亞米級的5G定位，你愿意買單嗎？

近日，《2024中國高精度定位技術(shù)產(chǎn)業(yè)白皮書》的調(diào)研正在進行。

目前已經(jīng)參與白皮書調(diào)研的企業(yè)有：

鄭州聯(lián)睿電子科技有限公司

深圳云里物里科技股份有限公司

北京智聯(lián)安科技有限公司

北京瀚巍微電子技術(shù)有限公司

芯百特微電子（無錫）有限公司

長沙馳芯半導(dǎo)體科技有限公司

深圳捷揚微電子有限公司

深圳市紐瑞芯科技有限公司

深圳芯邦科技股份有限公司

深圳市可為信息技術(shù)有限公司

瑞馳博方（北京）科技有限公司

深圳華云時空技術(shù)有限公司

北京全跡科技有限公司

深圳滄穹科技有限公司

深圳市創(chuàng)互科技有限公司

上海方位角數(shù)據(jù)科技有限公司

成都四相致新科技有限公司

杭州微螢科技有限公司

深圳市天工測控技術(shù)有限公司

杭州品鉑科技有限公司

杭州優(yōu)智聯(lián)科技有限公司

蘇州工業(yè)園區(qū)優(yōu)頻科技有限公司

乾位智通（深圳）技術(shù)有限公司

羅維智聯(lián)（北京）科技有限公司

杭州中芯微電子有限公司

成都精位科技有限公司

深圳核芯物聯(lián)科技有限公司

深圳暚光科技有限公司

合肥銘芯智能科技有限公司

安徽歐思微科技有限公司

且浦電子（上海）有限公司

上海美迪索科電子科技有限公司

重慶甲蟲網(wǎng)絡(luò)科技有限公司

蘇州尋息電子科技有限公司

青島柯銳思德電子科技有限公司

南京藍思信息科技有限公司

無錫真源科技有限公司

江蘇藍策電子科技有限公司

懋特（上海）物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司

上海極維信息科技有限公司

上海歐孚通信技術(shù)有限公司

嘉興太和信息技術(shù)有限公司

萊訊科技（天津）有限公司

北京凡星位航科技有限公司

浙江大學(xué)湖州研究院

威凱檢測技術(shù)有限公司

深圳市信馳達科技有限公司

北京麥釘艾特科技有限公司

深圳乾坤物聯(lián)科技有限公司

云南明湖數(shù)據(jù)科技有限公司

晶海微（上海） 半導(dǎo)體有限責(zé)任公司

深圳空循環(huán)科技有限公司

芯與物(上海)技術(shù)有限公司

重慶智石網(wǎng)絡(luò)科技有限公司

深圳愛圖仕創(chuàng)新科技股份有限公司

南京沃旭通訊科技有限公司

深圳市華創(chuàng)恒達科技有限公司

深圳市昇潤科技有限公司

上?？v橙科技有限公司

上海仁微電子科技股份有限公司

謝以上企業(yè)對于本白皮書的支持，歡迎更多高精度定位企業(yè)參與白皮書調(diào)研，聯(lián)系方式見文末。

數(shù)字社會的發(fā)展有兩張基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)：

第一張是移動通信網(wǎng)絡(luò)，主干是運營商的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，比如4G、5G、NB-IoT等，再加上wifi、藍牙、LoRa等“支流”，組成萬物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

第二張是定位網(wǎng)絡(luò)，室外環(huán)境主要是衛(wèi)星定位（GNSS），但在室內(nèi)場景，組建一張大范圍覆蓋的定位網(wǎng)絡(luò)一直是一個困擾行業(yè)發(fā)展的大難題。

難道是因為室內(nèi)定位技術(shù)達不到要求嗎？當(dāng)然不是，目前主流的室內(nèi)定位技術(shù)精度都做到了1m以內(nèi)，這個精度比GNSS要高很多。

既然技術(shù)上沒問題，那限制定位網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展就是產(chǎn)業(yè)的問題，其最核心的問題有2點：

第一點：就是誰來建設(shè)與運營這張網(wǎng)絡(luò)。建設(shè)與運營一張室內(nèi)定位網(wǎng)絡(luò)需要極大的投資，并且后續(xù)的運維服務(wù)也十分關(guān)鍵，這顯然不是一個小企業(yè)能搞得定的事情，需要移動、電信、聯(lián)通這樣的運營商級別企業(yè)才能做這個事。

三大運營商可以做這個事，但是為什么不去做呢？

那就是第二點的原因，成本與投入產(chǎn)出比。專門為定位建一張網(wǎng)絡(luò)，投入的成本可能不會比投資一張5G網(wǎng)絡(luò)少，但是能創(chuàng)造出多大的收益？運營商現(xiàn)在連5G如何回本這個問題都在大傷腦筋，再單獨搞定位網(wǎng)絡(luò)顯然不現(xiàn)實。

