Công nghệ và ứng dụng định vị trong nhà Beidou+4G/5G

Công nghệ định vị trong nhà hiện đang trong giai đoạn nghiên cứu và khám phá rất sôi nổi, cho thấy sự phát triển vượt bậc.Các vấn đề chính hiện nay trong lĩnh vực này là chi phí vận hành và đầu tư.Mạng lưới thông tin di động không chỉ có thể tham gia vào các dịch vụ liên lạc mà còn có thể tận dụng cơ hội triển khai mạng lưới 4G và 5G quy mô lớn để nghiên cứu và phát triển các hệ thống định vị tích hợp mặt đất-không gian, chi phí thấp và độ chính xác cao cùng với hệ thống Beidou.

Tại sao định vị trong nhà đang dần trở nên phổ biến trong ngành? Từ khi bắt đầu định vị bằng Wi-Fi đến nay, định vị trong nhà đã có lịch sử hơn mười năm, nhưng luôn tồn tại vấn đề về chi phí vận hành. Năm 2019 là năm đầu tiên của 5G. Ở giai đoạn này, 5G chủ yếu được hỗ trợ bởi IoT, tức là Internet vạn vật, thúc đẩy mọi ngành công nghiệp. Điều này không chỉ mang lại nhu cầu định vị của con người mà còn cả nhu cầu định vị của các vật thể, chẳng hạn như nhiều ứng dụng liên quan đến trường hợp khẩn cấp và hỏa hoạn, điều hướng robot trong ngành y tế, hậu cần phân phối y tế, v.v., tất cả đều có nhu cầu định vị trong nhà.

Trong hệ thống tàu điện ngầm, đặc biệt là trong lĩnh vực tàu điện ngầm thông minh, nơi công nghệ 5G và STO đang hợp tác, dữ liệu người dùng đã được khử nhạy của China Telecom có ​​thể định vị bản đồ nhiệt, giúp điều hướng dòng người. Về lĩnh vực bán lẻ kiểu mới, China Resources và Wanda cũng đã bắt đầu nghiên cứu định vị trong nhà. Bán lẻ kiểu mới ban đầu hy vọng sẽ chuyển đổi bán lẻ truyền thống. Hiện nay, Wal-Mart ở Mỹ đang lên kế hoạch thay đổi mô hình hoạt động bằng cách phân tích đường đi của người dùng khi lựa chọn hàng hóa, đây cũng là nhu cầu của bán lẻ kiểu mới. Về các trung tâm triển lãm, Trung Quốc sẽ có một thị trường khổng lồ trong tương lai. Ví dụ, tại Trung tâm Triển lãm Quốc tế Thượng Hải, có rất nhiều triển lãm và hoạt động trưng bày. Hiện nay, biển báo đường chủ yếu được sử dụng để chỉ dẫn. Trên thực tế, đôi khi rất khó tìm thấy các trung tâm triển lãm bạn muốn đến ngay cả khi có biển báo, vì vậy mọi người cũng cần định vị trong các trung tâm triển lãm lớn.

