梳理一下主流的無(wú)線定位技術(shù)

理清楚主流的無(wú)線定位技術(shù)是個(gè)復(fù)雜的工作。因?yàn)槎ㄎ患夹g(shù)的根基——無(wú)線通訊技術(shù)發(fā)展歷史已經(jīng)比較久了，一直都是產(chǎn)業(yè)皇冠上的明星，長(zhǎng)久以來(lái)持續(xù)得到理論技術(shù)屆和資本市場(chǎng)的垂青和追逐，所以有今天這個(gè)枝枝蔓蔓、百花齊放的局面倒也不算意外。

如果單純從技術(shù)層面上看，人類雖然一直沒有停下對(duì)于高精度位置能力感知的追求，不論是附屬于通訊網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線定位技術(shù)、專用設(shè)計(jì)的全球衛(wèi)星無(wú)線定位系統(tǒng)GNSS，還是各種針對(duì)密閉空間設(shè)計(jì)的室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)……始終無(wú)法一勞永逸解決的問題恰恰就是：排除各種干擾而接近達(dá)到“足夠的位置精度”。

而所謂的“足夠的精度”是由層出不窮的具體應(yīng)用和應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)定義的。就仿佛面臨一個(gè)變數(shù)極大的開放命題，我們無(wú)法確保手里一直可以拿到那張制勝的紅桃A。

舉一個(gè)非常直觀的實(shí)際案例。對(duì)于民航客機(jī)的位置定位，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，本來(lái)應(yīng)該是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的命題。但10年前的馬航MH370，在眾目睽睽之下從泰國(guó)空管區(qū)域異常折返，從容穿越馬來(lái)西亞本島，再囂張地沿著印度尼西亞海岸線飛行超過(guò)一千公里，最后卻眼睜睜消失在印度洋深處……事后除了馬來(lái)軍方在拖延寶貴的一天之后才猶猶豫豫交出軍方的雷達(dá)定位數(shù)據(jù)能確定一小部分飛行路徑，其它的部分，到現(xiàn)在也都還是個(gè)令人心碎的謎。

在海事和民航界標(biāo)配的海事衛(wèi)星定位系統(tǒng)——Inmarsat也只能提供以小時(shí)為間隔的距離數(shù)據(jù)（小編：非位置數(shù)據(jù)，指從飛機(jī)到衛(wèi)星的距離數(shù)據(jù)），因此只能在寬廣的印度洋上空繪制MH370有可能出現(xiàn)的巨大圓周弧線，如下圖：

圖一【huawei petal map-15.png】上圖來(lái)自@Captio的分析報(bào)告《How many straight-line trajectories for MH370?》

參閱上圖1，針對(duì)MH370失蹤案所帶來(lái)的巨大謎團(tuán)，本質(zhì)上就是“墜毀時(shí)洋面接觸點(diǎn)的位置信息”的謎團(tuán)。上圖中的Arc1-7就是在這次事故中人類所能拿到的、置信度最高的MH370位置弧線。就算增加各種其它技術(shù)手段分析所得到的限制條件，MH370航線盡頭的墜毀位置依然是一個(gè)寬大的范圍，寬大到足以讓多國(guó)聯(lián)合搜救行動(dòng)無(wú)法獲取實(shí)際突破。

上圖1中的黃色區(qū)域?yàn)镸H370可能的航線區(qū)域，最底部黃色區(qū)域和紫色Arc7的交界處為可能的墜毀地點(diǎn)。這段代表著“墜毀洋面接觸點(diǎn)”的弧線區(qū)域，本身距離已經(jīng)超過(guò)2000Km了。這個(gè)定位精度，是事故調(diào)查和搜救行動(dòng)所無(wú)法接受的。

圖二【huawei petal map-16.png】上圖來(lái)自站點(diǎn)the search for MH370

關(guān)于MH370的墜毀點(diǎn)定位故事，估計(jì)可以講一天了。具體細(xì)節(jié)我們這里就不跑題展開了。但是關(guān)于MH370潛在位置估算的最新方法——WSPR（Weak Signal propagation Record）在理論上提出了一種之前從未采用過(guò)的無(wú)線定位手段，參見上圖2。

