首页   行业资讯 

5G时代是否会影响到室内定位导航

 发布日期:2019-11-13

 

  终端室内定位技术对用户的日常生活与工作已经带来了许多便利。它的主要应用包括区域事件触发功能、智能管理功能、紧急呼救功能、事前预警、室内导航功能等。
  区域事件触发功能是指,当手机进入或离开某一区域时,手机应用会自动触发相应事件。事件发起者可以是网络也可以是手机,但一般需要双方协定。如广告推广、天气更新、儿童老人监管等都会使用到这一功能。
  智能调度管理功能指网络中的终端设备定时将位置信息上报,在交通管理方面具有比较广泛的应用。通过位置监控和调度管理,调度室可以合理的利用交通资源,提高运输效率。
  紧急呼救功能是指在用户拨打紧急号码时,终端被强制要求计算并且上报具体位置。美国E911法规在很早就对紧急呼救做出规定,在紧急条件下警察、火警、医护人员可以较快采取救援措施。
  事前预警功能比如,在一些自然灾害频繁发生的无人值守区域,如地震和泥石流滑坡地区,通过无线传感器网络与定位技术的结合,相关部门能够对该范围进行实时监控,从而防范于未然,减少灾害发生所造成的财产损失。


4G和5G中的定位技术发展历程

  2008年3GPPLTER8版本规范已经基本定稿,并进入了维护阶段,随后,3GPP对具体细节进行了讨论,并在R9版本中体现。R9版本包括3种定位方式:基于E-CID(增强型小区标识符)定位、基于OTDOA(下行链路到达时间差)定位、基于A-GNSS(辅助全球导航卫星系统)定位,但仍未广泛应用。
  目前,移动通信系统终端定位技术主要包括CID(基于小区标识符)定位技术、TDOA定位技术、TOA定位技术、AOA定位技术和A-GPS(Assisted-GPS,基于网络辅助GPS)定位技术。3GPPR9版本的三种定位方法可以看作是对蜂窝网络无线定位技术的继承和发展。GNSS(全球卫星导航系统)是欧盟为打破美国在GPS上的垄断而独立研制的,和A-GPS一样,A-GNSS采用依靠卫星信息进行辅助定位。A-GNSS定位精度高,适合应用于航天航海,但首次定位时间较长,且在城市峡谷环境中定位精度较差;E-CID主要综合考虑了其他因素,如时间和天线参量,即TOA(到达时间)+AOA,因为考虑因素增加,所以定位精度也有所提升;OTDOA类似于GSM网络中的TDOA定位技术,利用三个或以上基站到达移动台的时间差,综合考虑基站位置坐标获得移动台位置。此外,3GPPR9还定义了一种全新的定位协议LPP(LTE定位协议),LPP能够全面支持LTE中前文提出的三种定位技术,还支持OTDOA和A-GNSS的混合定位技术。
  LTE系统中关于无线定位技术的研究依然以终端的定位为主,下行链路主要采用TDOA定位方法,上行链路主要为基站辅助的TDOA、TOA、AOA等定位方法。3GPPR9规定的3种定位方式中,OTDOA定位方法因为定位精度高,移动终端与基站同步要求低的特点被广泛应用。
  单一定位方法有优势也有不足:CID、RSS定位方法过程定位简单,但精度不高;AOA定位精度十分依赖于阵列天线的角度测量精度,并且对信号传播距离比较敏感;TDOA定位精度高,但受信道不确定性影响严重,因此可以考虑研究多种定位方法的混合。
  不过,LTE实际定位精度普遍超过100m,无法满足室内定位需求。随着位置服务的兴起和广泛应用,用户对室内导航定位的精度提出了更高的要求,在机场大厅、图书馆、商场、超市、地下停车场、矿井等复杂的室内环境中,人们希望能够获得高精度的定位,以支持这些环境下基于位置的服务。在一些精细操作的行业领域,例如铁路隧道、矿井等安全监测领域,工作人员需要确定相关人员的准确位置;在地震、火灾等灾害救援领域,救援人员需要确定被救人员的准确位置;在现代物流领域,工作人员需要实时跟踪物品的位置,特别是对于小型物品,更需要亚米级室内定位技术才能准确跟踪其位置状态;在军队武器装备后勤保障等方面,需要室内亚米级无线定位技术,实现对目标的搜寻、监测与管理。
  现有的3G/4G通信网设计原则、网络规划、信号的检测都只能满足通信需要,其中的很多原则都是和与定位需求是不一致的,本质上无法提供亚米级室内定位的能力。例如:通信网的网络规划力求尽可能地降低相互干扰,通信信号的检测力求信号强度最大化;而定位则力求能够收到更多基站的信号,检测的信号是最早的信号,而不是最大强度的信号等。
  为了适应高精度室内定位的需求,美国联邦通讯委员会(FCC)、3GPP、IEEE等国际组织已将广域高精度室内定位确立为下一代移动通信技术的基础功能。IEEE802.11成立了NGP(下一代定位)研究下一代高精度室内定位。作为5G系统需求基础,而高精度室内定位技术是未来移动互联网和物联网的重要核心业务之一。未来移动通信论坛在2016年12月发布了以联通、中兴通讯、清华大学和哈工程等单位撰稿的《5GEnabler:IndoorPositioning》专门论述5G高精度定位的关键技术,并出版发行。
  3GPP于2014年6月成立了通信网室内定位增强项目,成果将会演进到5G标准。根据发展情况来看,未来5G定位系统将是一个包含广域覆盖网、超密集组网(UDN)、专有无线系统、WLAN系统等多种定位网络形态的异构定位系统,因此5G高精度室内定位技术架构必然是一个异构定位架构,不同的定位系统适用于不同的场景,面向5G的高精度融合定位技术需要准确地识别用户所处的环境,以此为依据,并结合实际情况选取合适的定位系统。当用户从一个场景移动到另一个场景时,能够及时发现场景变化并快速适应新场景。室内环境采取蓝牙定位信号;当在室外环境下可以结合多种卫星定位系统提升定位精度。
  总结:目前,4G的定位技术主要卫星定位为主,多种定位技术间缺乏有机的和深层次的融合,只能解决定位精度或适用范围等某一方面的问题,缺乏一种能够将多种定位技术融合在一起的、全面的、系统的、层次化的融合定位技术架构。“融合定位”是5G高精度定位的主要趋势,面向5G的融合定位需要在定位精度及覆盖范围上实现定位性能的整体提升。

作者:华科智标