新一代RedCap高精度定位定位芯片的优势，引领5G定位创新
导读
随着首个redcap标准问世，业界也开始依据标准推动其商用化进程，本土aiot芯片与解决方案提供商北京智联安科技有限公司不仅着眼于redcap自身的通讯特性，更是将其与5g定位融合。 多年来，通信代际升级一直是推动数字经济发展的中坚力量。1990年的2g开启了语音时代；2000年的3g实现了移动互联；2010年来到了4g的移动宽带互联阶段；而4.5g时代下的蜂窝iot则是开启了移动物联的新纪元；行至2020年，5g的商用落地又再一次推动产业向万物互联跃迁。
5g演进过程中的标准化工作一直备受瞩目，是其产业应用的重要基石。就在今年6月，5g r17标准宣布冻结，标志着5g第二个演进版本标准正式完成。按照3gpp此前的计划，r18将开始对5g advanced进行标准化，所以r17作为5g标准第一阶段收官之作，具有承上启下的意义。而5g r17版本中引入的最具代表性的技术当属redcap，为5g一张网中引入了中高速物联网的能力。
随着首个redcap标准问世，业界也开始依据标准推动其商用化进程，其中，本土aiot芯片与解决方案提供商北京智联安科技有限公司不仅着眼于redcap自身的通讯特性，更是将其与5g定位融合。在11月14日召开的首届移动物联网大会上，北京智联安科技有限公司市场销售高级副总裁王志军带来了主题为《5g redcap高精度定位驱动新型物联网业务》的演讲，展示了公司定义的新一代redcap高精度定位定位芯片的优势。
补齐5g网络能力的中间地带
众所周知，5g定义了三大场景——embb针对大带宽应用，urllc针对高可靠超低时延应用，而mmtc主要针对低速率、大连接的物联网应用。看似全面，但其实还隐藏了一块未被辐射到的需求空白区。
例如，在智慧工厂内，5g的超大带宽和高可靠低时延特性可以实现对工业机器人的精准控制，但仍有一类设备，既用不到如embb那般高速传输，却又需要比nb-iot和emtc这些低功耗广域网更高性能的网络，典型的比如监控摄像头、温湿度传感器、工业可穿戴设备等。此时，5g redcap终端就能派上用场，它能满足低成本、低功耗、中等数据传输的物联网需求。
“小红帽”redcap的全称是reducedcapability，即“降低能力”，定位是应用于中高速物联网场景。当前，redcap主要针对的领域包括工业无线传感网、智慧城市视频、智能车联和可穿戴设备。由于原生于5g，redcap天然便具有5g nr的优势，除了支持包括毫米波在内的非常广泛的频段、网络效率更高、支持波束赋形、可连接到5g核心网等特性之外，redcap与5g定位的结合更值得引起业界关注。
物联网创新离不开位置服务作为支撑，尤其是高精度定位，例如老人/儿童防走丢、停车场车位引导、工厂内机器人工作轨迹、货物流转轨迹记录等场景。随着应用场景更加细化、需求更加明确，终端对于定位系统的低功耗、低成本与高精度需求也更加强烈。
同时，无论是消费端亦或产业应用都更加强调全场景智能，而这无疑也要求定位系统能够做到室内、室外位置信息的无缝衔接。纵观现有的主流定位技术，uwb、wifi、蓝牙由于定位精度、信号穿透能力、部署成本的差异，分别在家居、商超、体育场馆等室内场景下实现了规模化应用，但在面对室内、室外定位衔接时，均需要通过技术融合的方式来补齐室外定位。而随着5g定位标准的落地，以及5g定位能力的进一步增强，高精度定位市场也迎来一轮革新。
早在r16中引入的5g定位由ue终端、5g无线接入网、5g核心网、运营商5g位置服务平台组成，定位精度可以达到室内3米以及室外10米，满足了普通商用场景米级定位的需求。而r17中则是进一步增强了5g的精准定位，针对一般商用场景，r17定位精度目标从室内3m、室外10m提升到了亚米级，定位的时延要求小于100ms；在工业物联网场景，r17定位精度误差要求小于20cm，定位的时延要求小于10ms。
显然，依托成熟的基础网络建设优势，5g定位不仅可实现通信+定位一张网、室内定位+室外定位一张网，还将定位精度提升到了亚米级，已经具备了冲击成熟商用场景的能力与优势。
纵观目前的高精度定位市场也是呈现百家争鸣的态势，针对室内、室外的不同应用场景，卫星定位、蓝牙、uwb等都在随着终端需求的增长而快速发展。然而，在室内外定位衔接时，目前的解决方案大多是采用融合定位，如gnss+uwb/ble等。当应用场景有回传位置信息等数据传输需求时，则需要单独辅以通信技术方案，采用4g或lora进行通讯。
