超宽带技术研究报告怎么写:附现状及应用前景调研报告模板

第一章 行业概况

UWB (Ultra Wide band) 是一种无载波通信技术,利用纳秒至微秒的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送低功率的信号。UWB是一个既古老又崭新的研究领域,现代意义上的超宽带UWB数据传输技术,又称脉冲无线电(IR,Impulse Radio)技术,出现于1960年,通过Harmuth、Ross和Robbins等先行公司的研究,UWB技术在70年代获得了重要的发展,其中多数集中在雷达系统应用中,包括探地雷达系统等。美国国防部在1989年首次使用了”超带宽”这一术语。超宽带技术研究报告怎么写:附现状及应用前景调研报告模板

为了研究UWB在民用领域使用的可行性,自1998年起,美国联邦通信委员会(FCC)对超宽带无线设备对原有窄带无线通信系统的干扰及其相互共容的问题开始广泛征求业界意见。2002年,美国FCC(美国联邦通信委员会)正式将3.1GHz-10.6GHz频带作为室内通信用途的UWB开放,标志着UWB开始用于民用无线通信。随后几年中,一些XXX和地区如日本、新加坡和欧盟等的无线电管理部门都颁布了类似的法令。中国从2006年开始进行UWB频谱规划的准备工作。经过2年多的调研,2008年12月12日,中国自己的UWB频谱规划正式发布,包括UWB信号的射频指标、应用场所限制、设备核准等方面的内容。

表 超宽带(UWB)无线电设备UWB发射信号的等效全向辐射功率谱密度限值

 

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表 超宽带(UWB)无线电发射设备窄带杂散辐射限值

 

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UWB的技术标准之争

由于UWB有着巨大的发展潜力和广阔的市场应用前景,UWB的标准之争从其开始民用之时就非常激烈。UWB规范,在演进的过程中,主要有三种。

(1)脉冲无线电(IR-UWB)

初的UWB是脉冲通信技术,使用窄的脉冲信号(纳秒或皮秒别)传输数据,所以称为脉冲超宽带,又称为脉冲无线电(IR-UWB:Impulse Radio UWB)。这种方案的特点是系统收发机结构简单,系统功耗小,成本低,具有良好的定位功能。但是无载波脉冲方案存在两个主要的缺点:存在严重的符号间干扰(ISI)和频谱利用率不高。目前UWB定位主要是基于这种标准。

(2)DS-UWB方案

该方案是以摩托罗拉为首的企业所提出,在DS-UWB方案中,经过DS-UWB扩频之后的信号再通过对载波进行调制,从而可以在合适的频带范围内传输。DS-UWB方案的特点是提高了频带利用率高,但复杂度较高,成本增加,且依然无法解决ISI问题。

(3)多带(MB-OFDM)方案

该方案是以Intel为首的Wi Media联盟提出,该方案将可用的频段分为多个子频带,通过时频编码(TFC)跳频选择在不同的子频带上发送信号。每个子频带带宽大于500MHz,每个子频带的信号为一个OFDM信号,它由许多个正交的子载波信号合成。该方案降低了电路的成本并且提升了频谱的利用率,但是相应的,其数据传输能力降低了,并且失去了精准定位的特性。

在UWB的标准推进过程中,DS-UWB方案与MB-OFDM方案这两种UWB方案有着本质区别,无法实现彼此妥协。因此,关于UWB技术的标准选择好的方法是交给市场进行选择。事实上,市场对于UWB技术也做出了选择,早期UWB的技术研究主要用来解决短距离,高速率的传输问题,但因为当时市场需求还没有起来,并且相关的标准推动工作也缓慢,导致目前短距离高速率通信市场已经被Wi-Fi所占领。

正所谓失之东隅,收之桑榆,在短距离通信市场不如意的UWB技术却在高精度定位领域被市场重新发现了他的价值。早在二十一世纪初期,以Ubisense与Zebra为代表的国外技术企业就开始研发基于UWB技术的定位产品与方案,不过在他们的UWB定位方案中,采用的是搭建分离元器件的方式,并没有形成标准的芯片产品,这种方式注定了其市场普及程度不会太广,而要实现大规模的市场应用就需要对技术方案进行充分的标准化。

为了推进UWB的标准化进程,IEEE成立了802.15.4a任务小组,该小组致力于为低等工业市场开发一种无线个人区域网络(PAN)标准,而实时精准定位功能是该标准的一个重要的应用领域。目前基于802.15.4a技术定位的芯片供应商主要有Decawave以及Bespoon,其中,Bespoon的市场推广比较少,而Decawave是当前UWB定位芯片的主要供应商。经过数年的发展,目前国内的UWB定位技术产业已经初具规模,并且保持着很高的发展速度,整个产业正在呈现星火燎原之势。

