定位服务 (Location-based Service, LBS) 应用越来越广，企业界甚至已展开名为＂适地性营销＂的研究。星空联盟 (Star Alliance) 首套基于位置和地图的数字连接工具于去年 9 月在伦敦希思罗机场试水温，旨在根据个人乘客的位置、行程和数据，通过路线指南来规划机场的连接旅程以便快速通关。这套工具是与 FTE Startup Hub 成员 Living Map 合作，已集成到新加坡航空公司的移动应用程序 (APP)，未来还计划增加／增强连接旅程功能和新的用户旅程，并推广到其他成员航空公司和其他交通密集型机场。
图1：Living Map 可在任何室内、外空间进行定位，无需特定硬件基础设施
智能地图和 IoT 设备带动，＂跟踪即服务＂继之而起
市场研究机构 Allied Market Research (AMR) 统计，2019 年全球 LBS 市场产值为 289.5 亿美元，预估 2027 年将达到 1838.1 亿美元，2020～2027 年的年复合成长率 (CAGR) 为 26.3%。就应用面来看，由于车辆 GPS 部署不断增加，使运输和物流囊括 14% 市场。
受到智能地图和物联网 (IoT) 设备带动，地图和导航领域在 2019 年占据主导地位，夺下全球 1/5 市场份额；然而，随着基于消费者位置的策略性营销计划增加，零售领域或将成为预测期内最具成长潜力者，CAGR 达 29.7%；其中，广告相关者之 CAGR 上看 30.4%。另一研调单位 Research And Markets 预测，2021～2026 年＂跟踪即服务＂(Tracking as a Service, TaaS) 市场的 CAGR 为 25.08%，主要归功于仓库机器人、RFID (无线射频识別) 货车和自动驾驶汽车等进步带动物流和运输快速增长，让企业能够获取运营信息、了解资产的可用性和生产率。
另一方面，移动技术使用提高、车队操作效率需求增加以及眼动跟踪系统等电子监视系统亦是市场推力。全球导航卫星系统 (GNSS) 是 TaaS 的基础设施，用户可经由太空卫星的信号确定位置、速度和本地时间。GNSS 信号由各种卫星定位系统提供，包括全球星座和基于卫星的增强系统，是一种非常精确、连续、全天候的实时技术。高通 (Qualcomm)、博通 (Broadcom)、联发科技 (MediaTek)、优北罗 (u-blox)、意法半导体 (ST)、英特尔 (Intel)、古野电气 (FURUNO)、上海移远通信 (Quectel)、威航科技 (SkyTraq)、Navika Electronics 是领先的芯片供货商。
u-blox：多频 GNSS＋A-GPS，迅速实现＂厘米级＂定位
拥有逾二十年 GNSS 经验的优北罗 (u-blox)，其＂F9＂厘米级多频 GNSS 技术 (包括：美国 GPS、俄罗斯 GLONASS、欧洲 Galileo 和中国北斗) 已获小鹏汽车 (Xpeng Motors) 新款 P7 运动型电动车 XPILOT 3.0 高级驾驶辅助系统 (ADAS) 采用，以支持导航驾驶、自动停车和自动驾驶等功能。例如，一旦将导航目的地设定为某条高速公路，P7 就会依照路线指引执行自动车道变换、切换到高速道路，并实时选择最佳路线。u-blox F9 平台采用 L1/L2/L5 多频段 GNSS 信号修正电离层造成的定位误差，同时实现快速的首次定位时间。
图2：小鹏汽车新款 P7 运动型电动车 XPILOT 3.0 ADAS 采用 u-blox F9 厘米级多频 GNSS，支持导航驾驶、自动停车和自动驾驶等功能
资料来源：u-blox 提供
它能同时接收来自所有 GNSS 卫星信号，通过随时增加可见卫星的数量进一步提升定位效能。为达到厘米级准确度，u-blox F9＂多频实时动态定位＂(RTK) 不但可测量频率数据，还可测量每个信号的相位，RTK 更新速率最高达 20Hz。u-blox F9 平台具有内建的干扰和诈骗侦测系统，可防止故意和意外干扰。此外，以惯性传感器为基础的惯性定位 (dead reckoning) 可把高精准度效能扩展至大楼林立的都会环境中。另一款锁定运动手表、资产和家畜跟踪器等超低功耗的高整合 GNSS 平台─u-blox M10，一样可同时跟踪四个 GNSS 星系。
M10 接收器具备的 Super-S 技术可把定位信号从背景噪音中区分出来，即使在卫星信号微弱的情况下，也能撷取定位数据。它的高射频灵敏度使其能与小型天线配合使用，是精巧型产品设计的理想选择。以配戴运动手表为例，不论是在城市、森林或空旷地区跑步，u-blox M10 都能确保高度动态的定位精准度，并保持电池寿命。在连续跟踪模式下，M10 的功耗为 12mW。其增强的射频 (RF) 灵敏度也缩短了平台初始化时完成首次定位所需时间，进一步降低系统功耗；若切换到改良的 Super-E 模式，还能进一步延长电池寿命。