那如何破局呢？答案就是本文要介紹的5G定位網(wǎng)絡(luò)。

5G定位其核心思想是5G的通信與定位復(fù)用一張網(wǎng)絡(luò)，這樣好處也顯而易見。

對于5G網(wǎng)絡(luò)來說，如果依然只是提供單一通信能力，哪怕它性能很強（高速率、低延時等），但對于大多數(shù)用戶來說，4G網(wǎng)絡(luò)足夠用，5G再強，屬于能力溢出，除非是4G退網(wǎng)，市場上只有5G可以選擇，不然的話，僅僅只有高性能的通信能力這一個賣點，不足以讓大家都非要用它。

這樣的背景之下，5G要推廣就需要賦予它更多能力，尤其是之前的技術(shù)所不具備的能力，高精度定位能力就是其中的一個重要的突破方向，它對客戶的賣點就是：用了5G網(wǎng)絡(luò)，不只是可以享受強大的通信能力，也能有精準(zhǔn)的定位能力，這在B端客戶中能滿足很多用戶的需求。

對于室內(nèi)定位網(wǎng)絡(luò)而言，既然單獨搞一張網(wǎng)絡(luò)的方案行不通，那在不增加網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本的基礎(chǔ)之上，就讓用戶享受到了高精度定位網(wǎng)絡(luò)的能力，這對于整個產(chǎn)業(yè)的普及是一件很利好的事情。

所以5G+高精度定位，一張網(wǎng)絡(luò)多用，是行業(yè)發(fā)展一種必然的趨勢。

接下來，詳細介紹一下5G定位這個技術(shù)

參考5G應(yīng)用產(chǎn)業(yè)方陣聯(lián)盟的資料，我們整理了5G高精度定位的一些詳細信息。

從5G定位原理的角度來看，定位技術(shù)大致可以分為三種類型：基于三角關(guān)系和運算的定位技術(shù)、基于場景分析的定位技術(shù)和基于臨近關(guān)系的定位技術(shù)。

• 基于三角關(guān)系的定位技術(shù)

這種定位技術(shù)根據(jù)測量得出的數(shù)據(jù)，利用幾何三角或雙曲線關(guān)系計算被測物體的位置，它是最主要的、也是應(yīng)用最為廣泛的一種定位技術(shù)。

• 基于場景分析的定位技術(shù)

這種定位技術(shù)對定位的特定環(huán)境進行抽象和形式化，用一些具體的、量化的參數(shù)描述定位環(huán)境中的各個位置，并用一個數(shù)據(jù)庫把這些信息集成在一起。業(yè)界習(xí)慣上將上述形式化和量化后的位置特征信息形象地稱為信號“指紋”。觀察者根據(jù)待定位物體所在位置的“指紋”特征查詢數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)特定的匹配規(guī)則確定物體的位置。

• 基于臨近關(guān)系的定位技術(shù)

基于臨近關(guān)系進行定位的技術(shù)原理是：根據(jù)待定位物體與一個或多個已知位置參考點的臨近關(guān)系來定位。這種定位技術(shù)通常需要標(biāo)識系統(tǒng)的輔助，以唯一的標(biāo)識來確定已知的各個位置。這種定位技術(shù)最常見的例子是移動蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中的Cell ID。假設(shè)待定位物體分別位于三個Cell中。由于各個Cell中參考點的位置已知，所以根據(jù)待定位物體所在Cell可以粗略確定其位置（即Cell中參考點的位置）。

5G時代大量的應(yīng)用需要精準(zhǔn)定位，比如工業(yè)AGV、資產(chǎn)追蹤等，尤其是室內(nèi)精準(zhǔn)定位，為此3GPP R16協(xié)議版本于2020年中凍結(jié)并將定位能力引入到5G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。除了傳統(tǒng)的E-CID、OTDOA和UTDOA等定位技術(shù)，5G定位結(jié)合5G寬頻譜和多波束的特性，進一步定義和支持了基于蜂窩小區(qū)的信號往返時間（multi-RTT）、到達角測量法（UL-AoA）和離開角測量法（DL-AoD）等多種定位技術(shù)。

5G定位技術(shù)優(yōu)勢包括：

1、高載波頻率

5G采用高頻或者毫米波通信，高頻波具有嚴(yán)重的穿透損失性質(zhì)，所以不會有多路徑衰減的干擾；高頻電磁波幾乎只能以直線路徑（Line of Sight, LOS）的方式傳遞，電磁波繞射、散射及反射的干擾問題不大，而直線是最容易計算距離的路徑類型。

