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最近釋出會上，蘋果釋出了難産已久的airtag，價錢算不上便宜，但卻用來解決一個問題：物品的室内定位。根據蘋果官網說明airtag采用了藍牙+uwb技術實作室内定位，采用藍牙技術用于近距離感應查找，uwb技術用于精确查找。
apple 蘋果 airtag 藍牙定位器
室外定位技術已經非常成熟了——基站可以粗略定位，民用gps/北鬥可以精确到米級，外加手機陀螺儀的方向輔助判斷。室内定位一直是個老大難的問題，在大商場轉個身，人可能就找不見了。室内gps信号搜尋不到，實作米級定位就需要額外裝置。目前主流應用方式即為uwb和藍牙，也就是airtag上的兩種定位方式，除了這兩種以外，還有基站、wi-fi、vslam等方式。本文将對這些方式進行簡單介紹。
不同定位技術關鍵名額[來自中移動研究院]
<b>uwb（超寬頻）定位</b>
uwb定位成本偏高、定位準确性高、晶片供應商少。這種定位方式我們在之前的科普文淺析超寬頻技術和應用[doc]link=00008670[/doc] 中已經闡述過了。其原理是：
通過窄脈沖信号，uwb技術就可以實作類似于實作高精度定位，其實作的原理tof+gps。簡單點說，手機發射信号，用于監測的小型基站接收信号，通過信号到達不同監測點的單元時間差，對于無線信号發射源進行定位。隻要在室内有三個基站，就可以通過到達時間差方式進行定位。
這種定位方式的主要問題是，<b>晶片供應商少且相對貴，待機功率相對有點高。</b>uwb晶片畢竟還是屬于寬帶通信，相較于目前主流低功耗的窄帶的藍牙，其功率相對較高。目前uwb晶片能規模化量産的主要隻有三家：蘋果、nxp、decawave（現已被qorvo收購），包括nxp和decawave以内的其他uwb晶片設計廠商，目前設計中的uwb晶片工藝也都停留在22-28nm的平面工藝上，而主流産品還在65-90nm制程的成熟工藝。畢竟還是不如果子有錢。為了降低功耗，财大氣粗的蘋果喪心病狂地給u1晶片上了14nm finfet工藝，也隻能實作airtag絕大部分時候采用藍牙定位，精确查找用uwb定位的功能。
這兩個問題的結果是，<b>uwb技術缺少消費級硬體支援</b>。uwb定位技術成熟，卻難以在消費級市場大規模鋪開應用，目前主要應用于成本相對不敏感的監獄、醫院、看護等場所。蘋果也隻能親自動手，重新設計晶片。但蘋果的封閉性，導緻即使下遊領域希望在室内增加uwb定位基站，也不能選擇現有nxp或是decawave方案的工業級成熟産品，隻能靜待蘋果開放授權。
<b>藍牙定位</b>
目前藍牙定位技術主要可以分為兩類，基于藍牙4.2和基于藍牙5.1。前者精度較低，方案成熟，成本也較低；後者從2019年才開始應用，精度較高，方案成熟度較低，但成本也較低。
應用于共享單車停車管理的藍牙電子圍欄
相較于uwb定位，藍牙定位應用要廣泛的多。藍牙晶片供應商多，晶片便宜，且功耗低，一塊電池可以輕松待機一年甚至更長，而所有手機也都基本帶了藍牙功能，無需額外成本。比如，我在北京，共享單車在部分地區隻能在指定地點停放，否則車會鎖不上，即使鎖上了也會收取額外排程費，我即使關掉手機，也依然會提示停放位置不正确。這種電子圍欄技術就是基于藍牙定位技術。
基于藍牙4.2系列的藍牙定位技術準确度相對較低，通常精度在1-3米。
基于距離的定位原理
基于藍牙4.2系列的定位可以了解為基于距離的定位，即通過定位終端發射藍牙信号，在數個定位節點（信标，beacon）測量藍牙信号強度，根據藍牙信号的強弱和定位節點的位置對終端定位，專業名詞叫rssi。