u-blox 另提供 AssistNow 辅助全球定位系统 (A-GPS) 服务，可加速定位并提高准确度——根据所需的辅助等级，此服务能以免费或固定收费方式提供。u-blox M10 平台可通过分析原始 GNSS 数据、干扰侦测策略和嵌入式滤波器来侦测诈骗信号，以降低频内 (in-band) RF 干扰效应。基于 u-blox M10 定位平台的首批产品为 MAX-M10S GNSS 模块和 UBX-M10050 GNSS 芯片组，现已开始供货。新开发的 u-center GNSS 评估软件可增强和简化新 u-blox M10 平台的设计。考虑到与 IoT 的连接，u-blox 推出微型系统级封装 (SiP) 的 ALEX-R5 模块。
图3：u-blox M10 较先前公尺级 GNSS 的功耗低了五倍，非常适合电池供电应用
资料来源：u-blox 提供
GNSS＋LPWAN，＂卫星物联网＂定位更快、覆盖更广
由 UBX-R5 LTE-M/NB-IoT 芯片组及 M8 GNSS 芯片组成的 ALEX-R5 模块，集成低功耗广域网 (LPWAN) 和 GNSS 硬件组件，23 dBm 的蜂窝式传输功率可确保终端设备在所有信号条件下均能有效运作，即使是在小型基站边缘、地底下或其他恶劣环境也无碍。一般模块通常无法在潮湿或振动环境正常运作，但强固型 SiP 结构可应对恶劣环境；ALEX-R5 具备第三级的湿度敏感度 (MSL 3)，可减少处理和设备生产的复杂性，并已针对对功率敏感以及电池供电的应用进行了优化设计，可解决穿戴式设备和连网医疗设备等尺寸受限等应用的常见痛点。
低功耗、不同用户选项加上 GNSS Super-E 模式，可进一步平衡功耗和效能。再者，u-blox IoT 定位即服务 (LaaS) 搭配 CellLocate蜂窝式移动定位和 AssistNow 免费 A-GPS 服务还可增强定位效能。受惠于自行掌握所有的技术组成构件，并拥有完整的硬件和软件解决方案，u-blox 可确保组件的长期供应，并提供整个平台及芯片组层级的使用寿命支持。ALEX-R5 工程样品于今年第一季开始供应，用户只需对已部署的设备进行软件升级，便能与 5G 网络兼容，协助用户无缝接轨下一代蜂窝式通信。
ALEX-R5 还支持 IoT 安全即服务的 Secure Cloud 功能，以内嵌的硬件式安全组件为基础，可实现专为 LPWAN 设备设计的轻量级预共享密钥管理系统。GNSS 结合 LPWAN 的＂卫星物联网＂正悄然成形，智能标签厂商 Jiobit 亦在今年推出 LTE-M (LTE Cat-M1) 的＂Jiobit Next＂产品，集成蓝牙、Wi-Fi、蜂窝、GPS 等无线电组合及 LPWAN，定位更快、覆盖更广；另借助低功耗电子设备和增强的渐进式信标算法，平均电池寿命较前一代提高 50%，官方宣称在典型使用模式下，充电一次可撑 10 天。
图4：u-blox ALEX-R5 专为维持 IoT 寿命和 5G 就绪而设计，且支持 IoT 安全即服务的 Secure Cloud 功能
资料来源：u-blox 提供
GNSS＋5G，成 LBS 和 IoT 定位引擎核心
COVID-19 的骤然来访，的确对人们生活造成很大的变化。《科学日报》在 2020 年9 月发表的一项研究显示：肺炎大流行期间，GNSS 反射法测量的信号质量可能因少了地面站附近停放汽车的干扰而显著提高——停放的汽车会散射 GNSS 信号而大幅降低高程数据质量，使它们在到达天线之前会被反射多次，就像破裂的镜子一样。此外，具有较大带宽以提供更好时间分辨率的 5G 网络，亦对 GNSS 有显著作用。5G 和 GNSS 将成为许多 LBS 和 IoT 应用的未来定位引擎核心。
Reportlinker.com 发布报告指出，由于 COVID-19 大流行，eHealth (包括在线医疗预约在内的远程医疗) 以及基于 GNSS 的触接者跟踪应用程序，已在整个亚太地区得到广泛使用，为亚太地区 GNSS 仿真器 (simulators) 的增长做出贡献，主要供货商包括：思博伦通信 (Spirent Communications)、罗德与施瓦茨 (Rohde & Schwarz)、VIAVI Solutions、海克斯康 (Hexagon)、是德科技 (Keysight Technologies)、优北罗 (u-blox)、Orolia、思禄克科技 (Saluki Technology) 和上海华测导航技术 (Huace Navigation) 等。
ReportLinker 表示，消费者 IoT 的快速普及、5G 在实现无处不在的连接贡献以及利用位置信息的可穿戴设备使用量增加，有望推动 GNSS 仿真器硬件、软件和服务的采用，全球 GNSS 仿真器市场规模将从 2020 年的1.06 亿美元增长到 2025 年的 1.65 亿美元，CAGR 为 9.3%。预测期内，可执行多个卫星信号仿真且能仿真单个或多个频率的＂多信道仿真器＂，以及包括支持、维护和基础架构的＂托管服务＂将以更高的 CAGR 增长。在 GNSS、LPWAN、5G 齐力合拱下，从远方至近处，LBS 的应用价值料将持续看涨。
