李越鰲，彭業(yè)順，陸偉繼，李嘉玲，陳家心，林曉基

（威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司，廣州， 510663）

引言

隨著衛(wèi)星定位技術(shù)的的融合演化發(fā)展，無(wú)線定位技術(shù)從軍事專用逐步向民用商業(yè)化和服務(wù)化，在數(shù)字化、信息化的不斷推進(jìn)，以及5G 與各個(gè)行業(yè)的加速融合，定位服務(wù)覆蓋至社會(huì)生活的方方面面，已成為構(gòu)建智能化社會(huì)的重要基礎(chǔ)能力。

隨著得到廣泛應(yīng)用的定位服務(wù)，人們對(duì)定位精度要求越來(lái)越來(lái)高的室內(nèi)環(huán)境，用戶希望在公共圖書(shū)館、商業(yè)辦公樓、密集大型商場(chǎng)、以及機(jī)場(chǎng)大廳等復(fù)雜場(chǎng)所能夠基于LBS 獲得高精度定位。在地鐵和鐵路隧道、金屬礦井等精細(xì)領(lǐng)域需要保證工作人員的準(zhǔn)確位置；在智能物流領(lǐng)域需要獲得物品的實(shí)時(shí)跟蹤、以及室內(nèi)物品管理和追蹤的定位技術(shù)；在自然災(zāi)害領(lǐng)域能夠獲得受災(zāi)人員所在位置等方面，需要精準(zhǔn)的亞米級(jí)室內(nèi)定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化管理、目標(biāo)監(jiān)控和搜索。

1 現(xiàn)有定位技術(shù)

定位技術(shù)分為室內(nèi)和室外定位技術(shù)，室內(nèi)定位技術(shù)有無(wú)線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Networks；WLAN）、藍(lán)牙（Bluetooth）、 紫蜂協(xié)議（Zigbee）、 超寬帶（Ultra-wideband，UWB）、射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）、超聲波、紅外線、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等定位技術(shù)；室外定位有蜂窩網(wǎng)絡(luò)、雷達(dá)、衛(wèi)星等定位，如圖1 所示。

圖1 多種定位技術(shù)分布圖

1.1 無(wú)線局域網(wǎng)定位技術(shù)

無(wú)線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Networks；WLAN）定位網(wǎng)絡(luò)主要采用指紋或者CELL-ID 的定位原理，是目前應(yīng)用范圍最廣的無(wú)線通信技術(shù)，具有安裝方便、成本低等優(yōu)勢(shì)。相比開(kāi)闊的室外環(huán)境，室內(nèi)環(huán)境還是比較復(fù)雜，但是WLAN 定位精度受墻體阻擋、信號(hào)和門窗的折射等影響，使得基于無(wú)線定位技術(shù)出現(xiàn)范圍受限、功耗高、不穩(wěn)定、精度不高、安全性差等現(xiàn)象。

1.2 藍(lán)牙定位技術(shù)

藍(lán)牙（Bluetooth）在智能終端設(shè)備中基本得到廣泛普及，采用的定位技術(shù)原理基本與Wi-Fi 相同。藍(lán)牙5.1版本目前采用AOA 定位技術(shù)，在圖書(shū)館、智慧城市和工廠等多樣化場(chǎng)景得到應(yīng)用。藍(lán)牙AOA 具有定位精度高、容量大、功耗低、成本低等優(yōu)勢(shì)。

1.3 超寬帶定位技術(shù)

超寬帶（Ultra-wideband，UWB）定位技術(shù)具有功耗低、抗多徑好等優(yōu)勢(shì)[1]，是基于極窄脈沖的無(wú)線技術(shù)，具有亞納秒級(jí)或者納米級(jí)的脈沖寬度，達(dá)到厘米級(jí)的定位精度，穿透和抗多徑能力也比較強(qiáng)，適用多種特定環(huán)境下的定位部署，由于較短的通信距離和成本高，應(yīng)用范圍受到限制。

1.4 射頻識(shí)別定位技術(shù)