Ở những khu vực không bao gồm nhận dạng hình ảnh và định vị bằng AI, các công nghệ định vị trong nhà liên quan đến công nghệ truyền thông không dây được sử dụng. Công nghệ truyền thông không dây chủ yếu được cung cấp thông qua các nhà mạng. Ví dụ, Shanghai Telecom đã triển khai mạng 4G và 5G trên quy mô lớn nhất. Ngoài ra, Shanghai Telecom cũng đã triển khai chainNET. Cũng có rất nhiều người tham gia vào công việc nghiên cứu liên quan đến Internet vạn vật. Một trong những công nghệ phổ biến hơn cả là UWB. Apple đã đề cập đến công nghệ UWB khi ra mắt iPhone 11 tại buổi họp báo. Vậy lợi thế của Shanghai Telecom là gì? Chỉ riêng 5G thôi. Chúng tôi đang trao đổi với Huawei và dữ liệu mô phỏng 5G cho thấy có thể đạt được độ chính xác định vị trong nhà khoảng 1 mét. Đây là giải pháp định vị trong nhà mà Shanghai Telecom đang xem xét. Lợi thế của chúng tôi nằm ở khâu thu thập dữ liệu. Trạm gốc, WIFI và mạng có dây đều là các khâu thu thập dữ liệu, và chúng tôi có thể hiểu được tình hình tải dữ liệu lên. Ngoài ra, chúng tôi cũng cần dữ liệu cơ bản, đó là bản vẽ CAD. Chúng tôi sử dụng bản vẽ CAD của các tòa nhà với các điểm mạng để tạo ra hệ thống phân phối cho mỗi tòa nhà. Đây là cơ sở dữ liệu. Trên cơ sở này, một hệ thống thông tin địa lý cho các nhà mạng trong nhà được hình thành trước tiên. Có ba loại thuật toán chính: cơ sở dữ liệu vân tay, TODA và định vị tam giác cường độ trường. Dữ liệu định vị được liên tục tải lên thông qua thiết bị đầu cuối này, sau đó vị trí có thể được tính toán thông qua công cụ thuật toán. Vì hiện tại tất cả đều là ứng dụng nội bộ và nền tảng nằm trong phòng máy tính. Tiếp theo, chúng tôi hy vọng sẽ tiến hành làm giảm tính nhạy cảm của dữ liệu thông qua việc nghiên cứu. Từ góc độ bảo mật, chúng ta cũng cần nghiên cứu cách mở rộng khả năng.

Về việc hình thành giải pháp GIS, trước tiên cần phải kết hợp với hệ thống Beidou để phát triển mạng lưới bản đồ trong nhà và ngoài trời liền mạch. Bản đồ này trước hết phải tạo ra một hệ tọa độ thống nhất. Bản đồ Internet là bản đồ cơ sở của chúng ta. Trên bản đồ cơ sở này, thông tin trong nhà được kết nối thông qua việc khớp tọa độ, từ đó hình thành một hệ thống GIS bản đồ cơ bản. Ngoài ra, đối với giải pháp định vị, chúng tôi sử dụng mạng lưới cơ bản nhất, và tất cả các kiến ​​trúc về cơ bản đều dựa trên thứ cấp. Nghĩa là, PRU đóng vai trò là trạm gốc và thu thập dữ liệu được tải lên phòng máy tính bằng cách quét các thiết bị đầu cuối của vật thể và con người. Đây là một trong những lợi thế của chúng tôi. Dữ liệu sẽ được thêm vào công cụ định vị và triển khai tập trung để tính toán vị trí của tất cả điện thoại di động hoặc vật thể. Shanghai Telecom cũng đã thử nghiệm một số công nghệ chính cho định vị trong nhà. Một trong số đó là công nghệ định vị ban đầu. Sau hai hoặc ba năm làm việc chăm chỉ, công nghệ này đã được hiện thực hóa. Dữ liệu bao gồm thông tin cường độ, v.v. Định vị ban đầu có thể xác định vị trí tầng. Ngoài ra, có ba phương pháp chính để định vị chính xác. Đầu tiên là tiêu chuẩn đường lên. Tất cả các trạm gốc có thể quét tín hiệu băng thông rộng của mạng không dây. Sau khi dữ liệu được truyền lên, vị trí điểm và chênh lệch thời gian được tính toán thông qua đường truyền. Dữ liệu có thể chứa tín hiệu GPS ngoài trời, cũng như một số thông tin về trạm gốc và thông tin về cường độ tín hiệu. Kế hoạch này được thực hiện bằng cách trước tiên tạo ra một bản đồ thông tin và sau đó kết hợp nó với các thông tin khác để cuối cùng xác định vị trí các tầng và khu dân cư trong hệ thống phân lô.

