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02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500km/h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

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Wi-Fi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01里面，但蓝牙AOA的部署环境大部分要求在1-3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31~106GHz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169％，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475%，总产值达到1104亿元。 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%。

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，“UWB+ZigBee”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。

NOKOV室内定位技术，主要用于实时准确测量，记录物体在真实三维空间中的运动轨迹或姿态。其光学式动作捕捉系统利用多个高速相机，从不同角度监视和跟踪待捕捉目标上的标志点，根据计算机视觉原理，可以从多个高速摄像机的连续图像序列里，确定某个点在空间中的位置和运动轨迹，获取得到的实时刚体位姿数据通过SDK发送到无人机地面站，地面站输出控制命令进一步控制无人机的运动。考虑到不同的实际情况，动作捕捉工作站也可以将实时刚体位姿数据通过SDK，发送到无人机的控制芯片，利用无人机进行解算数据，实现自主协同控制。

NOKOV室内定位系统

例如：在同济大学建筑与城市规划学院开发的无人机集群自主建造系统中，就使用了NOKOV动作捕捉系统。建造系统整体由无人机空间位姿反馈和地面站轨迹规划控制两部分组成，系统定位需求分为两个部分：位姿控制和全局定位控制。尽管NOKOV动作捕捉系统可以对室内刚体进行姿态的解算，且解算精度比机载惯性测量单元好，但由于系统内置的惯性测量单元足以支撑刚体的姿态估计，所以在位姿控制部分，使用的是无人机控制领域常用的解决方案，即利用机载的姿态传感器、磁力计、气压计和空速计等传感器系统综合处理无人机实时的局部姿态信息。系统的全局定位控制采用了基于光学红外相机的NOKOV动作捕捉系统，代替室外常用的GPS定位系统对无人机的实时位置进行跟踪，以满足室内无人机稳定悬停的作业要求，同时将无人机坐标信息传回地面站计算机的可视化界面。

手机GPS定位本身就能达到10m的精度，在日常使用中已经是非常高了。
提高GPS定位精度，理论上有这样的方法：
1一个好的观测条件：手机周围不能有高大的建筑物、树木等遮挡卫星信号的东西；远离强的信号发射源，例如信号塔。这样就能同时观测到多颗卫星，卫星数越多，解算越精确。
2延长观测时间：在观测相同的卫星数的情况下，延长观测时间可以获得更多的观测值，解算位置就能达到更高的精度。

苹果公司2010年度优秀应用设计大奖得主是一款名为星空漫步（star walker）的天文软件，当用户在夜晚将iPhone手机高高举起面向星空后，可以将真实的夜空与软件模拟的星空重叠在手机屏幕上，从而认识夜空中的星辰和星座。为了实现这一功能，星空漫步软件不仅要知道你当前所处的位置（经纬度），还要知道当前手机屏幕的朝向与倾斜角度，这样才能根据上述信息从数据库中调出对应视角的星空图案来帮助用户认识星座。前者可以通过全球定位系统（ GPS ， Global Positioning System）技术来实现，后者可以通过位置传感器来实现。

物联网是一个集合，而旗下各类传感器(射频识别等传感技术)、各类有/无线传感网络、智能联动等技术才是物联网的根本。
传感器技术
传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大技术。从仿生学观点看，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知的重要技术手段。

射频识别(RFID)技术
射频识别(Radio
Frequency
Identification)是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。在国内，RFID已经在身份z、电子收费系统和物流管理等领域有了广泛应用。RFID技术市场应用成熟，标签成本低廉，但RFID一般不具备数据采集功能，多用来进行物品的甄别和属性的存储，且在金属和液体环境下应用受限，RFID技术属于物联网重要的信息采集技术之一。
　
WSN(无线传感网络)技术
无线传感器网络(Wireless
Sensor
Network,或称神经末梢网)主要有ZigBee、蓝牙、NFC、Wi-Fi等表现形式。上海秀派电子科技有限公司董事长兼总经理宋福鑫介绍到：“无线传感器网络是一种由独立分布的节点以及网关构成的传感器网络，安放在不同地点的传感器节点不断采集外界的物理信息，如温度、声音、震动等，相互独立的节点之间通过无线网络进行通信。无线传感器网络的每个节点都能够实现数据采集和数据的简单处理，还能接收来自其他节点的数据，并最终将数据发送到网关，再从网关获取数据，查看历史数据记录或进行分析。”

物联网市场规模持续稳步增长 云平台成为竞争核心领域

物联网市场规模持续稳步增长

2017年以来，全球物联网市场规模持续稳步增长，跨界应用不断兴起。我国物联网数据规模及多样性持续扩大，行业生态体系逐步完善，细分领域创新成果不断涌现，产业技术和应用发展进入落地关键期。

据前瞻前瞻产业研究院发布的《中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》统计数据显示，2013年全球物联网市场规模达398亿美元，同比增长21%，到了2017年全球物联网市场规模达到了798亿美元，同比增长14%。预计2018年全球物联网市场规模将突破1000亿美元，达到1036亿美元，同比增长30%。