射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）定位技術(shù)是基于傳感器技術(shù)，是通過(guò)測(cè)量多個(gè)射頻識(shí)別讀卡器的信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算得出的位置坐標(biāo)的定位方法。射頻識(shí)別（RFID）定位是采用到達(dá)角度定位（AOA）、信號(hào)強(qiáng)度信息定位（RSSI）、時(shí)間定位信息（TOA 和TDOA）三大類定位方法。RFID 從幾厘米到幾十米，覆蓋距離比較短[2]。雖然射頻識(shí)別定位精度比較高，但是存在噪聲比高、覆蓋范圍不足、安全性差、等受限問(wèn)題。

1.5 移動(dòng)通信基站定位技術(shù)

從定位的原理上可分為3 種類型：基于分析場(chǎng)景、臨近關(guān)系以及運(yùn)算和三角關(guān)系的定個(gè)位技術(shù)。三家運(yùn)營(yíng)商在通信基站建設(shè)中，也適用于室內(nèi)定位，為了滿足用戶的定位需求，同時(shí)也建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)使室內(nèi)定位服務(wù)得到快速的提升。

1.6 衛(wèi)星定位技術(shù)

以獲得廣泛應(yīng)用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（GPS）和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（BDS）為主要定位技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了授時(shí)、導(dǎo)航、定位等功能。在寬闊無(wú)阻擋的環(huán)境下，衛(wèi)星定位基本滿足用戶需求[3]，但由于受到樓宇、室內(nèi)復(fù)雜的建筑，峽谷等阻擋時(shí)衰減嚴(yán)重，無(wú)法精準(zhǔn)定位室內(nèi)位置。

1.7 4G 定位技術(shù)

傳統(tǒng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具備上行到達(dá)和觀察時(shí)間、以及定時(shí)提前量等定位功能，還是無(wú)法滿足用戶室內(nèi)的定位需求[4]。為了完善非RAT 和增強(qiáng)RAT（Radio Technology）等定位方法，3GPP 針對(duì)3G 和4G 開(kāi)展R13、R14 版本的室內(nèi)定位技術(shù)的研究。在R14 版本的標(biāo)準(zhǔn)定位技術(shù)主要在不同傳輸節(jié)點(diǎn)下終端能夠區(qū)分共享PCI 進(jìn)行定位測(cè)量其個(gè)數(shù)，從而使精度得到提升。為了進(jìn)一步提升定位精度，R14 為了讓終端能夠識(shí)別到額外的定位參考信號(hào)，將傳輸節(jié)點(diǎn)只引入傳輸定位參考信號(hào)，以及由于導(dǎo)致測(cè)量誤差的多徑衰落將多徑下的TOA 上報(bào)給網(wǎng)絡(luò)端來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。在R14 標(biāo)準(zhǔn)的定位技術(shù)中，4G 定位精度還處于單一的、缺乏多種定位技術(shù)融合、缺乏深入研究和標(biāo)準(zhǔn)化、層次化的定位技術(shù)框架。

1.7 其他定位技術(shù)

除了以上分析的室內(nèi)定位和室外定位技術(shù)之外，還有Zigbee、紅外線、地磁、超聲波等定位技術(shù)，這些定位技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中比較少，本文就暫不詳細(xì)分析其定位技術(shù)。根據(jù)室內(nèi)定位的需求量越來(lái)越大，研究員提出了不同設(shè)備不同場(chǎng)景的眾多室內(nèi)定位技術(shù)的解決方法[5]。如表1 所示。

表1 室內(nèi)不同定位技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

2 融合定位技術(shù)的現(xiàn)狀

當(dāng)前室內(nèi)無(wú)線定位有Wi-Fi、Bluetooth、UWB、慣性導(dǎo)航、5G 等技術(shù)，室外定位有衛(wèi)星、移動(dòng)通信基站等技術(shù)，為了提高定位精度、可靠性、安全性和擴(kuò)大適用范圍，需要嘗試融合多種不同外置信號(hào)源的定位技術(shù)。

