隨著定位技術(shù)的發(fā)展，新型定位技術(shù)將能提供定位精度更高、信號(hào)覆蓋更廣的位置服務(wù)，這將使位置服務(wù)擁有比現(xiàn)在更為廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。公共安全、物資防盜、智慧交通、無(wú)人設(shè)備、智慧物流和特殊人群關(guān)愛等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用都需要高精度位置服務(wù)作為支撐。
目前高精度無(wú)線定位技術(shù)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，可以簡(jiǎn)單分為室外定位技術(shù)和室內(nèi)定位技術(shù)，其中室內(nèi)定位技術(shù)又分為廣域室內(nèi)定位技術(shù)和局域室內(nèi)定位技術(shù)，而基于移動(dòng)通信網(wǎng)的定位系統(tǒng)因?yàn)楦采w的優(yōu)勢(shì)，可以做到室內(nèi)外連續(xù)無(wú)縫定位。
室外定位技術(shù)
室外定位技術(shù)有以下幾種類別：
衛(wèi)星定位技術(shù)。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS，Global Navigation Satellite System）是應(yīng)用最廣泛的室外定位系統(tǒng)。系統(tǒng)可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為用戶提供高精度/高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。除此以外，各系統(tǒng)建設(shè)各自的地基增強(qiáng)系統(tǒng)和星基增強(qiáng)系統(tǒng)以提供差分增強(qiáng)服務(wù)。目前，導(dǎo)航型多模單頻接收機(jī)典型室外定位精度為米級(jí)，偽距差分定位理想情況下可將定位精度提升至亞米級(jí)。高精度型接收機(jī)借助RTK技術(shù)（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)）可達(dá)到厘米級(jí)精度。
TBS定位技術(shù)。 3GPP使用Terrestrial Beacon System（TBS）作為對(duì)廣播僅用于定位的無(wú)線信號(hào)的地面定位系統(tǒng)的統(tǒng)稱。基于地面基站的定位系統(tǒng)有效地解決了城市區(qū)域內(nèi)定位信號(hào)覆蓋的問(wèn)題。這種系統(tǒng)使用地面定位基站構(gòu)建定位網(wǎng)絡(luò)。定位接收機(jī)通過(guò)接收、解算基站播發(fā)的定位信號(hào)實(shí)現(xiàn)定位。不同系統(tǒng)可能采用不同的定位信號(hào)。但多數(shù)系統(tǒng)通過(guò)定位信號(hào)的TDOA、TOA等觀測(cè)量，使用三邊定位算法對(duì)接收機(jī)位置進(jìn)行解算。3GPP現(xiàn)有PRS-based TBS（Positioning Reference Signal based TBS）和MBS（Metropolitan Beacon System）兩種TBS標(biāo)準(zhǔn)。
4G通信網(wǎng)自身定位技術(shù)。4G無(wú)線通信定位技術(shù)和衛(wèi)星定位技術(shù)類似，采用三角定位技術(shù)。目前常見的定位信號(hào)有３類：RSSI信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)、TDOA、AOA。4G無(wú)線通信網(wǎng)定位系統(tǒng)的定位精度與定位參考基站的部署密度（站間距）和無(wú)線環(huán)境參數(shù)等密切相關(guān)。目前大部分室外4G宏基站的站間部署密度為300~1500m，考慮不同的定位算法，宏基站網(wǎng)絡(luò)的定位精度在50m以上，只能作為GNSS定位系統(tǒng)的補(bǔ)充。
對(duì)比其他定位技術(shù)，衛(wèi)星定位技術(shù)在室外區(qū)域兼具精度高和成本低的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)有4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)自身雖然具有信號(hào)覆蓋能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)下的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)尚且無(wú)法提供高精度定位。TBS系統(tǒng)兼具定位精度高、單基站覆蓋能力強(qiáng)和室內(nèi)定位能力好的三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，是唯一可以實(shí)現(xiàn)廣域室內(nèi)外高精度定位的技術(shù)。但是，TBS技術(shù)基站成本高，獨(dú)立建設(shè)定位網(wǎng)絡(luò)花銷巨大，因此需要與通信網(wǎng)結(jié)合，復(fù)用通信基站及網(wǎng)絡(luò)，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。
室內(nèi)高精度定位技術(shù)
室內(nèi)高精度定位技術(shù)主要分為廣域室內(nèi)高精度定位技術(shù)和局域室內(nèi)定位技術(shù)。廣域室內(nèi)高精度定位技術(shù)主要有以下兩類：
