6G無源物聯(lián)網(wǎng)定位技術白皮書

·無源物聯(lián)網(wǎng)技術，作為6G海量連接技術的重要載體，有望實現(xiàn)智能制造、人員管理等場景廣泛應用，實現(xiàn)一網(wǎng)多能本白皮書從6G無源物聯(lián)網(wǎng)典型定位應用場景需求出6G無源物聯(lián)網(wǎng)定位應用發(fā)力點、推動無源定位技術演進、創(chuàng)新無源中國移動11.無源物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程 2.無源物聯(lián)網(wǎng)定位概述 3 3 4 73.無源物聯(lián)網(wǎng)定位典型場景與需求分析 7 83.1.1.倉儲物流 83.1.2.商超零售 93.1.3.智能制造 3.1.4.智慧停車 3.2.政府與公共服務定位場景 3.2.1.博物展覽 3.2.2.礦井管廊 3.2.3.公檢司法 3.2.4.醫(yī)療養(yǎng)老 3.3.1.家人關愛 3.3.2.家庭家居 4.無源物聯(lián)網(wǎng)定位端到端技術 204.1.定位網(wǎng)絡層——組網(wǎng)架構與空口拓撲 214.1.1.單點式無源物聯(lián)定位架構 214.1.2.組網(wǎng)式無源物聯(lián)網(wǎng)定位架構 224.1.3.蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)定位架構 234.2.定位算法層——定位測量量估計與位置解算 244.2.1.定位測量量估計 2424.2.2.位置解算 334.2.3.融合定位 474.3.定位終端層——標簽技術 4.4.定位業(yè)務層——定位服務原子能力 5.無源物聯(lián)網(wǎng)定位應用案例 525.1.立體倉庫定位解決方案 525.2.平面?zhèn)}庫定位解決方案 53 55 6.總結及展望 58縮略語列表 59參考文獻 61編寫單位及人員 64中國移動11.無源物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程物聯(lián)網(wǎng)本著“萬物皆可連接”的愿景，已經(jīng)通過4/5G、NB-IoT、LoRa、藍牙、WiFi等通信技術，幫助數(shù)以億計的設備實現(xiàn)互聯(lián)互通。然而，隨著物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模的蓬勃增長，當連接終端下探至海量的生產(chǎn)與生活中常見的物品時，端側感知與通信的供能、續(xù)航、維護、尺寸、成本等問題成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新挑戰(zhàn)。如何實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)端側的自采能、低功耗、低成本、免維護，將是打開海量連接市場的關鍵所在。無源物聯(lián)網(wǎng)應景而生，端側設備采集環(huán)境中的能量，轉化為可驅動自身電路的電能，同時基于反向散射的通信模式，實現(xiàn)向目標節(jié)點傳遞信息，擺脫對電池或電源供電的依賴。如圖1所示，無源物聯(lián)網(wǎng)作為目前高、中、低速物聯(lián)網(wǎng)場景的有益補充，處在“萬物互聯(lián)”金字塔的最底端，將實現(xiàn)海量物聯(lián)網(wǎng)終端的感知，打開千億級物聯(lián)網(wǎng)市場。圖1物聯(lián)網(wǎng)連接金字塔模型無源物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢具體體現(xiàn)在：l免供電：端側設備將通信的射頻信號轉換為電能，滿足自身電路工作的供電需求，除此之外，環(huán)境中的光能、風能、壓力、溫差等也可作為補充能量來源，實現(xiàn)端側設備自采能，無需電池或電源供電；l低成本：無源物聯(lián)網(wǎng)自采能脫離了電池的束縛，反向散射極簡通信技術簡化了射頻電路的設計，導致其成本遠低于其它通信技術的終端，目前無源物聯(lián)網(wǎng)典型產(chǎn)品UHF（超高頻）RFID標簽市場價僅幾毛錢，而市場上最便宜的藍牙標簽幾塊錢，而其他的技術產(chǎn)品價格則更高；中國移動2l小尺寸：IoT設備脫離了電池的束縛，可以做到更小的尺寸與更靈活的形態(tài)，甚至是柔性貼片式的形態(tài)，以方便應用；l易部署：標簽無需供電、形態(tài)多、可貼附至各類物品，可在高溫或低溫等復雜的工作環(huán)境中正常工作；l免維護：標簽無需更換電池，一旦部署，可永久使用。隨著無源物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷演進，產(chǎn)業(yè)界存在基于RFID、藍牙、WiFi和LoRa等無源物聯(lián)通信技術。其中，UHFRFID系統(tǒng)理論傳輸距離為1~10米，標簽種類多樣，生態(tài)成熟，產(chǎn)業(yè)鏈完善，且在功耗，成本等方面同樣具備顯著優(yōu)勢，使用范圍最廣，涉及物流、制造業(yè)、零售業(yè)等眾多行業(yè)。中國移動也積極推動無源物聯(lián)網(wǎng)的技術發(fā)展，提出單點式無源物聯(lián)1.0、組網(wǎng)式無源物聯(lián)網(wǎng)2.0、蜂窩式無源物聯(lián)網(wǎng)3.0技術演進路線，實現(xiàn)無源物聯(lián)從傳統(tǒng)UHFRFID的“單點讀取”向“網(wǎng)絡覆蓋”的跨越式發(fā)展[1]。其中組網(wǎng)式無源物聯(lián)網(wǎng)將傳統(tǒng)RFID設備升級為中心節(jié)點與分布式節(jié)點設備，中心節(jié)點負責下發(fā)盤點指令給分布式節(jié)點，分布式節(jié)點轉發(fā)來自中心節(jié)點的指令信號給無源物聯(lián)網(wǎng)終端，并向無源物聯(lián)網(wǎng)終端供能。中心節(jié)點負責接收和解調來自無源物聯(lián)網(wǎng)終端的信號，讀取盤存信息。實現(xiàn)設備一對一、一對多、多對多的組網(wǎng)協(xié)同工作，并兼容符合ISO18000-6C標準的超高頻RFID標簽，支持企業(yè)平滑升級網(wǎng)絡覆蓋及管理手段，已經(jīng)在倉促物流、商超零售等室內局域場景落地應用[2]。蜂窩式無源物聯(lián)網(wǎng)利用基站或中繼設備，實現(xiàn)對蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)終端標簽的激勵和信息采集，通過全域覆蓋、移動性管理等，實現(xiàn)中遠距離傳輸和規(guī)?；采w[2]。3GPP相關標準正在有序推進中，在已經(jīng)凍結的3GPPRel-18版本中，提出了5G-Advanced以及關于蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)的理念，Rel-19版本也正在開展蜂窩無源無線空口及核心網(wǎng)相關課題研究，預計2025年下半年凍結標準，屆時無源物聯(lián)網(wǎng)將納入到蜂窩通信產(chǎn)業(yè)中，釋放無源物聯(lián)網(wǎng)的龐大市場潛力。本白皮書基于單點式、組網(wǎng)式和蜂窩式無源物聯(lián)網(wǎng)架構開展定位技術的研究。中國移動32.無源物聯(lián)網(wǎng)定位概述2.1.無源物聯(lián)網(wǎng)定位定義無源物聯(lián)網(wǎng)定位，指基于無源物聯(lián)網(wǎng)的架構，無源物聯(lián)網(wǎng)設備獲取標簽反向散射信號的強度、相位等定位測量量，在定位解算平臺計算待定位標簽的位置。在蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)中，無源物聯(lián)網(wǎng)設備包括基站、中繼設備或手機等，如圖2所示。在應用場景上，定位作為無源物聯(lián)僅次于盤存的應用范式，具有成本低、應用廣、非視距、終端免供電、高性能等優(yōu)點，有望成為最廣泛的室內定位技術之一。圖2無源物聯(lián)網(wǎng)定位示意圖從定位維度區(qū)分，無源物聯(lián)網(wǎng)定位分為零維存在定位、一維線性定位、二維平面定位及三維立體定位：l零維定位：用于存在性檢測，常見的應用場景是監(jiān)測人員或者物是否在一個特定的區(qū)域內。