2.1 慣性導(dǎo)航（Inertial Measurement Unit,IMU）和Wi-Fi 的融合技術(shù)

Wi-Fi定位技術(shù)是通過(guò)指紋匹配法或者測(cè)距交匯法，利用Wi-Fi 信號(hào)和場(chǎng)景布置目標(biāo)基站來(lái)獲取定位目標(biāo)信息。為了提高室內(nèi)導(dǎo)航的穩(wěn)定性和高精度定位，利用Wi-Fi 定位特點(diǎn)和IMU 定位算法累積的校正誤差，以及無(wú)跡卡爾曼濾波算法，實(shí)現(xiàn)融合定位數(shù)據(jù)的有效縮小誤差[6]。其工作原理如圖2 所示。

圖2 Wi-Fi 與IMU 融合工作原理

2.2 藍(lán)牙和Wi-Fi 的融合技術(shù)

藍(lán)牙定位信號(hào)與Wi-Fi 不同，但定位原理基本相似，藍(lán)牙覆蓋范圍較小大約（10~90）m，具有功耗低、傳輸快、適用范圍比較廣等優(yōu)勢(shì)[7]。文獻(xiàn)[8]提出了基于Wi-Fi 和藍(lán)牙融合定位的誤差區(qū)域加權(quán)算法，其算法采用兩種信號(hào)強(qiáng)度的多次測(cè)量通過(guò)離線階段進(jìn)行融合加權(quán)獲得具體位置信息，其次利用移動(dòng)最小二乘插值法得到的擬合函數(shù)進(jìn)行分析，算出加權(quán)擬合誤差，再與融合位置信息結(jié)合處理，最終取得融合優(yōu)化后的估計(jì)。其工作原理如圖3 所示。

圖3 Wi-Fi 與藍(lán)牙融合工作原理

根據(jù)Bluetooth 和Wi-Fi 的融合獲得二維定位區(qū)域進(jìn)行多邊測(cè)試模型簡(jiǎn)化和加權(quán)融合，以及通過(guò)加權(quán)擬合誤差分析定位誤差模型獲取的融合定位信息，從而減小噪聲影響，提高了干擾性的定位方法。

2.3 超寬帶和慣性導(dǎo)航的融合技術(shù)

超寬帶（Ultra-wideband，UWB）是一種速度快、耗電低且通過(guò)脈沖信號(hào)傳輸?shù)膫€(gè)人無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)，這種技術(shù)在家庭和個(gè)人局域網(wǎng)、以及雷達(dá)的短距離通信等領(lǐng)域應(yīng)用；慣性導(dǎo)航技術(shù)是利用慣性測(cè)量單元（IMU: Inertial Measurement Unit）測(cè)量物體的加速度和角速度是通過(guò)加速度計(jì)和陀螺儀等傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從而確定其方向、位置和速度，它是一種基于物體慣性特性的導(dǎo)航方法。這種技術(shù)廣泛的應(yīng)用在航天、導(dǎo)航、自駕等領(lǐng)域。

為了實(shí)現(xiàn)IMU 和UWB 的融合能夠提供精準(zhǔn)的定位技術(shù)，文獻(xiàn)[9]中，作者主要是以基于IMU 和UWB 的室內(nèi)融合定位技術(shù)，該技術(shù)是利用近似卡爾曼濾波算法和高斯分布函數(shù)對(duì)IMU 和UWB 單獨(dú)定位結(jié)果處理后進(jìn)行無(wú)損變換，通過(guò)驗(yàn)證和分析得出兩組預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和定位結(jié)果，從而擴(kuò)大適用范圍和提高定位精度，如圖4 所示。

圖4 IMU 和UWB 融合工作原理

2.4 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)之間的融合技術(shù)