物联网发展呈现新特点与趋势分析

1、全球物联网设备数量爆发式增长，物联网解决方案渐趋成熟。2017年以来，全球物联网设备规模、普及率和企业级应用项目的爆发式增长，物联网解决方案渐趋成熟。数据显示，2017年全球物联网设备数量强劲增长，达到84亿台，首次超过人口数量。全球物联网市场有望在十年内实现大规模普及，到2025年市场规模或将成长至39-111万亿美元。

2、中国物联网市场规模突破万亿，物联网云平台成为竞争核心领域

2017年，我国物联网市场逐步回归理性，进入实质性发展阶段，全年市场规模突破1万亿元，年复合增长率超过25%，其中物联网云平台成为竞争核心领域，预计2021年我国物联网平台支出将位居全球第一。具体来看，C端用户(个人用户)更加关注物联网设备带来的实际智能体验，B端用户(行业用户/企业用户)则更加关注物联网应用的投入产出比。

3、物联网细分领域热度出现分化，技术演进驱动应用产品向智能、便捷、低功耗方向发展

2017年以来，物联网在交通、物流、环保、医疗、安防、电力等领域逐渐得到规模化验证，“物联网+行业应用”的细分市场开始出现分化，智慧城市、工业物联网、车联网、智能家居成为四大主流细分市场。芯片、智能识别、传感器、区块链、边缘计算等物联网相关新技术的迭代演进，加快驱动物联网应用产品向智能、便捷、低功耗以及小型化方向发展。

4、中国物联网重点上市企业营收达48338亿元，同比增长207%，创近五年新高

2017年，我国沪深板块52家及港股板块11家重点物联网上市企业营业收入及增长率均创近五年新高，概念股交易趋于活跃，亏损面收窄，企业净利润总额波动增长，总体盈利情况出现好转。

5、无锡持续深化国家传感网创新示范区建设，累计建成、获得20多个物联网相关国家级品牌

2017-2018年，无锡持续强化应用试点示范，健全完善技术创新体系，物联网产业发展路线图进一步细化，与实体经济融合发展进程逐步加快，“一核两翼多元”产业格局凸显。截至2017年底，无锡物联网营业收入2437亿元，拥有物联网企业超过2000家，发明专利申请量2500多件，承接的物联网工程遍及全球60多个国家700多座城市，其中国家级重大应用示范工程21个，牵头制定国际标准“物联网参考架构”，正式掌握顶层架构标准主导权，已累计建成、获得20多个物联网相关国家级品牌，全球影响力稳步提升。

中国物联网行业生态体系日趋完善，但仍存在一些发展瓶颈。市场与产业协同不足，行业标准政出多门，高端产品研发能力有待提高，网络基础设施亟待全面升级，数据隐私和安全问题仍然突出等。

中国物联网产业应加大研发投入力度，提升原始创新能力;夯实物联网应用基础，推动企业转型升级;促进产业协同，加快开发消费端规模化应用产品;积极参与国际标准制定，加强标准互 *** 作研究;明晰安全防护思路，各有侧重分类实施。

物联商业网有队智能交通中的物联网技术进行相应的总结，下面你可以参考一下：\x0d\1、无线通信。目前已经有多种无线通信解决方案可以应用在智能交通系统当中。UHF和VHF频段上的无线调制解调器通信被广泛用于智能交通系统中的短距离和长距离通信。\x0d\2、计算决策。目前汽车电子占普通轿车成本的30%，在高档车中占到60%。根据汽车电子领域的最新进展，未来车辆中将配备数量更少但功能更为强大的处理器。\x0d\3、感知技术。电信、信息技术、微芯片、RFID以及廉价的智能信标感应等技术的发展和在智能交通系统中的广泛应用为车辆驾驶员安全提供了有力保障。智能交通系统中的感知技术是基于车辆和道路基础设施的网络系统。\x0d\4、视频监测识别。利用视频摄像设备进行交通流量计量和事故检测属于车辆监测的范畴。视频监测系统(如自动车牌号码识别)和其他感知技术相比具有很大优势，它们并不需要在路面或者路基中部署任何设备，因此也被称为“非植入式”交通监控。\x0d\5、定位技术。车辆中配备的嵌入式GPS接收器能够接收多个不同卫星的信号并计算出车辆当前所在的位置，定位的误差一般是几米。GPS信号接收需要车辆具有卫星的视野，因此在城市中心区域可能由于建筑物的遮挡而使该技术的使用受到限制。\x0d\6、探测车辆和设备。部分国家开始部署所谓的“探测车辆”，它们通常是出租车或者政府所有的车辆，配备了DSRC或其他的无线通信技术。这些车辆向交通运营管理中心汇报它们的速度和位置，管理中心对这些数据进行整合分析得到广大范围内的交通流量情况以检测交通堵塞的位置。

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