Ưu điểm định vị của 5G. Đầu tiên là tính tiêu chuẩn hóa, tức là 3GPP đã định nghĩa các nguồn mạng định vị tiêu chuẩn và các lợi ích tiêu chuẩn trong Rel-15 và Rel-16, vì vậy chúng ta không cần thay đổi việc truyền thông tin từ phía trạm gốc sang phía điện thoại di động. Sau này, chúng ta sẽ bổ sung một nền tảng tính toán để tính toán các dữ liệu này. 5G có hai ưu điểm chính khác. Một là băng thông cao. Băng thông càng lớn, việc xác định nhiều tín hiệu và tính toán chênh lệch thời gian càng dễ dàng hơn. Sẽ không có lỗi trễ và độ chính xác sẽ được cải thiện. Một ưu điểm khác của 5G là nhiều anten, vì vậy sẽ có một phương pháp tính toán mới trong tương lai. 5G có thể sử dụng các anten khác nhau để tương ứng với các người dùng khác nhau, từ đó định vị vị trí người dùng chính xác hơn. Hiện tại, dường như 5G có ưu thế tương đối mạnh trong nhà. Vì vậy, năm nay chúng tôi cũng đã thảo luận về hy vọng hợp tác với Beidou để thực hiện nghiên cứu định vị trong nhà và ngoài trời 5G+Beidou và mở rộng nó.

Ưu điểm của viễn thông là gì? Công ty Viễn thông Thượng Hải của chúng tôi sẽ tham gia vào việc xây dựng tất cả các mạng lưới cơ bản. Bất kể mạng lưới đường ống hay quy mô thị trường Thượng Hải, chúng tôi đều đứng đầu. Cùng với Beidou, chúng tôi sẽ trở thành một mạng lưới không gian và mặt đất tích hợp mạnh mẽ hơn. Trong quá trình phát triển 5G, chúng tôi hy vọng sẽ phát triển một hệ thống hỗ trợ được thể hiện bằng điện toán đám mây + trí tuệ nhân tạo + bảo mật, và cũng hy vọng xây dựng một hệ sinh thái. Sau khi 5G ra đời, cạnh tranh giữa các nhà mạng là cạnh tranh giữa các hệ sinh thái, vì vậy chúng ta cần gói gọn năng lực của mình. Ngoài việc gói gọn thông tin vị trí, chúng tôi cũng hy vọng sẽ mở rộng khả năng thông qua các nguồn tài nguyên mạng lớn hiện có và tài nguyên đám mây để xây dựng một hệ thống và hệ sinh thái.

Phần sau đây giới thiệu các trường hợp ứng dụng của Shanghai Telecom

Trường hợp 1:Quy hoạch mạng lướiỨng dụng kinh doanh của định vị trong nhà tối ưu hóa mạng sử dụng mô phỏng ba chiều, lặp trực tuyến và dự đoán chính xác, đầu tư xây dựng có mục tiêu, xác định vị trí người dùng thông qua định vị trong nhà, xử lý hiệu quả các khiếu nại của người dùng, tiến hành kiểm tra CQT ảo thông qua định vị trong nhà, giảm chi phí và tăng hiệu quả, định vị các vật phẩm và quản lý chính xác tài sản thiết bị.

Trường hợp 2:Ứng dụng kinh doanh của định vị trong nhà trong lĩnh vực y tế dựa trên đường truyền thông minh băng thông rộng, độ trễ thấp của 5G, kết nối robot và nền tảng dữ liệu lớn. Thông qua khả năng phân tích dữ liệu lớn của nền tảng đám mây, nó có thể nhanh chóng thu thập và phân tích dữ liệu cũng như khả năng học hỏi để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng đa dạng.

Trường hợp thứ ba:Ứng dụng kinh doanh của định vị trong nhà trong công nghiệp. Trong một số quy trình lắp ráp sản xuất quy mô lớn, việc quản lý các bộ phận và dụng cụ thông qua hệ thống định vị trong nhà có thể cải thiện đáng kể hiệu quả.

