2024室內(nèi)定位白皮書

運(yùn)營商布局室內(nèi)定位技術(shù)的SWOT分 5G基站定位技 4G基站定位技 藍(lán)牙4.2定位技 藍(lán)牙5.1定位技 Wi-Fi定位技 UWB定位技 附錄 200910201916114.4部/百人，如圖1.1-1所示。全國有26100部/2019年，全1.112009-20192實(shí)時精密定位、位置信息挖掘與智能服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)，3年科技0G5Goorls在報(bào)告《eRieofoorsioi-A6Gllhotneoorsioigrt》中指出，如今人們超過%2010年開始，O2O的商業(yè)模式在中國進(jìn)入高速發(fā)展階段，伴O2O模式的本土化產(chǎn)物開始走進(jìn)越來越多人的生活。根據(jù)艾媒咨詢《2016-2020中國本地生活服務(wù)O2O市場規(guī)模及預(yù)測》的數(shù)據(jù)顯示2016O2O市場規(guī)模持續(xù)增長，20201.31.1-2所示。1.122016-2020年中國本地生活服務(wù)O2OO2O模式，依托萬達(dá)廣場等城2018年室內(nèi)定位的發(fā)展前景分析》報(bào)告指出，我國室內(nèi)3000億元。1.11（船舶、停車場、會展、商場、機(jī)場、）設(shè)備商及小米、華為、VIVO等智能終端廠家均有成熟的硬件支持。MarketsandMarkets的分析預(yù)測201771.1億美元增長到2022409.942%【2IndoorAtlas1.2147%beacon26%17%。但是在試點(diǎn)或計(jì)劃部IPSbeacon和地磁方法的機(jī)構(gòu)占比有明顯提升，54%49%。20185136180家左右[4]2.112012-2018201810.08億人次[5]5年來博物館年收入穩(wěn)步增長，2017300億元（325.56億元38.6%[6]。2.122012-2017實(shí)時人景合成、虛擬、激光、三維動態(tài)成像乃至VR、AR、全息技術(shù)2012-2018年國內(nèi)博物館行業(yè)的數(shù)據(jù)趨勢，包括2.132.14片，以及更加智慧化的AR2.152.16ID20184月發(fā)布的《全國醫(yī)院信息化20193月發(fā)布的《醫(yī)院智慧服務(wù)分級評估標(biāo)準(zhǔn)體系（試行》中，201952608家，全國1509172根據(jù)國家衛(wèi)生健康委員會的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019年全國三級醫(yī)院每1.65%以上。20191.1億人次，年均增長率在2.213米左右，能夠定位到具體的房間。3米左右，2.222.233米左右。33米左右。2.535%以上。其中，高新區(qū)和開發(fā)合計(jì)實(shí)現(xiàn)園區(qū)生產(chǎn)總值為18.62GDP的22.69%10%-15%，20182688億元左右[7]。2.312012年—20182.32無人車AGVAGV的5G位的需求前所未有高漲。從商超管理層面來說：商場、AL、超市16%，14%12%12%，廣告行業(yè)12%11%23%100億的室16億美元。2.42定路線，AR導(dǎo)航到達(dá)車前?！懊旱V安“”“”、“化工行業(yè)智能化二道門建設(shè)要求”、“公路隧道施工安全管理系統(tǒng)暫”建設(shè)和發(fā)展智慧工廠，智慧工廠市場規(guī)模不斷擴(kuò)大。2018年全球智25002020年市場規(guī)模有望突破3000億美元。智慧工廠中，在員工/物資管理、易燃易爆物監(jiān)控、訪20172.612.62次從App2.712.722.732.74基于用戶手機(jī)直接定基于用戶手機(jī)直接定終端設(shè)備電池供電能12.752000@160002.762-55-20<2011~5<502.81SWOT牙、Wi-Fi、UWB5G基站定位、4G4.25.1定位、Wi-Fi定位、UWB定位、vSLAM等定位技術(shù)。率測量包括三角定位和指紋定位，時間測量包括TOA、UTDOA和OTDOA，角度測量包括AoA和AoD。通過接收信號強(qiáng)度（RSS,ReceivedSignalStrength）計(jì)算得到終端3.1-1所示。3.11（1：R (xx)2(

y)2

