1878年,美國發明家托馬斯·愛迪生發明了現代的電燈(白熾燈),這是繼明火之后的第二次照明革命。而半導體照明(LED)作為第三次照明革命,已經成為21世紀最具發展前景的高技術領域之一。半導體照明已納入國家中長期科技發展規劃與“十一五”國家863高新技術產業化重大項目并給予大力支持。
當然,LED給我們帶來的不僅僅是照明革命。近日,由華策光通信科技有限公司研發的UBeacon系統引起了人們的關注,這是基于位置的白光LED通信室內定位技術。有人稱之為:這是LED繼照明后給定位技術和通信技術行業帶來的最有沖擊力的跨界革命。
LED燈成為室內精準定位技術的突破口
2012年以來,各大技術巨頭紛紛投入室內定位市場。如Google 的室內地圖,百度為商場提供的室內定位服務,蘋果公司推出了用于室內定位的iBeacon技術……人類有90%時間在室內,公共場所,特種環境,辦公室,除去在家里,室內的精準定位必將改變人們的生活,社交,購物,娛樂等方式。
但現有室內定位技術大多使用藍牙、WiFi等無線信號強度估計距離從而實現定位。然而它們都具有以下缺陷:第一,需要單獨購買、安裝、配置很多信號接入點(如百度室內定位使用WiFi信號接入點,而蘋果ibeacon使用藍牙信號接入點),這無疑增加了室內定位技術實現的成本及復雜度。第二,由于無線信號傳播的不穩定性,其強度在同一位置上是不停變化的,很難據此估計出準確的距離,并將定位精度提高。目前,室內定位的精度普遍達不到十米以內,也就是說,定位不能在室內精確到一個柜臺或者一個貨架,大大限制了室內定位的應用場景。
頭頂上的一盞LED燈則成為室內定位技術瓶頸的突破口。這種技術也稱為可見光通信技術,是利用發光二極管等發出的肉眼看不到的高速明暗閃爍信號來傳輸信息的。
首先賦予室內每盞燈一個唯一的地址,將這個地址編譯成一段調制信號,用脈寬調制的方法將這個信號附加到LED燈具的驅動電流上讓每個LED燈通過燈光發出這個地址,當用戶接受到這個地址時,就能關聯到燈具的位置,實現定位。光在空氣中沿直線傳輸,并且強度隨傳輸距離均勻衰減,如果一個被定位者能被頭頂上的一束光照到,那么他必然在這束光下,所以定位精度可以做到1米以內。
而且光源在室內大量存在,尤其是停車場及大型商業體中,這些地方的燈光是24小時開放的,這為基于可見光的室內定位提供了大量已經存在的基礎設施,大大降低了基礎鋪設成本。光源一經鋪設,就不會在短時間內改變,這也大大減少了此項技術用于室內定位的維護成本。
UBeacon系統的技術優勢
在此項技術基礎上,華策光通信科技有限公司研發了UBeacon系統,這也是全球范圍內目前最具有實際應用價值的系統。
UBeacon系統包括LED光源、用戶手機及手機定位導航應用軟件。它首先解決的是硬件適配問題。UBeacon系統直接使用用戶的智能手機作為光信號接收端,用戶只需要在手機上裝一個應用軟件,無需增加任何硬件。
且從成本層面來考慮,現有的是可見光室內定位系統應用在新增成本的支出主要是硬件設施的投入。由于UBeacon系統對于硬件并無過多要求,唯一的硬件成本支出僅僅是LED燈內安裝的一組調制模塊,并且LED燈具之間不需要通信,可按照普通燈具來鋪設,不會增加安裝成本。
當然,與現有其它室內定位技術相比,UBeacon系統擁有定位精度達到1米的優勢,而且還不受任何環境影響,更不用說它還具有定位速度快、定位效果好等特點。
純技術層面而言,UBeacon系統改變的不僅僅是照明,更引發的室內定位技術歷史上的革命。
(GPS、WIFI、UBeacon室內定位系統主要優劣勢對比)
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GPS室內定位 |
WIFI室內定位 |
UBeacon室內定位 |
定位精度 |
10~100米,無法穿透墻體,因此無法進行室內定位 |
5~20米,受環境影響 |
1米,不受環境影響 |
是否識別樓層 |
否 |
無法準確識別 |
是(三維立體導航圖) |
對網絡要求 |
有網絡信號 |
需要WIFI信號 |
無需網絡信號 |
刷新速度 |
較慢 |
3秒一次 |
每秒可刷新2次 |
是否需要定位服務器 |
否 |
是 |
否 |
定位速度 |
需要多點定位和數據匹配才能定位,速度較慢,10秒左右 |
需要多點定位和數據匹配才能定位,速度較慢,1分鐘左右 |
只要接收到光源便可瞬間定位 |
UBeacon系統為LED的多元跨界奠定基礎
LED的跨界并不僅僅呈現在技術層面,更多是技術基礎上的多元應用,尤其當UBeacon系統與移動互聯網相結合后,開啟了不僅僅是照明與室內定位應用的跨界,未來更傾向于O2O平臺整合線上線下閉環的嘗試。
這將開啟一個巨大的應用市場,同時該項應用也創造了一個多方共贏的、節能照明產品推廣應用的新模式——把半導體照明燈具變成為一項可運營的資產。對于商業設施的業主來說,除了享受LED燈具帶來的節電收益外,可以增加一項運營手段和收入來源,也有利于室內公共場所的管理和安全監督;于LED制造商來說提高了產品的附加值和競爭力;于商家來說,位置信息及互動服務可以大大促進其銷售;于消費者則增加了不同的購物體驗。
目前UBeacon系統已經在幾家國內主流LED大廠的燈具上進行了適配,并在中國國際光電博覽會,光亞展等大型展會上展出亮相。且華策光通信科技有限公司基于該技術研發的應用APP“易逛”也即將于5月中下旬在江蘇常州一家2萬平方米的商場內試運行。
這僅僅是初步的嘗試。據悉,“半導體照明聯合創新國家重點實驗室”有意將UBeacon系統的硬件方案免費向實驗室參建企業開放,使這個能顯著提高燈具附加值的技術能夠惠及半導體照明產業,利用聯合的力量,借助LED替換浪潮,將具有國際先進技術的產品切實推廣到日常生活中,讓LED的跨界徹底貫穿人們的衣食住行等各行業。