UWB技术的优势

  • 系统容量大,传输速度快:根据香农公式,带宽越宽,系统的大传输速率就越大,而UWB通信的带宽都在500MHz以上,其传输速率也可达到1Gbps以上。
  • 发射功率低:UWB大的带宽保证了较低的发射功率。在短距离无线通信应用中,发射机发射的UWB信号功率要低于1mW,这大大延长了电池寿命,保证了较长的系统工作时间,同时对人体的辐射危害也更小。
  • 多径分辨率高:UWB信号采用持续时间很短的窄脉冲,具有较强的时间和空间分辨率,系统的多径分辨率高,整个系统能够充分利用发射信号的能量。此外,UWB信号具有良好的抗多径性能,对于信道衰减不敏感,接收机通过分便可以获得很强的抗衰减能力,在室内或者建筑物比较密集的场合可以获得良好的定位效果,同时在进行测距、定位、跟踪时也能达到更高的精度。
  • 系统保密性好:UWB发射功率低,仅在1mW以下。它可以把信号弥散在一个宽的频带范围内,对于一般的通信信号而言,UWB信号类似于白噪声可以安全地隐藏起来;而UWB信号的功率谱密度要低于普通的环境噪声,要将UWB信号从环境噪声中甄别出来不是一件容易的事情,这很好地保证了UWB信号的安全性。
  • 定位精度高:UWB信号具有超宽频带的特性,使得UWB系统的距离分辨精度是其他系统的成千上百倍。UWB信号的距离分辨能力可达到厘米,这是其它窄带系统望尘莫及的。
  • 穿透能力强:窄脉冲具有很强的穿透能力,可以帮助比如警察搜寻隔墙的逃犯,以及解救那些被围困在建筑物里面的人们。

UWB技术的用途

UWB技术早出现在上世纪60年代,主要用于XXX事雷达。由于它具有隐蔽性好、传输速率高、系统容量大、功耗低、抗干扰能力强等诸多优势,逐渐应用于通信和定位领域。特别是FCC在解除UWB在民用领域的限制后,UWB得到了迅速的发展。

表 UWB常见用途

 

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第二章 产业链、商业模式与技术发展

2.1 产业链分析

UWB技术在实现高精度方面的应用已经有十多年的时间,但是在早期,UWB定位方案的核心元器件采用的是分离电路板方式,并没有实现标准化的芯片产品,虽然分离电路板可以实现不错的定位性能,但是其产品的功耗、尺寸以及成本居高不下,尤其是分离电路的玩法,客户只能购买整体的方案,其他的技术企业难以参与。

这种模式下的产业链非常的简单,主要有两个环节,第一个就是技术供应商,将会提供从底层分离电路板到标签、基站等硬件产品再到应用软件的整套方案,另外一个环节就是行业用户,中间还能加一个代理商,虽然减少中间环节之后对于这类企业的利润提升帮助很大,但是产业环节以及参与者过少,整个产业很难做大。即便如Zebra或者Ubisense这些颇具实力的企业,依然没法对行业进行快速的推动。

图 分离电路板产业链

 

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而UWB定位芯片出现之后,使得UWB具技术壁垒与核心的环节得以标准化,因此,直接刺激了大量的企业涌入到UWB定位领域中进行技术的二次开发,以及市场应用的拓展。

图 标准化芯片产业链

 

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从产业链价值链条上可以看出,芯片标准化之后,价值链条环节明显增多,每个环节都可以涌入很多玩家,每个玩家都能在整个产业链中获取自己的价值点,这样,整个市场与产业链才能繁荣。事实上,近几年,国内做UWB定位技术类企业数量也快速的增加。

图 2014-2020年国内UWB定位技术企业数量走势图(单位:家)

 

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近几年,UWB定位行业虽然涌入了大量的玩家,但是UWB的技术方案从芯片到可交付的产品需要时间的积累,一般对于一个新玩家来说,这个周期需要2年左右,此外,也有很多企业,尤其是规模比较大的成熟企业,进入UWB领域更多的是达到技术积累目的,等待应用市场的进一步拓展。

上游

在UWB定位产业中,芯片供应商与分离元器件方案商以及定位周边电子元器件的供应商处于产业链的上游。目前在国内UWB定位芯片市场上,Decawave一家独大,在2019年初,国内的创业公司成都精位科技有限公司也正式发布了其UWB定位芯片,而随着UWB定位产业的快速发展,相信会有更多的企业会涌入到的UWB芯片的研发中去。

分离电路方式在国内也有一些企业与科研机构在做,企业方面比较知名就是四川中电昆辰科技有限公司,成都精位科技有限公司在芯片发布前也是采用自己搭建的分离电路方案。

在产业链上游中,需要对底层的核心元器件进行足够的标准化,才能降低应用方案的开发难度,并且纵观其他的产业发展之路,底层芯片环节的商业模式需要“低价走量”,只有当量足够的大,价格足够的低,才能刺激产业的繁荣与发展。