（????,????2-3m6-8m。3.1-23.12TOATOA（TimeofArrival）TOF（TimeofFlight，一般又分為雙向測距和基于時鐘同步的TOA3.1-33.13TOA定位原理圖（雙向測距t1時刻（向未知點(diǎn)發(fā)送信號，未上述時間差再乘以電磁波在空氣中的傳播速度C，即可得到該未??= 3.1-4：3.14TOA定位原理圖（基于時鐘同步計(jì)算出標(biāo)簽(x0,y0dA、dB、dC，通過下述公式即可算(xA-x0)2+(yA-y0)2=(xB-x0)2+(yB-y0)2=dB2 (xC-x0)2+(yC-y0)2=dC2TDOA基于時間到達(dá)差(TDOA，TimeDeferenceofArrival)的定位法TDOATDOA與兩個參考點(diǎn)之間的TDOA3.1-53.15TDOA點(diǎn)的坐標(biāo)，這樣可提高TODA根據(jù)信號上下行，TDOA測量技術(shù)可分為OTDOA和UTDOA。OTDOA（ObservedTimeDifferenceofArrival：移動終端對UTDOA（UplinkTimeDifferenceofArrival：移動終端發(fā)射上行測量信號，網(wǎng)絡(luò)側(cè)基站或者定位測量單元（MeasurementUnit，LMU）TOA測量和TDOA測量有各自的優(yōu)勢：TOATDOAAOA到達(dá)角（AngleofArrival,AOA）是發(fā)射器通過單一天線發(fā)送特殊3.16AOA定位示意圖,????，（xy根據(jù)（????,????）和??i3.17AOAAOD出發(fā)角（AngleofDepartureAOD）與到達(dá)角相反，接收器是單天3.18AOD定位示意圖5G3GPP20206Rel-165G4GE-CID、OTDOAUTDOA步支持了multi-RTT、UL-AoADL-AoD等多種定位技術(shù)[10]。5G基站定位技術(shù)的基本原理和優(yōu)缺點(diǎn)分析見附錄A。5G3GPP定義了室內(nèi)定位場景下，5G定位需滿足的定位精度和端到<3（，針對上述需求，3GPP定義了在室內(nèi)辦公場景下所能達(dá)到的水平3GPP主要評估的定位技術(shù)為DL-TDOAUL-TDOAUL-AoA和multi-RTT，其所能達(dá)到的定位精度及條件如下表所示。3.215G發(fā)送帶寬：FR150/100MHz;FR2400MHz多徑效應(yīng)：5GTDOA方案，TOA是由每個RRU基于各自的本地時鐘計(jì)算后記錄的，不同RRUTOA準(zhǔn)可以提供更大的帶寬，定位性能較好，然而其需要終端基于Rel-16sounding信號即可實(shí)現(xiàn)定位，但其受限于陣列等3個以上基站的精確波束，該條考慮到終端的實(shí)現(xiàn)能力，可以優(yōu)先考慮引入U(xiǎn)TDOA等上行定時測量營商用戶，5GToC服務(wù)。此外，5G基站定位的發(fā)展，尚需解決產(chǎn)品化的問題，能夠盡早推出端到端5G5G定位發(fā)展的關(guān)鍵。4G4G室內(nèi)基站的定位實(shí)現(xiàn)是系統(tǒng)基于信號傳播模型的距離估算方RSSI在無線信道下的損耗模型，估算出移動終端到各個定4G室內(nèi)基站的定位方案充分利用了有源數(shù)字設(shè)備（pRRU）的優(yōu)勢，通過一定的信號歸屬判定原則區(qū)分UE所接入的不同遠(yuǎn)端單元，同pRRUUE歸屬的遠(yuǎn)端單元進(jìn)行輔助定位時，pRRU的部署密度可能會對定位精度產(chǎn)生較大的影響。經(jīng)過測試分析這種室內(nèi)定位的精度一般可以達(dá)到1/3～1/4pRRU站間距，pRRU305～7基于SRS4G定位精度為4G定位網(wǎng)與通信網(wǎng)強(qiáng)綁定，僅能服務(wù)于4.23.4-13.4-13.413.4150m-45uA2m精度（6m時3m精度（8m時5m精度（12m時3.4-23.4-23.423.4230m-Semiconductor、Dialog藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth3m以上。市場UWB等高精度定位，成本又過高，難以實(shí)施。隨著藍(lán)牙AOA技術(shù)的5.15.14.2，最大的變化就是定位精度提升到厘米級5.1AoAAoD技術(shù)將定位精度提升到厘米級，它的AoA測量技術(shù)通過AoD測量也是利用信號相位差技術(shù)，它的IQ樣本，在了解發(fā)射器內(nèi)的天線排布后，通過數(shù)據(jù)計(jì)算得出信號的相10厘米。SiliconLabsNordicTIUbisenseOrange,Thinkin,AB&R,Confidex,HockeyTech,KST,NESASolutions,RTV,LufthansaIndustrySolutions,Synapses,Tieto,Bitwise,Blueup,Empower,Favendo,Navigine,NBN23,Track&Locate,Fujitsu,NidecAQiSAverosFanna藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth安裝難：由于藍(lán)牙5.1技術(shù)是基于角度測量，基站功率消耗大，無法使用電池供電，需要PoE5.1基站布放密度為十米Wi-FiWi-FiCell-ID定位或指紋定位。Cell-ID定位是APAP釋放出來的網(wǎng)絡(luò)，則認(rèn)為定位終端就在該AP附近，簡單實(shí)用，但精度低。指紋定位技術(shù)是指將實(shí)際環(huán)境中的聯(lián)工程任務(wù)組Wi-FiWi-FiWi-FiTag去實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)定位等應(yīng)用。