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最近发布会上，苹果发布了难产已久的airtag，价钱算不上便宜，但却用来解决一个问题：物品的室内定位。根据苹果官网说明airtag采用了蓝牙+uwb技术实现室内定位，采用蓝牙技术用于近距离感应查找，uwb技术用于精确查找。
apple 苹果 airtag 蓝牙定位器
室外定位技术已经非常成熟了——基站可以粗略定位，民用gps/北斗可以精确到米级，外加手机陀螺仪的方向辅助判断。室内定位一直是个老大难的问题，在大商场转个身，人可能就找不见了。室内gps信号搜索不到，实现米级定位就需要额外设备。目前主流应用方式即为uwb和蓝牙，也就是airtag上的两种定位方式，除了这两种以外，还有基站、wi-fi、vslam等方式。本文将对这些方式进行简单介绍。
不同定位技术关键指标[来自中移动研究院]
<b>uwb（超宽频）定位</b>
uwb定位成本偏高、定位准确性高、芯片供应商少。这种定位方式我们在之前的科普文浅析超宽频技术和应用[doc]link=00008670[/doc] 中已经阐述过了。其原理是：
通过窄脉冲信号，uwb技术就可以实现类似于实现高精度定位，其实现的原理tof+gps。简单点说，手机发射信号，用于监测的小型基站接收信号，通过信号到达不同监测点的单元时间差，对于无线信号发射源进行定位。只要在室内有三个基站，就可以通过到达时间差方式进行定位。
这种定位方式的主要问题是，<b>芯片供应商少且相对贵，待机功率相对有点高。</b>uwb芯片毕竟还是属于宽带通信，相较于目前主流低功耗的窄带的蓝牙，其功率相对较高。目前uwb芯片能规模化量产的主要只有三家：苹果、nxp、decawave（现已被qorvo收购），包括nxp和decawave以内的其他uwb芯片设计厂商，目前设计中的uwb芯片工艺也都停留在22-28nm的平面工艺上，而主流产品还在65-90nm制程的成熟工艺。毕竟还是不如果子有钱。为了降低功耗，财大气粗的苹果丧心病狂地给u1芯片上了14nm finfet工艺，也只能实现airtag绝大部分时候采用蓝牙定位，精确查找用uwb定位的功能。
这两个问题的结果是，<b>uwb技术缺少消费级硬件支持</b>。uwb定位技术成熟，却难以在消费级市场大规模铺开应用，目前主要应用于成本相对不敏感的监狱、医院、看护等场所。苹果也只能亲自动手，重新设计芯片。但苹果的封闭性，导致即使下游领域希望在室内增加uwb定位基站，也不能选择现有nxp或是decawave方案的工业级成熟产品，只能静待苹果开放授权。
<b>蓝牙定位</b>
目前蓝牙定位技术主要可以分为两类，基于蓝牙4.2和基于蓝牙5.1。前者精度较低，方案成熟，成本也较低；后者从2019年才开始应用，精度较高，方案成熟度较低，但成本也较低。
应用于共享单车停车管理的蓝牙电子围栏
相较于uwb定位，蓝牙定位应用要广泛的多。蓝牙芯片供应商多，芯片便宜，且功耗低，一块电池可以轻松待机一年甚至更长，而所有手机也都基本带了蓝牙功能，无需额外成本。比如，我在北京，共享单车在部分地区只能在指定地点停放，否则车会锁不上，即使锁上了也会收取额外调度费，我即使关掉手机，也依然会提示停放位置不正确。这种电子围栏技术就是基于蓝牙定位技术。
基于蓝牙4.2系列的蓝牙定位技术准确度相对较低，通常精度在1-3米。
基于距离的定位原理
基于蓝牙4.2系列的定位可以理解为基于距离的定位，即通过定位终端发射蓝牙信号，在数个定位节点（信标，beacon）测量蓝牙信号强度，根据蓝牙信号的强弱和定位节点的位置对终端定位，专业名词叫rssi。