盡管WSPR本身不是被設(shè)計(jì)用來(lái)執(zhí)行定位任務(wù)的，但這種業(yè)余無(wú)線電愛好者在空中所編織的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，即圖2中那些暗灰色的線條，客觀上起到了輔助定位的能力（小編：雖然是僅在理論上，具體位置還有待投資搜救后才能證實(shí)）。

由此可見，關(guān)于定位，未知的秘密和值得一用的技術(shù)手段還有很多。在大氣層內(nèi)找到低成本、高普及率和足夠精度的無(wú)線定位技術(shù)，不管是一種技術(shù)通吃還是幾種技術(shù)無(wú)縫協(xié)調(diào)，始終都應(yīng)該是人類發(fā)展道路上不可或缺的關(guān)鍵任務(wù)。

【注：如果有希望了解WSPR在定位方面原理的讀者，可以后臺(tái)私信小編，歡迎單獨(dú)聊?！?/p>

無(wú)線定位技術(shù)的一些背景知識(shí)

無(wú)線定位技術(shù)的綜合論述，還得從下面這張圖開始，有代表性。伴生并橫跨2G、3G和4G的演進(jìn)過(guò)程，以及一些通用的室內(nèi)無(wú)線技術(shù)，如果明白這張圖的來(lái)龍去脈，基本就可以清楚過(guò)去20年來(lái)定位技術(shù)的走向了。在這個(gè)基礎(chǔ)之上，我們才有可能想象未來(lái)的無(wú)線定位技術(shù)會(huì)是一個(gè)什么樣的狀態(tài)。

圖三【huawei petal map-12.png】初始來(lái)源不詳，從與非網(wǎng)文章《5G的高精度定位》截圖獲取

上圖3通過(guò)五種顏色的曲線，給出了截至目前，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的、彼時(shí)和現(xiàn)下得到普遍部署的五種無(wú)線定位技術(shù)，它們從右上角開始，逐步逼近整體位于左側(cè)的終極目標(biāo)。它們分別是：

Cell-ID：以通訊網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)基站的經(jīng)緯度位置信息為顆粒度的粗定位方式；

RFPM：在Cell-ID的基礎(chǔ)上，增加了RF Pattern特征來(lái)增加定位精度的方式；

TDoA：在Cell-ID的基礎(chǔ)上，增加了根據(jù)時(shí)間折算路徑后增加定位精度的方式；

GNSS：標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方式；

Hybrid：這里指GNSS+室內(nèi)無(wú)線技術(shù)的混合定位方式；

截止目前，在精度上表現(xiàn)最好的Hybrid無(wú)線定位技術(shù)，也只在Rural鄉(xiāng)村無(wú)遮擋的地區(qū)實(shí)現(xiàn)了小于1m的定位精度，而這種實(shí)際的位置獲取能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足密集區(qū)域甚至室內(nèi)定位的場(chǎng)景需求。所以在上圖3中才會(huì)有左下角的期望“Future standard location methods”，灰色的虛線圈。

不明白以上專業(yè)術(shù)語(yǔ)沒關(guān)系，讀者主要還是要明白他們之間的演進(jìn)關(guān)系，以及他們分別適用的定位場(chǎng)景。從1Km到1cm，每一種定位技術(shù)都有其對(duì)應(yīng)的價(jià)值，考慮到實(shí)現(xiàn)成本問題，定位系統(tǒng)所能提供的能力也并非精度越高越好。

基于Cell-ID小區(qū)標(biāo)識(shí)的定位

圖四【huawei petal map-21.png】初始來(lái)源不詳，從與非網(wǎng)文章《5G的高精度定位》截圖獲取，

大規(guī)模在人口聚集區(qū)域部署傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，我們頭一次獲取了一個(gè)在地理上以“泛在形態(tài)”存在的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。其核心構(gòu)成要素——基站（小編：2G被稱為BTS，3G被稱為NodeB，4G被稱為eNodeB，5G則叫做gNB。它們的命名規(guī)則和差別主要體現(xiàn)在無(wú)線通訊功能上，和定位無(wú)關(guān)），通常被分為三個(gè)扇區(qū)，一個(gè)扇區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)小區(qū)，每扇區(qū)通常120度，每個(gè)小區(qū)都有不同的識(shí)別碼（Cell ID）。