利用現(xiàn)場已有的Wi-Fi設(shè)備，部署成本低，但是為了提高定位精度，有時需要提高Wi-Fi設(shè)備的部署數(shù)量和密度。UWB基于UWB（TOA/TOF（TDOA角度（AOA）3.7-1表3.7- 定位系統(tǒng)成本相對較低，在定位精度要求不高的場景下，擠占了UWB環(huán)境下運(yùn)動時的定位與地圖構(gòu)建問題。目前，SLAM的主要應(yīng)用于機(jī)器人、無人機(jī)、無人駕駛、AR、VR等領(lǐng)域。根據(jù)傳感器種類和安裝方式的不同，SLAMSLAMvSLAM（基于視覺的定位vSLAMvSLAMvSLAMSLAM類似，通過收集KinectSLAM技術(shù)是機(jī)器人定位導(dǎo)航演進(jìn)的發(fā)展趨勢基本已成產(chǎn)業(yè)共識，但關(guān)于SLAM定位導(dǎo)航技術(shù)的路徑選擇（即選擇激光SLAM還是視覺vSLAM技術(shù)相對激光導(dǎo)航擁有較大硬件成本優(yōu)勢，但是對0.01-0.1米；0.1-1米；1-10米；5G【14G【14.2-1所示，定位系統(tǒng)包含定位解算平臺、定位基站以及定4.21X位，關(guān)注標(biāo)簽在空間內(nèi)的具體位置（X、Y坐標(biāo)4.224/5G4.2、UWB和Wi-Fi定位，通常在正方形房間中部署四個基站，能夠滿足定位35-8米?？?.2-35.1基站覆蓋4.23定位精度誤差的評定具有多種概率模型，如CEP（Circularerrorprobability，圓概率誤差、DRMS（DistanceRootMeanSquare，距離均方根差、2DRMS。CEP50%1mCEP50%1米以內(nèi),1米的概95%。在定位精度測試中常用誤差模型為CEP或DRMS，對精2DRMS進(jìn)行評定。1：多個定位基站/AP同時向定位平臺發(fā)送同步測試信息；1~2，直目前市面上UWB、Wi-Fi定位基站普遍采用PoE供電，藍(lán)牙設(shè)備4.244.254.264.2-54.2-64.27藍(lán)牙、UWB、Wi-Fi等室內(nèi)定位信號的測量能力、接收靈敏度、發(fā)射4.2-8所示，是對終端4.284.2-9所示，終端射頻測試通常借助測試儀表，由測試儀表4/5G、Wi-Fi、藍(lán)牙的射頻測試方案較為成熟，相應(yīng)的儀表產(chǎn)品較4.295.114/5G4/5G定位技術(shù)與通信網(wǎng)絡(luò)具備天然的融合優(yōu)勢。4.2管理控制：藍(lán)牙信標(biāo)通過不斷發(fā)送攜帶自身MAC地址的廣播信會定期修改室分天線內(nèi)部藍(lán)牙信標(biāo)的MAC地址，同時服務(wù)器下發(fā)信BBU采集的數(shù)據(jù)通過BBUvSLAMvSLAM是移動機(jī)器人諸多導(dǎo)航應(yīng)用中復(fù)用移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源與vSLAM位置解算，而移動機(jī)器vSLAM定位不涉及室內(nèi)皮基站布設(shè)密度接近1:1~4:1，這為室內(nèi)定位信標(biāo)提供了合并安裝、5G數(shù)據(jù)網(wǎng)”+4.25.1定位信標(biāo)與無源室5G室內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，同步完成室內(nèi)5G時代的到來，室內(nèi)分布系統(tǒng)方案中可以融合室內(nèi)定位網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，6.11vSLAM5G4G、4.25.1、Wi-Fi、UWBvSLAM，并且上述技術(shù)可以通過RFIDLi-FiRFIDRFIDRFID（包括ID信號和接收信號場強(qiáng)RSSI位原理計(jì)算出RFID標(biāo)簽位置。其優(yōu)勢在于：1）成本低廉，RFID標(biāo)簽RFID信號覆蓋距離較小，不利于大規(guī)模部署；2）ToC業(yè)務(wù)，RFID讀卡器與室內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)相Li-FiLi-Fi通信技術(shù)通過對每個LEDLED燈的開和關(guān)表示“1”和“0”信息，將通信數(shù)據(jù)通過LED燈發(fā)送出去，再通過手機(jī)攝像Li-Fi定位技術(shù)通過燈光到達(dá)角度和光強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)定位功能。其優(yōu)勢在于：1）復(fù)用現(xiàn)有設(shè)備，Li-FiLED燈過攝像頭支持Li-Fi定位。其劣勢在于：1）容易受到周圍環(huán)境影響，Li-Fi技術(shù)無法應(yīng)用于光線較亮的場景；2）終端功耗較大，由于需通過攝像頭進(jìn)行Li-Fi集成Li-Fi定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)通信基站與Li-Fi定位設(shè)備相互融合。5G頻段包括Sub-6G24