而目前的UWB行业,仅仅是芯片降价还是远远不够的,周围电路的成本相比于其他无线定位技术产品而言也会高很多,不过,随着UWB技术产品的成熟,会有更多的电子元器件企业进入这一领域,硬件成本下降是一个必然的趋势。

中游

UWB的产业中游是整个产业的主力XXX,主要包括UWB模块厂商,UWB基站与标签硬件供应商,UWB的综合技术供应商以及具有开发能力的系统集成商。这个环节是一个承上启下的关键环节,一方面在技术层面,要实现将UWB从芯片完善成产品与方案,另一方面,在市场拓展层面,需要对接客户的具体需求,因此,需要深入到各个应用领域对需求进行深度的理解。这个环节也是具包容性的,尤其是To B类的应用市场,可以容纳各类企业进入,可以有多样化的产品,也可以对商业模式进行灵活多变,占据着整个产业链有市场价值的环节。

近几年,国内市场已经有数百家各式各样的UWB企业,绝大多数都是进入该环节,国内目前比较知名的方案企业有清研讯科、润安科技、红点定位、南京沃旭、中电昆辰、精位科技、唐恩科技、郑州联睿、恒高科技、全迹科技、杭州品铂、暚光科技等。相对来说,UWB的技术进入门槛会比其他的无线定位技术的门槛要偏高一些,所以进入到UWB这个环节的企业玩家主要有这么几类:

(1)传统业务就是做其他定位技术类的企业,比如说早期做蓝牙、WiFi、Zigbee、GNSS等定位的企业,他们的基础积累优势比较明显,包括技术层面的优势以及客户与渠道资源方面的优势。UWB作为一项高精度定位技术,能够填补厘米应用的市场空白,因此,很多传统定位类企业都纷纷涌入到UWB领域中,进行市场开拓。

(2)高校与科研机构的成果转化,UWB高精度定位技术因为研发的技术门槛高,研发的周期也比较长,因此在早期,国内的高校与科研机构是该技术研发的主力XXX之一,而随着科研成果的成熟以及UWB市场逐渐的发展,很多科研机构与高校的UWB团队开始独立成市场化运作的企业。

(3)创业者,这类企业因看好UWB的成长性以及未来潜力,并且在当前市场环境下也有很不错的市场回报率,所以选择UWB定位为创业方向。

(4)主营业务非定位类的成熟企业,选择UWB技术完善公司业务体系的企业,这类企业原本有成熟的技术产品体系,但因为市场拓展的需要,需要引入UWB业务完善自己的产品与方案,以便更好的满足用户的需求,尤以大企业居多。

下游

UWB产业链的下游指的是UWB技术方案的终用户,目前UWB定位技术的应用主要集中在企业方面,包括XXX机构、国企、私企等。因为UWB定位的方案建设成本投入也会比较大,XXX机构与资金雄厚的大企业是当前UWB应用的主力XXX。

UWB定位的目标可以分为人和物,对人员的定位是在某些特定场合下的一种管理手段。因为在一些特殊场景下,需要对人员的运动轨迹进行实时的监管以达到身份识别、险情监控、过程透明的目的。而在室内环境中,要实现轨迹管理,不仅需要很高的精度,还需要延时低以及系统容量大等技术指标。因此,UWB在这方面的应用前景得天独厚。对于物体的定位,主要是对移动物体实现精细化的管理,以达到提成生产效率或者进行精准资产管理的目的。

从终端应用客户的角度来说,驱动他们使用UWB技术的动力主要有四个:

(1)提升经济效益,相应的应用领域有仓储物流、离散制造过程中对于人员与设备的实时定位管理等。

(2)降低安全事故风险,保障人员财产安全,相应的应用领域包括发电厂、化工厂、隧道矿井等高危环境下的险情预警与援救等。

(3)为精确化的管理措施提供技术支撑,应用领域包括司法监狱里面对受限制人员的轨迹管理、医院里面对于出生婴儿的监护、养老院里面老人的看护、贵重资产的定位管理、电子围栏等。

(4)提供精准的寻向导航能力,应用领域包括会展场景、博物馆、封闭园区的自动驾驶等。

2.2 商业模式分析

模式一:卖标准化的模块

目前,有些UWB企业的玩法是选择卖标准化的UWB模块,他们的客户群体是做基站标签成品企业以及具有开发能力的系统集成商。

优点:

  • 减少公司的研发投入以及成本投入,比较适用于初创团队。
  • 标准化的产品比较方便进行市场拓展,比如说可以通过线上的销售渠道进行推广,客户进行小批量试点之后进行大规模采购。

