5G、UWB和藍(lán)牙三雄爭(zhēng)雄厘米級(jí)高精度

5G定位邁向厘米級(jí)

5G不僅僅是通信網(wǎng)絡(luò)，更是定位網(wǎng)絡(luò)。隨著全球5G的全面推廣，5G的高精度定位不再是一個(gè)偽命題。5G定位是通過(guò)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)測(cè)量無(wú)線(xiàn)信號(hào)，確定終端的地理位置信息。在3GPP  R16協(xié)議中，根據(jù)5G大帶寬的特點(diǎn)，5G定位能力已經(jīng)達(dá)到室內(nèi)3米80%的精度和室外10米80%的精度。通過(guò)多基站的RTT、AoA/AoD、TDOA、單基站的UL-AoA等技術(shù)，R16為5G定位服務(wù)鋪就了基礎(chǔ)之路。

比如華為今年3月率先通過(guò)LampSite、MEC多址邊緣計(jì)算等小基站完成了蘇州地鐵5G室內(nèi)定位的驗(yàn)證。通過(guò)將基站隱藏在天花板中，華為的5G室內(nèi)定位在90%的地鐵站亭和大廳中實(shí)現(xiàn)了3米至5米的定位精度。

這種精度對(duì)于普通的商業(yè)場(chǎng)景來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了，但并不是高精度定位。計(jì)劃于2022年初推出的R17，引入了全新的工作項(xiàng)LPHAP(低功耗高精度定位)。LPHAP的目標(biāo)是進(jìn)一步將定位精度提高到0.5米90%甚至更高。同時(shí)，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間睡眠模式，定位終端的電池壽命可以達(dá)到幾個(gè)月甚至一年。

今年9月28日，北京安智科技公布了5G  LPHAP定位芯片MK8510，支持N41、N77、N78、N79的5G頻段，精度達(dá)到0.5米90%?；谥锹?lián)的低功耗控制技術(shù)，芯片每6秒定位一次，1000mAh電池可支持12次續(xù)航。這個(gè)由芯片、模塊和終端產(chǎn)品構(gòu)建的LPHAP生態(tài)系統(tǒng)，加上基站和運(yùn)營(yíng)廠商，很可能在不久的將來(lái)成為5G定位的主力軍。

但是，運(yùn)營(yíng)商家通過(guò)基站建成5G通信網(wǎng)絡(luò)和定位網(wǎng)絡(luò)后，就可以通過(guò)5G位置開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供5G定位服務(wù)。這不僅包括運(yùn)營(yíng)商家自身的服務(wù)，第三方開(kāi)發(fā)者也可以通過(guò)這個(gè)平臺(tái)訪問(wèn)開(kāi)放接口，從而快速獲取終端的具體位置。

3GPP也確定了下一代5G演進(jìn)是5G-Advanced，叫5.5G，正式從R18開(kāi)始。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下，5G將收獲800MHz甚至1GHz以上的超大帶寬，將5G定位推向厘米級(jí)。同時(shí)，5G-Advanced將引入極簡(jiǎn)空口設(shè)計(jì)，最大限度降低空口信令功耗，使定位模塊待機(jī)時(shí)間達(dá)到2年以上。

但是R17還沒(méi)有被凍結(jié)，R18還要等到2023年，5G的毫米波還沒(méi)有全面鋪開(kāi)，無(wú)論是定位精度還是商業(yè)模式都需要進(jìn)一步探索。

互補(bǔ)超寬帶和藍(lán)牙

說(shuō)到帶寬，以超帶寬為名的UWB技術(shù)是不可或缺的，AirTag等產(chǎn)品的出現(xiàn)再次給UWB帶來(lái)了火力。UWB以極窄的脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此帶寬基本在500MHz以上。目前，理想狀態(tài)下的UWB可以達(dá)到分米級(jí)精度，其他定位技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。但是UWB的頻段在6GHz到9GHz之間，脈沖穿透不理想，所以在通暢的環(huán)境下使用精度更高。

除了UWB，還有自5.0以來(lái)一直影響定位市場(chǎng)的藍(lán)牙技術(shù)。藍(lán)牙還可以通過(guò)AoA和AoD技術(shù)實(shí)現(xiàn)定位功能。但由于自身“硬件條件”的限制，精度介于目前的5G定位和UWB定位之間，還需要解決復(fù)雜信號(hào)環(huán)境下的干擾問(wèn)題

四相技術(shù)開(kāi)發(fā)了基于超寬帶和藍(lán)牙BLE  AOA融合的定位系統(tǒng)。根據(jù)不同的場(chǎng)景，定位標(biāo)簽兼容兩種信號(hào)。四相技術(shù)BLE  AOA室內(nèi)定位基站可實(shí)現(xiàn)亞米級(jí)定位，而UWB可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)10厘米的定位。在大覆蓋范圍內(nèi)，UWB負(fù)責(zé)全覆蓋，AOA負(fù)責(zé)遮擋區(qū)域的盲點(diǎn)補(bǔ)充。

雖然UWB是目前最精確的定位技術(shù)，但是需要構(gòu)建一個(gè)帶有定位基站和定位標(biāo)簽的UWB定位網(wǎng)絡(luò)。前者雖然數(shù)量不高，但單個(gè)成本仍然很高。相比之下，藍(lán)牙定位基站的成本要低很多，所以這種融合方案可以進(jìn)一步降低成本。

標(biāo)簽

隨著通信和定位基站的融合，以及未來(lái)的大帶寬，5G定位可以說(shuō)是一種非常有前途的高精度定位技術(shù)。但目前5G定位部署的基站范圍并不太大，定位終端主要以模塊等形式出現(xiàn)，成本還有進(jìn)一步降低的空間。但由于監(jiān)管機(jī)構(gòu)的干擾考慮，UWB技術(shù)限制了發(fā)射功率，未來(lái)可能很難在范圍和精度上快速突破。藍(lán)牙定位仍然是目前部署成本最低的方案之一，在一些精度要求較低的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中可以很好的推廣。