换言之，5g高精度定位如果想要在物联网行业实现规模化商用，一方面需要解决室内外定位衔接问题，另一方面则是要降低终端芯片的功耗与成本，同时还要能够根据不同业务需求，与其他技术结合以实现数据回传功能。
首先，5g一张网的优势可以轻松解决室内外定位衔接问题，无需增加辅助技术，同时，5g定位还能复用现成的5g宏站或室分站，无需像uwb等定位技术一样重新布站；其次，redcap的轻量化、低功耗、低成本、中高速数据传输优势，则可以很好地帮助5g定位完成位置信息传输。剩下的芯片的功耗与成本问题则需要芯片供应商来解决，而在终端数量递增、定位需求爆发之际，针对5g高精度定位的布局对于企业而言又何尝不是一个新机遇？
抢占5g高精度定位新机遇
2021年3月，3gpp正式通过了新的wid（work item description，工作项目描述）——lphap（low power high accuracy positioning，低功耗高精度定位），其目标是把定位精度大幅提高至0.5米@90%甚至更高精度，并使定位终端电池续航能力达到“月”级甚至“年”级。这标志着3gpp将深度耦合5g通信及定位能力。
5g r17中，首先是通过优化差分定位降低了终端和基站收发时延的影响，同时支持多路径信号测量上报，辅助信息发送等提高到达角和离开角的测量精度，从而提高了定位精度；其次还通过定义按需发送的定位导频信号，降低定位测量的请求回应时间、终端测量时间及测量gap激活时间等举措降低了时延；最后还通过支持rrc非激活状态终端的定位测量、信令和流程等降低了功耗，并支持gnss定位的完好性判决增强，以及a-gnss定位增强，实现更优的gnss（全球导航卫星系统）辅助定位性能。
据智联安市场销售高级副总裁王志军介绍，5g高精度低功耗定位基于utdoa基站侧测量定位，在r17标准下可实现亚米级，将在r18标准下实现厘米级，上行带宽可以达到100mhz/200mhz，而这也与定位精度息息相关，“只有带宽高了，定位精度才能高”。同时，5g高精度低功耗定位的下行带宽为20mhz，这也正是redcap在sub-6ghz频段下的带宽。
诚如上文所言，在r17标准中得以进一步增强的5g定位对于芯片厂商而言可谓是一片亟待开垦的沃土，“修剪”掉功耗与成本之后便可看到无限生机。作为一家专业从事蜂窝物联网通讯芯片研发的ic设计公司，智联安科技早在2021年便启动了高精度低功耗定位芯片（mk8510）的研发工作，要知道，5g r17标准是在今年6月才宣布冻结的。
正是因为对于5g物联网通信技术趋势的灵敏嗅觉，智联安率先发布了第一款5g高精度低功耗定位芯片——mk8510，具备5g lphap低功耗高精度定位能力，支持n41，n77，n78，n79频段，上行100mhz定位信号发射，定位精度＜1m cep 90％ @los@100mhz，还为定位专门优化rf设计，支持全向发射。同时，得益于智联安特有的低功耗控制技术，其可实现每6s一次定位，1000mah电池续航可达12个月，覆盖更广，室内支持30~60米，室外支持200~300米。
redcap引领5g定位创新
可以说，智联安已经率先在5g定位的赛场上耕耘出了基础“试验田”，mk8510在产业应用中也收到了更多切实的需求反馈，其中最重要的便是数据回传、也就是通讯功能。
王志军坦言，mk8510虽然具备一定的通信能力，但在面对实际业务场景的大量数传需求时仍显得力不从心，这也是为何智联安在其迭代产品mk8520中引入了redcap，为5g高精度低功耗定位增强了通讯能力。
据介绍，智联安5g redcap高精度定位基于高性能通信dsp的软基带方案，能够实现亚米级的高精度低功耗定位，同时还配备了灵活强大的物理层加速器单元、经过硅验证的sub-6g 射频收发机以及功能丰富的扩展外设接口，可以满足更多应用场景的室内外定位需求以及位置信息传输需求。
毋庸置疑，5g定位凭借其室内室外一张网、易部署等特点，将逐步取代一些场景下的传统多定位技术融合方案，尤其是在其精度、功耗与成本逐步下探、可满足规模化应用之际，加之redcap的轻量化、低功耗、低成本传输特性，redcap融合5g定位兼具通信能力与高精度定位能力，势必将在更多物联网垂直行业大放异彩！
