基于5G基站定位服務的應用探討

肖皞，宋喆女，姜聞

（中國移動通信集團湖北有限公司，湖北武漢，430023）

1 基于LBS的移動通信基站定位技術

正常情況下，一個基站有3個天線，每個天線稱為一個扇區(qū)，管轄一個小區(qū)。為了管理的方便，每個小區(qū)設置一個唯一不重名的識別碼（CELL ID）。基于LBS技術的定位技術，基礎是小區(qū)的識別碼。每一基站都有一個明確的絕對位置，標識有經(jīng)度、維度等信息，這樣就可以確定小區(qū)的大概位置LAC/CI。表1為基于基站位置的定位技術描述。

圖1 基于CELL ID的E-CID定位技術

表1 從2G到5G基于LBS的定位技術

圖2 TOA定位與TDOA定位的實現(xiàn)原理示意圖

2 融合定位所使用的輔助技術

單純使用5G定位技術，定位精度可達到十米級或米級，但這無法滿足各類應用場景的需求。基于此，可將其他技術引入到5G定位中來，實現(xiàn)融合定位。融合定位，顧名思義是多項定位技術的結合，充分發(fā)揮各自技術的優(yōu)勢，起到1+1>2的效果。

（1）基于短距離通信的藍牙定位技術

藍牙是一種支持設備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無線電技術，能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。利用“藍牙”技術，能夠有效地簡化移動通信終端設備之間的通信，也能夠成功地簡化設備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。按照實現(xiàn)原理，藍牙定位技術又可分為iBeacon定位、AOA定位、網(wǎng)關定位等。總體而言，藍牙定位技術具有耗電量低、易于部署等優(yōu)勢，但在傳輸距離、穿透性、抗干擾性方面明顯不足，在工業(yè)廠區(qū)內(nèi)的適用性略有不足。

（2）基于脈沖通信的UWB定位技術

UWB（Ultra Wide band，超級寬帶）是一種無載波通信技術，利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。UWB通過在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號，能在10米左右的范圍內(nèi)實現(xiàn)數(shù)百Mbit/s至數(shù)Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。UWB具有抗干擾性能強、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發(fā)送功率小等諸多優(yōu)勢，主要應用于室內(nèi)通信、高速無線LAN、家庭網(wǎng)絡、無繩電話、安全檢測、位置測定、雷達等領域。此外，在保密性方面，UWB的保密性極好。UWB保密性表現(xiàn)在兩方面：一方面是采用跳時擴頻，接收機只有已知發(fā)送端擴頻碼時才能解出發(fā)射數(shù)據(jù)；另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統(tǒng)的接收機無法接收。

（3）基于WLAN的WIFI定位技術

WI-FI定位技術是當前定位技術中應用最為廣泛的一種室內(nèi)定位技術，通過無線接入點AP（或無線路由器、家庭網(wǎng)關、光貓等）組成的無線局域網(wǎng)絡（WLAN），實現(xiàn)復雜環(huán)境中一定空間范圍內(nèi)的定位、監(jiān)測和追蹤任務。WI-FI定位技術它以網(wǎng)絡節(jié)點（無線接入點）的位置信息為基礎和前提，采用經(jīng)驗測試和信號傳播模型相結合的方式，對已接入的移動設備進行位置定位，最高精確度大約在1米至20米之間。如果定位測算僅基于當前連接的Wi-Fi接入點，而不是參照周邊Wi-Fi的信號強度合成圖，則Wi-Fi定位就很容易存在誤差（例如：定位樓層錯誤）。另外，Wi-Fi接入點通常都只能覆蓋半徑90米左右的區(qū)域，而且很容易受到其他信號的干擾，從而影響其精度，定位器的能耗也較高。

（4）SLAM（Simultaneous Locali zation And Mapping）定位技術

SLAM定位技術提出了一種即時定位與地圖構建的概念，希望借助機器人從未知環(huán)境的未知地點出發(fā)，在運動過程中通過重復觀測到的地圖特征（比如地標、墻角、柱子、廣告牌等）定位自身位置和姿態(tài)，再根據(jù)自身位置增量式的構建地圖，從而達到同時定位和地圖構建的目的。

3 5G融合定位場景開發(fā)

5G融合定位技術，具有眾多應用場景，在ToB、ToC、ToG等領域，均具有廣袤的發(fā)展空間，比如商場購物的導購與定位、物料的定位與找尋、電力重要樞紐的實時定位與狀態(tài)監(jiān)測、高速公路邊坡監(jiān)測等。這里，介紹兩種有待開發(fā)的應用場景。

場景1：電瓶車的定位與防盜監(jiān)測

在二線、三線城市，電動自行車的保有量一只居高不下，部分一線城市也是車滿為患。電瓶車的偷盜現(xiàn)象、充電時起火現(xiàn)象等時有發(fā)生，電瓶車的改裝、超速、超載等問題也十分嚴重。電瓶車的定位與監(jiān)測需求，一直受到高度重視。如若5G融合定位技術應用到車事領域，將電瓶車監(jiān)控起來，一方面，可實現(xiàn)電瓶車的位置監(jiān)控，大幅降低電瓶車的偷盜、肇事逃逸風險。另一方面，對電瓶車的充電位置進行監(jiān)控，嚴禁居民在樓宇、室內(nèi)等區(qū)域進行充電，可大幅降低消防隱患。

場景2：戀人相互定位

熱戀中的兩人，為了對方的安全，需要實時了解對方的位置信息，方便相互找尋。值得說明的是，戀人相互定位，具有一定的法律風險，開通業(yè)務前，務必三方（戀人雙方、移動通信運營商）簽訂位置服務協(xié)議，確保定位信息僅限于戀人之間的共享。

戀人相互定位只是該類業(yè)務的一種應用，可進行擴展，比如夫妻相互定位、父母與子女相互定位、家庭成員多方相互定位、項目團隊多方相互定位等。這里業(yè)務的特點在于，定位僅限于某一個小團體，且是相互之間的定位，彼此都知道對方的位置，方便找尋。

4 結束語

作為一種新的應用，5G融合定位也將暴漏出新的瓶頸點，比如定位精度無法達到亞米級、定位終端品種少、定位終端價格昂貴、用戶隱私如何保護、如何規(guī)避法律風險等。接下來，將主要從兩個方面開展工作。在縱向方面，將開發(fā)更多的定位技術，通過技術改進來進一步提升定位精度降低終端的價格，讓更多人具備使用5G融合定位的能力。在橫向方面，將開發(fā)更多的應用場景和基于不同應用場景的解決方案，不斷地開拓市場，實現(xiàn)現(xiàn)有融合定位方案的價值最大化，讓更多人從中收益。