系統(tǒng)硬件方面通常只需要一個無源物聯(lián)網(wǎng)設備和定位標簽即可實現(xiàn)；l一維定位：適用于巷道、管廊、隧道等狹長定位區(qū)域中人員、物品、車輛定位，只需要定位目標在這個長條區(qū)域的實時相對位置，由于寬度不大，在做室內定位的時候一般不會定位區(qū)域的寬度；l二維定位：二維平面定位，需要確定在空間平面的X、Y坐標。一般基于3個及以上的無源物聯(lián)網(wǎng)設備天線，在一個標準的二維平面內確定無源定位標簽的實時位置；l三維定位：需要求出被定位目標的XYZ三維坐標，即在平面定位的基礎上增加高度信息。從定位模式區(qū)分，無源物聯(lián)網(wǎng)定位包括主動定位和被動定位：中國移動4l主動定位：是指被定位目標攜帶定位標簽，通過標簽與無源物聯(lián)網(wǎng)設備之間的信號交互，以測距或非測距的方式實現(xiàn)對目標的定位。主動定位需要定位目標主動參與定位過程，無源定位絕大多數(shù)場景都是基于主動定位實現(xiàn)；l被動定位：定位目標不與無源物聯(lián)網(wǎng)設備進行定位信號交互，通過分析定位目標對部署在其周圍環(huán)境中的參考標簽定位測量量的影響，確定定位目標的位置。從定位狀態(tài)區(qū)分，無源物聯(lián)網(wǎng)定位可以分為靜態(tài)定位、動態(tài)定位：l靜態(tài)定位：是指標簽在一段時間內的位置保持不變進行的定位，如在商超零售和博物展覽場景中定位人員或物品的靜止位置；l動態(tài)定位：是指標簽在一段時間內的位置朝某個方向變化的定位，如在倉儲物流和智能制造場景中持續(xù)追蹤人員或物品的位置變化或提供導航服務。在動態(tài)定位中需考慮定位對象移動速度對定位算法的影響。從定位的結果區(qū)分，無源物聯(lián)網(wǎng)定位可以分為相對定位、絕對定位：l相對定位：是指標簽與定位設備之間的相對位置。如在物品查找中定位設備只需要獲得標簽的相對位置就可以完成找到物品；l絕對定位：是指標簽在網(wǎng)絡或者現(xiàn)實中的絕對坐標位置。比如在貨物跟蹤或寵物尋找等定位中，定位設備需要獲得標簽的絕對坐標位置才能完成跟蹤或查找業(yè)務。2.2.無源物聯(lián)網(wǎng)定位優(yōu)勢與挑戰(zhàn)與無源物聯(lián)網(wǎng)定位并列的定位技術包括5G、WiFi、藍牙、UWB和RFID定位技術，每一類定位技術的特點和優(yōu)劣勢各異。具體分析如下：5G定位技術：蜂窩網(wǎng)絡可用于對移動手機等5G終端定位。蜂窩網(wǎng)絡通過檢測移動手機和多個基站之間傳播信號的特征參數(shù)（RSSI、傳播時間或時間差、入射角等可采用鄰近探測法、AOA（AngleofArrival，到達角）、TOA（TimeofArrival，到達時間）和OTDOA(ObservedTimeDifferenceOfArrival,觀測到達時間差)實現(xiàn)定位。3GPPR16協(xié)議要求5G定位能力可以達到室內3米@80%[3]。3GPPR17協(xié)議制定5G定位能力的持續(xù)增強，基于5G大帶寬、多天線、密集組網(wǎng)等優(yōu)勢，將定位精度提高至0.5米@90%甚至更高精度[4]。5G定位技術的優(yōu)勢在于其統(tǒng)一的全球標準，通信網(wǎng)和定位網(wǎng)可以合二為一，節(jié)省總體投資。中國移動5WiFi定位技術：WiFi定位技術可基于測距的定位方法和距離無關的定位方法，實現(xiàn)最大百米級別的覆蓋，定位精度可達厘米級別。其中，基于測距的定位方法將考慮測距和測角相關的信道衰減模型或角度測量精度，而距離無關的定位方法不使用信道衰減模型進行定位，避免了由于衰減模型不準確導致的誤差，其缺點在于功耗較大。藍牙定位技術：藍牙定位技術包括基于RSSI（ReceivedSignalStrengthIndicator，接收信號強度指示）的測距方法、基于Beacon的定位方法和基于角度測量的測距方法，可實現(xiàn)最大400米的覆蓋范圍，定位精度為厘米級別，具有低成本、低功耗等優(yōu)勢。其中，基于RSSI測距的定位方法需要使用信號傳播模型，而在室內環(huán)境中，情況復雜多變，很難找到通用的信號傳播模型，導致該方法的定位精度較低；基于Beacon的定位方法需要在室內部署大量的Beacon信標，成本較高。2019年藍牙聯(lián)盟發(fā)布最新的藍牙5.1技術標準[5]，提出了基于角度測量的測距方法，專門制定了信號IQ（In-phaseandQuadrature，同相正交）采樣和CTE（ChannelTimingExtension，信道定時擴展）等技術要求，大幅提高了藍牙定位精度。UWB定位技術：由于超寬帶技術信號波長較短，具有穿透能力強的優(yōu)點，其覆蓋范圍達50-100m，定位精度為厘米級別。一般而言，基于測距的定位方法都適用于UWB定位技術，然而，由于超寬帶設備的價格相對昂貴，且易受金屬和液體等介質的干擾，導致超寬帶技術未能得到廣泛應用。RFID定位技術：RFID定位應用中最常見的是基于無源物聯(lián)網(wǎng)設備ID的區(qū)域定位場景。通過識別標簽反饋的激勵天線ID與接收天線ID，確定目標所處的大致區(qū)域范圍，這種技術通常適用于零維定位場景。而對于一維和二維定位場景，RFID定位則主要依賴于信號強度分析的方法。通過深入分析信號強度與距離之間的關聯(lián)，或構建詳盡的指紋庫，實現(xiàn)對目標的定位。表1常見定位技術比較[6]定位技術覆蓋定位精度功耗優(yōu)勢劣勢5G~~幾米~幾十厘米高大帶寬、多天線、密集組網(wǎng)大WiFi~~幾十厘米~幾厘米高無處不在，低成本藍牙5~400m~幾米~幾十厘米很低低功耗精度一般UWB~100m~幾十厘米~幾厘米中定位精度高，魯棒中國移動6性好體干擾RFID~~幾米~幾十厘米很低超低成本，超低功耗覆蓋低，安全性低，時延大從表1的比較看出，RFID定位的最大優(yōu)勢在于成本優(yōu)勢、無需充電的便捷性以及廣泛的適用場景，在定位精度要求不高的物流、倉儲、零售等多個領域廣泛應用，以及在高溫、高輻射、高濕度等極端環(huán)境中正常工作。無源物聯(lián)網(wǎng)定位將繼承這些優(yōu)勢，并將在以下方面發(fā)揮更大優(yōu)勢：l應用場景拓展：無需人工維護、可持續(xù)穩(wěn)定運轉，解決了極端環(huán)境下的適用性和后期維護成本的問題，極大擴展物聯(lián)網(wǎng)的應用場景；l定位范圍擴大：不再受限于傳統(tǒng)RFID的近距離通信范圍，利用蜂窩網(wǎng)絡在覆蓋、可管可控、安全鑒權等方面的優(yōu)勢，為客戶提供便捷、安全、高性能的低功耗定位能力，激發(fā)新的應用潛力；l定位精度提升：引入基于相位的定位技術進一步提升標簽定位精度，更好支持海量物品的物理世界和數(shù)字世界的互聯(lián)互通；l定位終端融合：支持定位與其他技術的結合，例如，定位與攝像頭的結合，幫助識別攝像頭目標的身份，實現(xiàn)多模態(tài)的應用。雖然無源物聯(lián)網(wǎng)定位的基本物理原理與業(yè)界常見的藍牙、UWB、5G等定位技術一樣，都是基于無線信號的信道特性實現(xiàn)。但是由于無源物聯(lián)網(wǎng)反向散射的技術特性，其技術目前還存在如下挑戰(zhàn)：l標簽能力有限：由于標簽本身不具備主動發(fā)射上行定位探測信號和提取定位測量量的能力，無源物聯(lián)網(wǎng)定位信號都是由無源物聯(lián)網(wǎng)設備發(fā)出，經(jīng)標簽反向散射，無源物聯(lián)網(wǎng)設備再次收到無線信號，提取定位測量量并解算位置信息。整個定位測量過程由無源物聯(lián)網(wǎng)設備主導，標簽被動配合；l測量誤差因素多：無源物聯(lián)網(wǎng)定位的測量過程包括無源物聯(lián)網(wǎng)設備收發(fā)信號、無源物聯(lián)網(wǎng)設備到標簽之間信號往返飛行時間以及標簽的處理時間。無源物聯(lián)網(wǎng)設備收發(fā)信號時設備固有誤差、標簽在反向散射調制過程中的采樣頻偏，均會影響定位測量量的準確性；l環(huán)境干擾影響大：受限于標簽反向散射的工作原理，反向散射信號傳輸功率較低，中國移動7該信號更易受多徑和環(huán)境噪聲的干擾，導致無源物聯(lián)網(wǎng)設備接收到的信號質量較差，影響定位測量量讀取的準確度。以上因素都為無源物聯(lián)網(wǎng)定位算法優(yōu)化與精度提升帶來不小挑戰(zhàn)，在具體研究和技術攻關中需要深入分析定位測量量誤差消除方法和適合于無源物聯(lián)網(wǎng)定位方法。但標簽定位技術低成本、易部署的優(yōu)勢，也為基于標簽的定位技術帶來了參考標簽、標簽陣列等獨有的定位模式，這些都將是本白皮書討論的重點。2.3.