多種衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)也是解決定位精度不足的方法，越來(lái)越多的衛(wèi)星都參與到網(wǎng)絡(luò)融合方面，不僅能提高定位精度，同時(shí)也能增強(qiáng)不同衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的兼容性。文獻(xiàn)[10]中，作者提出了全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（Global Navigation And Positioning Satellite System，GPS）和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（Beidou Satellite Navigation And Positioning System，BDS），以及格格納斯導(dǎo)航系統(tǒng)（Global Navigation System，GLONASS）多種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)高精度融合定位技術(shù)，能夠提高衛(wèi)星的布局空間和導(dǎo)航性能，從而有效降低衰減因子的精度，以及實(shí)現(xiàn)高精度的聯(lián)合和載波相位的數(shù)據(jù)融合。

3 5G 無(wú)線通信定位技術(shù)的提升

針對(duì)目前2G/3G/4G 在網(wǎng)絡(luò)部署存在不足、定位服務(wù)受限、共址網(wǎng)絡(luò)并存的干擾等狀況，無(wú)法解決當(dāng)前用戶需要求的定位服務(wù)。而5G 融合定位將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

3.1 提升無(wú)線技術(shù)

5G 具 有 大 規(guī) 模MIMO（massive multiple-input multiple-output）技術(shù)、空口技術(shù)、毫米波等關(guān)鍵技術(shù)[11]，是距離和角度測(cè)量高精度定位提供必要條件，使定位精度提高一個(gè)量級(jí)。

3.2 優(yōu)化定位方式

5G 通信技術(shù)具備有上下行定位技術(shù)。5G 網(wǎng)絡(luò)的上行定位是通過(guò)基站接收到終端發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行定位檢測(cè)，而5G 網(wǎng)絡(luò)的下行定位是通過(guò)終端接收基站發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行定位檢測(cè)。如表2 所示，5G 網(wǎng)絡(luò)的下行定位具有定位精度高、定位時(shí)延低、覆蓋范圍廣、發(fā)射功率大、容量不受限制等特性，發(fā)揮下行定位的優(yōu)勢(shì)，降低定位場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)密度要求，增強(qiáng)5G 定位技術(shù)的優(yōu)化和演進(jìn)，提高5G 網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的服務(wù)范圍。

表2 上行定位和下行定位對(duì)比表

3.3 基于5G 網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)時(shí)間到達(dá)差和角度到達(dá)測(cè)距定位技術(shù)

到達(dá)時(shí)間差（TDOA）和到達(dá)角測(cè)距（AOA）在增強(qiáng)室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)最為基礎(chǔ)。首先，5G 網(wǎng)絡(luò)采用大規(guī)模MIMO 天線陣列技術(shù)，使其波束分辨率更高，以及實(shí)現(xiàn)測(cè)試角度和測(cè)試距離的高精度定位；其次，5G 網(wǎng)絡(luò)采用毫米波技術(shù)方向性比較好，有利于提升測(cè)角和測(cè)距的高精度定位。綜合上述可得出，基于5G 網(wǎng)絡(luò)的AOA 定位方法比原有的傳統(tǒng)4G 網(wǎng)絡(luò)定位精度更高、性能更好；而5G 網(wǎng)絡(luò)具有高精度同步等技術(shù)有助于TDOA 定位精度的提升。

TDOA（Time Difference Of Arrival）定位法是根據(jù)移動(dòng)終端接收到來(lái)自不同基站信號(hào)的時(shí)間差進(jìn)行計(jì)算。定位原理如圖5 所示，利用TOF 方法把到達(dá)時(shí)間差改為兩路信號(hào)作為觀測(cè)量代入雙曲線方程，于是雙曲線交點(diǎn)處為被測(cè)節(jié)點(diǎn)。于TOA 定位法相比，TDOA 定位法無(wú)需被測(cè)節(jié)點(diǎn)與基站時(shí)鐘同步，有利于在實(shí)際應(yīng)用中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化。

