隔計算快照位置。如此一來,除了節省功率,也能讓我們將以軟體為基礎的GNSS用於共用硬體資源,大幅降低GNSS特定的模具成本。

然而,單靠GNSS也無法完全解決問題。行動數據連線是與廣域漫遊(例如NB-IoT或Cat-M)通訊定位的關鍵。此類輔助連線也能使衛星軌道資料下載更加快速,減少GNSS裝置上的處理時間,這項技術被稱作「輔助GNSS」,有些處理程序甚至可以透過該連結卸載至雲端。貨物送達倉庫或進入大樓內時,需要不同的解決方案。雖然GNSS無法在室內運作,但大樓周圍幾乎都有Wi-Fi存取點(AP)。對多個AP進行飛行時間測量,能以足夠的準確度找到10公尺內的包裹或貨板。也可使用配備AoA/AoD的藍牙測距,尤其適合用於有專門基礎設施的工廠環境。

若追求終極的工廠用精確度,具備公分層級精準度和多路徑訊號穩定性的UWB則是表現最為優異。這類技術也可以搭配一些整合式動作感測器(一個慣性量測單元,或稱IMU)來加以強化,以省電的方式協調定位計算,並作出一定程度的航位推算。

其他定位目標

導航追蹤和即時定位系統(RTLS)本身即是相當龐大的市場板塊,但仍有許多其他消費者應用能從位置資訊中獲益。「Find-my-stuff」(例如Apple的AirTag)的應用即是一例。

免鑰匙進入車輛或飯店房間等高階便利型應用也越來越受歡迎。目前這些應用是以藍牙為基礎,但容易遭受中間人/中繼攻擊。然而,UWB能更精確地測量遙控鑰匙的距離,透過其實體(PHY)層本身提升安全性。透過將UWB與BLE結合,可以同時享有BLE的低功耗效益與UWB的進階準確度與安全性保障,此一組合方法因FiRa聯盟(FiRa Consortium)和國際汽車連線聯盟(Car Connectivity Consortium,CCC)的採納而廣為人知。

UWB的精準測距也為使用者創造與裝置互動的新機會,例如指向控制。將手機指向想控制的物件,例如電視、自動調溫器、微波爐等,手機便會提供符合當下情境的功能表選項。

小結

綜上所述,單一規格無法適用於所有定位服務,必須在功耗、成本和準確性之間取得平衡。  最有效的解決方案需要運用多種技術來判斷與傳送定位,即使是大眾市場的消費者產品亦然。Apple等領導品牌甚至已將GPS、行動網路、Wi-Fi、藍牙和UWB整合至其智慧型手錶。

CEVA擁有強大的定位技術產品組合,橫跨藍牙、UWB、Wi-Fi、行動物聯網、GNSS和IMU。歡迎聯絡CEVA,瞭解如何以最佳方式滿足定位需求,找出在市場中脫穎而出的差異化優勢。

 

 

 

 

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