由于基站的經(jīng)緯度在基站選址和建立過(guò)程中是經(jīng)過(guò)測(cè)量和確定的，因此終端根據(jù)獲取的Cell ID就可以大致鎖定自身的位置。但一個(gè)小區(qū)的覆蓋范圍很大，通常幾百米到幾公里不等，僅基于Cell ID的定位誤差非常大，這也是后來(lái)繼續(xù)發(fā)展E-CID增強(qiáng)定位技術(shù)的原因。

圖五【huawei petal map-17.png】來(lái)源為nytimes.com的一篇移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)資費(fèi)推廣文章《The best cell phone plans》，

上圖5為紐約某運(yùn)營(yíng)商的基站覆蓋，六邊形的點(diǎn)代表覆蓋的扇區(qū)，不同的顏色可以代表著不同的網(wǎng)絡(luò)制式。通常說(shuō)，新的網(wǎng)絡(luò)制式的基站建設(shè)量會(huì)比較少，所以上圖中推測(cè)紅色六邊形代表更高級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)制式（比如5G）。在資本主義的自由市場(chǎng)體制下，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商不像國(guó)內(nèi)為國(guó)家主導(dǎo)和控股，而是徹頭徹尾的私有化公司。

核心的利益是通過(guò)提供移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來(lái)賺取利潤(rùn)，而非為市民和國(guó)民提供普遍的基礎(chǔ)通訊業(yè)務(wù)。這一點(diǎn)上和國(guó)內(nèi)的國(guó)有控股移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商構(gòu)成重大區(qū)別。因此讀者可以看到即便在類似紐約這樣的核心城市內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋也是高度和人群密度相關(guān)的：住宅區(qū)、辦公區(qū)、公路周邊和商業(yè)區(qū)是首選的覆蓋密集區(qū)域，而其它區(qū)域則存在不少的覆蓋空白，很簡(jiǎn)單低價(jià)值區(qū)域賺不到錢，賺不到錢就不可能有大規(guī)模足額厚度的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。在地廣人稀的美國(guó)，這種現(xiàn)象非常普遍。

大家可以根據(jù)圖5來(lái)感受一下，如果單純采取Cell-ID定位技術(shù)，定位結(jié)果將體現(xiàn)兩個(gè)嚴(yán)重缺陷：第一精度只能下探到六邊形扇區(qū)這個(gè)顆粒度；第二，存在定位能力斷續(xù)的可能性。但也并不是不能用，恰恰相反，Cell-ID作為最早的附著于移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)，在早期還是發(fā)揮了不少作用的。2010年前后互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代進(jìn)入“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代”的時(shí)候，很多移動(dòng)應(yīng)用的存在和推廣，對(duì)于手機(jī)位置的獲取能力是個(gè)必要的前提。Cell-ID就是那個(gè)時(shí)段的核心定位技術(shù)。

例如即便大家現(xiàn)在也是經(jīng)常使用的“大眾點(diǎn)評(píng)”和“貓眼電影”（小編：當(dāng)然這些app實(shí)際上還可以調(diào)用手機(jī)本身所具備的其它的定位能力，比如GPS和WiFi小區(qū)定位等等，這是后話，不影響我們現(xiàn)在的討論），Cell-ID技術(shù)單獨(dú)提供的粗位置信息已經(jīng)足夠提供給最終客戶查詢附近的美食和電影院服務(wù)了，畢竟誤差百米不會(huì)影響客戶對(duì)于待選服務(wù)所在位置和方向的判斷。

除此之外，十幾年前，很多城市建設(shè)所涉及的專業(yè)車隊(duì)（比如渣土車）也通常會(huì)在運(yùn)營(yíng)商購(gòu)買基于Cell-ID的定位服務(wù)，從而對(duì)龐大的車隊(duì)穿越城市時(shí)進(jìn)行路線監(jiān)管，尤其是在GPS的弱覆蓋區(qū)域，Cell-ID是一個(gè)比較好的補(bǔ)充技術(shù)。諸如以上，都體現(xiàn)了“夠用即好用”的思想。

