“北斗+5G”通感融合

賦能時空位置服務

白皮書

（2023年）

廣東省通信學會

廣東省通信學會北斗+5G專業委員會

1

《“北斗+5G”通感融合賦能時空位置服務白皮書》

編寫委員會

指導單位：

廣東省通信學會

主編單位：

中國電信股份有限公司廣東分公司

中國電信股份有限公司研究院

中國電信股份有限公司廣東億迅科技有限公司

北京郵電大學

廣東省電信規劃設計院有限公司

參編單位：

華為技術有限公司

中興通訊股份有限公司

大唐移動通信設備有限公司

高德軟件有限公司

小米科技有限責任公司

北京四維圖新科技股份有限公司

千尋位置網絡有限公司

北京六分科技有限公司

3

廣東賽寶新天地科技有限公司

廣東省建筑科學研究院

專家組：

李進、劉志軍、黃云飛、魯娜、李成、王建秀、曾杰、鄧中亮、胡恩

文、肖群力、曾沂粲、涂進、林寧

編寫組：

梁力維、麥磊鑫、吳棋煥、彭家駿、楊世敬、呂園、謝卓罡、龐濤、

邱斌、郭開遠、李俊、葉藹笙、汪博文、劉勝楠、謝瞻遠、司志偉、朱劍

馳、蔣崢、林祥通、張天圓、劉京融、張智超、丁振柯、劉炳勛、曾俊健、

陳濤、方興、鄧勇、蘇卓文、李紫陽，韓營、劉峻寧、賀黎滔、張博、胡

磊國、劉兆元

4

前言

在這個信息化、網絡化、智能化的時代，時空信息、定位導航服務

已經成為重要的新型基礎設施，綜合時空體系將向更加泛在、更加融合、

更加智能的方向快速邁進。基于新型綜合時空體系的時空位置服務將更深

入地融進我國的經濟生產和社會活動中，是廣大人民群眾高質量生活的基

本保障要素，是現代城市高效率運行與管理的重要保障手段，更是支撐數

字經濟發展的核心基礎能力。

近年來，我國自主研發的“北斗”衛星定位導航系統已經實現了全球

服務。然而，在城市峽谷和室內場景，衛星信號受阻擋或者無法接收衛星

信號，服務受阻，衛星、差分站等基礎網絡無法滿足所有場景定位授時需

求。而5G具有室內室外全場景覆蓋、通信+位置服務一體化的能力，是衛

星定位服務的很好的補充，可以實現天地一體、室內室外無縫覆蓋、通信

和定位一體化的能力。未來，通感融合將是5GA/6G必備特征之一。通過

一體化空口信號和多樣化感知設計，在通信的同時，具備距離、速度、角

度等感知新能力，從而構建成本低、性能優、無縫泛在的通感一體網絡，

成為支撐數字經濟的核心通用能力。

本白皮書基于對這些探索的總結和思考上編制。中國電信與合作伙伴

開展深度合作，研究北斗+5G高可信智能時空網體系，研發綜合時空服務

平臺，并開展大眾規模化應用。通過北斗+5G通感一體的融合時空位置技

術，構建時空網服務體系；面向大眾規模應用，提供差異化服務能力，并

作為基礎設施能力底座促進經濟社會發展。

“上下四方曰宇，古往今來曰宙”，我們生活的世界叫宇,宇是空間

概念,過去和當今還有未來叫宙,宙是時間概念。空間和時間加在一起就是

我們生活的天地。我是誰，我在哪里，我將往哪里去，浩瀚宇宙無非時空，

5

時空位置服務亦即探索宇宙之旅。北斗領航，5G輔之，探索旅程必定更加

行穩致遠。在更為廣闊的數字經濟發展空間中，北斗+5G通感融合將助力

社會各行業實現數字化轉型，提高效率、降低成本，為全球數字經濟的繁

榮做出積極貢獻。

6

目錄

一.背景........................................................................................................................................................9

1.1.時空位置服務概念與需求..........................................................................................................9

1.2.北斗發展現狀............................................................................................................................10

1.3.5G定位發展現狀.......................................................................................................................11

1.4.北斗和5G的融合定位發展現狀.............................................................................................12

二.問題與挑戰..........................................................................................................................................14

2.1.北斗與5G體系融合的挑戰......................................................................................................14

2.2.室外室內一張網的挑戰............................................................................................................15

2.3.從定位服務到智能感知............................................................................................................16

三.北斗+5G通感融合體系及關鍵技術...................................................................................................17