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5g演进过程中的标准化工作一直备受瞩目，是其产业应用的重要基石。就在今年6月，5g r17标准宣布冻结，标志着5g第二个演进版本标准正式完成。按照3gpp此前的计划，r18将开始对5g advanced进行标准化，所以r17作为5g标准第一阶段收官之作，具有承上启下的意义。而5g r17版本中引入的最具代表性的技术当属redcap，为5g一张网中引入了中高速物联网的能力。
随着首个redcap标准问世，业界也开始依据标准推动其商用化进程，其中，本土aiot芯片与解决方案提供商北京智联安科技有限公司不仅着眼于redcap自身的通讯特性，更是将其与5g定位融合。在11月14日召开的首届移动物联网大会上，北京智联安科技有限公司市场销售高级副总裁王志军带来了主题为《5g redcap高精度定位驱动新型物联网业务》的演讲，展示了公司定义的新一代redcap高精度定位定位芯片的优势。
补齐5g网络能力的中间地带
众所周知，5g定义了三大场景——embb针对大带宽应用，urllc针对高可靠超低时延应用，而mmtc主要针对低速率、大连接的物联网应用。看似全面，但其实还隐藏了一块未被辐射到的需求空白区。
例如，在智慧工厂内，5g的超大带宽和高可靠低时延特性可以实现对工业机器人的精准控制，但仍有一类设备，既用不到如embb那般高速传输，却又需要比nb-iot和emtc这些低功耗广域网更高性能的网络，典型的比如监控摄像头、温湿度传感器、工业可穿戴设备等。此时，5g redcap终端就能派上用场，它能满足低成本、低功耗、中等数据传输的物联网需求。
“小红帽”redcap的全称是reducedcapability，即“降低能力”，定位是应用于中高速物联网场景。当前，redcap主要针对的领域包括工业无线传感网、智慧城市视频、智能车联和可穿戴设备。由于原生于5g，redcap天然便具有5g nr的优势，除了支持包括毫米波在内的非常广泛的频段、网络效率更高、支持波束赋形、可连接到5g核心网等特性之外，redcap与5g定位的结合更值得引起业界关注。
物联网创新离不开位置服务作为支撑，尤其是高精度定位，例如老人/儿童防走丢、停车场车位引导、工厂内机器人工作轨迹、货物流转轨迹记录等场景。随着应用场景更加细化、需求更加明确，终端对于定位系统的低功耗、低成本与高精度需求也更加强烈。
同时，无论是消费端亦或产业应用都更加强调全场景智能，而这无疑也要求定位系统能够做到室内、室外位置信息的无缝衔接。纵观现有的主流定位技术，uwb、wifi、蓝牙由于定位精度、信号穿透能力、部署成本的差异，分别在家居、商超、体育场馆等室内场景下实现了规模化应用，但在面对室内、室外定位衔接时，均需要通过技术融合的方式来补齐室外定位。而随着5g定位标准的落地，以及5g定位能力的进一步增强，高精度定位市场也迎来一轮革新。
早在r16中引入的5g定位由ue终端、5g无线接入网、5g核心网、运营商5g位置服务平台组成，定位精度可以达到室内3米以及室外10米，满足了普通商用场景米级定位的需求。而r17中则是进一步增强了5g的精准定位，针对一般商用场景，r17定位精度目标从室内3m、室外10m提升到了亚米级，定位的时延要求小于100ms；在工业物联网场景，r17定位精度误差要求小于20cm，定位的时延要求小于10ms。
显然，依托成熟的基础网络建设优势，5g定位不仅可实现通信+定位一张网、室内定位+室外定位一张网，还将定位精度提升到了亚米级，已经具备了冲击成熟商用场景的能力与优势。
纵观目前的高精度定位市场也是呈现百家争鸣的态势，针对室内、室外的不同应用场景，卫星定位、蓝牙、uwb等都在随着终端需求的增长而快速发展。然而，在室内外定位衔接时，目前的解决方案大多是采用融合定位，如gnss+uwb/ble等。当应用场景有回传位置信息等数据传输需求时，则需要单独辅以通信技术方案，采用4g或lora进行通讯。
换言之，5g高精度定位如果想要在物联网行业实现规模化商用，一方面需要解决室内外定位衔接问题，另一方面则是要降低终端芯片的功耗与成本，同时还要能够根据不同业务需求，与其他技术结合以实现数据回传功能。
