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衛星定位室內沒眼看,5G、UWB和藍牙三雄爭雄厘米級高精度

E4Life ? 來源:電子發燒友原創 ? 作者:Leland ? 2021-10-28 09:37 ? 次閱讀
電子發燒友網報道(文/周凱揚)日常生活中,我們接收到的信息流里大半都包含了空間位置信息,準確的獲取位置信息成了生產生活必備的需求之一。尤其在GPS或北斗信號弱的室內環境內,急需更高精度的定位技術來補足位置信息。目前5G、UWB和藍牙等技術均在追求高精度定位,也各有優劣,未來的高精度定位市場究竟會是一家獨大,還是多家互補呢?我們從三者的發展現狀和潛力來分析一下。

朝厘米級進發的5G定位

5G并不是只有通信網絡而已,定位網絡也是它的一大亮點,在全球5G的全面推進下,5G的高精度定位也不再是偽命題。5G定位是通過5G移動通信網絡測量無線信號,確定終端地理位置信息。在3GPP R16的協議中,根據5G大帶寬的特性,5G定位能力已經可以達到室內3米80%和室外10米80%的精度。通過多基站的RTT、AoA/AoD、TDOA以及單基站的UL-AoA等技術,R16已經為5G定位業務鋪好了基礎道路。

LampSite小基站 / 華為

比如華為就通過LampSite這樣的小基站和MEC多接入邊緣計算,于今年3月率先在蘇州地鐵完成了5G室內定位的驗證。通過對基站隱藏部署在天花板內,華為的5G室內定位在地鐵展臺和站廳90%的區域實現了3米至5米的定位精度。

這種精度足夠應對普通的商用場景,但還稱不上是高精度定位。定于2022年初推出的R17中,引入了一項全新的工作項目LPHAP(低功耗高精度定位)。LPHAP的目標是進一步提升定位精度,做到0.5米90%乃至更高,與此同時,通過長時間休眠的運行模式,定位終端的電池續航能力可以達到數月乃至一年。

今年9月28日,北京智聯安科技預告了5G LPHAP定位芯片MK8510,該芯片支持N41、N77、N78、N79的5G頻段,精度磕到0.5米90%。基于智聯安的低功耗控制技術,芯片6秒定位一次,1000mAh的電池即可支持12個的續航時間。這種以芯片、模組和終端產品打造的LPHAP生態,加上基站與運營商,很可能成為不久后5G定位的主力。

而運營商通過基站建設好5G通信網絡和定位網絡后,就可以通過5G位置開發平臺提供5G定位服務。這不僅包含運營商本身的服務,第三方開發者也可以通過該平臺調取開放接口,從而快速獲取終端具體位置。

3GPP也已經確定了5G演進的下一代為5G-Advanced,也就是所謂的5.5G,并從R18正式開始。該標準下,5G將收獲800MHz乃至1GHz以上的超大帶寬,將5G定位推進至厘米級。與此同時,5G-Advanced將引入極簡的空口設計,最小化空口信令功耗,使得定位模組待機時間到2年以上。

然而R17凍結尚未完成,R18更是要等到2023年,毫米波的5G也尚未完全鋪開,無論是定位精度和商業模式上都需要后續的探索。

互補的UWB和藍牙

提到帶寬,自然少不了以超帶寬為名的UWB技術,AirTag等產品的出現再次帶火了UWB。UWB以極窄的脈沖來傳輸數據,因此帶寬基本在500MHz以上。目前理想狀態下的UWB均可以做到分米級的精度,其余定位技術也都望塵莫及。但UWB所處頻段為6GHz至9GHz,脈沖穿透性并不理想,所以用于無遮擋的環境下精度要更高。

除了UWB之外,還有從5.0開始沖擊定位市場的藍牙技術。藍牙同樣可以通過AoA與AoD技術實現定位功能。不過由于本身“硬件條件”的限制,精度介于當前的5G定位與UWB定位之間,而且還要解決復雜信號環境下的干擾問題。但它的真正優勢在于其低功耗與高普及度,移動終端基本都普及了藍牙連接,專門用于定位的標簽或終端也可以做到一年以上的續航,其特性與UWB可以做到很好的互補。

藍牙AoA基站 / 四相科技

四相科技就開發了一套基于UWB和藍牙BLE AOA融合定位的系統。根據場景不同,同時兼容這兩種信號的定位標簽。四相科技的BLE AOA室內定位基站,可以實現亞米級的定位,UWB則可以最高做到10cm的定位。在大范圍的覆蓋中,UWB負責全覆蓋,AOA負責遮擋區域的盲點補充。

UWB固然是目前精度最高的定位技術,但搭建一個UWB定位網絡需要定位基站和定位標簽,前者雖然數量要求不高,單個的成本依然高居不下。相較之下藍牙定位基站的成本就要低上不少,因此這種融合方案可以進一步降低成本。

結語

5G定位憑借通信與定位基站混為一體,加上未來的大帶寬,可以說是非常有前景的高精度定位技術。但目前5G定位部署的基站范圍不算太大,定位終端也主要是以模組之類的形式出現,因此成本都有進一步降低的優化空間。而UWB技術由于監管機構對于干擾的考量,對發射功率進行了限制,未來可能在范圍和精度上難以做出迅速的突破。藍牙定位依然是目前部署成本最低的方案之一,在一些對精度需求不高的物聯網環境中可以很好地普及。

在引入這些定位技術的同時,也要考慮供電方式、維護成本和支持終端數量等。由此來看,并不是一種定位技術就能解決所有場景下的定位需求,尤其是在室內這樣的復雜環境下,高精度定位的“通解”尚未出現。
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