3.1.四層四域時空定位服務融合體系架構...................................................................................17

3.2.北斗+5G融合定位服務關鍵技術............................................................................................20

3.2.1.5G高精度定位與授時技術..........................................................................................22

3.2.2.北斗/5G智能融合增強定位技術................................................................................25

3.2.3.端側自主完好性監測與評估技術...............................................................................27

3.3.5GA通感一體化關鍵技術.........................................................................................................29

3.3.1.通感一體系統網絡架構演進.......................................................................................29

3.3.2.通感一體無線關鍵技術...............................................................................................32

3.3.3.通感一體標準化工作....................................................................................................35

四.典型案例..............................................................................................................................................39

4.1.基于通感融合技術賦能低空經濟的應用(ToG、ToB)...........................................................40

4.2.基于北斗+5G融合定位的智慧港口應用(ToG)......................................................................46

4.3.基于北斗+5G融合定位的道路態勢感知應用(ToG)..............................................................47

4.4.基于北斗+5G融合定位的智慧園區應用（ToB）..................................................................50

4.5.基于北斗+5G聯合定位的智能檢測車應用(ToB)..................................................................52

4.6.基于北斗+5G融合的車道級導航應用(ToC)..........................................................................54

4.7.基于北斗+5G融合定位的家人關愛應用(ToC)......................................................................55

五.北斗+5G產業發展建議.......................................................................................................................57

5.1.產業布局建議............................................................................................................................57

5.2.基礎設施的規劃建議................................................................................................................58

5.3.突破關鍵核心技術的建議........................................................................................................58

5.4.產業鏈體系的發展建議............................................................................................................59

六.總結展望..............................................................................................................................................59