缺点:

  • 模块化产品的利润率会比较低,尤其是当量越来越大之后,利润空间会压缩的更低。
  • 与应用客户脱节,会造成产品与市场需求的契合度不高,长久之后产品的竞争力会降低。
  • 市场门槛比较低,容易陷入红海化竞争。

模式二:卖“基站+标签”

市场上也有部分企业以卖硬件(基站+标签)为主,几乎不供应应用软件。这类企业主要的销售模式是通过渠道商进行销售。

优点:

  • 有利于公司集中优势资源,进行硬件产品的开发,因为应用软件需要更多的资源投入,并且往往意味着需要直接面对客户,对于小企业来说,精力不够。
  • 市场拓展阻力相对较小,往往能抱住一些“大腿”用户,就能迅速拓展市场。

缺点:

  • 难以形成自己的品牌,容易沦为大企业或大集成商的代工厂。
  • 目前的硬件利润比较高,盈利能力尚可,未来硬件利润压缩之后,难以进行服务增值业务。

模式三:卖“基站+标签+应用软件”

这种模式是当前国内UWB定位企业第一梯队里面受欢迎的玩法。因为对于很多用户来说,希望技术供应商能够供应整体化的解决方案。即便是走渠道商的形式,也有很多客户需要技术企业提供整体软硬件的技术能力支撑。

优点:

  • 综合方案的利润空间会比较高。
  • 市场门槛比较高,所以企业的竞争力会更高。
  • 抵御降价风险的能力更高,因为硬件往往只是一部分内容,未来硬件降价后,可以通过软件服务进行商业增值。

缺点:

  • 需要公司进行的投入会很大,包括综合研发成本,市场推出成本,销售成本等等,对于初创团队来说并不容易。
  • 面临大公司进入竞争的风险,未来大公司进入UWB定位后会与这类企业进行直接的竞争。

模式四:卖“基站+标签+应用软件+其他的方案”

还有很多企业业务会比较多,除了UWB定位业务之后,还有其他的业务,比如说定位方面会涉及蓝牙、GNSS、惯导,非定位方面技术会涉到无线传输、RFID等业务,此外,还有一些企业能够在完整UWB定位方案基础上,做更大的集成,从而直接面对客户。综合来说,这类公司往往是在其他领域有多年的积累,UWB技术能够与原有技术产品形成很好的互补,因此在向客户输出方案的时候,能够提供更大的集成。

优点:

  • 综合门槛高,相应的议价能力以及利润水平也更高。
  • 方案的灵活性更高,能够满足不同层次的用户需求。

缺点:

  • 产品线过长,投入的精力与成本会很大。
  • 标准化难度大,到一定规模之后,发展就会受限。

2.3 技术发展

目前,定位模式主要分为三种:TOF(到达时间)、TDOA(到达时间差)、AOA(到达角度或称为DOA估计)定位技术和这三种技术的混合技术,也就是UWB采用的技术。

TOA定位

TOA通过分别测量移动终端与三个或更多基站之间信号的传播时间来定位,它采用了圆周定位。

图 TOA定位原理示意图

 

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TDOA定位

TDOA是基于到达时间差定位,系统中需要有精确时间同步功能。

时间同步有两种,一种是通过有线做时间同步,有线时间同步可以控制在0.1ns以内,同步精度非常高,但由于采用有线,所有设备要么采用中心网络的方式,要么采用联的方式,但增加了网络维护的复杂度,也增加了施工的复杂度,成本升高。并且,系统中还有一个专用的有线时间同步器,综合价格比较昂贵。

另一种是通过无线做时间同步,采用无线同步一般可以达到0.25ns,精度稍逊于有线时间同步,但其系统相对来说更为简单,定位基站只需要供电,数据回传可以采用WiFi、Zigbee等方式,有效降低了成本。

基站时间同步之后,标签发送一个广播报文,基站收到之后,标记接收到此报文的时间戳,将内容发送到计算服务器,计算服务器更加其他基站的定位报文的时间戳,计算出被定为目标的位置。

图 TDOA定位原理示意图

 

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AOA定位

AOA定位一般是基于相位差的方式计算出到达角度,一般不单独使用,由于AOA涉及到角度分辨率的问题,若单纯AOA定位,若离基站越远,定位精度就越差。

图 AOA定位原理示意图

 

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混合定位技术

混合使用上述的两种或三种定位技术,比如TOA-TDOA、TOA-AOA、TDOA-AOA等,通过检测并提取相关的定位参数,用于定位解算。混合定位技术可以运用多种定位参数实现定位,综合不同定位技术的特点,在各种定位技术的特性中取长补短,让终的定位性能得到优化。

表 UWB三种定位模式的优缺点

 

