定位服務 (Location-based Service, LBS) 應用越來越廣，企業界甚至已展開名為＂適地性營銷＂的研究。星空聯盟 (Star Alliance) 首套基于位置和地圖的數字連接工具于去年 9 月在倫敦希思羅機場試水溫，旨在根據個人乘客的位置、行程和數據，通過路線指南來規劃機場的連接旅程以便快速通關。這套工具是與 FTE Startup Hub 成員 Living Map 合作，已集成到新加坡航空公司的移動應用程序 (APP)，未來還計劃增加／增強連接旅程功能和新的用戶旅程，并推廣到其他成員航空公司和其他交通密集型機場。
圖1：Living Map 可在任何室內、外空間進行定位，無需特定硬件基礎設施
智能地圖和 IoT 設備帶動，＂跟蹤即服務＂繼之而起
市場研究機構 Allied Market Research (AMR) 統計，2019 年全球 LBS 市場產值為 289.5 億美元，預估 2027 年將達到 1838.1 億美元，2020～2027 年的年復合成長率 (CAGR) 為 26.3%。就應用面來看，由于車輛 GPS 部署不斷增加，使運輸和物流囊括 14% 市場。
受到智能地圖和物聯網 (IoT) 設備帶動，地圖和導航領域在 2019 年占據主導地位，奪下全球 1/5 市場份額；然而，隨著基于消費者位置的策略性營銷計劃增加，零售領域或將成為預測期內最具成長潛力者，CAGR 達 29.7%；其中，廣告相關者之 CAGR 上看 30.4%。另一研調單位 Research And Markets 預測，2021～2026 年＂跟蹤即服務＂(Tracking as a Service, TaaS) 市場的 CAGR 為 25.08%，主要歸功于倉庫機器人、RFID (無線射頻識別) 貨車和自動駕駛汽車等進步帶動物流和運輸快速增長，讓企業能夠獲取運營信息、了解資產的可用性和生產率。
另一方面，移動技術使用提高、車隊操作效率需求增加以及眼動跟蹤系統等電子監視系統亦是市場推力。全球導航衛星系統 (GNSS) 是 TaaS 的基礎設施，用戶可經由太空衛星的信號確定位置、速度和本地時間。GNSS 信號由各種衛星定位系統提供，包括全球星座和基于衛星的增強系統，是一種非常精確、連續、全天候的實時技術。高通 (Qualcomm)、博通 (Broadcom)、聯發科技 (MediaTek)、優北羅 (u-blox)、意法半導體 (ST)、英特爾 (Intel)、古野電氣 (FURUNO)、上海移遠通信 (Quectel)、威航科技 (SkyTraq)、Navika Electronics 是領先的芯片供貨商。
u-blox：多頻 GNSS＋A-GPS，迅速實現＂厘米級＂定位
擁有逾二十年 GNSS 經驗的優北羅 (u-blox)，其＂F9＂厘米級多頻 GNSS 技術 (包括：美國 GPS、俄羅斯 GLONASS、歐洲 Galileo 和中國北斗) 已獲小鵬汽車 (Xpeng Motors) 新款 P7 運動型電動車 XPILOT 3.0 高級駕駛輔助系統 (ADAS) 采用，以支持導航駕駛、自動停車和自動駕駛等功能。例如，一旦將導航目的地設定為某條高速公路，P7 就會依照路線指引執行自動車道變換、切換到高速道路，并實時選擇最佳路線。u-blox F9 平臺采用 L1/L2/L5 多頻段 GNSS 信號修正電離層造成的定位誤差，同時實現快速的首次定位時間。
圖2：小鵬汽車新款 P7 運動型電動車 XPILOT 3.0 ADAS 采用 u-blox F9 厘米級多頻 GNSS，支持導航駕駛、自動停車和自動駕駛等功能
資料來源：u-blox 提供
它能同時接收來自所有 GNSS 衛星信號，通過隨時增加可見衛星的數量進一步提升定位效能。為達到厘米級準確度，u-blox F9＂多頻實時動態定位＂(RTK) 不但可測量頻率數據，還可測量每個信號的相位，RTK 更新速率最高達 20Hz。u-blox F9 平臺具有內建的干擾和詐騙偵測系統，可防止故意和意外干擾。此外，以慣性傳感器為基礎的慣性定位 (dead reckoning) 可把高精準度效能擴展至大樓林立的都會環境中。另一款鎖定運動手表、資產和家畜跟蹤器等超低功耗的高整合 GNSS 平臺─u-blox M10，一樣可同時跟蹤四個 GNSS 星系。
M10 接收器具備的 Super-S 技術可把定位信號從背景噪音中區分出來，即使在衛星信號微弱的情況下，也能擷取定位數據。它的高射頻靈敏度使其能與小型天線配合使用，是精巧型產品設計的理想選擇。以配戴運動手表為例，不論是在城市、森林或空曠地區跑步，u-blox M10 都能確保高度動態的定位精準度，并保持電池壽命。在連續跟蹤模式下，M10 的功耗為 12mW。其增強的射頻 (RF) 靈敏度也縮短了平臺初始化時完成首次定位所需時間，進一步降低系統功耗；若切換到改良的 Super-E 模式，還能進一步延長電池壽命。
