地下空间精度小于2m，北斗5G开启融合定位新时代

　　现在网络已经大部分覆盖了我们生活和工作的区域，网络已连接成为了我们日常不可或缺的一部分，但是我们在乘坐高铁、地铁时，仍会出现网络信号不佳甚至是网络已断开的情况。
　　在地面，我们通信是通过基站4G、5G组网信号覆盖，导航等也可以直接通过北斗定位，但在地下，由于建筑遮挡导致室内接收的信号波被削弱甚至被阻挡，导致了地下通信信号弱的现象普遍存在。同时，地铁的高速移动让地下信号回传定位更是加大了难度。
　　3月20日，我国首个地铁北斗定位系统在北京开工建设，此次超大城市轨道交通系统高效运输与安全服务关键技术项目采用了室内北斗5G融合的定位技术，来实现室内定位信号的播发，让用户可以接收到导航定位的信号，使地铁站地下空间的定位精度提高到优于2米。该系统可用于车辆调度、客运组织、应急处置，同时还能让乘客能够在地下环境使用手机地图，并通过三维立体导航实现地铁站内的定位导航。
　　北斗5G魅力何在
　　北斗卫星导航系统（简称：北斗系统）主要是为全球用户提供全天候、全天时的定位、导航和授时服务。在2020年7月31日，北斗三号系统建成开通并提供全球服务，北斗系统进入全面推广应用的新阶段。
　　但北斗系统主要是解决室外的定位需求，在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、救灾减灾、公共安全等方面都得到了基础的应用。其在室外的定位精度在10米左右，且测速精度为0。2米每秒，授时精度为20纳秒左右。但由于卫星信号无法覆盖室内且对环境免疫性较差，无法满足室内定位以及室外遮挡等复杂区域定位的必要条件，其在室内的应用也被大大限制了。
　　5G组网是利用基站部署，具有密集组网、大带宽和多天线等对定位有利的条件，且其空中接口时延低至1ms，移动性支持500kmh的高速移动等，基于5G通信网络的定位技术可在室内实现亚米级甚至分米级的定位精度。
　　像地铁这类高速通行的地下环境，北斗5G的深度融合可构建室内外覆盖定位体系，结合5G大带宽、低时延、广连接的优势和北斗系统的导航定位能力，大大提高复杂室内环境的定位精度。
　　地铁北斗定位系统是首次应用在地铁的北斗5G解决方案，但其实这项融合定位技术早已在市场出现。2021年4月，中国移动开发5G北斗精准导航系统，并在重庆解放碑地下环道进行试验。
　　室内定位已是刚需
　　北斗系统是GNSS的一种，这都属于室外定位的范畴。由于人们大部分处在室内工作和生活，室内高精度定位逐渐成为刚需。而目前常见的室内无线定位技术有RFID、WiFi、ZigBee、蓝牙、UWB等，其各有优劣，但随着精度需求越来越高，蓝牙AOA和UWB在其中备受关注。
　　RFID（射频识别）技术：利用射频方式，固定天线形成电磁场，附着于物品的标签经过磁场后感应电流生成把数据传送出去，从而进行非接触式双向通信交换数据，实现移动设备识别和定位的目的。它可以在几毫秒内获取厘米级的定位信息，且电磁场具有非视距的优点，RFID室内定位技术也具有传输范围大、成本较低的特征。但其不具有通信能力，抗干扰能力较差，不便于整合到其他系统之中，且用户的安全隐私保障和国际标准化都不够完善，因而一般应用在物流、仓库定位中。
　　WiFi技术：WiFi室内定位分为两种，一种是利用移动设备和无线网络接入点组成的无线局域网络，通过差分算法，来比较精准地对人和车辆的进行定位追踪。另一种是事先记录巨量的确定位置点的信号强度，通过新增设备的信号强度与巨量数据库对比，来完成定位跟踪。WiFi定位最高精确度大约在1米至20米之间，但WiFi接入点通常都只能覆盖半径90米左右的区域，而且很容易受到其他信号的干扰，定位器的能耗也比较高。
　　ZigBee技术：ZigBee是一种短距离、低速率的无线网络技术。它主要是利用无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，通过传感器之间的相互协调通信进行设备的位置定位。因此ZigBee最显著的特点就是低功耗和低成本，但局限就在于信号传输受多径效应和移动的影响都很大，其衍射能力弱，穿墙能力弱。普遍用于大型的工厂和车间的人员在岗管理系统。
　　蓝牙技术：作为一种短距离低功耗的无线传输技术，利用蓝牙接入点与用户连接，通过检测信号强度就可以获得用户的位置信息。蓝牙最大的优点是设备体积小、短距离、低功耗，容易集成在手机等移动设备中。但对于复杂的空间环境，蓝牙定位系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。然而近些年大火的蓝牙AOA以接纳器和发射器为基础，能够在确认的区域内经过多天线丈量信标信号，以及三角形定位法，来核算出信标设备准确方位，精度可高达0。1里面，但蓝牙AOA的部署环境大部分要求在13米的精度场景内。
　　UWB（超宽带）技术：UWB是近些年兴起的一种传输速率高，发射功率较低，穿透能力较强并且是基于极窄脉冲的无线通信技术，它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有3。110。6GHz量级的带宽。UWB定位精度可达到亚米级，多应用于室内静止或者移动的活体定位跟踪，但依然存在功耗和成本需优化的问题。
　　融合定位是未来之势
　　前文已提到了常见的六种室内定位技术，但物联网的碎片化现象，使得单一技术无法很好地满足场景需求应用，因此融合定位成为了行业需求的趋势。
　　在去年中国卫星导航定位协会发布《2021中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》中指出，2020年全行业总产值同比增长16。9，达到4033亿元。其中高精度定位市场增速远超全行业，2020年同比增长47。5，总产值达到110。4亿元。从2010年到2020年的11年之间，高精度定位产品年销售收入增长了10倍，年均复合增长率高达26。
　　数据来源：《2021中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》
　　单一的定位技术无法填补海量市场差异化的需求，因此类似于北斗，5G，UWB等融合定位技术逐渐被推出，逐步完善产业链。像自动驾驶、智慧交通在技术快速演进阶段，北斗5G技术成为了新型的解决方案；在智慧矿井的人员定位系统中，UWBZigBee技术比单一运用UWB更灵活等等。融合定位可以在单一定位技术上进行缺陷互补，能在场景应用中将功耗、成本、定位精度进行最优化的把控，打造精细化定位方案。
　　未来，融合定位将会大放异彩。