無源物聯(lián)網(wǎng)定位市場前景隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的進步和室內定位需求的增長，全球室內定位市場正在經(jīng)歷快速增長。在市場規(guī)模方面，據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)，2021年全球室內定位行業(yè)市場規(guī)模約為105億元人民幣，2013-2021年的復合增長率為4.12%。中國市場在2022年的市場規(guī)模達到了280億元人民幣，顯示出室內定位技術在中國市場的巨大潛力和快速增長。預計到2028年，技術創(chuàng)新和應用場景的擴展將推動定位發(fā)展，全球室內定位市場將繼續(xù)保持增長態(tài)勢[7]。在應用領域方面，室內定位技術被廣泛應用于智能制造、倉儲物流、能源電力、公共安全、醫(yī)療、礦井、酒店、機場等多個領域。其中，智能制造和倉儲物流是主要的應用場景，也是無源物聯(lián)網(wǎng)的主戰(zhàn)場。同時，中國政府對室內定位技術的發(fā)展給予了高度重視，并出臺了一系列政策以促進物聯(lián)網(wǎng)技術的應用。未來的室內定位技術將繼續(xù)向著更高精度、更低功耗、混合定位技術、更廣泛應用的方向發(fā)展。無源物聯(lián)網(wǎng)定位憑借其超低功耗、低成本、免維護和小尺寸的固有優(yōu)勢，以及與蜂窩網(wǎng)絡結合后，充分利用蜂窩網(wǎng)絡基礎設施和授權頻譜先天優(yōu)勢，其技術可以進一步提高通信可靠性、降低無源物聯(lián)網(wǎng)設備成本及業(yè)務部署的難度，必將在室內定位市場發(fā)揮越來越重要的作用。3.無源物聯(lián)網(wǎng)定位典型場景與需求分析隨著無源物聯(lián)網(wǎng)在千行百業(yè)的盛行，貼附在人員、物品和車輛上的標簽，其功能除了標識需求外，定位需求也相伴而生，具體應用需求包括人員是否在電子圍欄內，物品是否在規(guī)定的位置、車輛是否按照既定軌跡移動等，都是用戶在收到區(qū)域內人、物和車輛標識后期望中國移動8從無源物聯(lián)網(wǎng)管理平臺進一步了解的信息。無源物聯(lián)網(wǎng)超低功耗、超低成本、免維護等固有優(yōu)勢，可實現(xiàn)高溫、高輻射、高濕度等極端環(huán)境下的定位需求。利用蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)在覆蓋范圍、可管可控、安全鑒權等方面的優(yōu)勢，也可進一步拓展應用場景。此外，引入基于相位的定位技術以及AI融合定位技術、多模態(tài)融合定位技術都將進一步提升定位精度?；谏鲜鰺o源物聯(lián)網(wǎng)的定位優(yōu)勢，本章從眾多無源物聯(lián)網(wǎng)場景中選取倉儲物流、商超零售、智能制造、智慧停車等面向企業(yè)服務的定位場景，博物展覽、礦井管廊、公檢司法、醫(yī)療養(yǎng)老等面向政府與公共服務的定位場景，以及家人關愛和家庭家居等有關個人和家庭的定位場景，先介紹每個場景的典型應用，再歸納總結無源物聯(lián)網(wǎng)定位對定位性能、網(wǎng)絡設備與標簽的需求。3.1.企業(yè)服務定位場景3.1.1.倉儲物流在倉儲物流作業(yè)場景中，位置信息主要用來提升倉儲秩序與物資流轉效率，對定位精度具有較高要求[8]。如圖3、圖4所示，基于無源物聯(lián)網(wǎng)的定位技術，能夠實時追蹤貨物的精確位置和狀態(tài)，涵蓋物資的入庫、上架、下架、出庫、查找、追蹤等各個環(huán)節(jié)，以解決進出庫查驗時間長，揀貨效率低易出錯以及呆料率高等問題，從而提升物資流轉速度，提高貨物管理的效率和準確性。圖3倉儲物流定位實景圖中國移動9圖4倉物物流定位部署示意圖l進出庫管理：通過在貨物上部署標簽，實現(xiàn)在貨物進出庫時自動識別與跟蹤，確保所有貨物已完成登記。在進出庫環(huán)節(jié)，定位精度需達到1~3米。同時，企業(yè)尤其關注錯判率和漏判率，力求實現(xiàn)進出庫定位的置信度100%。由于貨物流轉頻繁，因此進出庫定位頻次也較高。l上下架管理：通過在物品和貨架上部署標簽，實現(xiàn)貨物信息識別和上下架定位。貨物信息及存放位置等保存在數(shù)據(jù)庫，便于貨物查詢。這類業(yè)務需要定位到每個貨物，因此定位精度與貨位大小有關，通常要求定位精度至少達到1米及以內。l載具流轉管理：載具指承載貨物的托盤、料箱等，通過在載具上部署標簽進行定位管理，以有效防范因錯拿、丟失、遺忘等情況導致的載具損耗加速。這類業(yè)務對定位精度的要求較低，只需在載具離開或進入特定區(qū)域時能準確感知其位置變化。3.1.2.商超零售購物一直是日常生活的重要組成部分，購物中心常見布局包括商超、零售店以及停車場等場所，購物場所通常是多層建筑，甚至是多棟建筑組成，而不同的購物區(qū)域、貨架等陳列著豐富的待售物品。如圖5、圖6所示，基于無源物聯(lián)網(wǎng)的定位技術，能夠幫助消費者更快速找到目標商品和店鋪，為運營者提供庫存盤點、商品防盜、陳列優(yōu)化等服務，同時還能為管理者提供客流分布數(shù)據(jù)，以便合理調整門店布局，深度挖掘并釋放商業(yè)潛力[8][9]。圖5商超零售無源定位場景實景圖圖6商場零售定位部署示意圖l消費者購物導引：在商超門店或關鍵位置大量布設低成本、免維護的標簽，消費者利用手機里的商超APP與環(huán)境中的標簽定位個人當前位置，進而APP可實現(xiàn)特定門店位置導航、附近商鋪商品精準推送，以及同伴尋找等服務，為消費者購物提供便利性和貼心服務，提升消費體驗。這類應用對定位精度要求不高，一般在1-3米即可。l門店商品自動化盤點與陳列核查：門店采用傳統(tǒng)掃碼槍的人工盤點商品時費事費力，引入無源物聯(lián)網(wǎng)定位能力，實現(xiàn)秒級門店貨物盤點的同時，順帶可核查貨物的陳列位置是否符合要求，省去員工需拿著服裝陳列手冊，逐件核查的繁雜工作。l商超經(jīng)營布局調整：對于商超經(jīng)營者來說，通過門店標簽與消費者手中的手機，即可掌握消費者停留購物的位置變化，提供客流動線、停留時長、到訪頻次等分析核心信息，為商場動態(tài)調整業(yè)態(tài)規(guī)劃和布局提供數(shù)據(jù)支撐。3.1.3.智能制造隨著工業(yè)4.0的到來，制造業(yè)對自動化、數(shù)字化和無人化的需求不斷提升，智能制造在提高生產(chǎn)力和提高可持續(xù)性方面發(fā)揮著關鍵作用。在智能制造場景中，具有三維移動能力的生產(chǎn)線機器人將成為未來智慧工廠中的主要勞動者[10]。在生產(chǎn)過程中，需要對生產(chǎn)物料、機器人的位置進行實時定位，確保物料經(jīng)過各道工序的完整性，幫助機器人在移動的過程中規(guī)避障礙，確保機器人在指定位置完成操作，如圖7所示。智能制造對定位精度具有較高要求，中國移動需要10~30cm定位精度，且其作業(yè)場景也對定位技術的抗干擾、抗遮擋能力也有較高要求[8]。圖7智能制造定位部署示意圖l生產(chǎn)工序定位：在生產(chǎn)線流程節(jié)點部署無源物聯(lián)網(wǎng)設備，利用物料是否經(jīng)過節(jié)點實現(xiàn)對物料生產(chǎn)流程的監(jiān)控，保證生產(chǎn)線上的組裝、移動和檢驗等步驟有序進行。這類業(yè)務通常用于流水線上，屬于一維定位，對定位精度要求至少達到亞米級；l機器人找物：機器人攜帶無源物聯(lián)網(wǎng)設備，利用無源物聯(lián)網(wǎng)定位技術，獲取機械臂與目標的相對位置，通過無線信號控制這些機械臂移動到指定地點，完成預設的各種制造與裝配工作[10]。這類業(yè)務的定位精度需要分米級，同時對定位頻次的要求較高；l員工考勤：將標簽與員工工牌結合，通過無源物聯(lián)網(wǎng)定位，實時掌握人員的位置和分布情況，進行人員考勤、工時統(tǒng)計、在崗/離崗等工作狀態(tài)的管理，便于實現(xiàn)人員調度和安全管理。這類業(yè)務對定位精度以及定位系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性要求較高。3.1.4.智慧停車當前，室外定位技術日臻成熟，GPS定位或蜂窩定位等技術已經(jīng)非常好的滿足人們在日常出行、生產(chǎn)生活等方方面面的定位與導航需求。然而，面對日益增長的室內定位與導航需求，還缺乏有效且低成本的技術手段。例如：在地下停車場，人們經(jīng)常無法及時找到空閑停車位，極大影響人們的出行體驗。如圖8所示，借助無源物聯(lián)網(wǎng)定位技術，能夠以有效且低成本的解決方案提供室內定位和導航服務，實現(xiàn)智慧停車，讓出行更加便捷。