這種定位相對來說原理較為簡單，成本也較低。主要問題在定位精度，信标間距為6米時，定位精度隻能達到2米，如果信标間距再大一倍達到12米時，定位精度隻有5米了，其實用價值會大幅下降。airtag日常也是使用這種技術，即通過周圍蘋果裝置實作定位。
這種應用可以做一些對于精度要求相對較低的室内定位，例如地下停車場找車。
基于藍牙5.1的aoa定位技術精度相對較高，可達分米級。
aoa和aod定位原理
aoa和aod定位原理（來自https://www.silabs.com/wireless/bluetooth/bluetooth-5-1） 2019年1月，藍牙聯盟将藍牙aoa/aod技術寫入了最新的藍牙5.1标準。目前主要應用于定位的，是對終端天線需求較低的aoa技術。
aoa全名叫angle of arrival，到達角。這種定位技術是藍牙終端發射信号，而接收器通過多天線接受，因為各個天線到藍牙終端的距離不同，是以形成了相位差，通過相位差和天線距離，計算互相之間的角度關系，進而實作定位。這種方式最高能達到厘米級的定位，和uwb技術的理論值接近。
藍牙aoa技術相較于uwb技術，其晶片供應商更多、下遊終端普及更多。但由于相關技術在2019年才正式釋出，其目前應用偏少，主要難點在于天線設計和距離算法，目前能提供解決方案的廠商并不多，是以要想普及可能還需要時間。海外走的最靠前的廠商叫quuppa——來自芬蘭，前諾基亞團隊。國内也有一些初創型企業已經開始涉足這個領域。 這種技術名額上可以和uwb技術媲美，成本上更低，是以在醫院、監獄等場景已經開始應用了。受益于裝置的普及和藍牙待機功耗低，這項技術也開始進入工業和商業場景，例如部分工業企業采用這種方式提升員工安全性，商業上北京skp、國博就陸續采用了這種技術輔助室内定位。
<b>其他定位方式</b>
室内定位除了uwb和藍牙以外，還有4/5g基站定位、視覺定位、wi-fi定位。但這幾種都不是主流，簡單聊聊就行。
<b>基站定位</b>
在2020年當機的r16标準中加入了5g nr基站定位技術，multi-rtt定位。3g和4g年代，手機基站分布相對比較稀疏，但進入5g年代後，基站數量大增，理論上即可通過5g基站實作定位。其定位精度約為1/4~1/3站間距。可以簡單滿足商場人流量統計及個人基本定位導航需求。 但這種方式需要手機同時收到3個以上基站的精确波束，由于5g基站數量還是不夠密集，在目前難以大規模實作。
<b>視覺定位</b>
視覺定位叫做vslam（同步定位與地圖建構），即基于幾何圖像原理，通過攝像頭在不同角度的拍攝，形成場景的三維模組化。這種最常見的應用，就是掃地機器人。如果選擇采用雷射雷達，成本則會居高不下；如果選擇純攝像頭方案，其模組化及算法要求會非常高，且定位效率偏低，目前主要用于偏工業場景，如自動小車（agv，又叫amr）、掃地機器人等。
<b>wi-fi定位</b>
wi-fi定位是實作原理是将室内劃分成n*m個小格子，然後依次記錄小格子内的數個路由器發出的wi-fi信号強度，即特征值。等手機進入這個地方以後，将測量出來的特征值和庫裡的值比對，根據比對算法得出終端位置。前期工作量巨大，後期場内有一點點變化，都會導緻特征值變化，需要再重新采集一遍。是以wi-fi定位暫未普及。
wi-fi定位原理示意
<b>總結</b>
airtag巧妙的結合了藍牙和uwb的定位技術，用于物品防丢。但未來的定位技術可能遠不止于此，至少從目前來看，基于藍牙的定位技術正在快速普及。國内營運商和大廠們，也在根據自身情況，提升室内定位精度。希望室内定位能盡快普及，這樣去商場尋個吃的，就不用一家家看門牌号了。