首先，5g一张网的优势可以轻松解决室内外定位衔接问题，无需增加辅助技术，同时，5g定位还能复用现成的5g宏站或室分站，无需像uwb等定位技术一样重新布站；其次，redcap的轻量化、低功耗、低成本、中高速数据传输优势，则可以很好地帮助5g定位完成位置信息传输。剩下的芯片的功耗与成本问题则需要芯片供应商来解决，而在终端数量递增、定位需求爆发之际，针对5g高精度定位的布局对于企业而言又何尝不是一个新机遇？
抢占5g高精度定位新机遇
2021年3月，3gpp正式通过了新的wid（work item description，工作项目描述）——lphap（low power high accuracy positioning，低功耗高精度定位），其目标是把定位精度大幅提高至0.5米@90%甚至更高精度，并使定位终端电池续航能力达到“月”级甚至“年”级。这标志着3gpp将深度耦合5g通信及定位能力。
5g r17中，首先是通过优化差分定位降低了终端和基站收发时延的影响，同时支持多路径信号测量上报，辅助信息发送等提高到达角和离开角的测量精度，从而提高了定位精度；其次还通过定义按需发送的定位导频信号，降低定位测量的请求回应时间、终端测量时间及测量gap激活时间等举措降低了时延；最后还通过支持rrc非激活状态终端的定位测量、信令和流程等降低了功耗，并支持gnss定位的完好性判决增强，以及a-gnss定位增强，实现更优的gnss（全球导航卫星系统）辅助定位性能。
据智联安市场销售高级副总裁王志军介绍，5g高精度低功耗定位基于utdoa基站侧测量定位，在r17标准下可实现亚米级，将在r18标准下实现厘米级，上行带宽可以达到100mhz/200mhz，而这也与定位精度息息相关，“只有带宽高了，定位精度才能高”。同时，5g高精度低功耗定位的下行带宽为20mhz，这也正是redcap在sub-6ghz频段下的带宽。
诚如上文所言，在r17标准中得以进一步增强的5g定位对于芯片厂商而言可谓是一片亟待开垦的沃土，“修剪”掉功耗与成本之后便可看到无限生机。作为一家专业从事蜂窝物联网通讯芯片研发的ic设计公司，智联安科技早在2021年便启动了高精度低功耗定位芯片（mk8510）的研发工作，要知道，5g r17标准是在今年6月才宣布冻结的。
正是因为对于5g物联网通信技术趋势的灵敏嗅觉，智联安率先发布了第一款5g高精度低功耗定位芯片——mk8510，具备5g lphap低功耗高精度定位能力，支持n41，n77，n78，n79频段，上行100mhz定位信号发射，定位精度＜1m cep 90％ @los@100mhz，还为定位专门优化rf设计，支持全向发射。同时，得益于智联安特有的低功耗控制技术，其可实现每6s一次定位，1000mah电池续航可达12个月，覆盖更广，室内支持30~60米，室外支持200~300米。
redcap引领5g定位创新
可以说，智联安已经率先在5g定位的赛场上耕耘出了基础“试验田”，mk8510在产业应用中也收到了更多切实的需求反馈，其中最重要的便是数据回传、也就是通讯功能。
王志军坦言，mk8510虽然具备一定的通信能力，但在面对实际业务场景的大量数传需求时仍显得力不从心，这也是为何智联安在其迭代产品mk8520中引入了redcap，为5g高精度低功耗定位增强了通讯能力。
据介绍，智联安5g redcap高精度定位基于高性能通信dsp的软基带方案，能够实现亚米级的高精度低功耗定位，同时还配备了灵活强大的物理层加速器单元、经过硅验证的sub-6g 射频收发机以及功能丰富的扩展外设接口，可以满足更多应用场景的室内外定位需求以及位置信息传输需求。
毋庸置疑，5g定位凭借其室内室外一张网、易部署等特点，将逐步取代一些场景下的传统多定位技术融合方案，尤其是在其精度、功耗与成本逐步下探、可满足规模化应用之际，加之redcap的轻量化、低功耗、低成本传输特性，redcap融合5g定位兼具通信能力与高精度定位能力，势必将在更多物联网垂直行业大放异彩！
【EsDA协议转换】Modbus转CANopen协议
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针对S698系列处理器的Windows平台集成开发环境
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