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華為定位生態(tài)曝光,業(yè)界首個(gè)3D精準(zhǔn)室內(nèi)定位手機(jī)發(fā)布

2022-05-06 09:09 物聯(lián)傳媒

導(dǎo)讀:華為發(fā)布室內(nèi)精準(zhǔn)定位解決方案


4月28日,華為召開新品發(fā)布會,公布了業(yè)內(nèi)首款具備3D精準(zhǔn)室內(nèi)定位技術(shù)的折疊屏手機(jī)華為mate Xs2。該手機(jī)搭載的定位技術(shù)基于Petal Maps Platform的室內(nèi)定位能力,可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)“店鋪級”精準(zhǔn)定位,具有跨層自動切換、連續(xù)定位不間斷的功能。目前已覆蓋國內(nèi)160+城市、1300+核心商圈、20+大型交通樞紐等大中型公共建筑。


圖源:華為


花瓣地圖平臺(Petal Maps Platform)是華為近年來面向開發(fā)者推出的地圖服務(wù)平臺,該平臺整合了地圖、搜索、定位、規(guī)劃四種能力,融入了多源融合信號、精準(zhǔn)樓層識別、地圖區(qū)域匹配、AI建模和高精度3D航位推算算法等技術(shù)。


圖源:車右智能繪制
 
Petal Maps的出現(xiàn),一方面是為了應(yīng)對華為受美制裁后,旗下海外終端設(shè)備無法調(diào)用海外地圖app(如谷歌地圖)導(dǎo)航的困境,另一方面華為在基站業(yè)務(wù)和手機(jī)業(yè)務(wù)上有豐富的技術(shù)沉淀,并逐步走向智能網(wǎng)聯(lián)車的深水區(qū),在定位技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用上需要自成一派。

Petal Maps較早進(jìn)入大眾視野,是以華為旗下AITO問界M5車載地圖的形式亮相。如果只是作為一款高精度的地圖底圖軟件,Petal Maps應(yīng)該算不上什么劃時(shí)代的應(yīng)用,但高精度定位的背后,是手機(jī)硬件、智能算法、融合定位技術(shù)、地面參考站觀測量數(shù)據(jù)服務(wù)的持續(xù)支撐,是一家具有定位基因的高新技術(shù)企業(yè)的硬技術(shù)和軟實(shí)力。


定位技術(shù)的核心在于芯片和算法,作為全球頂尖的通信基站服務(wù)商,華為在基站定位上積累了幾十年的技術(shù)經(jīng)驗(yàn),海思半導(dǎo)體也具備了極強(qiáng)的集成性能控制芯片的研發(fā)能力,掌握了大量芯片技術(shù),如此看來,華為在高精度定位領(lǐng)域的爆發(fā)并非偶然。

圖源:千尋位置
 

在研究發(fā)布華為P10系列手機(jī)的同期,華為已經(jīng)開始進(jìn)行定位自研,陸續(xù)形成了包括高架識別、慣性導(dǎo)航等定位功能。華為在麒麟芯片上加強(qiáng)了GNSS性能,針對城市峽谷精度——密集建筑玻璃、墻面等對電磁波的折射和干擾定位精度問題,華為與世界高校合作,將定位系統(tǒng)和定位模型算法結(jié)合,形成了一種“SuperGNSS-城市峽谷不錯(cuò)邊技術(shù)”,提高了城市建筑密集區(qū)的車輛位置識別能力和定位精度。


超級GNSS技術(shù)解決城市峽谷信號折射誤差
圖源:華為

在軌道和地庫場景,華為推出超級VDR技術(shù),根據(jù)車胎轉(zhuǎn)速、方向盤角度,輔之以IMU(慣性制導(dǎo))、軌道GPS和VDR算法,計(jì)算出車輛位置,保障車載導(dǎo)航在失去衛(wèi)星信號后仍然持續(xù)定位。


在4月28日華為發(fā)布會上,關(guān)于Petal maps Platform室內(nèi)定位技術(shù),華為的官方描述是采用多元融合信號,即根據(jù)室內(nèi)情況利用4/5G蜂窩、藍(lán)牙beacon、WIFI、UWB、地磁等信號,結(jié)合多種算法,來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的米級3D定位體驗(yàn)長遠(yuǎn)來看,Petal maps Platform作為一個(gè)開放平臺,商用室內(nèi)高精度定位市場的前景值得期待。

諾基亞在一份研究報(bào)告中指出,人們有80%~90%的時(shí)間都在室內(nèi)活動,商超、寫字樓、機(jī)場、地下車場等大型室內(nèi)建筑呈指數(shù)型增長,室內(nèi)導(dǎo)航、物品定位、資產(chǎn)追蹤等需求也隨之衍生,室內(nèi)外定位技術(shù)和匹配算法正在成為智能終端的新需求。根據(jù)調(diào)研公司MarketsandMarkets的分析,全球室內(nèi)定位市場規(guī)模將以22.5%的GAGR到2025年擁有170億美元的規(guī)模。

