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摘要：5G 蜂窝网络在为终端提供无线通信功能的同时，也可以提供定位功能。基于5G MR指纹的室内定位技术，可以在不需（或不能）额外布设信源设备情况下，满足室内定位的基本要求。首先概述信令软采网络的拓扑架构，通过信令镜像数据接口，提升MR数据采集解析的时效性；接着详细介绍了基于5G MR指纹的室内定位技术的具体算法，包括指纹库生成算法、渐进式指纹信息匹配算法，该算法既能有效提升定位精度，也可节省计算时间和资源消耗。
关键词：5G；MR指纹；室内定位；定位算法
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2023.02.007
概述
位置信息服务（LBS）与人们日常生活的联系日益紧密。可靠的 LBS基于精准的位置信息，而精准的位置信息由高精度定位技术获取。与室外定位场景不同，室内环境、密集城区由于 GNSS 卫星信号受到遮挡，无法满足室内业务位置服务的需求。目前蓝牙、UWB、Wi-Fi等定位技术作为卫星定位的补充，可以解决室内定位某一方面的问题，但各有不足，无法无缝解决 GPS 无法到达区域的人或物的位置定位问题。不同定位技术的优缺点如下。
a）蓝牙室内定位。其最大的优点是设备体积小、距离短、功耗低，容易被集成在手机等移动设备中。只要设备的蓝牙功能开启，就能够对其进行定位。蓝牙传输不受视距的影响，但对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。
b）Wi-Fi定位。Wi-Fi定位技术有2种，一种是通过移动设备和 3 个无线网络接入点的无线信号强度，通过差分算法，来比较精准地进行三角定位。另一种是事先记录巨量的确定位置点的信号强度，构成指纹库；通过新加入设备的信号强度与指纹库比较，来确定位置。Wi-Fi定位的缺点是Wi-Fi基站或AP的质量不稳定，导致定位的质量无法有效保证。
c）UWB 超宽带室内定位。这是一种使用纳秒甚至皮秒级别非正弦波窄脉冲进行通信的无载波通信技术。利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点，与新加入的盲节点进行通信，并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置。具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、能提供精确定位等优点，前景相当广阔。但由于新加入的盲节点也需要主动通信使得功耗较高，而且事先也需要布局，成本较高。
以上这些室内定位技术，都需要在室内额外大规模密集部署 UWB、Wi-Fi、蓝牙等信源设备，对于某些室内场景（比如大型展馆），出于安全管控或成本考虑，无法在现场部署这些设备。需要另辟蹊径，找一条室内定位的新路径。5G 蜂窝网络将覆盖区域分割为一个个小区，在为终端提供无线通信功能的同时，也可以对小区内的设备进行定位，但这种小区级的定位，相对来说，定位精度不算高。表 1 列出 Wi-Fi、蓝牙、UWB、5G 等不同定位技术的对比情况。本文研究的基于5G MR指纹的室内定位方法，旨在解决如下问题。
a）不需额外布设信源设备，利用 5G 蜂窝网络满足室内米级定位精度需求。
b）MR 数据的快速采集解析处理，满足定位及时性需求。
c）5G MR离线位置指纹库构建算法，解决指纹信息稳定性问题。
d）5G 在线指纹定位匹配算法，满足定位稳定性和精度提升需求。
表1 Wi-Fi、蓝牙、UWB、5G等不同定位技术的对比
