位置服務(wù)古往今來(lái)一直是人類(lèi)生活領(lǐng)域最重要的服務(wù)之一，比如古時(shí)人們刻畫(huà)記號(hào)來(lái)記錄位置信息，避免在山野叢林中迷失方向；15世紀(jì)至17世紀(jì)的大航海時(shí)代，人們通過(guò)航海圖和星象圖來(lái)確定位置；如今我們通過(guò)衛(wèi)星、基站等技術(shù)手段定位，保證我們的行車(chē)導(dǎo)航、交通管理、路線規(guī)劃等等應(yīng)用……
隨著技術(shù)和科技的發(fā)展，這些定位手段在精度、可用性等方面均取得了質(zhì)的飛躍。然而按照?qǐng)鼍安煌膭澐?，上述?nèi)容皆是用于較大的室外定位場(chǎng)景，而與之相對(duì)的室內(nèi)定位則發(fā)展截然不同，正處于“百家爭(zhēng)鳴”、技術(shù)爆發(fā)的階段，尤其近年隨著UWB、Wi-Fi以及5G等通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得室內(nèi)定位場(chǎng)景的需求發(fā)生井噴，市場(chǎng)也隨之水漲船高。
室內(nèi)定位市場(chǎng)即通過(guò)技術(shù)手段獲知人們和物品在室內(nèi)所處的實(shí)時(shí)位置或者行動(dòng)軌跡。近年來(lái)，隨著無(wú)所不在的基于位置的服務(wù)被應(yīng)用，位置服務(wù)的相關(guān)內(nèi)容也從室外走向了室內(nèi)，其主要的推動(dòng)力則是室內(nèi)位置服務(wù)所能帶來(lái)的巨大的應(yīng)用和商業(yè)潛能。
人們生產(chǎn)生活中的大多數(shù)時(shí)間都發(fā)生在室內(nèi)場(chǎng)景當(dāng)中，諾基亞提供的數(shù)據(jù)顯示，人們通常有87%到90%的時(shí)間是在室內(nèi)度過(guò)的，這導(dǎo)致大量的室內(nèi)定位場(chǎng)景應(yīng)用也接踵而至，諸如停車(chē)場(chǎng)尋車(chē)、敏感區(qū)域訪客接待、倉(cāng)儲(chǔ)托盤(pán)、文物展示、生產(chǎn)設(shè)備追蹤等。
比如在大型商場(chǎng)中，商戶或商場(chǎng)管理者可以通過(guò)室內(nèi)定位技術(shù)獲知哪些地方人流量最大，客人們通常會(huì)選擇哪些行動(dòng)路線等，進(jìn)而更科學(xué)的布置柜臺(tái)或者選擇舉辦促銷(xiāo)活動(dòng)的地點(diǎn)。
再比如，現(xiàn)今人們雖然早已習(xí)慣了導(dǎo)航，但是實(shí)際上如今的導(dǎo)航應(yīng)用并未能充分滿足人們想要實(shí)現(xiàn)精度導(dǎo)航的需求，以我們最常使用的某德APP為例，當(dāng)使用者精準(zhǔn)的選擇某一室內(nèi)位置時(shí)，其通常只能提供一個(gè)戶外地址，這也可以稱(chēng)之為導(dǎo)航最后的盲區(qū)。
不過(guò)從室外定位到室內(nèi)定位，由于室內(nèi)的環(huán)境動(dòng)態(tài)性很強(qiáng)，其還面臨諸多挑戰(zhàn)。就技術(shù)角度而言，主要包括定位精度、覆蓋范圍、可靠性、成本、功耗、可擴(kuò)展性和響應(yīng)時(shí)間幾個(gè)方面。
第一，就精度而言，不同類(lèi)型的應(yīng)用對(duì)于精度的要求大有不同，比如超市或倉(cāng)庫(kù)管理中，可能需要亞米級(jí)的定位精度迅速鎖定物品；而在商場(chǎng)或者購(gòu)物中心中，尋找一個(gè)特定的品牌店則需要5米甚至10米的精度即可。
第二，就覆蓋范圍而言，一項(xiàng)技術(shù)或解決方案覆蓋范圍多大，也決定了這項(xiàng)技術(shù)所支持應(yīng)用的不同，比如Wi-Fi定位，需要特定的設(shè)備或終端，其相應(yīng)的覆蓋范圍也會(huì)有所限制。
第三，就可靠性而言，室內(nèi)環(huán)境有著比外部環(huán)境更強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性，會(huì)不時(shí)發(fā)生變化，比如商場(chǎng)的設(shè)置和隔斷會(huì)經(jīng)常發(fā)生變化，另外定位所依賴(lài)的基礎(chǔ)設(shè)施也會(huì)經(jīng)常發(fā)生變化。
第四，就成本而言，成本無(wú)論何時(shí)幾乎都是掣肘一個(gè)應(yīng)用、一個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，其不僅包括產(chǎn)品本身的軟硬件成本，也包括布局和維護(hù)定位所需的成本。
第五，就功耗而言，功耗是導(dǎo)致用戶成本提升的一個(gè)關(guān)鍵因素，特別是使用電池的移動(dòng)設(shè)備，如果功耗較大，會(huì)嚴(yán)重限制和影響用戶的使用體驗(yàn)。
第六，就可擴(kuò)展性而言，可擴(kuò)展性指一個(gè)解決方案擴(kuò)展到更大覆蓋范圍使用的能力，和方便地移植到不同的環(huán)境和應(yīng)用的能力。