7

英文縮略詞表

縮寫英文全稱中文全稱

AoAAngleofArrival到達角度測距

APIApplicationProgrammingInterface應用程序編程接口

BIBusinessIntelligence商業智能

D2DDevicetoDeviceCommunicationD2D通信

E-CIDEnhancedCell-ID增強單元ID

FrequencyModulatedContinuous

FMCW調頻連續波

WaveRadar

GNSSGlobalNavigationSatelliteSystem全球衛星導航系統

GPSGlobalPositioningSystem全球定位系統

IMUInertialMeasurementUnit慣性測量單元

KPIKeyPerformanceIndicator關鍵性能指標

LPHAPLowPowerHighAccuracyPositioning低功耗高精度定位

MECMobileEdgeComputing移動邊緣運算

NFVNetworkFunctionsVirtualization網絡功能虛擬化

OTDOAObservedTimeDifferenceofArrival可觀察到達時間差分

OrthogonalFrequencyDivision

OFDM正交頻分復用技術

Multiplexing

OTFSOrthogonalTimeFrequencySpace正交時頻空調制

PNTPositing、Navigating、Timing定位、導航、授時體系

QoSQualityofService服務質量

RTKReal-timekinematic載波相位差分技術

SFSensingFunction感知網元

SLAServiceLevelAgreement服務級別協議

SLSidelink直通鏈路

SDKSoftwareDevelopmentKit軟件開發工具包

SULSupplementaryUplink上行補充頻譜

UWBUltraWideBand超寬帶技術

UTDOAUplinkTimeDifferenceofArrival上行到達時間差定位

V2XVehicletoEverything車聯萬物

3rdGenerationPartnership

3GPP第三代合作伙伴計劃

Project

8

一.背景

1.1.時空位置服務概念與需求

時空位置服務是一種利用全球衛星定位系統、5G定位和其他技

術（如慣性導航、多傳感器融合等），來確定目標的位置和時間等信

息，并將這些信息通過通信網絡傳輸給用戶的服務。這種服務具有高

精度、高可靠、高可用、高安全的特點，被廣泛應用于智能交通、智

慧城市、物聯網、智能制造等領域，成為現代社會發展的重要支撐之

一。時空位置服務可以分為基礎時空信息服務和基于位置信息的綜合

信息服務。前者包括高精度定位、導航和授時服務，以及大地測量數

據的獲取、處理和管理等；后者則將時空位置信息與其他信息整合，

提供各種基于位置的綜合信息服務，如智能交通、智慧工業、智慧物

流等。時空位置信息是一切智能規劃、決策、管理的基礎，北斗全球

衛星導航系統作為時空信息基礎設施，其應用可以通過跨界融合，賦

予其他行業、其他技術精準的時間和位置能力，成為實現區域，甚至

全球智能規劃、決策和協同控制的基礎性技術。

時空位置服務可以為經濟社會發展提供強有力的支撐，可以促進

信息技術與各行各業的深度融合，推動信息化和數字化轉型，提升社

會效率，促進經濟發展。為了推動時空位置服務的可持續發展，我國

政府已經發布了一系列具體的政策措施。《中華人民共和國衛星導航

條例》旨在規范衛星導航活動，促進衛星導航事業的發展；《國家衛

9

星導航產業中長期發展規劃》則明確了衛星導航產業的發展目標、重

點任務和政策措施，為衛星導航產業的發展提供了指導和支持。此外，

《“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》也將高精度定位、導

航和授時服務納入其中，以推動交通運輸領域的應用和發展。政策的

制定和實施也體現了我國政府對時空位置服務的高度重視和支持，為

產業的可持續發展提供了強有力的保障。政策的實施將進一步促進時

空位置服務的發展和創新，為我國經濟社會發展做出更大的貢獻。

2022年我國時空位置服務產業總體產值達到5007億元人民幣，

較2021年增長6.76％。其中，包括與衛星導航技術研發和應用直接

相關的芯片、器件、算法、軟件、導航數據、終端設備、基礎設施等

在內的核心產業產值同比增長5.05％，達到1527億元人民幣，在總

體產值中占比為30.50％。由時空位置服務所衍生帶動形成的關聯產

值同比增長7.54％，達到3480億元人民幣，在總體產值中占比達到

69.50％。在我國5007億元人民幣總體產值中，珠三角地區產值占總

產值的比重達20.5%。《2023中國衛星導航與位置服務產業發展白皮

書》指出，2022年北斗應用總體規模仍在穩步提升，推進機制得到

進一步健全，基礎設施愈加完善，標準化建設取得新進展，檢測認證

體系日益強化，重點領域也在持續發力，國際合作實現穩步發展。北

斗規模化應用正在全面開啟市場化、產業化和國際化發展的新篇章。

1.2.北斗發展現狀

北斗三號開通以來，系統運行連續穩定可靠，服務性能世界一流，

10

實現全球定位精度優于5米。在產業化發展方面，“行業＋北斗”蓬

勃發展，時空信息業務需求已經深入許多行業最基層的業務環節。北

斗大眾應用服務正步入快車道，近兩年銷售的智能手機的北斗功能滲

透率接近100％，高精度定位服務功能也已進入智能手機。在國際化

方面，北斗系統已獲得民航、海事、應急搜救等國際組織的認可，北

斗國際應用進一步拓展和深化，海外的認知度和影響力正不斷提升。

面向未來，我國將建設技術更先進、功能更強大、服務更優質的

北斗系統，建成更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系，提