智慧停車領域廣泛，涵蓋車場信息、車位分享、車位預約、閑置車位引導、泊車、反向尋車、車場道閘、自動繳費的整個閉環(huán)鏈路。在商超、大型展館、體育場的停車場對定位的主要需求集中在閑置車位引導、智能反向尋車及離場路徑指引方面[9]。中國移動l閑置車位引導：通過在車主手機集成標簽讀寫功能，在每個停車位都布設無源標簽，在車主入場時，通過車主手機與多個車位標簽的定位流程交互，確定車主與空閑車位的位置關系，為車主生成導引路線，幫助車主快速找到空閑車位；l智能反向尋車：同理，而在車主找車離場時，再次根據(jù)車主手機與周圍車位標簽的定位流程交互，確定車主與停車位的位置關系，為車主生成找車的步行導引路線，幫助車主找到車并快速離場；l離場路徑指引：停車場內部結構復雜，個別停車場的進出口導航指示往往不夠明確，導致車主在進出時產(chǎn)生困惑，增加了時間成本。當車主離開停車場時，地圖上顯示停車場的出口方位，用戶可選擇一個目標出口，手機借助車場參考標簽確定車輛位置，系統(tǒng)依照實時路況和出口擁堵情況，智能規(guī)劃離場路徑幫助用戶避開擁堵，提供快速、順暢的離場體驗。圖8停車場無源物聯(lián)網(wǎng)定位場景3.2.政府與公共服務定位場景3.2.1.博物展覽對于博物館、會展中心等大型展覽活動場所，動輒就會聚集成千上萬的觀眾，展覽中涉及眾多貴重文物或展品等，觀眾對參展體驗的要求也在不斷提高。博物展覽領域迫切需要一種低成本、高效且易部署的定位技術，以確保展品安全、優(yōu)化游客體驗并提升管理效率。如圖9、圖10所示，通過無源物聯(lián)網(wǎng)定位技術，通過室內部署無源物聯(lián)網(wǎng)設備，與部署在展品附近的標簽互動，實現(xiàn)展品實時定位，有效防止展品丟失或損壞。同時，游客手持講解設備集成標簽讀寫功能，與部署在展品附近的標簽互動，定位展品相對游客的位置，提供自動化展品講解和導覽服務，提升游客的參觀體驗[8]。圖9博物展覽定位場景圖10博物展覽定位部署示意圖l展品位置安全管理：對博物館內展品進行實時追蹤與精準定位，有效防止盜竊、損壞等意外事件的發(fā)生，提高展品的安全性。該場景要求定位精度極高，能夠精確到展品的具體擺放位置，甚至細化到厘米級別。同時定位頻次需保持較高水平；l游客精準導覽服務：為游客提供個性化的導覽服務，根據(jù)游客的實時位置，為其推薦感興趣的展品和最佳參觀路線，提升游客的參觀體驗。該場景要求定位精度適中，能夠準確識別游客所在的展區(qū)或展品，以提供精準的導覽信息。定位頻次應根據(jù)游客的移動速度和參觀需求進行動態(tài)調整。在游客停留觀賞時，可降低定位頻次以節(jié)省資源；在游客移動時，則提高定位頻次以確保導覽服務的及時性和準確性；l博物館人流監(jiān)控與管理：定位博物館內人員位置，實時監(jiān)測人流分布、移動軌跡和密度變化，為博物館的安全管理提供有力支持。該場景要求定位精度適中至較高，能夠區(qū)分不同區(qū)域的人流情況，為博物館的安全管理提供準確的數(shù)據(jù)支持。定位頻次應根據(jù)博物館的開放時間和人流量變化進行靈活調整。在人流高峰時段，應提高定位頻次以實時監(jiān)控人流動態(tài)；在人流較少時段，可適當降低定位頻次以節(jié)省資源。中國移動3.2.2.礦井管廊在礦井、管廊等地下作業(yè)環(huán)境中，工作環(huán)境空間狹窄，危險系數(shù)高，同時還存在多工種、多工序的巡查檢修需求。如何確定作業(yè)人員的分布位置，如何對不同工種、不同區(qū)域的作業(yè)人員進行分類管理，如何保障作業(yè)人員安全，對于企業(yè)安全管理來說一直是困擾的痛點問題。如圖11、圖12所示，將標簽與員工的工卡相結合，無源物聯(lián)網(wǎng)設備部署在作業(yè)區(qū)域即可實時掌握作業(yè)人員位置。這類場景最關鍵的是對定位精度和定位實時性的要求[11]，定位精度基本在1~3米[8]。圖11城市管廊定位場景圖12礦井管廊定位部署示意圖l巡檢定位：對巡檢人員實時定位并記錄其移動軌跡，有助于管理人員隨時掌握巡檢人員的具體位置和工作狀態(tài)，確保巡檢工作的全面性和高效性。巡檢時應確保每秒上報一次巡檢人員的位置，定位精度要求達到1~3米，以實現(xiàn)對巡檢人員實時動態(tài)的精確掌握。l作業(yè)管理：對地下作業(yè)人員實時定位并記錄其移動軌跡，有助于管理人員隨時掌握作業(yè)人員的活動范圍，并對消失、脫崗、串崗、超員、欠員、單人危險作業(yè)等異常行為報警，確保地下作業(yè)的規(guī)范性。定位精度要求不超過3米。l電子圍欄：對重要或危險區(qū)域的人員進行監(jiān)控，防止人員出入采掘工作面、盲巷等限制區(qū)域，一旦有人未經(jīng)授權出入該區(qū)域，系統(tǒng)立即報警，遏制重特大事故發(fā)生。該場景下的定位精度為區(qū)域級，定位頻次應確保每秒上報一次。中國移動3.2.3.公檢司法監(jiān)獄監(jiān)所在人員管理上存在諸多難點，如犯人活動軌跡難追蹤、非法闖入禁入?yún)^(qū)難覺察等，這些難題不僅增加了管理難度，也增加了安全風險。如圖13所示，無源物聯(lián)網(wǎng)定位技術應用在監(jiān)獄監(jiān)所領域，能有效輔助解決警力緊張、工作壓力沉重、難以全局監(jiān)控等問題，提高監(jiān)獄管理的效率和安全性。監(jiān)獄監(jiān)所領域對定位精度要求不高，滿足室內<10m即可[8]，大部分場景下只要基于定位能力準確區(qū)分人員所在區(qū)域，即存在級定位就可滿足需求。圖13監(jiān)獄監(jiān)所定位部署示意圖l重點區(qū)域安全監(jiān)控：監(jiān)獄內的重點區(qū)域，如禁閉室、倉庫等，需要特別加強安全監(jiān)控。實時監(jiān)測這些區(qū)域內的人員活動情況，防止未經(jīng)授權的人員進入或發(fā)生異常情況。此場景下在監(jiān)控區(qū)域部署無源物聯(lián)網(wǎng)設備，定位區(qū)域內的標簽，確定人員位置，對重點區(qū)域的持續(xù)監(jiān)控，這里定位精度為區(qū)域級，定位頻次需滿足實時監(jiān)控的需求。l人員日常活動監(jiān)控：對犯人在監(jiān)獄內的日常活動進行實時監(jiān)控，精確掌握其位置、行動軌跡及停留時長等信息。定位精度要求5米左右，定位頻次需至少每秒上報一次，以便及時發(fā)現(xiàn)異常行為。3.2.4.醫(yī)療養(yǎng)老隨著老齡化社會的加速和醫(yī)療技術的進步，醫(yī)療養(yǎng)老領域對人員、設備和資源的精準定位需求日益凸顯，定位精度要求米級[8]。如圖14所示，在人員管理方面，實時掌握醫(yī)護人員和患者的位置信息，不僅能為他們提供及時有效的救治和護理，更能確保整個醫(yī)療流程的高校運轉。在設備管理方面，醫(yī)療設備的精確定位，可以極大地提升設備使用效率，減少尋找設備的時間，更能保障醫(yī)療質量和患者的生命安全。面對上述需求，無源物聯(lián)網(wǎng)定位技術以其無需電源、長壽命、高穩(wěn)定性等優(yōu)勢，正逐漸成為醫(yī)療養(yǎng)老領域定位技術的新選擇。中國移動圖14醫(yī)療養(yǎng)老定位部署示意圖l患者實時定位與監(jiān)護：精確掌握患者的位置信息，包括病房、走廊、手術室等各個區(qū)域，方便醫(yī)護人員及時響應患者的需求，提供個性化的護理服務。對于需要特殊照顧的患者，如老年人、行動不便者等，實時定位可以確保他們的安全，防止意外事件的發(fā)生。在定位精度方面，需要確保能夠準確識別患者所在的房間或區(qū)域；在定位頻次上，應滿足實時性要求，以便醫(yī)護人員隨時掌握患者動態(tài)；l醫(yī)療設備追蹤與管理：醫(yī)療設備是醫(yī)療養(yǎng)老領域不可或缺的資源，通過對醫(yī)療設備實時追蹤與管理，可以提高設備的使用效率，減少設備尋找時間。同時，對于高價值或易損設備，實現(xiàn)防盜和損壞預警。在定位精度方面，需要能夠精確到設備具體位置；在定位頻次上，可以根據(jù)設備的使用情況和需求進行靈活設置；l緊急事件快速響應：在醫(yī)療養(yǎng)老領域，緊急事件的快速響應至關重要。當面臨火災、地震等自然災害或患者突發(fā)病情等緊急情況時，醫(yī)療機構需要迅速、準確地定位出人員位置，判斷是否全部完成疏散或救援，有助于提高救援速度，減少人身和財產(chǎn)損失。定位精度上，需要能夠精確到至少房間級，定位頻次應滿足實時性要求。3.3.個人和家庭定位場景3.3.1.家人關愛老人和幼兒是兩大特殊群體，對于老人來說，隨著年齡的增長，記憶力和行動能力逐漸下降，容易發(fā)生迷路或摔倒等意外情況；對于幼兒，由于好奇心強且缺乏自我保護能力，容易發(fā)生走失或意外受傷等事故。