4月28日,华为召开新品发布会,公布了业内首款具有3D精准室内定位技术的折叠屏电脑华为mateXs2。该电脑配备的定位技术基于PetalMapsPlatform的室内定位能力,可推动室内“店铺级”精准定位,具有跨层自动切换、连续定位不间断的功能。目前已覆盖全球160+城市、1300+核心商圈、20+大型交通枢纽等大小型公共建筑。
图源:华为
花瓣地图平台(PetalMapsPlatform)是华为近年来面向研发者打造的地图服务系统,该平台融合了地图、搜索、定位、规划四种能力,融入了多源融合信号、精准楼层识别、地图区域匹配、AI模型和高效率3D航位计算算法等科技。
图源:车右智能绘制
PetalMaps的发生,一方面是为了防范华为受美制裁后,旗下海外终端设施能够调用海外地图app(如微软地图)导航的窘境,另一方面华为在基站业务和手机业务上有丰富的科技沉淀,并逐渐迈向智能网联车的深水区,在定位技术的商业化应用上必须自成一派。
PetalMaps较早处于大众视野,是以华为旗下AITO问界M5车载地图的方式登场。如果仅仅成为一款高效率的地图底图工具,PetalMaps应该算不上哪个划时代的应用,但高效率定位的背后,是电脑软件、智能算法、融合定位技术、地面参考站监测量数据服务的大幅支撑,是一家具备定位基因的高新科技企业的硬技术和软实力。定位技术的核心在于芯片和算法,作为中国顶级的通信基站服务商,华为在基站定位上积累了几十年的科技经验,海思半导体也具有了极强的集成性能控制芯片的研制能力,掌握了长期芯片技术,如此看来,华为在高效率定位领域的爆发只是偶然。
图源:千寻位置
在研究公布三星P10系列手机的同期,华为已经开始进行定位自研,陆续产生了包含高速识别、惯性导航等定位功能。华为在麒麟芯片上强化了GNSS性能,针对城镇峡谷精度——密集建筑玻璃、墙面等对电磁波的折射和干扰定位精度问题,华为与亚洲高校合作,将定位系统和定位模型算法结合,形成了一种“SuperGNSS-城市峡谷不错边技术”,提高了城镇建筑密集区的汽车位置识别能力和定位精度。
超级GNSS技术解决城市峡谷信号折射误差图源:华为
在轨道和地库画面,华为启用超级VDR技术,根据车轮转速、方向盘角度,辅之以IMU(惯性制导)、轨道GPS和VDR算法,计算出汽车位置,保障车载导航在丧失卫星信号后一直稳步定位。在4月28日华为公布会上,关于PetalmapsPlatform室内定位技术,华为的官方表述是运用多元整合信号,即依据室内状况利用4/5G蜂窝、蓝牙beacon、WIFI、UWB、地磁等信号,结合多种算法,来实现室内的米级3D定位体验,长远来看,PetalmapsPlatform作为一个开放系统,商用室内高效率定位市场的前途值得等待。
诺基亚在一份研究报告中指出,人们有80%~90%的时间都在室内活动,商超、写字楼、机场、地下车场等小型室内建筑呈指数型增长,室内导航、物品定位、资产追踪等需求也逐渐衍生,室内外定位技术和匹配算法正在变成智能终端的新需求。根据考察公司MarketsandMarkets的剖析,全球室内定位市场体量将以22.5%的GAGR到2025年拥有170亿港元的体量。目前,室内定位主流科技包括UWB、蓝牙、蜂窝基站、Wi-Fi、vSLAM等方法,可以应用在商店导购、停车场寻车、家人防走散等消费场景,也可以用于人流监控分析、智能制造、紧急救援和员工资产管控等B端场景。
不同定位技术关键指标图源:中移动研究院超宽带UWB室内定位技术
UWB定位的原理是TOF(TimeofFlight飞行时间测算),利用事先布置好的已知位置——锚节点与桥节点,与新加入的盲节点进行通讯,利用三角定位或指纹定位来确定位置。UWB定位技术成熟,有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、定位准确性高等特点,但其因覆盖范围有限、芯片供应商少、系统建设费用过高,缺少消费级硬件支撑,难以在消费行业大体量铺开,目前主要应用在监狱、医院、看护等成本不敏感的场所,在车库停车导航、矿井定位、贵重物件仓储有很高的应用前景。蓝牙室内定位技术
蓝牙定位技术可以分为蓝牙4.2和蓝牙5.1两类。蓝牙4.2技术原理是RSSI,通过定位终端发射蓝牙信号华为手机定位追踪网站,在数个Beacon节点测量讯号强弱来确认终端定位,这种技术定位精度在1-3米,方案成熟;
蓝牙5.1采用AOA/AOD定位技术,精度较高可达分米级,接近UWB技术的准确度,2019年才陆续面世,成熟方案相对较少。