共頻帶定位技術(shù)。共頻帶定位技術(shù)是指在通信信號(hào)背景噪聲中嵌入定位信號(hào)，定位信號(hào)功率低于噪聲功率，在通信的同時(shí)實(shí)現(xiàn)連續(xù)地捕獲跟蹤與精確測(cè)量定位，其定位精度相比帶內(nèi)定位技術(shù)能夠提高數(shù)十倍甚至上百倍，且不影響正常的通信效能，不需要獨(dú)立的頻率資源。
帶內(nèi)高精度定位技術(shù)。帶內(nèi)高精度地面無(wú)線定位需要建立一個(gè)運(yùn)營(yíng)商級(jí)的定位網(wǎng)絡(luò)，為國(guó)家位置服務(wù)提供一個(gè)重要的基礎(chǔ)設(shè)施。首先，在同一帶寬內(nèi)通過(guò)分配時(shí)頻資源實(shí)現(xiàn)高精度無(wú)線定位網(wǎng)和通信網(wǎng)兩張網(wǎng)絡(luò)。然后要設(shè)置專門的定位網(wǎng)元用來(lái)發(fā)射定位信號(hào)。通信網(wǎng)基站作為定位網(wǎng)元的時(shí)鐘參考點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)定位網(wǎng)元的高精度同步，使得所有定位網(wǎng)元發(fā)射信號(hào)的時(shí)刻對(duì)齊。終端的定位功能和通信功能可以使用同一射頻鏈路，僅需在基帶處理上增加高精度定位功能，避免在終端上增加新的射頻鏈路。定位網(wǎng)元設(shè)備可在室外布設(shè)，定位信號(hào)覆蓋室外和室內(nèi)（如一般大型社區(qū)只需布設(shè)4個(gè)），所有定位網(wǎng)元設(shè)備組成運(yùn)營(yíng)商級(jí)定位網(wǎng)。運(yùn)營(yíng)商級(jí)高精度地面定位網(wǎng)降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)重復(fù)性、盲目性，保證了位置業(yè)務(wù)質(zhì)量。
共頻帶定位技術(shù)可以同時(shí)在定位精度和廣域覆蓋成本兩個(gè)方面達(dá)到頂尖水平。而帶內(nèi)定位技術(shù)是可以兼容現(xiàn)有手機(jī)的定位技術(shù)。同時(shí)，針對(duì)未來(lái)的5G通信網(wǎng)絡(luò)，共頻帶定位技術(shù)和帶內(nèi)定位技術(shù)充分地利用了通信網(wǎng)資源，結(jié)合5G通信技術(shù)大帶寬、密集站組網(wǎng)和多天線等技術(shù)特點(diǎn)，在5G通信網(wǎng)下的兩種定位技術(shù)將獲得更高的定位精度。
對(duì)局域室內(nèi)定位技術(shù)來(lái)說(shuō)，目前各種室內(nèi)定位技術(shù)各有優(yōu)勢(shì)，沒(méi)有一種技術(shù)全方位強(qiáng)于其他技術(shù)。從定位精度的角度進(jìn)行分析，UWB、可見光、聲波和超聲波定位技術(shù)都可實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)高精度定位，而WiFi和藍(lán)牙定位技術(shù)僅可提供米級(jí)至亞米級(jí)定位精度。而在大規(guī)模推廣上，UWB、可見光、聲波和超聲波四種定位技術(shù)各具無(wú)法彌補(bǔ)的劣勢(shì)。
從用戶隱私安全角度分析，可見光定位技術(shù)、聲波定位技術(shù)和超聲波定位技術(shù)分別需要開啟攝像頭和麥克風(fēng)，這將引起極嚴(yán)重的用戶隱私安全問(wèn)題。
從系統(tǒng)建設(shè)成本角度分析，藍(lán)牙、WiFi和可見光定位技術(shù)成本較低。而藍(lán)牙定位技術(shù)成本相對(duì)WiFi更低，WiFi技術(shù)的定位信標(biāo)AP設(shè)備單價(jià)為百元級(jí)別，基于藍(lán)牙技術(shù)的定位信標(biāo)iBeacon設(shè)備單價(jià)為幾十元，因此藍(lán)牙技術(shù)是一種高性價(jià)比解決方案。通過(guò)將藍(lán)牙定位信標(biāo)iBeacon與室分天線相結(jié)合，藍(lán)牙定位信號(hào)在室內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)均勻覆蓋，滿足室內(nèi)定位需求。UWB定位技術(shù)由于單基站覆蓋范圍有限和需要專用設(shè)備兩個(gè)問(wèn)題，應(yīng)用成本高，現(xiàn)階段UWB定位系統(tǒng)多用于工廠流水線等特殊場(chǎng)所，實(shí)現(xiàn)民用市場(chǎng)推廣更加困難。部分聲波和超聲波定位系統(tǒng)可使用手機(jī)麥克風(fēng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行定位，無(wú)須特定接收設(shè)備。但是，專用的定位信號(hào)源往往價(jià)格昂貴。
從特殊用戶需求角度分析，自然光、聲波和超聲波定位技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于在強(qiáng)電磁干擾或者電磁屏蔽的環(huán)境下都能實(shí)現(xiàn)定位。在這種特殊環(huán)境下，自然光、聲波和超聲波定位技術(shù)是不可替代的。
從環(huán)境適應(yīng)性角度分析，自然光對(duì)可見光信號(hào)的干擾很大，在自然光照充足的白天，可見光定位系統(tǒng)無(wú)法正常工作。而聲波和超聲波定位系統(tǒng)受到自然界噪聲影響較為嚴(yán)重，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。這使得可見光定位技術(shù)以及聲波和超聲波定位技術(shù)的應(yīng)用范圍受到極大限制。
綜上所述，多種局域室內(nèi)定位技術(shù)互有優(yōu)勢(shì)及劣勢(shì)，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)綜合考慮后進(jìn)行選擇。