目前,室內(nèi)定位主流技術(shù)包括UWB、藍(lán)牙、蜂窩基站、Wi-Fi、vSLAM等方式,可以應(yīng)用在商場導(dǎo)購、停車場尋車、家人防走散等消費(fèi)場景,也可以用于人流監(jiān)控分析、智能制造、緊急救援和人員資產(chǎn)管理等B端場景。


不同定位技術(shù)關(guān)鍵指標(biāo)圖源:中移動研究院


超寬帶UWB室內(nèi)定位技術(shù)

UWB定位的原理是TOF (Time of Flight飛行時(shí)間測算),利用事先布置好的已知位置——錨節(jié)點(diǎn)與橋節(jié)點(diǎn),與新加入的盲節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊,利用三角定位或指紋定位來確定位置。

UWB定位技術(shù)成熟,有穿透力強(qiáng)、抗多徑效果好、安全性高、定位準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn),但其因覆蓋范圍有限、芯片供應(yīng)商少、系統(tǒng)建設(shè)成本偏高,缺少消費(fèi)級硬件支撐,難以在消費(fèi)市場大規(guī)模鋪開,目前主要應(yīng)用在監(jiān)獄、醫(yī)院、看護(hù)等成本不敏感的場所,在車庫停車導(dǎo)航、礦井定位、貴重物品倉儲有很好的應(yīng)用前景。


藍(lán)牙室內(nèi)定位技術(shù)

藍(lán)牙定位技術(shù)可以分為藍(lán)牙4.2和藍(lán)牙5.1兩類。藍(lán)牙4.2技術(shù)原理是RSSI,通過定位終端發(fā)射藍(lán)牙信號,在數(shù)個(gè)Beacon節(jié)點(diǎn)測量信號強(qiáng)弱來確定終端定位,這種技術(shù)定位精度在1-3米,方案成熟;

藍(lán)牙5.1采用AOA/AOD定位技術(shù),精度較高可達(dá)分米級,接近UWB技術(shù)的精準(zhǔn)度,2019年才正式面世,成熟方案相對較少。


 藍(lán)牙4.2和藍(lán)牙5.1兩類定位技術(shù)原理

 

藍(lán)牙4.2定位覆蓋范圍較小,定位精度不夠穩(wěn)定,但設(shè)備量大,應(yīng)用范圍廣泛,芯片成本和功耗都較低,在地下停車場找車成為其室內(nèi)定位的廣泛應(yīng)用場景,藍(lán)牙定位目前仍然是部署成本最低的方案之一。 


WiFi室內(nèi)定位技術(shù)

Wi-Fi 定位技術(shù)在區(qū)域內(nèi)安置無線基站,根據(jù)待定位 Wi-Fi 設(shè)備的信號特征,結(jié)合無線基站的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),綜合確定待定位 Wi-Fi 設(shè)備的坐標(biāo)。相當(dāng)于將室內(nèi)劃分成n個(gè)小格子,記錄每一個(gè)WiFi信號特征值,當(dāng)終端進(jìn)入室內(nèi)進(jìn)行特征值比對,進(jìn)而得出終端位置,又被稱為“指紋定位”。




Wi-Fi 定位的優(yōu)勢在與利用現(xiàn)有的無線設(shè)備實(shí)現(xiàn)定位功能,可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的大范圍定位,但精度只能達(dá)到2米左右。因此適用于對人或車的定位導(dǎo)航,在一些醫(yī)療機(jī)構(gòu)、主題公園、工廠、商場等場合下應(yīng)用。Wi-Fi定位的劣勢在于前期特征值錄入工程較大,同時(shí)設(shè)備必須處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài),否則無法實(shí)現(xiàn)定位,此外需要打眼走線,部分環(huán)境施工較為困難。


5G蜂窩基站定位

5G不止是作為通信網(wǎng)絡(luò),定位網(wǎng)絡(luò)也是一大亮點(diǎn)。在已經(jīng)凍結(jié)的3GPP R16協(xié)議中,通過多基站RTT、AoA/AoD、TDOA等技術(shù),5G NR基站定位已經(jīng)可以達(dá)到室內(nèi)3米80%室外10米80%的精度。

在R17協(xié)議中,5G引入了一項(xiàng)LPHAP(低功耗高精度定位)計(jì)劃,目標(biāo)是進(jìn)一步提升定位精度,做到0.5米90%甚至更高精度,定位終端電池續(xù)航能力達(dá)到“月”“年”級,滿足普通商用場景米級定位的需求。

當(dāng)前5G定位產(chǎn)業(yè)處于起步階段,在當(dāng)前5G基站覆蓋率提升之下,通過5G基站搭建定位網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)1/4~1/3的站間距的精度,能夠滿足商場人流量統(tǒng)計(jì)和個(gè)人導(dǎo)航定位的基本需求。