圖5 TDOA 定位方法原理圖

AOA（Angle Of Arrival）定位法是根據(jù)陣列天線獲得到達(dá)基站無(wú)線信號(hào)的相位差，計(jì)算信號(hào)到達(dá)的角度，AOA 的定位原理如圖6 所示。AOA 定位法的空間直線方程是通過(guò)測(cè)量角度來(lái)計(jì)算，在終端定位中只需要兩個(gè)基站即可，由于AOA 的測(cè)量方程運(yùn)算復(fù)雜多變，計(jì)算過(guò)程需要經(jīng)過(guò)多種方程式來(lái)驗(yàn)證，本文設(shè)坐標(biāo)系軸均與極軸同向的二維方式來(lái)分析，其誤差觀測(cè)方程如下：

圖6 AOA 定位方法原理

式中：

ρi，θi—坐標(biāo)錨點(diǎn)；

ρ，θ—坐標(biāo)為終端；

α—測(cè)量角的相對(duì)極軸。

根據(jù)以上方程計(jì)算誤差的測(cè)距為：

式中：

L—終端和基站之間的距離；

?θ—角度的誤差。

終端和基站之間距離的線性函數(shù)是通過(guò)位置誤差來(lái)計(jì)算，且反射環(huán)境對(duì)αi的影響比較大。

4 基于5G 融合定位和電磁干擾分析

隨著無(wú)線通信快速的更新?lián)Q代，5G 無(wú)線通信技術(shù)不斷演化，5G 高精度融合定位已向厘米級(jí)趨勢(shì)發(fā)展。在5G 終端和其他終端模組的普及，5G 定位技術(shù)將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用，未來(lái)將以5G 定位技術(shù)為主。綜合考慮5G室內(nèi)外定位融合的建設(shè)成本、技術(shù)優(yōu)勢(shì)、賦能互補(bǔ)、服務(wù)定位的演進(jìn)方案。以下分析比較經(jīng)典的室外定位融合技術(shù)。

4.1 融合定位分析

目前定位技術(shù)比較成熟的是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS），綜合PNT的框架下，5G 與GNSS 融合將會(huì)是重點(diǎn)部署的解決方案，GNSS 的主要不足之處是在城市峽谷以及室內(nèi)環(huán)境中的障礙物阻擋，導(dǎo)致定位精度差、信號(hào)不穩(wěn)定等現(xiàn)象，而“5G+GNSS”將會(huì)彌補(bǔ)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)定位的不足[12]。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)為5G 定位在時(shí)空基準(zhǔn)下提供準(zhǔn)確的坐標(biāo)基準(zhǔn)和時(shí)間基準(zhǔn)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)定位技術(shù)，“5G+北斗”將會(huì)是融合定位的推進(jìn)方案。

如圖7 所示，利用融合5G 定位數(shù)據(jù)和北斗定位數(shù)據(jù)處理的服務(wù)平臺(tái)，收集北斗、5G 基站和地面準(zhǔn)基站的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理，為不同終端提供不同的定位服務(wù)方式。5G +北斗在播發(fā)數(shù)據(jù)、定位能力、節(jié)約成本等融合方面將體現(xiàn)高精度定位的優(yōu)越性。在播發(fā)數(shù)據(jù)方面，通過(guò)信令的方式來(lái)完成，利用衛(wèi)星準(zhǔn)基站的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)所產(chǎn)生的區(qū)域網(wǎng)格進(jìn)行差分運(yùn)算修正模型，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)格和基站布置區(qū)域之間的關(guān)系，向基站發(fā)送定位信息和終端傳輸數(shù)據(jù)；在定位能力方面，北斗利用5G 的覆蓋能力對(duì)自身定位服務(wù)不足進(jìn)行有效補(bǔ)充，從而形成室外高精度定位的全域覆蓋網(wǎng)絡(luò)；節(jié)約成本方面，衛(wèi)星導(dǎo)航需要利用5G 大量的地面準(zhǔn)基站資源，快速部署，節(jié)約運(yùn)維等推進(jìn)措施。