寵物作為現(xiàn)代家庭的一員，也越來越受到人們的關注，對寵物進行位置跟蹤，不僅可以避免寵物丟失，還可以觀察寵物每天的運動量。因此，對家庭成員進行位置跟蹤，已經(jīng)成為家人們日益迫切和關心的需求。在定位能力方面，為確保在緊急情況下能夠迅速找到家人，定位精度應達到至少米級[12]。中國移動圖15尋找小孩的定位部署示意圖[12]l老幼防意外：老人或小孩佩戴可穿戴式標簽，通過老人或小孩附近的手機實現(xiàn)對無源標簽的激活和信息讀取。在圖15所示的場景中，利用手機與標簽相對距離不變的性質，聯(lián)合多個無源物聯(lián)網(wǎng)設備形成多個觀測點，當接收方移動后，標簽與手機的位置大致重合，可追蹤手機的位置，進一步可實現(xiàn)標簽的測距功能，并估計丟失的小孩相對于接收設備的移動速度，進而確定出老人或小孩的位置。該場景通過消除收發(fā)端的非理想因素，分離出反向散射鏈路的信道狀態(tài)信息，實現(xiàn)了較高精度的無源物聯(lián)定位。l寵物位置追蹤：寵物佩戴無源標簽，家人通過手機發(fā)起定位追蹤業(yè)務，利用基站或附近的無源物聯(lián)網(wǎng)中繼設備實現(xiàn)對寵物身上標簽的激活和讀取，并獲取寵物實時位置。定位精度要求米級，定位頻次高。3.3.2.家庭家居在智能家居應用場景中，查找個人物品是重要的應用之一，這些物品通常都是小尺寸，例如，鑰匙、錢包、證件、藥品等。人們容易忘記將物品放在哪里了，所以這類物品易丟失，不易尋找。尤其是對于老人來說，由于記憶力下降，很容易忘記物品放置的位置。在這些情況下，基于貼附在物品上的標簽，利用附近的手機、家庭網(wǎng)關、機頂盒找到物品的位置。這一場景的定位精度和定位頻次要求不高，但需要將物品的絕對坐標轉換成用戶便于理解的語言。比如，給出物品周圍的參照物，如“鑰匙在桌子上，靠近花瓶”?；蛘?，給出物品大致的距離或角度范圍，如“鑰匙位于您約3m范圍內東北方向約30o處”。另外，坐標轉換這一需求可以通過在典型參照物上貼附標簽作為參考標簽，并在軟件數(shù)據(jù)庫中將不同參考標簽與參照物進行匹配，例如一號參考標簽對應客廳中的沙發(fā)，二號參考標簽對應書房的書柜等。中國移動圖16居家找物定位部署示意圖l藥品定位：為了幫助老人更快的找到藥品，可以通過手機輔助查找物品的位置[13]。如圖16所示，家人可以將無源標簽貼在藥品上，若老人忘記藥品的位置時，可通過無源物聯(lián)網(wǎng)定位技術找到所需藥品。當空間存在LoS（Lineofsight，視距傳播）徑時，可達到小于1m的定位精度；當空間僅存在NLoS（Nonelineofsight，非視距傳播）徑時（如圖16所示，藥品與老人分別在不同的房間），其定位精度約為1~2米，該定位精度可協(xié)助老人確定藥品所在區(qū)域。l貴重物品追蹤：一些貴重物品如護照等證件，使用頻率較低，等需要時會一時忘記是否在家中，在哪個位置，還是已經(jīng)發(fā)生丟失或偷竊。為了更好的掌握這些物品的位置，可以將標簽貼在這些物品上，結合零維存在定位方法可以首先確認該物品是否仍在家中。若確定仍在家中，通過上述物品定位技術輔助用戶快速找到該物品。此外，還可以通過手機軟件的定制化服務設置提醒，一旦某些物品離開家庭所在的區(qū)域手機就會收到提醒。3.4.定位需求與指標分析歸納分析上述應用場景，不難看出無源物聯(lián)網(wǎng)的定位場景主要集中在室內，涵蓋定位、導航和追蹤三個大類。定位指確定目標在特定空間中的具體位置，目標可以是人或者物，如考勤管理、電子圍欄、上下架管理等；導航側重為用戶規(guī)劃從起點到目的地的最佳路徑，并隨著用戶的移動實時展示用戶位置在地圖上的變化，同步更新路徑指引路線，直至達到目的地，該定位能力一般將手機作為無源物聯(lián)網(wǎng)設備和展示界面，手機即能夠獲取定位測量，又能夠查看導航頁面；追蹤是連續(xù)、不間斷地監(jiān)測目標的位置移動，以掌握其行動軌跡，目標可以是人或物，如防走丟、物流跟蹤等。中國移動基于上述幾個章節(jié)對典型定位場景的描述，在此選取典型定位應用，歸納其對標簽和無源物聯(lián)網(wǎng)設備的需求以及定位性能要求，如表2所示。表2典型定位場景的定位需求與指標分析精度置信度）性人高低——低低物理——高低理低低人中中高中物物高中人低高外低高物中高低高中國移動4.無源物聯(lián)網(wǎng)定位端到端技術無源物聯(lián)網(wǎng)端到端定位技術涵蓋定位終端層、網(wǎng)絡層、算法層和業(yè)務層。如圖17所示：圖17無源物聯(lián)網(wǎng)定位端到端技術體系l定位終端層：主要由貼附在定位對象的標簽或環(huán)境中的參考標簽組成，當前以電子標簽形態(tài)為主。標簽主要由芯片和天線組成，自身無電池，需要邊收集能量邊工作。無源物聯(lián)網(wǎng)設備或基站持續(xù)發(fā)送射頻信號給終端，終端將射頻能量轉化為直流電能供給數(shù)字芯片工作。標簽被射頻能激活后，通過反向散射無線信號，向無源物聯(lián)網(wǎng)設備上報ID信息和傳感信息，定位功能也是從搭載這類信息的無線信號中提取測量量，這類標簽被3GPP定義為I類標簽。此外，為實現(xiàn)更遠距離傳輸，3GPP還進一步定義了基于環(huán)境能量采集能力的II-A類標簽以及可以主動發(fā)射信號II-B類標簽[14]?；跇撕灧聪蛏⑸湫盘柣蛑鲃影l(fā)射信號的定位算法不同，本章節(jié)主要討論基于標簽反向散射的定位算法。l定位網(wǎng)絡層：包括第1章提到的單點式架構、組網(wǎng)式架構以及蜂窩式架構，具體選用哪種架構做定位依據(jù)定位場景而定，一般室內局域環(huán)境采用單點式和組網(wǎng)式，室外采用蜂窩式擴大覆蓋范圍；定位網(wǎng)絡架構對定位算法和定位流程均有影響，詳細分析見4.1章節(jié)；l定位算法層：主要負責預處理定位測量量數(shù)據(jù)，通過基于指紋、距離和角度的算法中國移動計算標簽位置，以及實現(xiàn)多測量、多標簽、多模態(tài)、AI融合的定位方法。依據(jù)定位架構的不同，定位算法層所處的位置也有所區(qū)別：在單點式和組網(wǎng)式架構中，定位算法層可以與業(yè)務側合設部署在離客戶近的服務器上；在蜂窩無源架構中，定位算法層可由核心網(wǎng)定位網(wǎng)元實現(xiàn)、或下層到客戶側的邊緣算力資源支持。此外，由于無源物聯(lián)網(wǎng)的定位信號基于標簽的反向散射信號，信號測量環(huán)節(jié)引入誤差的因素較多、反向散射信號相較主動發(fā)射的信號弱，使得定位信號更容易受環(huán)境多徑和干擾的影響，這些都對測量量準確估計和位置精度計算帶來不小挑戰(zhàn)；但標簽超低成本、超低功耗、免維護的特性，也為無源物聯(lián)網(wǎng)定位帶來獨有的定位算法，這些都將在4.2章節(jié)展開詳細分析；l定位業(yè)務層：面向具體應用提供實時定位、電子圍欄、室內導航、活動軌跡等定位服務原子能力，并提供定位交互和展示的界面。由于定位網(wǎng)絡層決定了定位流程和算法的選擇，而定位算法又是定位技術的研究重點。所以在接下來的章節(jié)中按照定位網(wǎng)絡層、算法層、終端層和業(yè)務層的順序展開詳細分析。4.1.定位網(wǎng)絡層——組網(wǎng)架構與空口拓撲根據(jù)標簽與無源物聯(lián)網(wǎng)絡設備的連接方式，無源物聯(lián)網(wǎng)的定位網(wǎng)絡架構可分為3大類：單點式無源物聯(lián)網(wǎng)架構、組網(wǎng)式無源物聯(lián)網(wǎng)架構和蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)架構。無源物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)架構與定位算法和流程設計密切相關：在定位算法方面，單點式無源和蜂窩式無源中的直連拓撲都屬于定位信號收發(fā)一體的模式，定位算法類似；組網(wǎng)式無源和蜂窩式無源中引入中繼設備，在定位算法設計時需要考慮定位信號收發(fā)分離的情況。在定位流程方面，由于組網(wǎng)式無源引入了分布式節(jié)點設備、蜂窩式無源引入了中繼設備，定位流程需額外考慮中心節(jié)點設備與分布式節(jié)點設備、基站與中繼設備的交互。此外，蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)中，定位流程還需在遵循蜂窩定位網(wǎng)元的功能分工與流程設計的基礎之上，再增加功能以支持無源無源物聯(lián)網(wǎng)定位。4.1.1.