5G、UWB和藍(lán)牙三雄爭(zhēng)雄厘米級(jí)高精度

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）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(zhǔn)確的獲取位置信息成了生產(chǎn)生活必備的需求之一。尤其在GPS或北斗信號(hào)弱的室內(nèi)環(huán)境內(nèi)，急需更高精度的定位技術(shù)來補(bǔ)足位置信息。目前5G、UWB和藍(lán)牙等技術(shù)均在追求高精度定位，也各有優(yōu)劣，未來的高精度定位市場(chǎng)究竟會(huì)是一家獨(dú)大，還是多家互補(bǔ)呢？我們從三者的發(fā)展現(xiàn)狀和潛力來分析一下。

朝厘米級(jí)進(jìn)發(fā)的5G定位

5G并不是只有通信網(wǎng)絡(luò)而已，定位網(wǎng)絡(luò)也是它的一大亮點(diǎn)，在全球5G的全面推進(jìn)下，5G的高精度定位也不再是偽命題。5G定位是通過5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)測(cè)量無線信號(hào)，確定終端地理位置信息。在3GPP R16的協(xié)議中，根據(jù)5G大帶寬的特性，5G定位能力已經(jīng)可以達(dá)到室內(nèi)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(shù)，R16已經(jīng)為5G定位業(yè)務(wù)鋪好了基礎(chǔ)道路。

比如華為就通過LampSite這樣的小基站和MEC多接入邊緣計(jì)算，于今年3月率先在蘇州地鐵完成了5G室內(nèi)定位的驗(yàn)證。通過對(duì)基站隱藏部署在天花板內(nèi)，華為的5G室內(nèi)定位在地鐵展臺(tái)和站廳90%的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了3米至5米的定位精度。

這種精度足夠應(yīng)對(duì)普通的商用場(chǎng)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(xiàng)全新的工作項(xiàng)目LPHAP（低功耗高精度定位）。LPHAP的目標(biāo)是進(jìn)一步提升定位精度，做到0.5米90%乃至更高，與此同時(shí)，通過長時(shí)間休眠的運(yùn)行模式，定位終端的電池續(xù)航能力可以達(dá)到數(shù)月乃至一年。

今年9月28日，北京智聯(lián)安科技預(yù)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%?；谥锹?lián)安的低功耗控制技術(shù)，芯片6秒定位一次，1000mAh的電池即可支持12個(gè)的續(xù)航時(shí)間。這種以芯片、模組和終端產(chǎn)品打造的LPHAP生態(tài)，加上基站與運(yùn)營商，很可能成為不久后5G定位的主力。

而運(yùn)營商通過基站建設(shè)好5G通信網(wǎng)絡(luò)和定位網(wǎng)絡(luò)后，就可以通過5G位置開發(fā)平臺(tái)提供5G定位服務(wù)。這不僅包含運(yùn)營商本身的服務(wù)，第三方開發(fā)者也可以通過該平臺(tái)調(diào)取開放接口，從而快速獲取終端具體位置。

3GPP也已經(jīng)確定了5G演進(jìn)的下一代為5G-Advanced，也就是所謂的5.5G，并從R18正式開始。該標(biāo)準(zhǔn)下，5G將收獲800MHz乃至1GHz以上的超大帶寬，將5G定位推進(jìn)至厘米級(jí)。與此同時(shí)，5G-Advanced將引入極簡(jiǎn)的空口設(shè)計(jì)，最小化空口信令功耗，使得定位模組待機(jī)時(shí)間到2年以上。

然而R17凍結(jié)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(yè)模式上都需要后續(xù)的探索。

互補(bǔ)的UWB和藍(lán)牙

提到帶寬，自然少不了以超帶寬為名的UWB技術(shù)，AirTag等產(chǎn)品的出現(xiàn)再次帶火了UWB。UWB以極窄的脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，因此帶寬基本在500MHz以上。目前理想狀態(tài)下的UWB均可以做到分米級(jí)的精度，其余定位技術(shù)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(huán)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(chǎng)的藍(lán)牙技術(shù)。藍(lán)牙同樣可以通過AoA與AoD技術(shù)實(shí)現(xiàn)定位功能。不過由于本身“硬件條件”的限制，精度介于當(dāng)前的5G定位與UWB定位之間，而且還要解決復(fù)雜信號(hào)環(huán)境下的干擾問題。但它的真正優(yōu)勢(shì)在于其低功耗與高普及度，移動(dòng)終端基本都普及了藍(lán)牙連接，專門用于定位的標(biāo)簽或終端也可以做到一年以上的續(xù)航，其特性與UWB可以做到很好的互補(bǔ)。

四相科技就開發(fā)了一套基于UWB和藍(lán)牙BLE AOA融合定位的系統(tǒng)。根據(jù)場(chǎng)景不同，同時(shí)兼容這兩種信號(hào)的定位標(biāo)簽。四相科技的BLE AOA室內(nèi)定位基站，可以實(shí)現(xiàn)亞米級(jí)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(fù)責(zé)全覆蓋，AOA負(fù)責(zé)遮擋區(qū)域的盲點(diǎn)補(bǔ)充。

UWB固然是目前精度最高的定位技術(shù)，但搭建一個(gè)UWB定位網(wǎng)絡(luò)需要定位基站和定位標(biāo)簽，前者雖然數(shù)量要求不高，單個(gè)的成本依然高居不下。相較之下藍(lán)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(jìn)一步降低成本。

結(jié)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(shù)。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(xiàn)，因此成本都有進(jìn)一步降低的優(yōu)化空間。而UWB技術(shù)由于監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)于干擾的考量，對(duì)發(fā)射功率進(jìn)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(lán)牙定位依然是目前部署成本最低的方案之一，在一些對(duì)精度需求不高的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中可以很好地普及。

在引入這些定位技術(shù)的同時(shí)，也要考慮供電方式、維護(hù)成本和支持終端數(shù)量等。由此來看，并不是一種定位技術(shù)就能解決所有場(chǎng)景下的定位需求，尤其是在室內(nèi)這樣的復(fù)雜環(huán)境下，高精度定位的“通解”尚未出現(xiàn)。

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編輯：jq