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2.4 政策监管

XXX法律法规

2021年3月,《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》发布,其中提到加快推动数字产业化:培育壮大人工智能、大数据、区块链、云计算、网络安全等新兴数字产业,提升通信设备、核心电子元器件、关键软件等产业水平。

表 中国软件和信息技术服务业政策汇总

 

,中商情报网

行业自律协会

(1)国际电信联盟(ITU)

国际电信联盟是联合国的一个重要专门机构,也是联合国机构中历史长的一个国际组织。简称“国际电联”、“电联”或“ITU”。国际电联是主管信息通信技术事务的联合国机构,负责分配和管理全球无线电频谱与卫星轨道资源,制定全球电信标准,向发展中XXX提供电信援助,促进全球电信发展。

国际电联《组织法》规定,国际电联有责任对频谱和频率指配,以及卫星轨道位置和其它参数进行分配和登记,“以避免不同XXX间的无线电电台出现有害干扰”。因此,频率通知,协调和登记的规则程序是国际频谱管理体系的依据。ITU-R的主要任务亦包括制定无线电通信系统标准,确保有效使用无线电频谱,并开展有关无线电通信系统发展的研究。

2010年5月7日,国际电信联盟(ITU)第一研究组日前宣布超宽带(UWB)成为”全球性监管标准”,这意味着开发UWB应用将成为全球电信业界竞相追逐的新技术热点。该标准包括对共享频带能量裕度损失的计算方法、对于发射频谱和带宽的新定义、对于自由空间多余发射的限制、测量射频噪声的频率独立方法、UWB传送测量、UWB的关键特性、UWB器件对其他RF(射频)系统的影响,以及用于推出UWB系统的框架等内容。

(2)中国通信标准化协会(CCSA)

中国通信标准化协会(英文译名为:China Communications Standards Association,缩写为:CCSA)于2002年12月18日在北京正式成立。该协会是国内企、事业单位自愿联合组织起来,经业务主管部门批准,XXX社团登记管理机关登记,开展通信技术领域标准化活动的非营利性法人社会团体。协会遵循公开、公平、公正和协商一致原则组织开展通信标准化研究活动。通过研究通信标准、开展技术业务咨询等工作,为XXX通信产业的发展做出贡献。协会受业务主管部门委托,在通信技术领域组织开展标准化工作。

2006年,中国通信标准化协会(CCSA)发挥在通信行业标准研究中的领先优势,在国内率先完成“UWB与TD-SCDMA干扰保护研究”的研究报告。XXX无线电监测中心、Intel中国研究中心、大唐移动、鼎桥通信等单位参与了该项目的研究。该报告主要分析单个或多个UWB设备对TD-SCDMA基站和终端设备干扰研究的仿真假设、分析方法和研究结果等,终将给出能够保证UWB与TD-SCDMA系统共存的UWBPSD的理论研究数值,对即将商用的3G网络规划设计,UWB设备的研发有很好的指导作用。

(3)FiRa联盟(Fine Ranging)

FiRa联盟是由HID Global,恩智浦,三星,博世,索尼,LitePoint和TTA等组建的,旨在利用超宽带(UWB)技术推动用户无缝体验。FiRa联盟(Fine Ranging)通过制定标准和认证,从而确保建立跨芯片组、设备和基础设施服务的互操作UWB生态系统。新联盟旨在发展超宽带(UWB)生态系统,使精准测距功能可以蓬勃发展,终为无缝用户体验树立新标准。包括索尼、LitePoint和电信技术协会(TTA)是第一批加入组织的公司。

FiRa名称代表“精确测距”,突出了UWB技术在测量距离或确定目标相对位置时提供的精确度的独特能力。特别是在具有挑战性的环境中,UWB技术在准确性,功耗,RF连接的稳健性和安全性方面表现优于其他技术。

UWB技术的出发点是IEEE802.15.4/4z,它定义了低数据速率无线连接和增强测距的基本特性。FiRa联盟的目标是建立在IEEE的基础上,通过开发基于IEEE概要特征的互操作性标准,定义超出IEEE标准范围的机制,并开展相应的技术落地活动。

第三章 行业发展与市场竞争

3.1 行业财务分析

图 行业综合财务分析

 

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图 行业历史估值

 

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图 指数市场表现

 

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图 指数历史估值

 

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估值方法可以选择市盈率估值法、PEG估值法、市净率估值法、市现率、P/S市销率估值法、EV/Sales市售率估值法、RNAV重估净资产估值法、EV/EBITDA估值法、DDM估值法、DCF现金流折现估值法、NAV净资产价值估值法等。

图 主要上市公司

 

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图 东山精密主营构成

 

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图 领益制造主营构成

 