讀者需要關(guān)注的另一點(diǎn)是，這些網(wǎng)絡(luò)要素（Cell-ID、基站小區(qū)的覆蓋半徑設(shè)計(jì)等）設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)還是為了滿足移動(dòng)狀態(tài)下的通訊需求，并非天然具備“定位”能力。比如基站的小區(qū)覆蓋半徑，更精準(zhǔn)的描述是基站的站間距，唯一的出發(fā)點(diǎn)就是盡可能滿足覆蓋區(qū)域內(nèi)的信號(hào)質(zhì)量（小編：SNR和RSSI是通常被用來(lái)描述小區(qū)內(nèi)信號(hào)質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，前者是信號(hào)質(zhì)量后者是信號(hào)強(qiáng)度）。

移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)的半徑設(shè)計(jì)并不會(huì)考慮定位的需求而設(shè)計(jì)的規(guī)律且整齊，小區(qū)覆蓋的最終形態(tài)是犬牙交錯(cuò)、形態(tài)各異的，規(guī)則的六邊形蜂窩只停留在設(shè)計(jì)階段；再比如Cell-ID這個(gè)變量，本身也是被設(shè)計(jì)用來(lái)對(duì)終端-client表明基站/小區(qū)的識(shí)別符，從而建立網(wǎng)絡(luò)和終端之間的“確定關(guān)系”——這種確定的關(guān)系在手機(jī)的通話建立、client漫游等核心業(yè)務(wù)的信令交互上都起到關(guān)鍵作用。即便在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)下沒有定位業(yè)務(wù)的需求，他們也是一樣不可或缺的。

后續(xù)在3G和4G時(shí)代，E-CID（小編：增強(qiáng)的Cell-ID定位技術(shù)）的概念被提出并被落實(shí)，包括Cell ID+RTT、Cell+RTT+AoA等。

圖六【huawei petal map-18.png】來(lái)自CSDN技術(shù)文章《2G到5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)》，

參考圖6，從左往右看。最基礎(chǔ)的Cell-ID定位技術(shù)，只能做到在覆蓋的扇區(qū)內(nèi)，對(duì)所有參與定位的client只能提供一個(gè)基礎(chǔ)位置信息，即基站本身地理位置的經(jīng)緯度。而Cell ID+RTT，在小區(qū)Cell-ID的基礎(chǔ)上增加RTT（Round Trip Time）測(cè)量，即通過(guò)TA（Time Advance，時(shí)間提前量）得出信號(hào)從手機(jī)終端到達(dá)基站，或從基站到達(dá)手機(jī)的時(shí)間，再乘以光速（無(wú)線信號(hào)傳播速度）來(lái)估算手機(jī)與基站之間的距離。這樣在理論上就可以得到一個(gè)基本的帶狀地理信息限定，相對(duì)于單純的Cell-ID技術(shù)，前進(jìn)了一步。

在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，還可以考慮在Cell ID+RTT的定位方式下，如果允許手機(jī)client可同時(shí)對(duì)附近的多個(gè)基站進(jìn)行距離估算，來(lái)得出超過(guò)一個(gè)的有效帶狀地理信息，就可以進(jìn)一步提升定位精準(zhǔn)度。如上圖5的中間那幅小圖。

如果我們只講到這里，那就和一般的技術(shù)類公開文章沒什么差別了，基礎(chǔ)概念copy來(lái)copy去的重復(fù)過(guò)程而已。對(duì)于不在這個(gè)行業(yè)內(nèi)的讀者來(lái)說(shuō)（小編：尤其是針對(duì)那些沒有通訊業(yè)背景知識(shí)的讀者來(lái)說(shuō)），其實(shí)更需要理解的是，到這一階段的定位精度為止，增加的RTT測(cè)距技術(shù)也依然不是為“定位業(yè)務(wù)”而專門設(shè)計(jì)的。

從手機(jī)clients發(fā)起的RTT測(cè)量過(guò)程和獲取RTT測(cè)量結(jié)果，本質(zhì)上是為了保障通訊業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行。特別是小區(qū)內(nèi)必然存在的，終端clients距離基站位置遠(yuǎn)近各不相同的情況下，基站如何在時(shí)間上協(xié)調(diào)各個(gè)同時(shí)進(jìn)行業(yè)務(wù)的終端互相不干擾呢？就只能依靠RTT的測(cè)量結(jié)果來(lái)判斷每個(gè)終端的具體距離和由此引發(fā)的時(shí)延，并最終在時(shí)間上對(duì)齊業(yè)務(wù)和消除干擾。