这种定位相对来说原理较为简单，成本也较低。主要问题在定位精度，信标间距为6米时，定位精度只能达到2米，如果信标间距再大一倍达到12米时，定位精度只有5米了，其实用价值会大幅下降。airtag日常也是使用这种技术，即通过周围苹果设备实现定位。
这种应用可以做一些对于精度要求相对较低的室内定位，例如地下停车场找车。
基于蓝牙5.1的aoa定位技术精度相对较高，可达分米级。
aoa和aod定位原理
aoa和aod定位原理（来自https://www.silabs.com/wireless/bluetooth/bluetooth-5-1） 2019年1月，蓝牙联盟将蓝牙aoa/aod技术写入了最新的蓝牙5.1标准。目前主要应用于定位的，是对终端天线需求较低的aoa技术。
aoa全名叫angle of arrival，到达角。这种定位技术是蓝牙终端发射信号，而接收器通过多天线接受，因为各个天线到蓝牙终端的距离不同，因此形成了相位差，通过相位差和天线距离，计算相互之间的角度关系，进而实现定位。这种方式最高能达到厘米级的定位，和uwb技术的理论值接近。
蓝牙aoa技术相较于uwb技术，其芯片供应商更多、下游终端普及更多。但由于相关技术在2019年才正式发布，其目前应用偏少，主要难点在于天线设计和距离算法，目前能提供解决方案的厂商并不多，因此要想普及可能还需要时间。海外走的最靠前的厂商叫quuppa——来自芬兰，前诺基亚团队。国内也有一些初创型企业已经开始涉足这个领域。 这种技术指标上可以和uwb技术媲美，成本上更低，因此在医院、监狱等场景已经开始应用了。受益于设备的普及和蓝牙待机功耗低，这项技术也开始进入工业和商业场景，例如部分工业企业采用这种方式提升员工安全性，商业上北京skp、国博就陆续采用了这种技术辅助室内定位。
<b>其他定位方式</b>
室内定位除了uwb和蓝牙以外，还有4/5g基站定位、视觉定位、wi-fi定位。但这几种都不是主流，简单聊聊就行。
<b>基站定位</b>
在2020年冻结的r16标准中加入了5g nr基站定位技术，multi-rtt定位。3g和4g年代，手机基站分布相对比较稀疏，但进入5g年代后，基站数量大增，理论上即可通过5g基站实现定位。其定位精度约为1/4~1/3站间距。可以简单满足商场人流量统计及个人基本定位导航需求。 但这种方式需要手机同时收到3个以上基站的精确波束，由于5g基站数量还是不够密集，在目前难以大规模实现。
<b>视觉定位</b>
视觉定位叫做vslam（同步定位与地图构建），即基于几何图像原理，通过摄像头在不同角度的拍摄，形成场景的三维建模。这种最常见的应用，就是扫地机器人。如果选择采用激光雷达，成本则会居高不下；如果选择纯摄像头方案，其建模及算法要求会非常高，且定位效率偏低，目前主要用于偏工业场景，如自动小车（agv，又叫amr）、扫地机器人等。
<b>wi-fi定位</b>
wi-fi定位是实现原理是将室内划分成n*m个小格子，然后依次记录小格子内的数个路由器发出的wi-fi信号强度，即特征值。等手机进入这个地方以后，将测量出来的特征值和库里的值比对，根据匹配算法得出终端位置。前期工作量巨大，后期场内有一点点变化，都会导致特征值变化，需要再重新采集一遍。因此wi-fi定位暂未普及。
wi-fi定位原理示意
<b>总结</b>
airtag巧妙的结合了蓝牙和uwb的定位技术，用于物品防丢。但未来的定位技术可能远不止于此，至少从目前来看，基于蓝牙的定位技术正在快速普及。国内运营商和大厂们，也在根据自身情况，提升室内定位精度。希望室内定位能尽快普及，这样去商场寻个吃的，就不用一家家看门牌号了。