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5G向室内深度覆盖 精准定位还要迈几道坎?

5G 来源:中国科技网 2020年12月09日 14222次浏览 扫描二维码

当前,数据业务的80%~90%都发生在室内,随着越来越多的B端行业应用场景对室内定位的精度提出了更高要求,传统的室内定位技术受到覆盖范围、精度、能耗、成本等因素掣肘显得“力不从心”,而卫星定位又无法穿透建筑,无论是人还是物常常在室内“找不着北”。

5G打开了室内定位的“机遇之门”,将从室外宏覆盖,转向室内深度覆盖。由于其本身具备带内定位能力,可以同时满足通信、数据传输、定位等各方面需求,还可以与多项定位技术融合,实现定位精度以及覆盖范围的整体提升。可以说,从5G通信技术切入将破解室内定位的诸多难题。

为何会在室内迷路?

在户外,我们获得相对精准的位置信息基本依托于移动终端与卫星定位之间的通讯。而在室内,卫星定位则显得不那么“灵光”了,卫星定位技术无法穿透建筑物的墙壁,无法建立稳定低延时的定位信息,也无法分辨出楼层,因此室内室外完全是两套不同的定位系统。

为了在室内也能获取到自身的位置信息,服务提供商部署了中继基站或者室内定位设施,通过蓝牙、WiFi等硬件以及SLAM、UWB等技术,收集到达时间差、到达角度等数据,联合三个以上基站估算位置信息。

据了解,根据采用的信号不同,目前主流的室内定位技术主要有蓝牙定位、WiFi和UWB(超宽带定位),三者各有利弊。

蓝牙定位最为常用,精度在米级,能耗较低,但定位范围较小、需要单独建设蓝牙定位网络、安装专用程序上报数据;WiFi覆盖范围较广,但WiFi信号极易受到干扰,需要单独建设WiFi定位网络;UWB的定位精度可以达到分米极,穿透力强、功耗低,但UWB设备价格高,需要单独的网络和终端进行定位,不易于推广。

“这些现有的室内定位技术已经较为成熟,但由于室内场景复杂性高,应用个性化需求多,部署、维护成本高,并不是每一栋建筑都能部署这些定位设施。

此外,室内场景更新快,现有的定位技术似乎无法兼顾定位精度与商业成本的平衡。”中国移动研究院无线与终端技术研究所所长丁海煜指出。

可以说,室内定位技术在近年来始终未取得突破。

5G在定位系统中价值何在?

对于室内覆盖业务和行业垂直应用拓展来说,室内精准定位是一个强需求。中国联通网络技术研究院无线研究部副主任李福昌在接受《中国电子报》记者采访时表示,室内定位场景一方面是面向C端的服务,如停车场车位定位、商超导览业务、文化参观游览等,提供人员导航和线路规划等服务。但5G时代,室内定位更多的则是面向B端的应用场景,如智能仓储物流、工厂资源互联、公检司法、电力能源等。

5G通信基础设施逐步完善,正是解决室内定位“迷茫”的契机。那么,5G在定位系统中价值何在?室内通信与定位又将如何结合?

李福昌指出,3G、4G时代,运营商就曾尝试过基于无线通信信号的定位,由于3G、4G网络主要是无源系统,因此不具备室内定位的能力。少量有源室分带宽小,子载波间隔小,定位精度十几米,很难满足室内应用需求。此外3G、4G网络架构中也没有定义定位服务器和对外的应用接口,难以推广应用。

5G网络的优势一方面在于其具有的更大的带宽和子载波间隔,使得5G室内定位精度提升(3.5GHz频段下定位精度在5米左右,毫米波定位精度可以达到3米或更高)。5G R16版本对5G基站定位进行了增强,引入了新的功能实体和定位技术。R16中定义了端到端的定位系统框架,加入了定位处理平台,提供应用接口,又引入了RTT(Round Trip Time)定位,不仅解决了4G时代由于网络架构限制造成的与应用结合困难的问题,还能通过测量往返时间差,实现单站定位。

李福昌还指出,在正在推进的5G R17版本中,业内提出了进一步增强定位能力的目标——面向工业互联网(IIOT)的场景,水平定位精度目标为0.5米,垂直定位精度在1米;一般的商用场景定位精度目标在水平1米,垂直3米。端到端定位时延100ms之内。

这些能力使得5G定位可以满足大多数场景的定位应用需求。

相对于其他定位技术,已建成5G网络的地方,就具备了高精度定位的能力,不需要再单独建设定位网络,也不需要特定的终端或标签。而5G和云计算、大数据、AI、MEC结合的能力,也可以带来更丰富的网络应用。

5G将与不同技术融合定位

5G时代带来的万物互联需求对室内定位的市场需求将起到极大的推动作用。室内定位是一个完整的系统,包含终端、网络、平台、应用等几部分。网络层是各类定位基站的网络,可以是5G定位,也可以是蓝牙、WiFi、超宽带等其他定位网络,还可以是这些技术的融合。在丁海煜看来,5G自身可以提供满足大多数场景定位应用的能力,但这一能力不能解决所有的定位问题,需要5G与不同技术融合定位。

李福昌表示,5G在室内定位中不仅提供了自身的带内定位能力,还提供了融合定位能力,通过SLAM、蓝牙、UWB等多种技术和定位终端的信息进行综合定位,技术间优势互补,降低综合定位成本,提高定位精度和鲁棒性。

据丁海煜介绍,目前基于位置服务的融合应用业务已初步发展,包括汽车装配利用5G+蓝牙定位满足其生产定位需求,电力能源利用5G+UWB定位满足生产需求;在机场室内定位服务中,利用5G+蓝牙定位满足消费者导航以及管理者需求;仓储物流场景中利用5G+蓝牙AOA定位满足智能化物流管理。

今年10月,中国移动、中兴通讯等厂商共同发布了《5G室内融合定位白皮书》(以下简称《白皮书》)。《白皮书》指出,新技术、新业态、新应用常常伴随新的挑战,包括5G小基站外部接口有待丰富和成熟、室内地图尚未普及、室内位置信息以及个人数据的私密保障问题,以及室内和室外定位的衔接难题等。

在中兴通讯无线产品副总经理李晓彤看来,想要尽快克服这些挑战,需要从室内定位的网络层切入,实现端到端产业链整体的布局。从终端层面看来,需要推动R16 5G芯片、蓝牙5.2芯片尽快应用,并推动UWB芯片标准化和互联互通;从平台层面来看,位置信息提供者需加快布局室内地图的构建等基础性服务;从应用层面来看,还要吸引到更多开发者融入室内定位生态圈中,丰富系统应用形态,形成统一的应用解决方案。


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