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3.2 风险因子分析

UWB室内定位技术利用率低

相对于发展了数十年的室外定位技术,室内定位还处于导入期。大部分企业对室内定位应用不了解,并未认识到室内定位对于人员、物资安全管理的重要性,导致UWB定位技术利用率较低。各行业对于这一较新技术的认识和采纳、围绕技术衍生各类新应用的商业模式,都需要一定的过程,所以存在相关市场启动缓慢,相关公司短时间内业绩不达预期的风险。

低渗透:规格的缺乏、对隐私的疑虑

UWB室内定位系统依然没有形成一个有力的组织来制定统一的技术规范,现行的技术手段都是在各个企业各自定义的私有协议和方案下发展。室内定位应用场景多样化、碎片化,加之没有统一的行业标准,造成定位技术在各行业中应用难以深入,较大的制约了室内定位的发展。

部分人员对室内定位系统存在疑虑,担心定位系统中的实时位置显示、视频联动等功能,会侵犯自己的隐私。企业和个人对室内定位认可度低,导致室内定位技术进入市场受阻。

3.3 市场发展现状

UWB定位技术作为一项新兴的技术产业,虽然在早期的市场体量还不够大,但是其发展潜力是巨大的,其市场潜力主要表现在两个方面:

(1)增长水平,近这几年,企业UWB定位市场一直保持着一个很高的增长水平,尤其是自2018年开始,行业整体业绩进入了一个快速爆发增长期。

(2)UWB产品能够撬动的市场很大,在企业项目应用中,UWB定位部分占据的内容往往只是一小部分,整个大项目还有很多其他的建设投入,UWB定位部分在项目的产值占比大概在10%-20%之间,也就意味着,UWB定位市场可以撬动其本身市场产值的5-10倍。

市场规模

UWB定位技术处于发展初期,但未来发展空间广阔。自2018年开始,行业整体进入快速增长期,预计这种高速增长的势头能够维持4-5年,当硬件价格降低,市场逐渐趋于饱和之后,预计在2022年,行业增速开始放缓。2018年中国UWB定位企业应用市场规模为10.9亿元,预计2022年中国UWB定位企业应用市场规模将达到121.5亿元,2018-2022年复合增长率为82.72%。

图 2016-2022年中国UWB定位企业应用市场体量及市场增长率预估(单位:亿元)

 

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图 2016-2022年中国UWB企业定位市场硬件占比预估(单位:%)

 

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价格分析

在当前UWB企业定位市场中,项目制的市场环境的特性是方案有很多定制化的内容,报价方式是对整体方案进行打包报价,尤其是很多项目中,还有一些应用软件的开发,因而报价会有很高的灵活性,无法像手机、PC、智能音箱等消费电子产品一样进行标准化的报价。

表 UWB行业产品价格说明表

 

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盈利水平

一般来说,To B类的应用行业毛利水平都会比较高,而UWB作为一项技术性能表现突出的定位技术,附加值会更高,因而能够卖出更好的价格,相应的行业毛利也会更高,不过随着产业的成熟之后,行业将会进入一个“规模经济时代”,即产品的标准化程度会逐渐提升,市场体量也会迅速扩大,相应的毛利水平会逐渐提升。

图 2016-2022年中国UWB定位企业应用市场行业毛利率预估(单位:%)

 

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3.4 竞争格局

在当前To B类的应用场景中,出货量无法像To C类应用一样进行大规模的爆发。2018年,国内UWB企业应用市场出货量为百万,随着新的芯片玩家进入,未来几年,在企业应用市场,UWB将会保持着超高的发展速度,预计在2022年将会超过千万的量,达到1200万片左右。

图 2018-2022年中国UWB企业应用市场芯片出货量预估(单位:万片)

 

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细分领域市场占比分析

(1)公检法

在监狱、派出所、戒毒所等特殊场合中,需要对人员的轨迹进行精确的管理,不仅仅是防止和限制人员的逃跑,还能达到司法透明化的目的。这一领域因为有政策层面的要求,所以目前是UWB技术的一个重要开拓市场。

(2)电厂/变电站

这类场合属于危险系数比较高的场合,因此,需要对其中的生产人员进行轨迹监管,以预防人员进入危险环境并且在险情中可以第一时间进行有效的营救。

(3)工业制造

当前在“工业4.0”概念的加持下,越来越多的企业通过先进的技术手段以提升生产效率,或者达到柔性化生产的目的,而UWB技术就可以在离散制造过程中对人员与物料的轨迹进行实施监管,达到可视化的目的。

(4)石油化工

石油化工的场景也属于危险系数比较高的环境,因此采用UWB精准定位技术可以达到对现场作业人员进行险情预警以及方便援救逃生等目的。尤其是近些年,化工厂安全事故频繁,会促使相应的政策出台以保障现场人员的安全。