圖7 5G +北斗定位融合架構(gòu)圖

4.2 北斗信號(hào)受5G 信號(hào)干擾分析

隨著5G 通信系統(tǒng)誕生和快速發(fā)展，具有低延時(shí)、高容量、速度快等性能；而北斗導(dǎo)航系統(tǒng)能為用戶提供高精度定位、實(shí)時(shí)和可靠的位置通信服務(wù)；兩者都是我國(guó)重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，同時(shí)對(duì)5G 和北斗頻段進(jìn)行劃分，根據(jù)如表3 所移動(dòng)的n41 頻段與北斗的S 波段相鄰，容易導(dǎo)致相鄰頻道信號(hào)干擾。

表3 5G 與北斗頻段劃分表

北斗的特殊服務(wù)系統(tǒng)為衛(wèi)星無(wú)線電測(cè)定業(yè)務(wù)且位于北斗的S 波段，頻段與5G 移動(dòng)基站頻段鄰近，由于北斗S 波段的落地功率低于5G 基站的功率，容易受5G 基站信號(hào)的干擾。衛(wèi)星無(wú)線電測(cè)定業(yè)務(wù)機(jī)信號(hào)路徑主要有進(jìn)站信號(hào)和出站信號(hào)，進(jìn)站信號(hào)頻段主要位于L 波段與移動(dòng)5G 基站頻段較遠(yuǎn)，而出站信號(hào)頻段位于S 波段與移動(dòng)5G 基站頻段鄰近，電磁波信號(hào)影響較大。

北斗的S 波段的業(yè)務(wù)機(jī)在外部環(huán)境造成的電磁波干擾主要有在頻帶內(nèi)的干擾和在頻帶外的干擾，在頻帶外的干擾是受到北斗S 波段在相鄰頻段干擾信號(hào)的滲入，造成北斗衛(wèi)星無(wú)線電測(cè)定業(yè)務(wù)的非線性元器件的飽和、失真和降低靈敏度，但可以通過(guò)增強(qiáng)在頻帶外抑制濾波的接收機(jī)指標(biāo)來(lái)對(duì)消；而在頻帶內(nèi)的干擾主要是發(fā)射信號(hào)端在非線性器件以外的工作頻帶造成的輻射信號(hào)干擾滲入北斗S 波段出站信號(hào)內(nèi)，降低北斗衛(wèi)星無(wú)線電測(cè)定業(yè)務(wù)用戶端的靈敏度和提升底噪，可以采用較大增益擴(kuò)頻碼可以提升北斗S 波段發(fā)射功率帶內(nèi)的抗干擾能力。

4.3 干擾解決方法和測(cè)試

為了保證北斗S 波段和移動(dòng)5G 基站的兼容性，提出以下幾種干擾解決方式：

①在北斗衛(wèi)星無(wú)線電測(cè)定業(yè)務(wù)用戶端安裝干擾濾波器或者更換低噪聲放大器、可大幅度增加隔離度；

②采用較大增益擴(kuò)頻碼可以提升北斗S 波段發(fā)射功率帶內(nèi)的抗干擾能力。

③降低5G 基站的發(fā)射功率和增強(qiáng)在頻帶外的抑制性，從而降低北斗S 波段無(wú)用功率和在頻帶外的干擾。

④調(diào)整5G 基站天線輻射方向角和下傾角，可以緩解北斗S 波段的干擾。

從以上4 種方式解決5G 基站與北斗S 波段在鄰頻干擾影響5G 與北斗融合定位的精度。在開(kāi)闊環(huán)境要求周圍無(wú)遮擋物的定位軌跡，以5G 基站與北斗通信情況和定位精度的測(cè)試，使用5 臺(tái)業(yè)務(wù)機(jī)放置5G 基站的不同距離，其中3 臺(tái)業(yè)務(wù)機(jī)是安裝了干擾濾波器經(jīng)過(guò)以上4 種干擾解決方式優(yōu)化整改后測(cè)試，2 臺(tái)業(yè)務(wù)機(jī)沒(méi)有安裝干擾濾波器且無(wú)任何優(yōu)化整改5G 基站和衛(wèi)星站，測(cè)試距離分別為30 m、60 m、90 m，分別對(duì)每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行10 次通信和定位測(cè)試。如表4 所示測(cè)數(shù)據(jù)可以得出終端在40 m 處與基站的通信率達(dá)96 %以上是安全的距離，在調(diào)整5G 基站功率、最大輻射方向角和下傾角度后，大幅度降低北斗S 波段信號(hào)的干擾。同時(shí)在5G +北斗的融合定位進(jìn)行測(cè)試，其精度達(dá)到0.23 m（可靠性為50 %）和0.52（可靠性為90 %），符合室外終端定位技術(shù)實(shí)時(shí)追蹤軌跡定位能力要求。