第七，就響應(yīng)時(shí)間而言，系統(tǒng)給出一個(gè)位置更新所需的時(shí)間是響應(yīng)時(shí)間，不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于響應(yīng)時(shí)間的需求亦不相同，比如移動(dòng)用戶和導(dǎo)航應(yīng)用需要更快的位置更新，而靜態(tài)的資產(chǎn)定位則不需要。
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物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代給了位置服務(wù)進(jìn)一步發(fā)展的空間和潛力，物聯(lián)網(wǎng)通俗來(lái)看就是數(shù)據(jù)變現(xiàn)的過(guò)程，基于數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)務(wù)的商業(yè)模式轉(zhuǎn)型和拓展已經(jīng)成為趨勢(shì)，這讓室內(nèi)定位發(fā)展迎來(lái)了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。
根據(jù)Marke&Markets的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，室內(nèi)定位的全球市場(chǎng)將以42%的年復(fù)合增長(zhǎng)率發(fā)展，預(yù)計(jì)從2017年到2022年，其市場(chǎng)規(guī)模將從71.1億美元增長(zhǎng)至409.9億美元。這也促使了市場(chǎng)上各種室內(nèi)定位技術(shù)百花齊放的局面形成。
目前，根據(jù)不同的定位精度，主流的部分室內(nèi)定位技術(shù)包括UWB、Wi-Fi、藍(lán)牙等，同時(shí)5G的殺入也使得這一領(lǐng)域更加豐富。
1.超寬帶（UWB）技術(shù)
超寬帶（UWB）定位技術(shù)是目前市場(chǎng)規(guī)模最大，也是最為成熟的室內(nèi)定位技術(shù)，其特點(diǎn)包括數(shù)據(jù)帶寬大、定位精度高（亞米級(jí)，0.1m-0.5m）、安全抗干擾等，不過(guò)其劣勢(shì)也十分明顯，其建設(shè)成本高于RFID、藍(lán)牙等技術(shù)，難以在大范圍內(nèi)進(jìn)行室內(nèi)覆蓋。
2.Wi-Fi定位技術(shù)
Wi-Fi定位技術(shù)是目前應(yīng)用較多、相對(duì)成熟的定位技術(shù)。Wi-Fi定位技術(shù)已經(jīng)普及，不需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備用于定位，用戶使用智能手機(jī)時(shí)開(kāi)啟Wi-Fi即可成為數(shù)據(jù)源，因其便于擴(kuò)展、可自動(dòng)更新數(shù)據(jù)、成本低等優(yōu)勢(shì)，因此最先實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?。不過(guò)Wi-Fi定位技術(shù)精度只有2米左右，無(wú)法應(yīng)用于更加精準(zhǔn)的場(chǎng)景。
3.藍(lán)牙定位技術(shù)
藍(lán)牙定位方案可分為兩類(lèi)，一類(lèi)為成熟的iBeacon方案，另一類(lèi)為新興的AoA方案，前者定位精度在2米到3米左右，后者則可以達(dá)到亞米級(jí)。同樣的，與Wi-Fi技術(shù)類(lèi)似，藍(lán)牙定位技術(shù)易于普及，且功耗和成本較低。
除了以上主流的室內(nèi)定位技術(shù)之外，還有如RFID、紅外技術(shù)、超聲波技術(shù)、慣性導(dǎo)航、地磁定位、視覺(jué)定位等等，不過(guò)更重要的是2019年宣布5G商用以來(lái)，基于5G的定位憑借自身優(yōu)勢(shì)更加吸引到業(yè)界的強(qiáng)烈關(guān)注。
5G擁有大帶寬、低時(shí)延高可靠和海量連接三大技術(shù)特性，因而被物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)界所廣泛關(guān)注，而5G定位正是其中一個(gè)重要的性能指標(biāo)。
5G定位是5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)測(cè)量無(wú)線信號(hào)來(lái)確定UE地理位置信息的技術(shù)，它的優(yōu)勢(shì)十分明顯，即可以真正做到用戶隨時(shí)、隨地?zé)o差別地獲得基于定位信息的地理信息服務(wù)，滿足無(wú)線世界中“何人、何事、何時(shí)、何地”的確定位置的要求。
根據(jù)中國(guó)移動(dòng)和華為連接發(fā)布的《5G定位能力開(kāi)放產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》概括，從5G定位原理的角度來(lái)看，5G定位技術(shù)大致可以分為三種類(lèi)型：基于三角關(guān)系和運(yùn)算的定位技術(shù)、基于場(chǎng)景分析的定位技術(shù)和基于臨近關(guān)系的定位技術(shù)。
