音频定位技术和室内北斗定位技术介绍

本文来源：物联传媒

本文作者：银匠

高精度定位技术在最近几年呈现百花齐放的态势，涌现了很多新兴的定位技术。

其中，有两类技术比较有特点，并且受到了产业和资本的青睐与关注。

第一类是音频定位技术（声波）。

第二类是室内北斗定位技术（也叫伪卫星）。

本次高精度定位白皮书的调研，我们对这两类技术也进行了收录，下面我们详细介绍一下这两类定位技术。

音频定位技术介绍

基于音频信号的室内定位技术，具有成本低、精度高、兼容性好的特点，非常适合消费级智能手机的室内定位场景。直接使用智能手机内置的麦克风，无需增加额外的设备。

可扩展至智能手机的音频定位系统可以大致分为两大类：基于音频信号 TOA 和 TDOA 的定位系统。

2000 年提出的 Criket 系统，将电磁波和超声波结合起来并联合估计超声波到达时间进行定位，该套系统限制接入用户数量。Mandal 设计的 Beep 系统，采用的移动端播发，音频基站接收的架构，同时将移动端设备同音频基站进行了时钟同步，直接估计音频信号的传播时间实现定位，当多用户接入时，移动端分时播发。

2012 年出现的 BeepBeep 系统，利用了一个基于双向消息交换的时间同步协议直接实现了音频基站同智能手机的距离估计。2013 年 Liu 设计提出的 Guoguo系统采用了码分多址（Code-division Multiple Access， CDMA）的播发架构，首次采用了人耳几乎不可感知的高频信号（17-22kHz），最后采用正交编码调制技术直接估计信号的到达时间。2016 年 Tan 等人对 BeepBeep 系统进行优化后提出了oneBeep 系统。

音频定位基站会持续向室内空间广播声波信号（16.5KHz~23.5KHz）,利用手机和定位芯片等终端接收和解码测距信号，以最先到达信号估计基站和用户终端之间的距离，并根据在用户位置测量的多个距离估计用户位置。定位范围为四基站范围内为基站所覆盖的范围内提供室内高精度定位。

音频信号定位的特点：

基于音频的室内定位技术利用声学器件如麦克风、扬声器实现定位具有如下特点：

1、精准定位：定位精度可达分米级（0.5-1m）

2、维护方便：基站通电即可用，单基站可覆盖 30-50 米

3、由于音频的传播速度远低于射频，实现高精度的音频定位对时钟的同步精度要求不高；

4、对于位置服务提供商，虽然实现音频定位需要在室内布设音频节点，但由于商用音频元器件的成本低廉，有望通过低成本的基础设施投入，实现室内的高精度定位（分米级）；

5、对于用户，麦克风和扬声器是手持智能移动终端的标配，可在无需用户额外开销的情况下提供高精度的位置服务。

6、不限用户容量：采用类似卫星导航系统的广播模式，基站和终端无需交互，不限用户容量。

7、数据安全：终端侧解算，基站不主动扫描用户信息。

音频定位市场进展：

音频定位市场上最活跃的企业是深圳沧穹科技有限公司，该公司是一家以音频技术为核心、多源信息融合的高精度室内定位导航一体化技术方案提供商，拥有从信号、芯片、模组、定位基站、定位终端、算法到产品解决方案的全栈技术研发能力。

该公司在2022年底拿到了数千万元天使轮融资，在2023年12月份，又完成了数千万元Pre-A轮融资。

此外，浙江大学湖州研究院也有一个团队，在做音频定位的产品与方案，不过该团队更多的是将音频应用于垂直行业。

音频定位技术最大的杀手锏是手机这个基础设施都有麦克风，这为音频定位技术的商业普及奠定了极大的基础。

此外，音频的基站（也就是喇叭），硬件成本也很低，且因为音频是机械波，传播的速度约340m/s，这相比于无线电波的速度可以忽略不计，信号源的速度低，意味着整个系统对于速度的测量精度也低了很多，所以音频定位的整体的系统难度也比UWB等同类型定位算法的难度低很多。

目前音频定位技术已在高铁站、隧道、机场、医院等场景开始商业化落地。

室内北斗定位技术介绍

室内卫星顾名思义，就是在室内有遮挡环境中的卫星定位技术，众所周知，目前全球几大GNSS定位系统已经很完善，但是GNSS有个致命的弱点，就是地面如果有遮挡就没有信号，在这样的条件下，在室内定位场景中的卫星定位技术（也叫伪卫星）就应运而生。

在国内市场，GNSS定位系统是北斗，所以，国内室内卫星技术也主要是基于北斗技术，所以国内的室内卫星通常也叫“室内北斗”。

大致原理是在室内场景模拟真实导航卫星信号，让所有的卫星导航终端实现在导航卫星信号盲区（室内、地下、隧道、高架下等）的定位导航，在同源信号下实现无缝衔接室内外导航系统，实现室内外一体化高精度定位导航。

主要的产品有：北斗卫星微型基站及配套天线，标签产品与现有的北斗终端产品完全复用。

室内北斗卫星微型基站完成室内北斗系统时间溯源，使得室内北斗系统时间与北斗基准一致；生成室内北斗的导航电文。室内北斗卫星微型基站被布设于被定位空间内，发射与导航卫星类似的信号，是定位导航系统的重要组成。

天线配合室内北斗卫星微型基站使用，单台室内北斗卫星微型基站可外接多个天线，提高单台微型基站覆盖性、降低布设成本，实现隧道内大范围覆盖。室内北斗微型基站支持移动通信、网络链接、光纤等连接方式，将精确的时间信息和导航信号播发给室内用户。

用户终端包括智能手机和室内外专用终端，普通终端例如手机等终端，可利用原本的GNSS定位系统可以完全不做更改完成室内外一体化导航定位，也可根据室内环境和室内北斗卫星微型基站的播发信号，结合多源测量信息，根据算法减小定位误差和室内多径干扰的影响，基于融合测量信息实现隧道内定位。

室内北斗技术最新市场进展：

室内北斗最大的优势就是室内外的无缝衔接，对于终端用户来说，不用做任何改变（不需要额外购置设备、也不需要进行额外的使用操作），就能在室内遮挡环境享受到北斗定位服务。

结合这样的特点，以及北斗定位的实际需要，该技术特别适用于隧道场景，除了隧道之外，其他比较适合的场景还有大型的生产车间、大型的物流园区、大型地下停车场等。

目前市场上的活跃玩家主要有：上海方位角数据科技有限公司，该公司在2021年底完成了近亿元的融资。

音频定位技术与室内北斗定位技术的代表企业分别是：深圳沧穹科技有限公司与上海方位角数据科技有限公司，这两家公司在最近几年都融到了较大金额的投资。

有意思的是，这两家企业背后的主要投资方都是深创投。

笔者与这两家企业都有接触，虽然市场上会有很多人将这两类技术作为竞品进行对比，但笔者认为这两家企业未来的商业化思路有很大的差异。

为什么UWB与蓝牙是定位市场的主流，因为这两类定位技术目前已经形成了完善的生态。而音频定位与室内北斗两类技术作为新入局者，都会面临共同的问题，如何建自己的生态。

审核编辑：汤梓红