(5)物流仓储

仓储物流环节的应用需求主要是解决仓库物资的高周转效率问题,这对于一个工厂的效益提升,意义是非常大的。而通过UWB高精度定位,可以实时的对仓库里各类物料以及人员进行精确的监控,甚至在某些AGV设备中能够实现无人化的物料周转,生产效益大为提升。

(6)隧道管廊/地下矿井

包括矿井、隧道、管廊等施工场景,其特点是危险系数高,并且传统的卫星信号以及无线电信号无法覆盖。由于危险系数比较高,因此也有对于人员进行精准定位的需求。

(7)建筑施工

在建筑施工行业采用UWB定位技术结合其他的一些技术方案,可以实现现场进度可控、减少浪费、提高效率以及提升施工人员的安全保障,尤其是对一些对于质量和进度有严格要求的明星项目。

(8)其他

此外,UWB在自动驾驶、高校与科研机构、会展/博物馆、机器人、医院、行李箱跟随、养老院等场景中都有一些应用。

图 2019年中国UWB定位企业应用市场细分领域分布

 

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应用地域分布

目前国内UWB定位企业应用项目基本覆盖了全国各地,对于UWB技术接受度比较高的客户群体除了公检法系统下的司法监狱、看守所、戒毒所之外,就是比较领先的大型生产制造企业以及国企。所以,就地域分布角度来说,经济发达地区,尤其是制造业比较发达的地区,UWB应用相对更为集中。目前国内UWB定位企业应用比较集中的区域主要有:广东省、江浙沪、京津冀、川渝以及山东与河南。

图 2019年中国UWB定位企业应用市场地域分布

 

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产业链主要公司

图 产业链主要公司

 

 

3.5 中国主要参与者

中国参与者主要有成都精位科技、北京清研讯科、郑州联睿电子、广州浩云科技(300448.SZ)、江苏唐恩科技、上海环旭电子(601231.SH)、南京沃旭通讯科技、北京红点定位、北京华清科盛、成都恒高科技等。

清研讯科(北京)科技有限公司

 

清研讯科(北京)科技有限公司成立于2014年,公司源于清华大学测试技术与仪器XXX重点实验室,核心团队来自清华大学,公司的主要业务是研发生产UWB完整解决方案,是国内早一批实现稳定成熟UWB技术与应用的企业,目前已经成长为国内UWB定位技术标杆企业。

公司基于UWB技术研发了“LocalSense精确定位系统”,包括定位基站,多种形式的标签产品(腕带型、车载型、胸牌型、安全帽型等)以及应用软件、API/开放平台、位置大数据平台等不同层次的软件能力,目前已经在工业、物流、司法、隧道等应用领域进行了广泛的应用。

成都精位科技有限公司

 

成都精位科技有限公司是一家拥有UWB定位技术源头创新、底层技术和国产自主可控UWB定位芯片的高新技术企业。精位科技技术核心团队在2012年开始研发UWB产品,并在2016年注册为现在的公司,目前公司人员有90多人,主要是技术研发人员,公司在资本市场也比较受认可,已经获得三轮风险投资。

公司早期的产品主要也是自主研发的UWB分离电路方案,包括被动定位技术的“位RU高精度定位系统”和主动定位技术的“寻ME移动互联定位系统”等方案。公司于2019年3月份,正式发布了其UWB芯片产品。公司产品的主要应用领域有:工业制造、仓储物流、自动驾驶以及体育娱乐等。

华清科盛(北京)信息技术有限公司

 

华清科盛(北京)信息技术有限公司成立于2011年,总部设立于北京,在上海、江苏、广州等地设有分支机构。公司主要专注于轻量物流自动化领域,技术布局主要有RFID、mesh以及UWB,目前公司有130多人,在2016年开始投入UWB业务。公司的UWB产品包括多款标签、基站等系统解决方案,目前公司UWB产品主要的应用领域是在比较先进的工厂里面仓储物流环节实现人员定位、车辆定位、资产定位等功能。

公司UWB方面的产品包括硬件、软件以及系统等完整解决方案,在应用领域方面公司比较关注:工业制造、仓储物流、隧道矿井、医疗养老等场景。公司在做UWB技术之前,已经在工厂的物流仓储环节有比较多的积累,并且UWB技术能够很好的与其他技术产品实现互补,更容易满足用户的需求。此外,公司依赖微软、华为等大公司的生态渠道资源,可以更快的拓展业务。

3.6 全球竞争者

全球竞争者主要有爱尔兰DecaWave、英国Ubisense、美国Timedomain、Zebra、荷兰NXP、法国BeSpoon、苹果(AAPL)、三星(005930)、索尼(SONY)、大众汽车(VLKAY)等。

爱尔兰DecaWave

 