單點式無源物聯(lián)定位架構單點式無源物聯(lián)，指無源物聯(lián)網(wǎng)設備與標簽直接連接的方式，傳統(tǒng)RFID就屬于該類架構。標簽附著在被定位的對象上，或作為定位參考標簽部署在定位區(qū)域中，標簽先通過采能中國移動模塊將射頻能或環(huán)境能量轉換成電能，驅動標簽處理和通信模塊的電路，再接收解調處理定位指令的信號，并通過反向散射的方式將定位無線信號發(fā)送至無源物聯(lián)網(wǎng)設備。無源物聯(lián)網(wǎng)設備負責激勵標簽、發(fā)送下行定位指令、接收上行定位信號，估算定位測量量并上報至定位服務平臺，供其進行位置解算。圖18提到的定位指令和定位信號，均遵循ISO18000-6C協(xié)議，復用無源物聯(lián)網(wǎng)設備發(fā)給標簽的盤存指令和標簽上報EPC（ElectronicProductCode，電子產(chǎn)品代碼）時的信號。圖18單點式定位系統(tǒng)網(wǎng)絡架構4.1.2.組網(wǎng)式無源物聯(lián)網(wǎng)定位架構在組網(wǎng)式無源物聯(lián)網(wǎng)定位架構中，標簽的讀寫由中心節(jié)點設備和分布節(jié)點設備共同負責，如圖19所示。一個中心節(jié)點設備與多個分布節(jié)點設備搭配部署，中心節(jié)點與定位平臺交互，控制分布節(jié)點向標簽發(fā)送激勵信號和定位指令，標簽將定位信號直接反射至中心節(jié)點，即定位信號的發(fā)送和接收分別由分布節(jié)點和中心節(jié)點承擔，在設計定位流程時需考慮中心節(jié)點設備與分布節(jié)點設備的配合，在設計定位算法時也要考慮定位信號往返路徑不同的問題。目前，組網(wǎng)式架構依舊遵循ISO18000-6C協(xié)議，這里提到的定位指令和定位信號，也是復用無源物聯(lián)網(wǎng)設備發(fā)給標簽的盤存指令和標簽上報EPC時的信號，未來將支持蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)的定位協(xié)議。圖19組網(wǎng)式定位系統(tǒng)網(wǎng)絡架構中國移動4.1.3.蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)定位架構在蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)中，基站或中繼設備集成標簽讀寫模塊，復用核心網(wǎng)5G定位網(wǎng)元SMLC（ServingMobileLocationCenter，服務移動定位中心）、LMF（LocationManagementFunction，位置管理功能）作為定位平臺，承載定位算法層的功能。其中SMLC與客戶定位應用交互，接收應用位置請求，返回位置信息；LMF接收來自SMLC的定位請求，向基站標簽讀寫模塊下發(fā)定位指令，接收來自基站的定位測量量，解算位置，并將位置信息回復至SMLC。為了確保定位安全，UDM（Unifieddatamanagement，統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理網(wǎng)元）網(wǎng)元參與標簽簽約和標簽的位置權限的管理。此外，有關定位信號，3GPP還未開展詳細討論，初步結論是由于標簽的低功耗和有限的計算能力，物理層和鏈路層協(xié)議不易太復雜。如圖20所示，標簽和基站的空口拓撲分細分為以下3種情況[14]：l空口拓撲1：基站集成標簽讀寫模塊，與標簽直連，發(fā)送激勵信號和定位指令，標簽向基站反向散射定位信號，基站的標簽讀寫模塊估算定位測量量并發(fā)送至核心網(wǎng)進行位置解算，屬于收發(fā)一體式架構；l空口拓撲2：中繼設備部署在距離標簽較近的位置，向發(fā)送激勵信號和定位指令；標簽向基站的反向散射定位信號，由基站標簽讀寫模塊負責估算定位測量量，屬于收發(fā)分離式架構；l空口拓撲3：手機等終端設備集成標簽讀寫模塊，與標簽交互，手機接收來自核心網(wǎng)的定位請求，激勵標簽并發(fā)送定位指令，標簽反向散射定位信號，手機負責估算定位測量量，上報至核心網(wǎng)。這里手機也被認為是中繼設備，整個架構屬于收發(fā)一體式架構。圖20蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)定位系統(tǒng)組網(wǎng)架構中國移動4.2.定位算法層——定位測量量估計與位置解算4.2.1.定位測量量估計定位測量量是指用來計算定位對象位置的測量參數(shù)，在無源物聯(lián)網(wǎng)中，測量量除了包含無線信道測量常用的信號相位、信號強度RSSI外，還包含標簽的盤存頻率和無源物聯(lián)網(wǎng)設備或天線ID信息等位置解算的輔助信息。此外，標簽、無源物聯(lián)網(wǎng)設備的固有誤差、信號干擾、多徑環(huán)境等都給測量量的準確估算帶來不小影響。本章節(jié)先介紹無源物聯(lián)網(wǎng)定位中測量量的定義和估計方法，再重點介紹測量量預處理技術。.定位測量量分析1.信號相位無源物聯(lián)網(wǎng)通信中，信號傳播的流程如圖21所示，無源物聯(lián)網(wǎng)設備先發(fā)出指定頻段的載波信號Ssend激活標簽，載波再搭載盤存指令發(fā)出，標簽解調來自無源物聯(lián)網(wǎng)設備的信息，并將信息調制到載波上反向散射出去；無源物聯(lián)網(wǎng)設備接收來自標簽的反向散射信號Srecv，解調出其中的信息，完成整個通信的流程。圖21無源物聯(lián)網(wǎng)的無線信號傳播示意圖通信過程開始的階段，無源物聯(lián)網(wǎng)設備發(fā)出的信號為Ssend：Ssent(t)=Acos(2πfct+φ0+φT)（4-1）其中，A為信號的幅度，fc為信號的載波頻率，φ0為信號的初始相位，φT為信號在無源物聯(lián)網(wǎng)設備發(fā)送鏈路產(chǎn)生的相位。標簽在信號到達之后被激活，將自身的信息進行調制后反向散射出去，無源物聯(lián)網(wǎng)設備接收的返回信號為Srecv。中國移動Srecv(t)=αδAcos(2πfc(t-τT-τR)+φ0+φT+φtag+φR)（4-2）其中，δ為信號傳輸?shù)倪^程中產(chǎn)生的衰減系數(shù)，τT和τR為信號前向和后向傳輸所消耗的時間，φR為信號在無源物聯(lián)網(wǎng)設備接收鏈路產(chǎn)生的相位。同時，標簽對信號進行調制的過程中也會引起的相位變化，α代表標簽的調制信息，φtag為信號在標簽中產(chǎn)生的相位。各個階段引入的相位變化如圖22所示，所有的相位變化中，只有信號傳播過程中τT和τR產(chǎn)生的相位變化才是與測距相關的相位參數(shù)，其他過程引入的相位均為誤差。圖22信號傳播過程中相位變化示意圖目前比較通用的方法是使用I/Q解調的方式獲取信號的相位信息，其流程如圖23所示。圖23I/Q解調原理圖無源物聯(lián)網(wǎng)設備在接收到信號之后，會將接收信號分為兩路，兩路接收信號分別與本振產(chǎn)生的兩路正交信號混頻，再對混頻后的信號低通濾波即可獲得I/Q兩路的基帶信號，根據(jù)I/Q兩路的基帶信號即可解析出接收信號中的相位信息。本地振蕩器產(chǎn)生的信號SLO為：SLO(t)=ALOcos(2πfct+φLO)其中φn=φ0+φT+φtag+φR-φLO。此時，可計算出信號中如下式所示的相位信息：中國移動φ=arctan（4-6）（4-7）2.信號強度RSSI標簽接收無源物聯(lián)網(wǎng)設備天線發(fā)送的連續(xù)波，并在此基礎上調制數(shù)據(jù)返回信號，將信號來回的過程分開建模，則標簽收到的來自激勵器發(fā)送天線的電磁波能量可以表示為：ag-Rx=eader-TxGreader-TxGtagL（4-8）Ptag?Rx為標簽的接收能量，Preader?Tx為無源物聯(lián)網(wǎng)設備天線發(fā)射的信號能量，Greader?Tx和Gtag分別為無源物聯(lián)網(wǎng)設備天線和標簽天線的信號增益，L為信道衰減系數(shù)，d1為前向通信距離，同理可得無源物聯(lián)網(wǎng)設備接收天線接收到的標簽信號的能量為：eader-Rx=ag-TxGreader-RxGtagL（4-9）Preader?Rx為無源物聯(lián)網(wǎng)設備天線的接收能量，Ptag?Tx為標簽線反射的信號能量，d2為后向通信距離，假設標簽對的能量利用率為β,即Ptag?Tx=βPtag?Rx，則聯(lián)立上式可得通過能量Preader-Rx可解算得到RSSIRSSI=10log10(P)（4-11）當無源物聯(lián)網(wǎng)為收發(fā)一體式設備，即d1和d2相等時，RSSI公式如下，RSSI0為d0處的RSSI值，n為路徑損耗系數(shù)（n的推薦值為2）?？