RTT過(guò)程恰恰是客觀上具備這個(gè)從手機(jī)clients到基站BTS的測(cè)距屬性，從而可以被定位業(yè)務(wù)所利用。在不對(duì)通訊基站網(wǎng)絡(luò)做出重大軟件修改的前提下，無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的定位精度得到大幅度提升，這很好。

這里還需要注意的一點(diǎn)是，手機(jī)終端clients并非在每一種無(wú)線制式下，都可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)基站BTS進(jìn)行RTT過(guò)程（小編：而從以上技術(shù)原理看，這是實(shí)現(xiàn)ECID定位的基礎(chǔ)）。比如GSM通訊體制下就沒有這個(gè)要求。GSM的技術(shù)發(fā)展背景決定了網(wǎng)絡(luò)需要確保的任務(wù)以話音和短文本信息業(yè)務(wù)為主，而并非追逐移動(dòng)條件下完美的切換成功率。

但當(dāng)移動(dòng)技術(shù)發(fā)展到3G的WCDMA和4G的LTE時(shí)代時(shí)，手機(jī)對(duì)于多個(gè)基站（鄰區(qū)）同時(shí)進(jìn)行RTT過(guò)程就是一個(gè)必要過(guò)程了（小編：這是3G和4G更好的漫游質(zhì)量、以及更高的網(wǎng)絡(luò)容量需求，終端clients對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)檢測(cè)手段已經(jīng)大大豐富了），從而在客觀上更進(jìn)一步提升了終端clients的定位精度。

關(guān)于Cell ID+RTT+AoA的定位概念，大同小異。AoA，Angle-of-Arrival=到達(dá)角，就是利用手機(jī)信號(hào)傳送至基站的入射角度來(lái)進(jìn)一步確定手機(jī)在該區(qū)域的位置。在Cell-ID的基礎(chǔ)上，增加RTT和AoA輔助可大幅提升定位精準(zhǔn)度。如上圖6最右側(cè)小圖。

從國(guó)內(nèi)2006年開始部署國(guó)產(chǎn)TDSCDMA的時(shí)代開始，移動(dòng)通訊基站就開始具備測(cè)量終端信號(hào)到達(dá)角AoA的能力了。但是客觀上說(shuō)，測(cè)量到達(dá)角需要基站天線具備更大的尺寸和更高的成本，這是多數(shù)運(yùn)營(yíng)商所需要極力避免的。因此在通訊業(yè)務(wù)下并非強(qiáng)制需要的前提下，可以準(zhǔn)確測(cè)量到達(dá)角AoA的相控陣天線并未在3G和4G時(shí)代廣泛普及。

因此到達(dá)角所帶來(lái)的定位精度提升，甚至單一基站即可直接測(cè)量相對(duì)準(zhǔn)確的終端clients位置能力并沒有受到市場(chǎng)追捧。但在可以預(yù)期的5G時(shí)代，相控陣天線的比例會(huì)適當(dāng)增加，這是個(gè)利好。

綜上總體來(lái)說(shuō)，E-CID，就是在Cell-ID的基礎(chǔ)上增加TA、AoA、RSRP、RSRQ等輔助信息來(lái)提升定位精準(zhǔn)度的定位方法。本質(zhì)上依然是以Cell-ID位置信息為核心的小幅度定位改進(jìn)技術(shù)。在這個(gè)階段，定位業(yè)務(wù)的精度大致在數(shù)十米和數(shù)百米之間不等，且無(wú)法滲透入多徑環(huán)境十分復(fù)雜的密集城區(qū)和室內(nèi)環(huán)境。

基于RFPM的定位技術(shù)