Decawave总部位于爱尔兰,其市场占有率高达99%,用户遍布爱尔兰、中国、法国、韩国、美国、英国、俄罗斯等XXX。目前Decawave的芯片已经在超过500万台设备上部署,受到全球2500多家企业的青睐,被广泛应用于工业、汽车、消费应用等行业,为这些行业的高精度定位服务提供了保障。

作为目前已知先进支持IEEE802.15.4的UWB定位芯片厂商,Decawave提供低成本的芯片出售,零售价格在几美元。型号为DW1000的芯片,符合IEEE802.15.4-2011UWB标准协议(在理想条件下,大可测量范围为300m)。应用于XXX大楼、高货值仓库、超市场、大型制造车间、医院、敬老院、幼儿园、酒店、大型餐馆、娱乐场所、监狱、住宅小区、物流公司、博物馆、科研机构、实验室等人员和重要物资的定位监控。

英国Ubisense

 

Ubisense公司成立于2003年1月,由来自剑桥大学的工程师队伍组成,是全球实时定位系统(RTLS)的领导者,通过精确实时定位系统追踪人员和资产以实现企业业务自动化,增强管理者对室内/室外追踪的可视性和控制力。UbisenseUWB的显著特点是精确可靠的实时定位,有源射频标签适用于室内/户外环境且高精度,可达到15厘米,基座设施可互相替换,具备高可靠性(两个感应器跟踪三维定位),为客户端提供成熟的软件平台。应用范围包括物流、工业、危险环境、医疗保健、XXX事等。其研发的SmartSpace平台通过在工具和物品上放置标签,并与传感器连接,从而实现实时定位及工厂运作监控,并监测和控制计划外活动。Ubisense目前已成功运用于主要汽车制造生产工厂。

苹果(AAPL)

 

苹果在2019年发布的iPhone11中首次运用了UWB技术,靠的正是U1这颗UWB芯片,苹果也成了首家在智能手机设备中引入UWB芯片的公司。这颗U1芯片的存在允许iPhone11通过空间感知技术,准确地检测到其他配备了U1芯片的苹果设备。iPhone11后的所有iPhone均搭载了这一芯片,并沿用至Apple Watch智能手表、Home Pod mini智能音箱和今年推出的Air Tag。

根据苹果的专利查询,苹果早在2006年就申请过UWB用于ToF和网络定位的专利,时间点甚至在初代iPhone发布之前。此后,苹果又陆续申请了数项与UWB相关的专利。iPhone中的UWB仅在6.24GHz和8.2368GHz两种不同频率下传输,且发布之初仅与其他的U1芯片通信。

第四章 未来趋势

一个产业的发展路径,大致可以分为四个阶段:即成型期、成长期、成熟期与衰退期。UWB定位产业同样可以分为这四个阶段。

第一阶段:成型期

在成型阶段,主要的特征是技术方案的不断演进与完善,市场应用从局部试点到开始规模应用。目前来说,UWB产业已经度过了成型期,主要表现在以下两个方面。首先就是技术的发展,UWB定位从早期的分离电路方案逐渐发展到标准的芯片方案,然后发展到更多的芯片方案,这是技术的成型过程。

然后就是市场的逐渐成型,UWB市场从初期小范围试点,到应用项目逐渐的增多,项目规模逐渐的增加,到目前为止已经有千万项目的出现,标志着这个行业已经初步成型。

第二阶段:成长期

UWB产业的成长期,整个行业处于一个“硬件红利期”,即方案会保持着一个很高的利润水平,这就会刺激企业投入更多的资源去扩大规模,追求更多的利润。这个阶段UWB产业几个主要的特点是:

  • 产业链开始分工明确,更多的成熟商业模式出现;
  • UWB整个产业保持着较好的毛利率,企业追求更大规模体量;
  • 越来越多的企业将会试水UWB,UWB产业涌入的企业激增;
  • 行业的产品与方案寻求尽可能的标准化,以便扩大规模。

第三阶段:成熟期

UWB成熟期主要是追求服务价值,进入一个“规模经济阶段”,产业特点表现:

  • 出货量依然能保持稳定增长,但硬件毛利率降低;
  • 软件与服务的产值比重日益增大,创新层次由硬件迁移到软件;
  • 行业的竞争逐渐激烈化,UWB产业会出现数家寡头企业,扮演行业运营商的角色。

第四阶段:衰退期

任何技术任何产业都会进入一个衰退期,而UWB技术也不会例外,尤其是当市场上出现新的替代方案之后,UWB定位产业也会逐渐衰退。

图 国内UWB定位企业应用市场发展阶段预测图表

 

 

,物联传媒

当然,衰退并不意味着消亡,UWB定位技术未来可能会与其他的定位技术实现融合,以便成为更有性价比的方案,当然,UWB还有诸多其他的优势,比如说安全性以及高带宽的通信传输能力等,这些或许会被开发成新的应用,新的产业。

 

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