梢钥吹疆攄越小，即標簽距離無源物聯(lián)網(wǎng)設備越近，則RSSI值越大。RSSI=RSSI0-10nlog10（4-12）3.標簽盤存頻率當標簽與無源物聯(lián)網(wǎng)設備之間完成一次盤存流程，即認為標簽被無源物聯(lián)網(wǎng)設備讀取了中國移動一次。標簽在距離無源物聯(lián)網(wǎng)設備天線較近的區(qū)域時,單位時間的讀取次數(shù)很高,而且較為穩(wěn)定，該指標可用于粗比較標簽與無源物聯(lián)網(wǎng)設備天線之間的相對距離。4.無源物聯(lián)網(wǎng)設備或天線ID當標簽被無源物聯(lián)網(wǎng)設備識別，可認為標簽在對應天線的激勵與識別范圍內，即激勵設備天線ID與接收器天線ID可大致反應標簽所處空間范圍。對于一體式設備，通過天線ID可約束范圍為無源物聯(lián)網(wǎng)設備天線的激勵與識別范圍；對收發(fā)分離式設備，通過天線ID可約束范圍為激勵設備天線激勵范圍與接收器天線識別范圍的交集。.定位測量量預處理定位精度很大程度上取決于定位測量量的準確性，但由于設備固有誤差、信號干擾、環(huán)境多徑等因素，定位測量量的準確性受到很大影響。本小節(jié)將從標簽與無源物聯(lián)網(wǎng)設備固有誤差消除、干擾消除和環(huán)境多徑誤差消除以及定位測量量修正幾方面討論消除或補償這些不利因素影響的方法。.1.設備固有誤差消除或減弱1.標簽SFO或CFO消除為了消除標簽SFO（samplingfrequencyoffset，采樣頻率偏移）對定位測量量的影響，可先對SFO預處理，從而消除SFO。假設載波信號頻率為f0，標簽調制頻率為f1，由于SFO引起的頻率誤差為Δf（假設為正值），則接收端接收的信號頻率分別為：f0＋f1+Δf和f0-f1+Δf，接收的信號與載波信號做頻域相關之后，可獲得f1+Δf。由于無源物聯(lián)網(wǎng)設備已知f1，則可獲得由于標簽SFO引起的頻率誤差Δf。根據(jù)該值，無源物聯(lián)網(wǎng)設備可對定位測量量相位進行預處理或補償。此外，結合標簽的調制方式，例如，幅度鍵控OOK，設計標簽反向散射信號的序列，輔助接收端通過相關操作估計標簽的SFO或CFO（CarrierFrequencyOffset，載波頻率偏移）。2.標簽反向散射引起的載波相位變化消除無源物聯(lián)網(wǎng)定位系統(tǒng)由于標簽反向散射引起的載波相位變化φtag，對標簽反射載波信號相位測量造成誤差影響，例如：標簽類型，標簽貼附物，標簽貼附方式、標簽周期環(huán)境變化中國移動等因素相關。通常在測量相位過程中，將標簽反向散射引起的載波相位變化假定在短時間周期內變化較小，通過多次測量進行差分處理消除這部分固定變化相位φtag，減小標簽反向散射的相位變化對定位測量精度的影響。3.基于無源物聯(lián)網(wǎng)設備SFO或STO消除的相位采集改進若無源物聯(lián)網(wǎng)定位系統(tǒng)采用收發(fā)分離的架構，還需要考慮收端與發(fā)端的SFO或STO（SamplingTimeOffset，采樣時間偏移）造成的失步對定位測量量的影響。相干時間內，進行多路徑配置，發(fā)送端在時間T1發(fā)送packet1給接收端，并在時間T2發(fā)送packet2給接收端，接收端根據(jù)兩個不同時刻的接收信號進行相關，獲得相干時間內的同步誤差。如圖24所示，接收機根據(jù)接收的packet1和packet2進行相關（圖①),獲得同步誤差（圖②),再根據(jù)同步誤差進行補償后實現(xiàn)收發(fā)端信號同步（圖③)。圖24收發(fā)分離架構下的收發(fā)端非理性因素消除4.定位系統(tǒng)編碼方式配置無源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)配置標簽采用不同的編碼方式和BLF（BackscatterLinkFrequency，反向鏈路頻率）帶寬，對應無源物聯(lián)網(wǎng)設備的靈敏度值不同，無源物聯(lián)網(wǎng)設備可測量到標簽最小RSSI功率值也不同，進而影響定位標簽的距離范圍。雖然無源物聯(lián)網(wǎng)設備靈敏度越高，測量RSSI功率值范圍就越大，但實際測得的RSSI值越小時，自干擾信號和噪聲會導致測量RSSI誤差范圍增大，對標簽定位精度影響更大。因此，在定位測量過程中，需要結合測量定位精度，綜合考慮無源物聯(lián)網(wǎng)設備對標簽編碼方式和BLF帶寬合理配置值。.2.干擾消除干擾分量的存在會降低接收機的靈敏度，也會對測量信號的幅值、相位造成影響，進一步影響無源物聯(lián)網(wǎng)的定位精度。針對收發(fā)一體架構，假設標簽不具備大的搬頻能力，基于相同的頻譜反向散射信號。因此，無源物聯(lián)網(wǎng)設備接收反向散射信號的同時，會接收到發(fā)送端發(fā)送的載波泄露信號，對反向散射信號的解調和測量造成干擾，該干擾稱為自干擾。此外，由于環(huán)境中存在墻體等遮擋物，使得無源物聯(lián)網(wǎng)設備發(fā)送載波信號的同時，也將接收遮擋物反射的信號，對反向散射信號的解調和測量造成干擾，此類干擾稱為雜波干擾或反射干擾。針對收發(fā)分離架構，分布式節(jié)點設備或中繼設備發(fā)送載波信號，接收器接收反向散射信號的同時，將接收來自中繼設備的載波信號，由于載波信號和反向散射信號的頻率相近，載波信號將對反向散射信號的解調和測量造成干擾，該干擾稱為交叉鏈路干擾。無論哪種干擾類型，都會對接收機的靈敏度造成影響。干擾會增強反向散射信號的測量難度，對定位精度造成影響。例如，如果不對自干擾進行抑制，則信號進入接收端的LNA（LowNoiseAmplifier，低噪聲放大器）會產(chǎn)生交調干擾，ADC（Analog-to-DigitalConverter，模數(shù)轉換器）會飽和，造成相位測量誤差[21]。圖25無源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的干擾抑制示意圖此處，針對收發(fā)一體式和收發(fā)分離式架構，提出干擾消除或干擾抑制的方法：l無源物聯(lián)網(wǎng)設備側干擾抑制[15]：如圖25所示，主要有三種抑制方式，1）空域干擾隔離：基站作為無源物聯(lián)網(wǎng)設備發(fā)送用于定位的載波信號時，收發(fā)天線隔離和收發(fā)天線之間增加物理擋板可實現(xiàn)干擾隔離。例如，收發(fā)天線物理隔離可以隔離30dB，擋板可以隔離47dB，則天線域隔離可以達到77dB的抑制效果；2）模擬域電路抑制：通過構建等幅反相的信號，實現(xiàn)自干擾消除（如45dB）；3）數(shù)字域干擾抑制：自干擾信號經(jīng)過ADC后，通過信道估計構建等幅反相的信號，實現(xiàn)數(shù)字域自干擾消除（如10dB）。l標簽高速率調制：在未來針對蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)的標簽設計時，可采用高速率調制，增大中國移動反向散射信號與載波信號的頻率間隔（如20MHz），接收端通過模擬濾波器可以抑制自干擾或交叉鏈路干擾。但該方法對標簽的能力提出了較高的要求，需要標簽具有較大的搬頻能力，例如，4.3章節(jié)提到的II-A類標簽。.3.環(huán)境多徑誤差處理針對環(huán)境中的多徑誤差，可通過采集不同頻點的相位，CFR（ChannelFrequencyResponse，信道頻率響應）重構，使用快速傅里葉逆變換可獲得信號傳播時間粗估計值，進而進行多徑抑制。完成設備固有誤差消除后，若共K個頻點，可得到每個頻點相位可根據(jù)該相位進行CFR重構Ci=aie-jφi（4-13）Ci為接收天線在頻點fi的CFR。ai為接收天線頻點i下信號的衰減系數(shù)，可基于前導序列估計，已知標簽的前導序列為Qk，其中，k=0,1，?,L-1，L表示前導序列長度。接收端接收的前導序列為Rk，則頻域信道衰落系數(shù)ai表示為：（4-16）再通過快速傅里葉逆變換可獲得信號傳播時間函數(shù)為：f(t)=IFFT(C)（4-17）時域信息波形圖峰值對應的時間τ即信號傳播的最短路徑的飛行時間,根據(jù)該飛行時間可得待測目標所在位置相對距離粗估計值為d0=cτ（4-18）假設有M條多徑，則可得接收天線對應頻率fi的CFR為：Ci=a0e-jfid+1a1e-jfidm（4-19）其中，a0和am分別為LoS路徑的信號幅度和第m條NLoS路徑的信號幅度，d和dm分別為LoS路徑的真實距離和第m條NLoS路徑的真實距離。