圖七【huawei petal map-22.png】初始來(lái)源不詳，從與非網(wǎng)文章《5G的高精度定位》截圖獲取，

在圖7當(dāng)中，請(qǐng)讀者關(guān)注藍(lán)色線條所勾勒的區(qū)域在應(yīng)用場(chǎng)景和定位精度上，都和上一章節(jié)所討論的Cell-ID方法（小編：橙色線條區(qū)域）有所區(qū)別。其所面對(duì)的部署場(chǎng)景主要集中在室內(nèi)環(huán)境，且所對(duì)應(yīng)的最佳定位精度下探到10m以下，尤其是在室內(nèi)環(huán)境下。讀者可以按照我們之前提到的場(chǎng)景需求的差異來(lái)理解，如果在室內(nèi)環(huán)境下部署無(wú)線定位系統(tǒng)，精度不能夠達(dá)到10m以下，那也確實(shí)沒有存在的必要了。

這種無(wú)線定位方法的全稱為，RFPM=Radio Frequency Pattern Matching，中文被稱作無(wú)線電信號(hào)匹配定位。RFPM定位技術(shù)和移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)的制式?jīng)]有強(qiáng)捆綁關(guān)系，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商甚至普通的企業(yè)自身，只要具備無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際部署，就都可以在其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的物理基礎(chǔ)之上部署RFPM定位技術(shù)。

比如：2G，3G和4G，也包含企業(yè)網(wǎng)常用的WiFi網(wǎng)絡(luò)或者藍(lán)牙BT網(wǎng)絡(luò)，皆可。這就是說(shuō)，RFPM定位技術(shù)對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)依然保持了松耦合的關(guān)系，盡可能降低對(duì)于通訊網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)需求。在無(wú)線定位技術(shù)發(fā)展早期，定位精度需求并不是特別高的前提下，所慣用的思路。

RFPM技術(shù)的發(fā)明、落地和運(yùn)作的推手實(shí)際在美國(guó)。FCC聯(lián)邦通訊委員會(huì)要求無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)可以幫助用戶在室內(nèi)環(huán)境下，即GPS失效，Cell-ID技術(shù)無(wú)法滿足精度要求的場(chǎng)景下（小編：Cell-ID技術(shù)在一些深度的室內(nèi)場(chǎng)景，因?yàn)樾盘?hào)強(qiáng)度弱，以及無(wú)法克服的多徑效應(yīng)，定位精度是非常差的），可以提供一個(gè)精度在10m這個(gè)級(jí)別的定位手段。

據(jù)說(shuō)需求的觸發(fā)點(diǎn)來(lái)自于2007年發(fā)生在佛吉尼亞理工大學(xué)的大規(guī)模槍擊事件：當(dāng)時(shí)躲在教室內(nèi)的學(xué)生無(wú)法通過(guò)沉默不發(fā)聲的方式給911局方提供槍擊事件的基本信息，包括他們所躲藏的具體位置；而只能選擇話音溝通來(lái)上報(bào)，導(dǎo)致聲響泄露自身的位置信息而遭到槍手破門襲擊。因此，一個(gè)足夠精度的室內(nèi)位置信息獲取方法是必須的，RFPM技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

這種以網(wǎng)絡(luò)為中心的定位方法基于從網(wǎng)絡(luò)和/或終端設(shè)備收集的無(wú)線電鏈路測(cè)量值（小編：也叫做Pattern），并依賴于提前生產(chǎn)并獲取的無(wú)線電環(huán)境的模型（小編：也叫做后臺(tái)位置數(shù)據(jù)庫(kù)）。基于RFPM的解決方案對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，以估計(jì)設(shè)備的位置。簡(jiǎn)而言之，它使用設(shè)備對(duì)于無(wú)線電信號(hào)的感知來(lái)識(shí)別其位置，從而消除了對(duì)衛(wèi)星GPS的依賴。RFPM 在非視距條件下工作得非常好，例如密集的城市和室內(nèi)環(huán)境，并且對(duì)于關(guān)鍵任務(wù)的公共安全應(yīng)用非?？煽?。

圖八【huawei petal map-19.png】來(lái)自Docin.com收集的畢業(yè)論文《基于電信號(hào)匹配的移動(dòng)定位算法研究》，

根據(jù)圖8顯示，RFPM可以在一定的地理區(qū)域內(nèi)，比如移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)小區(qū)內(nèi)（小編：比如上圖8中的正六邊形代表通訊基站所覆蓋的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)），進(jìn)行地理上的柵格化處理。并在柵格化的基礎(chǔ)上，分別測(cè)量每個(gè)柵格區(qū)內(nèi)的某些“電特征”。并以柵格作為索引將這些測(cè)量值存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)側(cè)后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)里。