Trường hợp thứ tư:Ứng dụng kinh doanh của định vị 4G/WIFI thương mại. Ví dụ, việc hiển thị LOGO trên bản đồ trong nhà giúp người dùng dễ dàng tìm thấy vị trí của mình trên bản đồ phức tạp; người dùng có thể bình luận và chia sẻ ứng dụng; ngay lập tức gửi thông báo sản phẩm mới, thông báo mua hàng theo nhóm, v.v. đến các thiết bị đầu cuối để tìm kiếm và thu hút khách hàng tiềm năng; và có thể kết hợp các chiến lược ưu đãi để thu hút khách hàng cũ, đồng thời phát triển khách hàng mới với sự hỗ trợ của các ứng dụng trong mạng xã hội của người dùng.

Trường hợp thứ năm:Ứng dụng kinh doanh của định vị trong nhà để giám sát lưu lượng người. Bốn kịch bản ứng dụng chính: giám sát lưu lượng hành khách đô thị: kết hợp với dữ liệu ngoài trời để giám sát sự phân bố và xu hướng lưu lượng hành khách trong thành phố, và đưa ra các gợi ý di chuyển; giám sát lưu lượng hành khách trong ga: giám sát thời gian thực tình trạng lưu lượng hành khách trong ga, cung cấp dữ liệu tham khảo cho việc kiểm soát lưu lượng hành khách an toàn; giám sát lưu lượng hành khách theo mặt cắt ngang: đếm lưu lượng hành khách giữa các ga và báo cáo mức độ tắc nghẽn tàu trên dải đèn; hạch toán chính xác: tính toán tỷ lệ lưu lượng hành khách hàng năm của mỗi tuyến tàu điện ngầm để hướng dẫn việc chia sẻ lợi nhuận.

Trường hợp thứ sáu:Ứng dụng kinh doanh của định vị trong nhà ga tàu điện ngầm thông minh. Vào ngày 31 tháng 10, “Nền tảng tàu điện ngầm thông minh 5G+” do Tập đoàn Tàu điện ngầm Thượng Hải STO và các đối tác như Shanghai Telecom, CASCO, Huawei và Shanghai Comservice cùng xây dựng đã chính thức ra mắt tại Ga Đông Xujing của Tàu điện ngầm Thượng Hải. Dựa trên các ứng dụng trên mạng băng thông rộng 5G, chẳng hạn như video di động độ nét cao, hệ thống liên lạc nội bộ độ nét cao, định vị nhân viên dịch vụ khách hàng, v.v., nền tảng này cho phép các công ty vận hành tàu điện ngầm thực hiện các kế hoạch khẩn cấp cho lưu lượng hành khách lớn, và triển khai hướng dẫn sơ tán hành khách cùng các dịch vụ khác tại hiện trường Triển lãm Nhập khẩu Quốc tế Trung Quốc (CIIE). Nền tảng này giám sát dữ liệu lưu lượng hành khách của “Ba tuyến và ba ga” và các địa điểm tổ chức CIIE theo thời gian thực, phân tích dựa trên dữ liệu lịch sử và dự đoán chính xác tình hình lưu lượng hành khách trong 15 phút tiếp theo. Điều này cho phép các nhà điều hành đánh giá hiệu quả hơn việc tổ chức hoạt động và kế hoạch công việc trong ngày, và chủ động khởi động các kế hoạch quản lý khẩn cấp lưu lượng hành khách nếu cần thiết, chẳng hạn như thông báo trước cho hành khách về việc thay đổi tuyến xe buýt.

Trường hợp 7:Ứng dụng thương mại của định vị WIFI trong nhà phục vụ an ninh công cộng. Chọn tầng giám sát để theo dõi thông tin vị trí của thiết bị định vị theo thời gian thực; chọn điện thoại di động và khoảng thời gian để phát lại quá trình di chuyển vị trí của điện thoại di động.

Chúng tôi hy vọng rằng sự tích hợp giữa Beidou và 5G sẽ mang lại nhiều lợi ích và điểm tăng trưởng lợi nhuận hơn cho các ứng dụng công nghiệp trong tương lai!

Bài viết này được in lại từ "Viện Nghiên cứu Đổi mới Hàng hải Bắc Đẩu Thượng Hải", đơn vị ủng hộ việc bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn và tác giả khi in lại. Nếu phát hiện vi phạm bản quyền, vui lòng liên hệ với chúng tôi để gỡ bỏ.