通過距離粗估計值對各頻點的中國移動相位進行處理，可抑制多徑效應對LoS信號的影響，得到多徑抑制后的相位測量值為：1Cie-j（4-20）.4.相位誤差消除1.相位中心矯正[16]相位中心為無源物聯(lián)網(wǎng)設備發(fā)送和接收電磁波的測量起算點?，F(xiàn)有的大多數(shù)工作將無源物聯(lián)網(wǎng)設備天線的質心近似地視為相位中心（二者未必完全重合這種近似會產(chǎn)生一些小的測量誤差，在大多數(shù)實際場景中，進行設備固有誤差消除可滿足需求。然而，如果需要更精細的定位，則需要進行相位中心矯正，進而實現(xiàn)更精準的誤差消除和位置解算。將標簽在平面中沿著已知軌跡移動，同時，無源物聯(lián)網(wǎng)設備通過需要校準的天線不斷輪詢標簽。得到一組相位，令n為窗口長度，則可將采集到的相位向量列表轉化為m*n的相位矩陣S。由于標簽移動軌跡已知，可得到每個相位采集的位置矩陣T。由于測量中存在NLoS影響，需要進行LoS解算，由于不同位置NLoS信號相位方向不一致，以每個窗口第一個相位為錨點，后續(xù)相位根據(jù)距離差轉化為第一個位置的理論相位，將多個相位疊加后NLoS信號可得到抑制，得到較為純凈的LoS信號相位，如圖26所示。Phase1Phase.e-j（4-23）中國移動圖26多個相位疊加抑制NLoS信號示意圖基于計算得到的LoS信號相位，可構建全息圖，如某位置為相位中心，則相位固有誤差為：（4-24）如果該位置確實為相位中心，則計算得到的固有誤差會比較接近，將每個窗口計算得到的固有誤差組合為數(shù)組PO，則判定位置是否為相位中心的似然函數(shù)為：PO=[φ1,…φm]（4-26）通過遍歷全息圖中各點似然值，確定似然值最大的位置為相位中心。2.相位解纏繞由于相位存在模糊性，直接使用采集相位定位將會導致算法相對復雜且效率低，在數(shù)據(jù)連續(xù)采集的定位任務中，可通過相位解纏繞恢復相位的整周模糊度或部分模糊度。相位解纏繞算法是將前一時刻的采集相位與當前時刻的采集相位進行比較，當相位絕對跳變大于或等于180度時，加或減整數(shù)倍的360度來進行相位矯正。但該方法同樣需要滿足空間采樣理論，當相位缺失距離超過四分之一波長時，解纏繞會失敗，可通過卡爾曼濾波等方式去除干擾點平滑相位變化曲線，實現(xiàn)更好的解纏繞效果[17]。3.收發(fā)分離對相位的影響消除針對收發(fā)分離的組網(wǎng)式無源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，在接收端采用基于頻率差的消除方法。在分布式節(jié)點設備向標簽發(fā)射激勵信號的同時，中心節(jié)點設備通過空口收到分布式節(jié)點設備的激勵Si信號，進行如下計算公式可以跟蹤獲得分布式節(jié)點設備和中心節(jié)點設備的收發(fā)系統(tǒng)頻率偏中國移動差，并通過激勵設備進行頻率預補償值，具體相位補償值φ如下：θ=angle（4-27）（4-28）其中，L表示測量的樣本點數(shù)，N表示測量頻率相差的樣點間隔，F(xiàn)s表示系統(tǒng)采樣率。4.2.2.位置解算無源物聯(lián)網(wǎng)定位技術屬于無線通信定位技術的一種，主要采用無源射頻波作為信息的載體進行位置的測算，所采用的定位特征和定位算法與信號的特征類型息息相關。本章節(jié)主要基于ISO18000-6C的通信協(xié)議，對基于指紋的定位技術、基于距離模型的定位、基于角度模型的定位方法進行了詳細分析，適用于單點式和組網(wǎng)式無源物聯(lián)網(wǎng)定位。在實際應用中，可根據(jù)定位精度、組網(wǎng)架構以及天線部署情況來選擇定位算法。此外，蜂窩無源物聯(lián)網(wǎng)因為標簽、網(wǎng)絡架構以及通信協(xié)議的變化，可采用本章節(jié)提到的定位算法，但在實現(xiàn)細節(jié)上需要進行差異化適配，將在未來展開進一步研究。.基于指紋的定位算法指紋是指目標位置標簽的信號特征，通常通過匹配算法將指紋特征與目標位置關聯(lián)起來。任一具備位置獨特性的特征或特征組合都可以作為位置指紋。在無源物聯(lián)網(wǎng)的定位場景中，可采用RSSI、相位作為指紋特征。無源物聯(lián)網(wǎng)中基于指紋的經(jīng)典定位算法包括Landmarc算法[18]和VIRE（VirtualReferenceElimination）算法[19]。1.Landmarc算法Landmarc定位算法核心思想是建立在接收信號強度指示RSSI之上的質心權重算法，通過實時獲取的參考標簽的RSSI值作為參考，消除鄰近位置的環(huán)境因素對這些標簽信號傳播的共同干擾，從而提高對物體定位的精度。中國移動圖27Landmarc定位算法示意圖如圖27所示，假設有N個無源物聯(lián)網(wǎng)設備，M個參考標簽，L個待測標簽，定義參考標簽在各個無源物聯(lián)網(wǎng)設備上的信號強度矢量為：其中，S表示無源物聯(lián)網(wǎng)設備n接收到的參考標簽m的RSSI值。設無源物聯(lián)網(wǎng)設備讀取待測標簽時收到的信號強度矢量為E：其中，E表示無源物聯(lián)網(wǎng)設備n接收到的待測標簽l的RSSI值。根據(jù)KNN（K-NearestNeighbor，K鄰近算法）算法，需要計算待測標簽和參考標簽之間的歐式距離來挑選距離待測標簽最近的前k個參考標簽，得到矢量矩陣D其中，D表示參考標簽m與待測標簽t之間的歐式距離，因為有N個無源物聯(lián)網(wǎng)設備，所以需要增加一步求和，減少因為單個無源物聯(lián)網(wǎng)設備可能引發(fā)的誤差。中國移動當D越小，表示待測標簽l越接近參考標簽m，對單個待測標簽的距離進行排序，選取前k個D值對應的參考標簽，意味著這k個參考標簽距離該待測標簽最近。然后，使用KNN算法，通過k個近鄰標簽的坐標信息和權重，得到待測標簽的坐標，計算公式如下：其中，表示第i個近鄰參考坐標的權重值，因為距離越近的標簽其標簽越有價值，所占權重應該越大。算法的性能評價是利用待測標簽的計算位置與實際位置的均方誤差來進行描述的：RMSE=（4-34）其中，x,y)是待測標簽j的實際位置，(xj,yj)是通過Landmarc算法計算得到的標簽j的坐標值。Landmarc定位算法改變了單純依靠無源物聯(lián)網(wǎng)設備和待定位目標信息實現(xiàn)定位，其最大的特點在于引入了參考標簽，參考標簽相對無源物聯(lián)網(wǎng)設備而言，價格更低，從而降低了無源物聯(lián)網(wǎng)定位系統(tǒng)的成本，避免了使用過多無源物聯(lián)網(wǎng)設備而產(chǎn)生的大量互相干擾的問題，同時也提升了定位系統(tǒng)的精度，如圖28所示。圖28Landmarc算法在不同k值下的定位精度2.VIRE算法Landmarc算法的位置精度與參考標簽的數(shù)量具有較緊密的關聯(lián)。當標簽數(shù)量達到一定量時，位置精度可以保持在高水平。然而，過多增加參考標簽不僅導致了成本的一定上升，而且參考標簽之間的信號干擾在一定程度上也影響定位效果。為解決標簽密度過大造成的干中國移動擾問題，使用VIRE算法引入虛擬參考標簽，保證定位精度的同時，降低參考標簽引入的成本。虛擬參考標簽的使用增加了輔助定位點，同時不對其它標簽造成干擾，也避免了硬件成本的上升。如圖29所示，在定位區(qū)域中，設存在的真實參考標簽個數(shù)為Q，無源物聯(lián)網(wǎng)設備個數(shù)為M，待定位標簽數(shù)量為L，虛擬參考標簽數(shù)量為N。在每4個真實參考標簽覆蓋的小區(qū)域內等距插入虛擬參考標簽。圖29VIRE定位算法示意圖無源物聯(lián)網(wǎng)設備根據(jù)已知真實參考標簽的RSSI值，通過插值算法，計算出每個虛擬參考標簽的RSSI值。計算出所有參考標簽的RSSI值之后，VIRE通過計算參考標簽與待定位標簽RSSI之間的差值與閾值篩選出每個閱讀器所獲得的參考標簽。圖30虛擬參考標簽的篩選示意圖接下來，采用“模糊地圖”來篩選參考標簽：l整個定位區(qū)域被劃分成大小相同的網(wǎng)格單元，每個網(wǎng)格單元的中心都是一個虛擬參考標簽，無源物聯(lián)網(wǎng)設備按順序掃描，獲取區(qū)域中的參考標簽與待定位目標的信號強度值；l如圖29所示，無源物聯(lián)網(wǎng)設備利用自己所測出的值求出歐式距離，將其與設定好的閾值作比較，小于閾值的虛擬標簽涂黑，大于閾值的虛擬標簽不作處理。改變閾值N次（例如，圖中所述的4次），該無源物聯(lián)網(wǎng)設備可得到不同的虛擬參考標簽。這些虛擬參考標