當(dāng)需要確定客戶端設(shè)備在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的具體位置時(shí)，可以選擇從客戶端出發(fā)對(duì)網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)射的電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量（小編：也叫downlink測(cè)量），也可以選擇從網(wǎng)絡(luò)側(cè)出發(fā)對(duì)客戶端發(fā)射的電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量（小編：也叫uplink測(cè)量），然后將大于一定門限的測(cè)量值與后臺(tái)存儲(chǔ)的量按照某種方法進(jìn)行匹配計(jì)算，按照一定的準(zhǔn)則選取某一個(gè)最佳的柵格坐標(biāo)來(lái)作為客戶端的位置估算結(jié)果。

我們這里以4G-LTE為實(shí)例，來(lái)看看RFPM方法中的關(guān)鍵概念“電特征”是如何定義和選擇的。首先需要說(shuō)明的是，當(dāng)移動(dòng)通訊系統(tǒng)發(fā)展到4G這個(gè)階段，兼容定位功能、提供定位服務(wù)已經(jīng)是無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)之一了，這是和之前的GSM和WCDMA不同的地方。

LTE系統(tǒng)本身存在一些和位置相關(guān)的測(cè)量量，有一些是定位業(yè)務(wù)原生，比如PRS-Position Reference Signal；更多一些是通訊業(yè)務(wù)原生，但也可以利用起來(lái)確定手機(jī)的位置。比如：初始化小區(qū)搜索、小區(qū)選擇和重選、信道鏈路質(zhì)量的評(píng)估等等。這些信號(hào)隱含了目標(biāo)設(shè)備比如終端的位置的相關(guān)信息。這些測(cè)量結(jié)果可以在終端clients側(cè)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，就是我們前面提到的downlink測(cè)量；也可以在eNodeB網(wǎng)絡(luò)基站側(cè)進(jìn)行測(cè)量，就是我們前面提到的uplink測(cè)量。只要該測(cè)量結(jié)果包含有移動(dòng)終端的位置信息，不管直接還是間接，就可以用來(lái)計(jì)算該移動(dòng)終端的地理位置。

最近五六年，國(guó)內(nèi)大型商業(yè)設(shè)施推進(jìn)速度很快，比如各種連鎖的Shopping Mall如雨后春筍。主建方和運(yùn)營(yíng)方就常常選擇利用在室內(nèi)批量部署WiFi或者專用的藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)來(lái)兼顧客戶Internet接入服務(wù)和客流的粗定位和分析，其本質(zhì)就是RFPM技術(shù)，也叫做WiFi/BT“指紋定位技術(shù)/Fingerprint based Location System”，是一個(gè)意思。

圖九【huawei petal map-20.png】來(lái)自Docin.com收集的畢業(yè)論文《基于電信號(hào)匹配的移動(dòng)定位算法研究》，

圖9描述的是3GPP release9版本中全新定義的定位系統(tǒng)框架。對(duì)于3GPP所倡導(dǎo)的移動(dòng)通訊系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，圖9框架是一個(gè)創(chuàng)舉，它不僅僅針對(duì)RFPM定位方式，其它的ECID和TDoA定位方式也可以沿用這個(gè)框架。這意味著定位業(yè)務(wù)將由移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商牢牢把握并賺取利潤(rùn)。

但顯然理想豐滿現(xiàn)實(shí)骨干，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上確實(shí)存在大量不依賴網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的第三方定位服務(wù)提供實(shí)體的存在，各具特色我們這里就不一一評(píng)論了。但移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)截至目前依然不能提供大大強(qiáng)于免費(fèi)的GPS和一些眾包方法所獲取的位置精度和服務(wù)的穩(wěn)定性，因此未能普及也就不難理解了。

對(duì)于包括運(yùn)營(yíng)商、標(biāo)準(zhǔn)制定者3GPP和眾多設(shè)備技術(shù)制造商的整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)生態(tài)來(lái)說(shuō)，911安全需求的推動(dòng)力依然勢(shì)微，現(xiàn)在的勝負(fù)手顯然在于5G vision。關(guān)于這個(gè)話題，我們下次找時(shí)間再談吧，敬請(qǐng)期待！

審核編輯：劉清