在5G小基站室內(nèi)定位商用場景中,華為通過LampSite小基站和MEC多接入邊緣計(jì)算,在蘇州地鐵完成了5G室內(nèi)定位的驗(yàn)證,在站臺與站廳90%的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了3-5米的定位精度,未來分米級、厘米級的5G定位精度和商用化仍有待后續(xù)探索。


移動互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來,移動端對精準(zhǔn)時(shí)空定位需求日漸膨脹。當(dāng)前手機(jī)主流導(dǎo)航軟件提供的是基于衛(wèi)星的普通定位,受大氣等因素干擾容易存在10米以上的精度誤差。華為在2021年底聯(lián)合“千尋位置”發(fā)布了基于RTK(Real Time Kinematic)實(shí)時(shí)動態(tài)差分定位技術(shù)的“高精度車道級導(dǎo)航”,這種技術(shù)在GNSS數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,利用地面基站的位置來觀察誤差、推算并修正位置,這是華為高精度定位首次在手機(jī)上應(yīng)用。


高精度車道級導(dǎo)航,圖源:華為


通過高精度地圖+GNSS載波觀測量+RTK算法實(shí)時(shí)解算坐標(biāo)信息,可以做到1米左右的車道級精準(zhǔn)定位導(dǎo)航,目前僅支持在部分搭載麒麟芯片的中高端華為機(jī)型中推廣該服務(wù),在廣深蘇杭成渝津莞8個(gè)城市可用。

除了高精度地圖,華為在AR地圖上開發(fā)了河圖(Cyberverse)技術(shù)系統(tǒng)。AR地圖是華為河圖技術(shù)的第一個(gè)商用AR產(chǎn)品,得益于AREngine、無線網(wǎng)絡(luò)定位、攝像頭影像感知融合等算法技術(shù),實(shí)現(xiàn)厘米級的3D定位,具有AI強(qiáng)環(huán)境理解、直觀信息獲取、精準(zhǔn)定位、虛實(shí)融合拍照、人性化步行導(dǎo)航這五大功能,但目前僅開放在華為P40系列終端。

圖源:華為

高精定位和高精地圖技術(shù)之前主要應(yīng)用于自動駕駛車輛,本次華為mateXs2將室內(nèi)定位技術(shù)融入手機(jī)終端,或許將帶來定位技術(shù)消費(fèi)者端商用的變革。

此前小米將Zigbee等通信協(xié)議用在智能家居場景,帶動了智能家居領(lǐng)域的AIOT化場景;蘋果率先將UWB定位技術(shù)融入iphone11與Airtag移動終端,后續(xù)包括小米開發(fā)手機(jī)UWB一指連、OPPO嘗試UWB一鍵聯(lián)手機(jī)殼等UWB應(yīng)用方案,有望帶動UWB的芯片、模組與應(yīng)用方案拓展。


最新消息顯示,在4月28日的第19屆全球分析師大會上,華為發(fā)布了業(yè)界首個(gè)面向行業(yè)的5G室內(nèi)定位商用解決方案。該解決方案成功解決了在復(fù)雜場景下定位難、增加信標(biāo)部署等工程難題,提供UTDOA(Uplink Time Difference of Arrival),無線指紋和場強(qiáng)三種定位技術(shù),可提供1~3米90%的精準(zhǔn)定位能力。

2021年底,我國已建成開通142.5萬個(gè)5G基站,5G基站廣覆蓋的時(shí)代已經(jīng)來臨,未來以5G基站定位網(wǎng)絡(luò)為主,藍(lán)牙AOA、Wi-Fi輔助定位的室內(nèi)定位方案前景可期。

IDC中國助理副總裁王吉平曾預(yù)測2022智能終端市場,他認(rèn)為“未來的智能終端設(shè)備將不再是單品規(guī)?;鲩L,而將走向以系統(tǒng)和軟件為核心驅(qū)動的生態(tài)化發(fā)展模式”。

被美制裁后,面對消費(fèi)者業(yè)務(wù)的腰斬和折戟,華為不止將業(yè)務(wù)重心調(diào)整至B端業(yè)務(wù),同時(shí)也在構(gòu)筑一種全新的數(shù)字地圖與定位生態(tài),向廣闊的物聯(lián)網(wǎng)終端領(lǐng)域,向華為已有的、未來的生態(tài)鏈終端提供新的消費(fèi)與科技生活價(jià)值。

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參考資料:
1.驅(qū)動之家,-華為推出“亞米級”高精度定位服務(wù):助力實(shí)現(xiàn)真正車道級導(dǎo)航
2.華為終端服務(wù),華為高精度定位+高德高精度地圖底圖=真正的高精度車道級導(dǎo)航
3.劉延,從AirTag說起,聊聊未來的室內(nèi)定位技術(shù)
4.36氪,華為發(fā)布Petal Maps:與人類想象力共振地圖的邊界
5.中國移動,5G定位能力開發(fā)產(chǎn)業(yè)白皮書
6.電子發(fā)燒友,衛(wèi)星定位室內(nèi)沒眼看,5G、UWB藍(lán)牙三雄爭奪厘米級高精度