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5G vs UWB,定位技术的应用场景和指标一样重要

E4Life 来源:电子发烧友网 作者:周凯扬 2022-12-22 01:11 次阅读
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电子发烧友网报道(文/周凯扬)位置信息作为当下最为重要的电子数据之一,也是关键的隐私数据之一,获取的方式可谓数不胜数,诸如Wi-Fi蓝牙、GPS、UWB乃至声音,都能作为位置数据传输的无线技术,定位技术的应用也从基础的导航发散到了资产追踪、工业自动化、体育赛事等领域。

可针对哪类定位技术更加优异的争论始终未曾停歇,几种不同定位技术的各项指标也都被拿来一比再比。但单就从目前已经落地的场景,我们还是可以看出不同的定位技术的差异。
我们不妨先将参数作为次要因素,先从已经投入使用的场景中来看下UWB和5G这两大新兴定位技术的表现。

精度没话说,但更偏向专用定位的UWB

与其他定位技术一样,要想实现大范围UWB定位同样需要基站,这对于此前没有任何基站部署基础的UWB来说,从起步速度上自然是要慢上一截。虽然部署速度慢,但对于一些讲究高速的场景来说,UWB反倒是占据了先机。
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各项定位技术的性能对比/ Kinexon

我们在此前的报道中就已经谈到了应用于世界杯足球中的UWB技术,德国公司Kinexon借助UWB和IMU来确定足球的精确位置数据,精度可以达到0.1米。其获取速度也达到了每秒500次,这样的高频率定位对于这类高速运动来说可谓至关重要。

今年的北京冬奥会上,UWB定位技术也被用于多项体育赛事中,比如全迹科技的UWB定位技术用在了冰丝带速滑馆中,可对运动员的滑行轨迹进行记录;品铂科技的UWB基数用于雪游龙国家雪车雪橇中心,实现了对运动员的精准定位、惯导姿态和视频AI分析;清研讯科也在雪如意国家跳台滑雪中心大规模部署了UWB室内外定位,支撑场馆定位和赛事安保。

其实这也是UWB在定位技术上的一大优势,也就是高速实时定位。虽然各种定位技术为了控制功耗,多数都选择了按需定位的设计,但UWB的瞬间脉冲却可以做到极高的频率。以Kinexon给出的数据来看,其传播速度可达0.3米/ns,速率同样高达480Mb/s,可实现这样的速度和精度,却只需要不到1mW的传输功耗。

其实除了足球这样的高速运动以外,像工业自动化这样的场景同样可以充分利用UWB的优势,这里指的可不仅仅是资产跟踪和识别这样的基础场景,而是通过位置数据来实现流程自动化,比如打造电子围栏、事件触发器。

像omlox这样的工业级应用开放式定位标准,就选择了集成UWB技术,以求在工业场景中,实现与其他已有跟踪定位技术的互操作性和灵活性,从而打造出将位置数据发挥出全部效用的智慧工厂。结合上面提到UWB的高速场景专精,未来在一些高速流水线上,UWB也能充分发挥其优势。

很明显,当下的UWB定位技术更注重于专用场景,毕竟与蓝牙、Wi-Fi和5G等技术相比,UWB在终端、基站的设备数上本就不占优势,考虑到成本的话,第一步确实更适合走体育场馆、智慧工厂之类的场景来落地。如果想进一步扩大应用场景的话,还是应该尽快降低成本,促进手机、可穿戴设备等消费电子集成UWB技术。如果不能做到这一点的话,还是最好不要先去和其他技术去卷那些精度要求不高的定位应用,比如考勤、导航等等,毕竟考虑这个需求的客户,最后往往都会选择成本更低的方案。

借助大规模部署迅速落地的5G定位

要说无线基站的建设速度,那排名第一的自然还是5G,算上各种宏基站、小基站的基数,再加上手机、PC、可穿戴设备和NB-IoT的庞大5G终端数量,不去基于5G来拓展定位能力未免有些暴殄天物了。

5G凭借多天线、基站密集、大带宽等优势,可以说是最适合大规模部署的定位技术之一了。所以3GPP R16协议版本中也首次将定位能力引入5G,并扩展出了Multi-RTT、UL-AoA和DL-AoD等一系列定位技术。

借着5G全连接工厂建设的东风,5G定位技术其实反倒成了在工业场景最先也最快落地的方案。华为在苏州地铁进行5G室内定位能力验证之后,就率先在东莞华为团泊洼厂区开启了5G室内定位试商用项目,对厂区内的人员和车辆进行1到3米范围内的精准定位。
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5G定位技术的主要网元/ 中国移动&华为

美的同样在其工厂智能仓储方案中运用了5G定位技术,通过室外和室内部署的5G基站,实现对配送牵引车、仓储夹包车、物流货车的定位和人岗跟踪。不过这也侧面说明了一个问题,那就是5G定位目前尚未应用到一些高速、高精度(厘米级)的场景中去,毕竟一个拖车的轨迹定位,和一个足球的轨迹定位,其精度和速度要求都是存在较大差异的。

5G定位的另一大优势就在于其部署的灵活性,可以结合其他无线技术,实现协同定位,诸如5G+WLAN、5G+蓝牙、A-GNSS,甚至是5G+UWB,这也是5G本身作为一项网络技术才有的固有优势。

可5G并非没有缺点,除了定位精度很难做上去以外,5G为了追求连接性能还做出了不少取舍,比如大规模IoT下更高的延迟等等、URLLC下更低的续航和更小的密度等等。所以5G NR R17规范中,3GPP引入了新的RedCap设备,又名NR-Light。

NR-Light找到了一个折中的方案,可以去覆盖那些位于中端的定位应用,比如可穿戴设备、工业传感器等等。至于精度问题,3GPP也在继续推进新的规范,在改善精度的同时,降低定位所需的功耗,相信我们也会在明年冻结的R18规范中,看到5G在定位性能上的进一步升级,甚至是突破厘米级的定位精度。

结语

其实无论是哪种定位技术,都不应该仅仅局限于传输位置数据,像世界杯足球这样的场景就充分证明了,一旦与广大的传感器生态结合,定位技术就能完美融入当下的物联网生态中。与此同时,不同的定位技术也不存在谁取代的谁的关系,而是可以根据场景来实现差异化定位,再借助开放式的接口实现互补。
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