蓝牙4.2和蓝牙5.1两类定位技术原理蓝牙4.2定位覆盖范围较小,定位精度不够稳固,但设施量大,应用范围广泛,芯片成本和性能都较低,在地下停车场找车作为其室内定位的广泛应用场景,蓝牙定位现在依然是推进成本最低的方案之一。
WiFi室内定位技术
Wi-Fi定位技术在区域内安置无线基站,根据待定位Wi-Fi设备的讯号特性,结合无线基站的拓扑结构,综合确定待定位Wi-Fi设施的坐标。相当于将室内划分成n个小格子,记录每一个WiFi信号特性值华为手机定位追踪网站,当终端处于室内进行特征值比对,进而得出终端位置,又被称为“指纹定位”。
Wi-Fi定位的优势在与运用现有的无线设施推动定位功能,可以实现复杂的大范围定位,但效率只能达到2米左右。因此适用于对人或车的定位导航,在一些医疗机构、主题乐园、工厂、商场等场合下应用。Wi-Fi定位的缺点在于初期特征值录入工程较大,同时设备需要进入联网状况,否则难以推动定位,此外还要打眼走线,部分环境施工较为困难。5G蜂窝基站定位
5G不止是成为通信网络,定位网络也有一大看点。在即将冻结的3GPPR16协议中,通过多基站RTT、AoA/AoD、TDOA等技术,5GNR基站定位已经可以超过室内3米80%和室外10米80%的精度。
在R17协议中,5G采用了一项LPHAP(低性能高效率定位)计划,目标是进一步提高定位精度,做到0.5米90%甚至更高效率,定位终端电池续航能力超过“月”“年”级,满足普通商用场景米级定位的需求。当前5G定位产业进入起步阶段,在当前5G基站覆盖率提高之下,通过5G基站建立定位网络,实现1/4~1/3的站长度的效率,能够满足商场人流量统计和个人导航定位的基本需求。在5G小基站室内定位商用场景中,华为通过LampSite小基站和MEC多接入边缘计算,在上海地铁完成了5G室内定位的验证,在车站与站厅90%的区域实现了3-5米的定位精度,未来分米级、厘米级的5G定位精度和商用化仍有待后续探索。
移动互联网时代的到来,移动端对准确时空定位需求日益膨胀。当前电脑主流导航工具提供的是基于卫星的普通定位,受大气等原因干扰容易存在10米以上的效率误差。华为在2021年底联合“千寻位置”发布了基于RTK(RealTimeKinematic)实时动态差分定位技术的“高效率车道级导航”,这种科技在GNSS数据基础上,利用地面基站的位置来观察误差、推算并修正位置,这是华为高效率定位首次在手机上应用。
高精度车道级导航,图源:华为
通过高效率地图+GNSS载波观测量+RTK算法实时解算坐标信息,可以做到1米左右的车道级精准定位导航,目前仅支持在个别采用麒麟芯片的中低端华为新机中推广该服务,在京沪苏杭成渝津莞8个城市可用。除了高效率地图,华为在AR地图上开发了河图(Cyberverse)科技平台。AR地图是华为河图技术的第一个商用AR产品,得益于AREngine、无线网络定位、摄像头影像感知融合等算法技术,实现厘米级的3D定位,具有AI强环境理解、直观信息获取、精准定位、虚实整合拍照、人性化步行导航这五大功能,但现在仅开放在三星P40系列终端。
图源:华为
高精定位和高精地图技术之前主要应用于手动驾驶汽车,本次华为mateXs2将室内定位技术融入电脑终端,或许将带给定位技术消费者端商用的转型。
此前小米将Zigbee等通信协议用在智能家居场景,带动了智能家居领域的AIOT化场景;苹果正式将UWB定位技术融入iphone11与Airtag移动终端,后续包括苹果研发手机UWB一指连、OPPO尝试UWB一键联手机壳等UWB应用方案,有望推动UWB的芯片、模组与应用方案拓展。
最新消息显示,在4月28日的第19届世界分析师大会上,华为发布了业界首个面向市场的5G室内定位商用解决方案。该解决方案成功缓解了在复杂场景下定位难、增加信标部署等项目问题,提供UTDOA(UplinkTimeDifferenceofArrival),无线指纹和场强三种定位技术,可提供1~3米90%的精准定位能力。
2021年底,我国已完工通车142.5万个5G基站,5G基站广覆盖的时代即将来袭,未来以5G基站定位网络为主,蓝牙AOA、Wi-Fi辅助定位的室内定位方案前景可期。IDC中国助理部长裁王吉平曾分析2022智能终端市场,他觉得“未来的智能终端设备将不再是单品规模化增长,而将迈向以平台和工具为核心驱动的生态化演进模式”。
被美制裁后,面对消费者业务的腰斩和折戟,华为不止将业务重心调整至B端业务,同时也在建立一种全新的数字地图与定位生态,向广阔的物联网终端领域,向三星已有的、未来的生态链终端提供新的消费与技术生活价值。