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物联全域定位技术漫谈

2023-07-18

1什么是定位?  说到定位,相信大部分人都听说过GPS,也就是GlobalPositioningSystem,大家平时用各种地图APP导航都会用到。而GPS是美国主导的卫星导航系统,除此之外,还有我国的北斗卫星导航系统(BDS)、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)和欧

1 什么是定位?

    说到定位,相信大部分人都听说过 GPS,也就是 Global Positioning System,大家平时用各种地图 APP 导航都会用到。而 GPS 是美国主导的卫星导航系统,除此之外,还有我国的北斗卫星导航系统(BDS)、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)和欧盟的伽利略卫星导航系统(GALILEO),我们统称为全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)。

    定位是一项古老而年轻的技术,中国古代先民已经用北斗星、指南针等做粗略的方向指引,而直到今天,5G、UWB 等新兴定位技术仍然方兴未艾,显示出人类对探求自身位置的不倦追求。

    时空是万物在宇宙中存在的基本属性,而定位在很大程度上就是解决时间和空间的计算问题。从宏观上看,目前已有的定位网络可以分为以下三类,如图所示:

星基网络
全球的导航卫星构成了星基网络,持续广播星历信息,终端收到至少 4 颗卫星信号即可通过计算星端距离实现定位。从个人手机到无人机,一般主要是通过星基网络实现定位。星基网络最近的一个热点是基于低轨卫星的通信与定位系统,比如美国的星链、我国的时空道宇等公司,都声称可以提供基于低轨卫星的通信和高精度定位服务。普通消费者更熟悉的可能是近期华为Mate 50 和 iPhone 14 发布的卫星消息功能,可以实现荒漠、海洋、高山等信号盲区的紧急通信,也是高大上的卫星通信首次触达普通消费终端,尽管可能覆盖人群有限,但星基网络广域覆盖的优点还是彰显无遗,可能成为未来几年各大厂商竞相追逐的星端融合热点之一。

空基网络
在空中的飞行器构成了空基网络,每个飞行器持续传输自身的标识、精确位置、速度、朝向等信息给其他飞行器,这样机载系统就可以自行保持间距、优化路线、躲避坏天气等,而无需地面站的干预。当然,空基网络本身也会从星基网络中获取定位。

地基网络
由地面部署的各种无线通信基站、无线接入点等构成了地基网络,这也是大家非常熟悉的网络类型,绝大部分人和设备都通过地基网络进行通信。在户外条件良好的情况下地面设备也会从卫星中获取定位,而因为地基网络部署的一些特点,比如大量固定位置稳定部署的基站,地基网络自身也可以提供定位服务,这就是下文中会重点介绍的网络定位。今天定位技术的绝大部分创新都发生在地基网络,比如 SLAM、Wi-Fi FTM、5G、UWB、声波、可见光等等。

2 什么是网络定位?

    如前文所述,星基网络基本上已经解决了高、中、低空各类设备的定位,为什么我们还需要依赖地基网络进行定位呢?这是因为卫星定位虽好,但还存在一些暂时难以克服的缺陷,比如:

室内或高楼峡谷场景,因为信号遮挡,GPS 信号弱,无法定位。这也是比较大的一个痛点。
冷启动时间长。定位启动时,需要搜星,这个过程长达几十秒,即便用 AGPS 等技术优化,依然有秒级的延迟。
功耗大。对于汽车等大型设备影响尚不明显,但对手机等个人终端影响较大,直接影响体感和续航。
   如图所示:

    空旷室外的定位交给 GNSS,地面复杂环境下的高精度定位,还是需要仰仗地基网络,这就是网络定位技术。

    网络定位是把终端搜集到的无线信号(比如 Wi-Fi、基站、蓝牙等)通过互联网发送到某个定位服务供应商,从而获得经纬度。因为无线信号具有局部特征,比如某个 Wi-Fi AP 或基站,其信号覆盖范围都是有限的,如果能把一定范围的信号及其坐标保存下来,构成一个无线信号定位库,就可以实现基于无线信号的网络定位。实际上这也是网络定位的基本原理。

    网络定位已经广泛应用于各类智能终端,比如大家使用地图导航时,需要开启位置开关,其中提到“基于 GNSS、网络信息”等,其实就是使用了网络定位。

    可以想象,如果想实现全国范围内的网络定位,需要一个极其庞大的无线信号库,绝大部分公司都不具备这样的数据资源。实际上,国内能提供全域网络定位服务的公司屈指可数,比如高德、百度等。如果有公司想使用网络定位,在相当长的时间内,都只能在这几家巨头中选择。

    现在,一个全新的选择来了。维智科技自成立伊始就着力构建一个万物互联的时空感知网络,经过几年积累,已经形成了巨头之外能提供网络定位技术的极少数公司之一。除了移动 APP,还面向海量物联网设备提供高性价比的网络定位服务,日均数十亿请求,定位精度和稳定性持续提升,服务质量已经得到充分验证。

3 维智网络定位的特色和优势

    不同于 BAT 等巨头,维智网络定位服务从一开始就致力于提供高性价比、差异化的产品,拥有对中小客户极其友好的准入门槛(可能是业界最低的授权费用)和较高的性能(较高的 QPS 配额),对于小微开发者,甚至提供 X99 的极致费用。对于一些对安全性要求较高的行业还提供私有化部署,服务和数据全部托管在内部环境,打消客户对安全和隐私的担忧。为了帮助大家更好地理解维智服务的差异化优势,简单列举如下:

除了定位服务,我们还开发了一站式的位置智能 SaaS 平台 LoTBoard,如下所示:

        

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维智自主研发的室内外定位产品,包括方便APP和IoT终端快速集成的移动端产品、室内物联网自适应协同高精准定位的室内定位产品、提供位置管理与服务的平台端产品以及满足信创、安全、私有化部署的一体机产品。同时,为满足不同行业的应用需求,平台支持提供位置公有云服务及私有化部署服务。

维智物联全域定位,以“多终端适配、多平台集成、多网络融合”等特点,提供全域、极速、安全、智能的定位感知和服务,面向To G、To B、To C场景提供个性化的服务支撑。

4 如何体验?

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