表4 不同距離用戶機(jī)通信率

通過(guò)以上融合定位分析，北斗S 波段與移動(dòng)5G 基站電磁波干擾的分析和干擾測(cè)試，5G+北斗融合定位將大幅提高定位精度，隨著5G 無(wú)線通信技術(shù)越來(lái)越成熟，兼容性高、抗干擾強(qiáng)、延時(shí)低等特點(diǎn)，將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，后續(xù)在改善5G 對(duì)衛(wèi)星和其他無(wú)線技術(shù)的電磁波干擾問(wèn)題需要深入的探索和研究。

4.4 5G 總體異構(gòu)融合定位架構(gòu)

融合定位技術(shù)是對(duì)多種無(wú)線定位的技術(shù)兼容、智能一體化融合的定位技術(shù)，從而輸出精準(zhǔn)的定位結(jié)果[13]。融合定位具有多樣性和多層次融合、決策機(jī)制的融合定位技術(shù)、以及一體化異構(gòu)融合定位架構(gòu)等特性。如圖8所示。

圖8 基于5G 總體融合定位技術(shù)框架

異構(gòu)融合架構(gòu)主要分為信號(hào)測(cè)量、基本位置估計(jì)、融合位置、位置預(yù)測(cè)和決策與反饋。信號(hào)測(cè)量是對(duì)多種融合定位技術(shù)的設(shè)置、兼容、信息采集、信號(hào)分析和測(cè)量等；基本位置估計(jì)是利用定位算法得出獨(dú)立定位技術(shù)系統(tǒng)的最終結(jié)果，再結(jié)合5G 室內(nèi)定位系統(tǒng)進(jìn)行高精度定位和測(cè)量，根據(jù)融合定位技術(shù)的兼容性主要選取局域網(wǎng)、衛(wèi)星、共頻帶和通信帶內(nèi)定位技術(shù)與5G 進(jìn)行一體化融合定位；融合位置是對(duì)支持室內(nèi)外定位系統(tǒng)進(jìn)行混合算法、縮小定位誤差、提高定位系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠，最終取得更精準(zhǔn)的定位精度；位置預(yù)測(cè)是結(jié)合融合位置和室內(nèi)地圖的路徑擬合進(jìn)行定位技術(shù)的估計(jì)預(yù)測(cè)，從而輸出定位信號(hào)的決策與反饋；定位信號(hào)決策與反饋是通過(guò)融合位置與位置預(yù)測(cè)之間進(jìn)行定位決策的反饋統(tǒng)一輸出高精度的亞米級(jí)定位。

5 總結(jié)

5G 無(wú)線通信系統(tǒng)能夠融合多種不同定位方案，同時(shí)也能夠集成帶內(nèi)定位、GNSS（尤其是我國(guó)自研的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)）、以及多種其他定位技術(shù)，為新興產(chǎn)業(yè)催生出更多智能化的類型。本文主要分析了當(dāng)前定位技術(shù)的現(xiàn)狀、主流融合定位技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，基于5G 無(wú)線通信定位技術(shù)能力的提升和5G 與多種室內(nèi)外定位技術(shù)的融合發(fā)展，以及通過(guò)北斗S 波段受5G 基站信號(hào)電磁波干擾的分析和解決方法，測(cè)試結(jié)果分析5G 融合北斗定位技術(shù)具有優(yōu)越性，從而提出5G 高精度定位融合技術(shù)框架的發(fā)展方向。