首先是基于三角關(guān)系的定位技術(shù)。它根據(jù)測(cè)量得出的數(shù)據(jù)，利用幾何三角或雙曲線關(guān)系計(jì)算被測(cè)物體的位置，是最主要也是應(yīng)用最為廣泛的一種定位技術(shù)。
其次是基于場(chǎng)景分析的定位技術(shù)。這種定位技術(shù)對(duì)定位的特定環(huán)境進(jìn)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(gè)位置，并用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)把這些信息集成在一起。業(yè)界習(xí)慣將上述形式化和量化后的位置特征信息形象地稱(chēng)為信號(hào)“指紋”，觀察者根據(jù)帶定位物體所在位置的“指紋”特征查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)特定的匹配規(guī)則確定物體的位置。
最后是基于臨近關(guān)系的定位技術(shù)。根據(jù)待定位物體與一個(gè)或多個(gè)已知位置參考點(diǎn)的臨近關(guān)系來(lái)定位。這種定位技術(shù)通常需要標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的輔助，以唯一的標(biāo)識(shí)來(lái)確定已知的各個(gè)位置。最常見(jiàn)的例子是移動(dòng)蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中的Cell ID。
基于5G高精度定位技術(shù)與垂直行業(yè)的深度融合，可以實(shí)現(xiàn)不同領(lǐng)域的業(yè)務(wù)靈活創(chuàng)新，為用戶帶來(lái)安全、高效和商業(yè)等方面的價(jià)值。
比如近日廣東移動(dòng)和華為在東莞華為團(tuán)泊洼廠區(qū)實(shí)現(xiàn)了全國(guó)首個(gè)5G室內(nèi)定位試商用項(xiàng)目，一網(wǎng)滿足了5G通信和精準(zhǔn)定位兩大需求，數(shù)據(jù)顯示，90%的定位結(jié)果實(shí)現(xiàn)了1米到3米范圍內(nèi)的精準(zhǔn)定位，滿足了廠區(qū)車(chē)輛、人員的高精度定位需求，大幅提升了5G全連接工廠的生產(chǎn)效率。
據(jù)介紹，5G室內(nèi)定位技術(shù)的應(yīng)用，使得工廠人員、貴重測(cè)試儀器、生產(chǎn)輔助物料的位置信息準(zhǔn)確傳到倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，并關(guān)聯(lián)實(shí)物信息。在后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，工作人員可在后臺(tái)根據(jù)出產(chǎn)、庫(kù)存、運(yùn)輸?shù)葼顩r，隨時(shí)發(fā)出調(diào)度指令，AGV在1秒內(nèi)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物料的自動(dòng)調(diào)度，保證出產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)和外調(diào)產(chǎn)品的有序流動(dòng)，物流效率大幅提升。
在標(biāo)準(zhǔn)方面，2020年中凍結(jié)的3GPP R16協(xié)議版本首次將定位能力引入到5G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中，并要求5G定位能力可以達(dá)到室內(nèi)3米以及室外10米的精度，滿足了普通商用場(chǎng)景米級(jí)定位的需求。而在明年年中即將凍結(jié)的R17標(biāo)準(zhǔn)中，還將進(jìn)一步把室內(nèi)定位精準(zhǔn)度提升到厘米級(jí)，達(dá)到20-30厘米左右的定位精度——這對(duì)5G使能工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以及其他千行百業(yè)更加有利。
當(dāng)然，無(wú)論是強(qiáng)大的5G，還是已經(jīng)成熟商用的UWB、Wi-Fi、藍(lán)牙等技術(shù)，業(yè)界對(duì)此產(chǎn)生出另一個(gè)觀點(diǎn)，即任何不同的室內(nèi)定位技術(shù)之間并不矛盾，或許未來(lái)每種技術(shù)都應(yīng)該在5G時(shí)代高度協(xié)同互補(bǔ)，繼而在不同場(chǎng)景下真正實(shí)現(xiàn)定位精度的最大化。
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