2、高帶寬

5G頻譜尤其是毫米波（mmWave）具有移動通訊中前所未有的大帶寬，當(dāng)傳輸帶寬越大，信號的取樣間隔越短，毫米波系統(tǒng)便具備較高的原始分辨率，可測量的最小距離越小，代表精確度越高。

3、天線數(shù)量極多

5G支持多輸入多輸出（Multi-input Multi-output, MIMO）技術(shù)，在基站設(shè)置大規(guī)模的多天線數(shù)組，利用多根發(fā)射天線與多根接收天線的組合提升頻譜的效率，提供更多的空間自由度（High degree of resolvability of angles）。更多的訊號角度信息增加，定位的分辨率就能跟著提升，判別更精準(zhǔn)的地理位置。

4、網(wǎng)絡(luò)密度高

由于5G覆蓋范圍小且容易遭到建筑物遮蔽，如果要達到都市內(nèi)普及，運營商須大規(guī)模部署小型5G基站。高密度基站代表有許多可供參考的資源節(jié)點，可以提供高密集度的位置信息達到更精準(zhǔn)的定位。

5、室內(nèi)室外一張網(wǎng)、通信定位一張網(wǎng)

5G室內(nèi)外一張網(wǎng)（室外5G宏站、室內(nèi)5G室分站），既可以滿足設(shè)備終端通信的要求，同時可以實現(xiàn)低功耗高精度定位的應(yīng)用，一網(wǎng)多用，大幅度降低客戶的使用成本。

隨著3GPP Rel-17版本的凍結(jié)，5G定位技術(shù)將逐漸走向成熟。

針對一般商用場景，R17定位精度目標(biāo)從室內(nèi)3米、室外10米提升到了亞米級，定位的時延要求小于100ms。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場景，R17定位精度誤差要求小于20cm，定位的時延要求小于10ms。

R17通過優(yōu)化差分定位降低終端和基站收發(fā)時延的影響，支持多路徑信號測量上報，輔助信息發(fā)送等提高到達角和離開角的測量精度，從而提高定位精度。R17通過定義按需發(fā)送的定位導(dǎo)頻信號，降低定位測量的請求回應(yīng)時間、終端測量時間及測量Gap激活時間等降低時延。通過支持RRC非激活狀態(tài)終端的定位測量、信令和流程等降低功耗，并支持GNSS定位的完好性判決增強，以及A-GNSS定位增強，實現(xiàn)更優(yōu)的GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）輔助定位性能。

5G定位的爆發(fā)需要低成本、低功耗的標(biāo)簽芯片

5G高精度的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施與5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)復(fù)用，在工業(yè)場景中，要實現(xiàn)無死角的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，需要布設(shè)大量的5G小基站，布設(shè)間距大約是20-30m，這個密度也足以支撐高精度定位能力對于基站的布設(shè)要求。

因此，在不增加網(wǎng)絡(luò)成本的條件下，5G高精度定位的發(fā)展就具有商業(yè)可行性，但是早期5G終端芯片產(chǎn)品都集中在高性能方向，價格貴，且功耗高，如果用這樣的芯片做定位標(biāo)簽產(chǎn)品，顯然很難落地。

所以，5G高精度定位標(biāo)簽產(chǎn)品對芯片的需求是低成本與低功耗，基于這樣的市場需求，北京智聯(lián)安科技有限公司推出的高精定位5G RedCap芯片MK8520，在5.12秒的定位周期下，1000mAH電池容量可支持終端待機時長長達6-12個月，實現(xiàn)性能，功耗和成本的最佳平衡，滿足絕大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

據(jù)了解，在2023年10月份，北京智聯(lián)安與信通院、華為一起宣布完成了5G 蜂窩低功耗高精度定位的關(guān)鍵技術(shù)驗證，

此次技術(shù)驗證嚴(yán)格遵循 IMT-2020（5G）推進組制定的《5G 蜂窩定位技術(shù)要求》和《5G 蜂窩定位測試方法》，采用華為無線 LampSite 基站和入駐式 5G 核心網(wǎng) LCS（Location Service）模塊，并通過普通 5G 手機終端和使用智聯(lián)安 5G 低功耗高精度定位芯片的終端進行測試，定位精度最高可達到 0.4 米以內(nèi)（LOS 場景）。

總結(jié)來說，5G高精度定位技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與5G toB的產(chǎn)業(yè)路線高度吻合，因此，這個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也取決于5G在B端行業(yè)的發(fā)展進度如何。目前技術(shù)層面在逐漸成熟，預(yù)計在2024年會逐漸有規(guī)模化的5G高精度定位落地項目。

PS：《2023中國室內(nèi)高精度定位技術(shù)產(chǎn)業(yè)白皮書》調(diào)研正在進行，歡迎行業(yè)的企業(yè)朋友參與：