面向智慧园区的5G室内高精度定位技术研究

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023172

电信科学 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (9): 163-173.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2023172

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面向智慧园区的5G室内高精度定位技术研究

汪保友¹, 杨景涛², 姚赛彬¹, 叶海纳³, 王志会⁴, 张祺媛³, 傅俊锋⁴, 金泰石⁵

¹ 中国联通上海市分公司，上海 200080
² 光大期货有限公司，上海 200127
³ 中国联通智能城市研究院，北京 100048
⁴ 中国联合网络通信集团有限公司，北京 100033
⁵ 中国联通广东省分公司，广东广州 510660

修回日期:2023-09-01 出版日期:2023-08-01 发布日期:2023-08-01
作者简介:汪保友（1968- ），男，博士，中国联通上海市分公司正高级工程师，主要研究方向为5G室内定位、无线新技术研究、人工智能
杨景涛（1972- ），男，博士，光大期货有限公司技术总监，主要研究方向为多媒体和人工智能、大数据分析
姚赛彬（1982- ），男，中国联通上海市分公司无线网优化中心总经理、高级工程师，主要研究方向为无线通信前沿技术研究、通信网络规划、无线网优化
叶海纳（1987- ），女，博士，中国联通智能城市研究院高级工程师，主要研究方向为5G室内定位、物联网、大数据分析
王志会（1988- ），女，中国联合网络通信集团有限公司高级工程师，主要研究方向为移动核心网新技术研究、网络规划
张祺媛（1995- ），女，中国联通智能城市研究院工程师，主要研究方向为5G专网行业支撑、网络与数据安全
傅俊峰（1983- ），男，中国联合网络通信集团有限公司高级工程师，主要研究方向为 5G 新技术研究、PCC 平台运营管理、5G专网行业支撑
金泰石（1990- ），男，中国联通广东省分公司工程师，主要研究方向为5G室内定位、5G专网行业支撑
基金资助:
中国联通核心技术攻关项目(2022-HXGG-AA2-017)

Research on 5G high-precision indoor positioning technology for smart parks

Baoyou WANG¹, Jingtao YANG², Saibin YAO¹, Haina YE³, Zhihui WANG⁴, Qiyuan ZHANG³, Junfeng FU⁴, Taishi JIN⁵

¹ Shanghai Branch of China United Network Communications Co., Ltd., Shanghai 200080, China
² Everbright Futures Co., Ltd., Shanghai 200127, China
³ China Unicom Smart City Research Institute, Beijing 100048, China
⁴ China United Network Communications Group Co., Ltd., Beijing 100033, China
⁵ Guangdong Branch of China United Network Communications Co., Ltd., Guangzhou 510660, China

Revised:2023-09-01 Online:2023-08-01 Published:2023-08-01
Supported by:
China Unicom Core Technology Research Project(2022-HXGG-AA2-017)

摘要/Abstract

摘要：

5G蜂窝网络在为终端提供无线通信功能的同时，还可以提供定位功能。首先简要概述3GPP 5G定位技术，接着提出5G室内定位技术路线，包括云边协同一体化定位架构、5G+X融合定位方案，以及智慧园区5G定位解决方案，详细分析了智慧园区5G定位架构和流程。这些定位方案路线可无缝解决GNSS信号无法到达区域的人或物的位置定位问题，满足不同场景下的定位精度和定位时效性需求。相关技术方案已落地行业应用，具有米级定位精度和秒级时效性，得到客户的良好评价。

关键词: 5G, 室内定位, 融合定位, 定位方案

Abstract:

The 5G cellular network not only provides wireless communication capabilities for terminals but also offers positioning functionalities.Firstly, the 3GPP 5G positioning technology was briefly outlined, followed by the proposal of the 5G indoor positioning technology road-map.The cloud-edge collaborative integrated positioning architecture, the 5G+X fusion positioning solution, as well as the 5G positioning solution for smart parks were included, with a detailed analysis of the architecture and process.These positioning solutions seamlessly addressed the issue of locating people or objects in areas where GNSS signals cannot reach, which could meet the positioning accuracy and timeliness requirements in different scenarios.The technology solution has been applied in the industry with meter-level positioning accuracy and second-level timeliness, which has been well evaluated by customers.

Key words: China Unicom Core Technology Research Project, 5G, indoor positioning, fusion positioning, positioning scheme

中图分类号:

TN929.5

汪保友, 杨景涛, 姚赛彬, 叶海纳, 王志会, 张祺媛, 傅俊锋, 金泰石. 面向智慧园区的5G室内高精度定位技术研究[J]. 电信科学, 2023, 39(9): 163-173.

Baoyou WANG, Jingtao YANG, Saibin YAO, Haina YE, Zhihui WANG, Qiyuan ZHANG, Junfeng FU, Taishi JIN. Research on 5G high-precision indoor positioning technology for smart parks[J]. Telecommunications Science, 2023, 39(9): 163-173.

图/表 8

表1

Rel-16主要定位技术对比"

定位技术		定位原理	优缺点
基于下行的	DL-TDOA	终端测量两个基站发送的下行定位参考信号到达	优点：下行定位参考信号可以配置更大的带
定位技术		时间差；利用至少 3 个基站测量得到的时间差确	宽，定位精度较高。
		定两条双曲线，其交点即终端位置	缺点：要求基站间严格同步；需要终端支持高
			精度的测量和上报
	DL-AOD	基站发送多个下行定位参考信号波束，终端测量	目前标准中支持的DL-AOD仅能利用RSRP判断
		参考信号接收功率（reference signal receiving	终端的波束信息，颗粒度较大，定位性能受限
		power，RSRP）；利用至少两个基站测得的波束方
		向，其交点即终端位置
基于上行的	UL-TDOA	原理与 DL-TDOA 相同，为终端发送上行定位参	优点：仅需终端支持上行参考信号发送即可实
定位技术		考信号，至少3个基站测量到达时间差	现定位，实现复杂度低。
			缺点：要求基站间严格同步；定位精度受限于
			终端上行资源和发送功率
	UL-AOA	原理与 DL-AOD 类似，为终端发送上行定位参考	优点：仅需终端支持上行参考信号发送即可实
		信号，至少3个基站测量上行到达角	现定位，实现复杂度低。
			缺点：依赖较高的天线阵子数；对多径敏感。
			尚未得到规模商用。适用于室外宏基站场景
上下行结合	E-CID	终端测量基站发送的下行定位 RSRP/参考信号接	优点：仅靠单站即可完成定位，不受基站间同
定位技术		收质量（reference signal receiving quality，	步精度的影响。
		RSRQ）；或者，基站与终端互发参考信号测量	缺点：若采用基于 RSRP/RSRQ 的距离确定方
		Rx-Tx时间差以得到往返时间（round trip time），	案，定位精度受限；需要同时配置上下行参考
		确定终端所在的圆，结合DL-AOD或UL-AOA得	信号
		到的角度信息，其与圆的交点即终端位置
	multi-RTT	终端与至少 3 个基站互发参考信号，测量 Rx-Tx	优点：不受基站间同步精度的影响。
		时间差以得到往返时间，3个圆的交点即终端位置	缺点：需要同时配置上下行参考信号

表1

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

参考文献 12

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面向智慧园区的5G室内高精度定位技术研究

Research on 5G high-precision indoor positioning technology for smart parks

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