u-blox 另提供 AssistNow 輔助全球定位系統 (A-GPS) 服務，可加速定位并提高準確度——根據所需的輔助等級，此服務能以免費或固定收費方式提供。u-blox M10 平臺可通過分析原始 GNSS 數據、干擾偵測策略和嵌入式濾波器來偵測詐騙信號，以降低頻內 (in-band) RF 干擾效應。基于 u-blox M10 定位平臺的首批產品為 MAX-M10S GNSS 模塊和 UBX-M10050 GNSS 芯片組，現已開始供貨。新開發的 u-center GNSS 評估軟件可增強和簡化新 u-blox M10 平臺的設計。考慮到與 IoT 的連接，u-blox 推出微型系統級封裝 (SiP) 的 ALEX-R5 模塊。
圖3：u-blox M10 較先前公尺級 GNSS 的功耗低了五倍，非常適合電池供電應用
資料來源：u-blox 提供
GNSS＋LPWAN，＂衛星物聯網＂定位更快、覆蓋更廣
由 UBX-R5 LTE-M/NB-IoT 芯片組及 M8 GNSS 芯片組成的 ALEX-R5 模塊，集成低功耗廣域網 (LPWAN) 和 GNSS 硬件組件，23 dBm 的蜂窩式傳輸功率可確保終端設備在所有信號條件下均能有效運作，即使是在小型基站邊緣、地底下或其他惡劣環境也無礙。一般模塊通常無法在潮濕或振動環境正常運作，但強固型 SiP 結構可應對惡劣環境；ALEX-R5 具備第三級的濕度敏感度 (MSL 3)，可減少處理和設備生產的復雜性，并已針對對功率敏感以及電池供電的應用進行了優化設計，可解決穿戴式設備和連網醫療設備等尺寸受限等應用的常見痛點。
低功耗、不同用戶選項加上 GNSS Super-E 模式，可進一步平衡功耗和效能。再者，u-blox IoT 定位即服務 (LaaS) 搭配 CellLocate蜂窩式移動定位和 AssistNow 免費 A-GPS 服務還可增強定位效能。受惠于自行掌握所有的技術組成構件，并擁有完整的硬件和軟件解決方案，u-blox 可確保組件的長期供應，并提供整個平臺及芯片組層級的使用壽命支持。ALEX-R5 工程樣品于今年第一季開始供應，用戶只需對已部署的設備進行軟件升級，便能與 5G 網絡兼容，協助用戶無縫接軌下一代蜂窩式通信。
ALEX-R5 還支持 IoT 安全即服務的 Secure Cloud 功能，以內嵌的硬件式安全組件為基礎，可實現專為 LPWAN 設備設計的輕量級預共享密鑰管理系統。GNSS 結合 LPWAN 的＂衛星物聯網＂正悄然成形，智能標簽廠商 Jiobit 亦在今年推出 LTE-M (LTE Cat-M1) 的＂Jiobit Next＂產品，集成藍牙、Wi-Fi、蜂窩、GPS 等無線電組合及 LPWAN，定位更快、覆蓋更廣；另借助低功耗電子設備和增強的漸進式信標算法，平均電池壽命較前一代提高 50%，官方宣稱在典型使用模式下，充電一次可撐 10 天。
圖4：u-blox ALEX-R5 專為維持 IoT 壽命和 5G 就緒而設計，且支持 IoT 安全即服務的 Secure Cloud 功能
資料來源：u-blox 提供
GNSS＋5G，成 LBS 和 IoT 定位引擎核心
COVID-19 的驟然來訪，的確對人們生活造成很大的變化。《科學日報》在 2020 年9 月發表的一項研究顯示：肺炎大流行期間，GNSS 反射法測量的信號質量可能因少了地面站附近停放汽車的干擾而顯著提高——停放的汽車會散射 GNSS 信號而大幅降低高程數據質量，使它們在到達天線之前會被反射多次，就像破裂的鏡子一樣。此外，具有較大帶寬以提供更好時間分辨率的 5G 網絡，亦對 GNSS 有顯著作用。5G 和 GNSS 將成為許多 LBS 和 IoT 應用的未來定位引擎核心。
Reportlinker.com 發布報告指出，由于 COVID-19 大流行，eHealth (包括在線醫療預約在內的遠程醫療) 以及基于 GNSS 的觸接者跟蹤應用程序，已在整個亞太地區得到廣泛使用，為亞太地區 GNSS 仿真器 (simulators) 的增長做出貢獻，主要供貨商包括：思博倫通信 (Spirent Communications)、羅德與施瓦茨 (Rohde & Schwarz)、VIAVI Solutions、海克斯康 (Hexagon)、是德科技 (Keysight Technologies)、優北羅 (u-blox)、Orolia、思祿克科技 (Saluki Technology) 和上海華測導航技術 (Huace Navigation) 等。
ReportLinker 表示，消費者 IoT 的快速普及、5G 在實現無處不在的連接貢獻以及利用位置信息的可穿戴設備使用量增加，有望推動 GNSS 仿真器硬件、軟件和服務的采用，全球 GNSS 仿真器市場規模將從 2020 年的1.06 億美元增長到 2025 年的 1.65 億美元，CAGR 為 9.3%。預測期內，可執行多個衛星信號仿真且能仿真單個或多個頻率的＂多信道仿真器＂，以及包括支持、維護和基礎架構的＂托管服務＂將以更高的 CAGR 增長。在 GNSS、LPWAN、5G 齊力合拱下，從遠方至近處，LBS 的應用價值料將持續看漲。
