北斗+5G 织就精确定位的“天罗地网”

北斗卫星导航系统（简称北斗系统）是我国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。2020年7月31日，北斗三号系统建成开通并提供全球服务，北斗系统进入全面推广应用的新阶段。

卫星导航定位解决了室外空旷区域定位的基本需求问题，在室外空旷区域北斗系统已经能够提供较为可靠的定位性能，尤其是北斗增强的区域差分技术（如实时动态码相位差分技术）、实时动态载波相位差分技术（Real-Time Kinematic，RTK）和广域增强技术（如精密单点定位技术），可实现有基于北斗信号的米级、亚米级甚至厘米级的高精度定位。然而，由于导航卫星信号的自身特点，其信号无法覆盖室内且对环境免疫性较差，难以满足室内定位以及室外遮挡等复杂区域定位的必要条件，目前已有的室内定位手段也因为系统复杂度和成本等问题，未能大范围推广应用。

5G系统具有密集组网、大带宽和多天线等对定位有利的条件，其信号应用于定位具有功率强、伪距测量精度高、信号带宽资源丰富、信号多径免疫性强等优势。因此，基于5G通信网络的定位技术可在室内等复杂条件下实现亚米级，甚至分米级定位精度。通过北斗与5G的深度融合，可构建室内外无缝定位体系，满足日益增长的泛在定位需求，从而为未来智能社会提供全场景高精度时空感知基础支撑。

一、5G网络定位研究现状

5G网络定位是在4G蜂窝网络定位基础上发展而来的。4G网络定位精度与参考基站的部署密度和无线环境参数等密切相关。目前，室外4G通用基站的部署间距约为300~1500 m，通用基站网络的定位精度在100m以上，只能作为北斗定位系统的补充。

第三代合作伙伴（3GPP） R15标准提出利用多输入多输出（Multi-Input Multi-output，MIMO）的多波束特性来进行定位增强。3GPP R16 标准增加了增强型小区标识（Enhanced Cell-ID ，E-CID）、多站往返时间（Multi-Round Trip Time，Multi-RTT）、下行离开角测量法（Downlink- Angle-of-Departure，DL-AOD）、下行信号到达时间差（Downlink- Time Difference of Arrival，DL-TDOA）、上行信号到达时间差（Uplink- Time Difference of Arrival，UL-TDOA）、上行到达角（Uplink-Angle-of-Arrival，UL-AOA）等定位方法。这些定位方法可实现米级定位精度，如下表所示。

2021年3月，苏州移动联合华为在苏州地铁进行了5G 室内定位能力验证，5G 基站对用户终端的无线信号特征参数进行测量，并通过基站和边缘计算的协同，解算终端所处位置。经测试，在基站隐藏部署的情况下可实现地铁站台和站厅范围内99%区域3~5 m的定位精度。

虽然5G网络定位的标准已经制定，但5G网络的大面积应用和5G终端大规模普及还需要时日。目前基于5G网络的定位技术还处于探索阶段。

二、北斗系统定位研究现状

北斗系统是我国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。

北斗定位(要解决室外空旷区域的定位问题。结合北斗地基增强系统，北斗系统已经能够提供较高精度的定位性能。目前，中国移动（4400个）、千寻位置(2800个）、六分科技（2800个）已经在全国建立了北斗地基增强基站，中国移动更是建立了全球最大的地基增强系统。

基于地基增强的差分技术，如实时动态码相位差分技术( Real Time Differential，RTD) 、实时动态载波相位差分技术( Real-Time Kinematic，RTK) ，可实现基于北斗信号的米级、亚米级、厘米级的高精度定位。

三、5G+北斗融合高精度定位

卫星信号无法覆盖室内且对环境免疫性较差，难以满足室内定位以及室外遮挡等复杂区域定位的要求。同时考虑到当前5G定位技术尚未成熟，5G+北斗融合高精度定位更多的是，北斗解决室外“精准定位”问题，5G助力北斗解决信息传输“速度”问题。

通常情况下，5G+北斗融合高精度定位系统包括：地基增强参考站网、高精度定位平台、终端用户。

（1）建设覆盖全国的地基增强基准站网络，支持北斗系统多个频点信号，接收处理卫星定位数据并传输至高精度定位平台。

（2）高精度定位平台接收、分析及监控地基参考站的数据，获得误差信息，根据用户概略位置输出校正值（差分改正数），然后通过5G网络将其发送给用户终端。通过播发不同类型的差分改正数（RTD/RTK），可实现不同精度的定位效果。

（3）终端用户利用差分改正数纠正自身的定位结果，实现亚米级、厘米级高精度定位。

四、5G+北斗高精度定位应用场景

1、自动驾驶场景

基于高精度定位平台，利用差分解算技术得到精准定位信息，结合5G网络为自动驾驶车辆提供实时厘米级高精度定位服务。同时，高精度定位与惯性导航、车载传感器、高精度地图进行融合，满足自动驾驶在全场景的定位精度和稳定性，保证行车安全。

2、智慧港口场景

基于高精度定位平台和5G网络，助力港口AGV集卡向IGV集卡演进，实现港口7*24小时高效运营，提升港口的生产效益。相比于地磁AGV方案，5G+北斗高精度定位的IGV无人集卡不仅成本低、灵活性高，还具有远程控制功能，能够在无人集卡出现问题时远程接管进行操作。

3、精准农业场景

基于全国统一时空基准的动态厘米级高精度定位能力，整合机械控制系统、RTK硬件终端、视觉传感器、5G通讯模组等多项关键技术，实现农业机械装备远程控制、标准化自主精准作业，大幅提升作业效率，降低作业门槛。

4、测量测绘场景

为测量工程客户提供稳定、一致的高精度定位应用解决方案。在服务范围内，无需自建基站，提供统一坐标，随意漫游，支持各类RTK终端，为用户提供高可用的网络RTK厘米级高精度定位服务，大幅提升测量作业工作效率及质量。

5、桥梁检测场景

基于5G+北斗高精度定位平台，结合北斗定位系统和传感技术，实现桥梁结构健康的长期精准监测。利用5G的高可靠性、海量通信能力，提高监测网络的长期稳定性和系统运行效率；利用5G低时延特性，有效提高北斗定位数据可用性；利用5G边缘计算能力实现高精度定位数据快速、安全、高效本地解算。该方案可赋能桥梁健康监测和智慧管养，实现桥梁安全高效预警，降低桥梁管养费用，延长桥梁的结构寿命。

6、边坡监测场景

基于5G+北斗高精度定位以及传感器网络监测，通过对边坡体活动信息的全面数据采集，实现边坡安全状况的实时监测和预测预警。5G网络提供高可靠、广连接切片化的网络服务，北斗高精度定位能力实现边坡体高精度、绝对量的表面变形监测。该方案提高边坡监测系统运行效率，为隐患边坡的治理提供数据参考，辅助防灾减灾科学决策。

7、两客一危重点车辆定位

基于高精度定位平台和车载定位监控终端，可以实现车辆的精准定位、轨迹回溯、电子围栏、监控管理等功能，提供管理企业和交通部门车辆的实时状态和行车记录，通过数据化分析，加强车辆道路管理，降低道路事故率。