供高彈性、高智能、高精度、高安全的定位導航授時服務，更好惠及

民生福祉、服務社會發展進步。

1.3.5G定位發展現狀

全球衛星導航系統（GlobalNavigationSatelliteSystem，G

NSS）是定位技術的典范，但局限于室外場景。在蜂窩網絡標準方面，

5G無線定位已經在第三代合作伙伴計劃（3rdGenerationPartners

hipProject，3GPP）進行了數個Release的標準化工作。3GPPRe

l-15NR定義了NR定位協議A（NRPPA），在Rel-16階段開始研究

基于NR的定位技術，定義新的定位參考信號和終端/基站（UE/gNB）

測量，更新定位的信令協議和過程。定位技術作為典型的感知技術，

是支撐未來通感融合的基礎技術。5G能夠為室內場景帶來高精度定

位，比擬GNSS的室外定位精度。5G在定位方面，有高載頻、大帶寬、

多天線、D2D通訊（DevicetoDeviceCommunication）、高網絡密

11

度五大優勢。3GPPRel-16協議于2020年中首次將定位能力引入到

5G網絡標準，除傳統的E-CID（EnhancedCell-ID）、OTDOA（Ob

servedTimeDifferenceofArrival）和UTDOA（UplinkTimeD

ifferenceofArrival）等外，5G定位結合大帶寬和多天線特性，

進一步支持了multi-RTT、UL-AoA、DL-AoD、LPHAP(LowPowerH

ighAccuracyPositioning)、Sidelink定位、載波相位定位、帶寬

聚合定位等多種定位技術。經過數個版本的不斷演進，定位目標精度

從Rel-16版本的米級向Rel-18的分米級持續增強。Rel-16版本要

求商業應用的定位需求，水平方向定位精度室內小于3米@80%，室外

小于10米@80%，垂直方向定位精度小于3米，到Rel-17版本，普通

商業場景90%用戶的水平和垂直定位精度分別小于1米和3米，在工

業物聯網場景，水平和垂直定位精度分別小于0.2米和1米@90%。在

Rel-18版本，基于直通鏈路（Sidelink，SL）定位，在V2X（Vehic

letoEverything）場景中，SetA的水平定位精度為1.5米，垂直

定位精度3米，SetB的水平定位精度為0.5米，垂直定位精度2米；

在IIoT場景中，SetA的水平定位精度為1米，垂直定位精度1米，

SetB的水平定位精度為0.2米，垂直定位精度0.2米；同時，定義

了低能力等級終端（RedCapUE）定位，Rel-18RedCapUE的水平和

垂直定位需求分別是1米@90%和3米@90%。

1.4.北斗和5G的融合定位發展現狀

北斗和5G是時空位置服務的核心，具有天然的互補性。國務院

12

發布的《新時代的中國北斗》白皮書，提出北斗發展新愿景是建成更

加泛在、融合、智能的綜合時空體系，提供高彈性、高智能、高精度、

高安全的定位導航授時（Positioning、Navigating、Timing，PNT）

服務。白皮書指出，北斗系統為2G、3G、4G、5G移動通信系統和終

端使用北斗網絡輔助定位和高精度定位功能提供重要支持，更好服務

全球用戶與相關行業發展。國資委發布的《中央企業北斗發展三年行

動計劃（2021-2023年）》，要求推進北斗與5G融合應用，建立基

于北斗+5G融合通信能力平臺和高精度融合定位能力平臺，提供室內

外一體化的高精度定位服務。

在北斗和5G融合定位中，5G技術的差分通道傳輸發揮著關鍵作

用，為北斗系統提供了更加準確和穩定的位置信息。首先，差分通道

傳輸技術通過消除信號傳輸過程中的常見誤差，如大氣層的影響、信

號傳播路徑的不確定性等，提高了北斗系統的定位精度。其次，北斗

系統中的衛星信號在傳輸過程中會受到多種干擾，這些干擾的實時性

和頻率可能較高。5G技術的高速傳輸和低時延特性使得北斗系統可

以更及時地獲取并響應這些干擾，從而更加迅速地進行差分修正，提

高了定位系統的動態性能。此外，5G的大規模設備連接特性也為差

分通道傳輸提供了更好的支持。通過連接大量的終端設備，可以實現

更廣泛區域內的數據采集和誤差監測，使得差分通道傳輸技術的修正

更加全面和精準，進而獲得一個全面修正的定位信息，為北斗系統的

性能提升提供了強有力的支持。

13

5G網絡已廣泛應用北斗系統。根據2022年《中國衛星導航與位

置服務產業發展白皮書》，在移動通信領域，北斗系統可支持4G/5G

基站時鐘同步和同步網設備時鐘同步，支撐5G網絡的低時延要求；

同時在5G網絡，5G基站同步部署GNSS接收機，支撐開展北斗高精

度應用。

二.問題與挑戰

2.1.北斗與5G體系融合的挑戰

北斗衛星導航系統與5G移動通信網絡的融合面臨著一系列任

務，其主要挑戰包括：

（1）為克服北斗衛星導航系統和5G移動通信網絡的精度和覆蓋

范圍差異化問題，確保在各種環境下都能提供高精度的時空服務，亟

需解決北斗+5G的海量數據的同步、校準和融合問題，以提供一致而

準確的時空信息。為克服北斗衛星導航系統和5G移動通信網絡的精

度和覆蓋范圍差異化問題，確保在各種環境下都能提供高精度的時空

服務，亟須解決北斗+5G的海量數據的同步、校準和融合問題，以提

供一致而準確的時空信息。

（2）亟需制定北斗+5G融合體系標準與架構，參與行業聯盟和

標準化組織，與相關機構和企業合作，制定技術規范、數據格式和接

口協議等統一標準，以滿足不同系統之間的互通性和互操作性，推動

北斗衛星導航系統與5G移動通信網絡的有機融合。

14

（3）要深度挖掘室內外融合定位及應用，著力突破室內外無縫

定位技術，大力挖掘室內外融合應用場景，這將極大拓展時空應用的

范圍，真正實現時空服務的泛在、融合與智能。

（4）在推動北斗衛星導航系統與5G移動通信網絡的融合過程

中，產業合作起著至關重要的作用，亟需促進各領域的合作與協同創

新，建立合作機制和開放平臺，打破壁壘，實現資源共享與優勢互補，

推動技術的發展與應用。

2.2.室外室內一張網的挑戰

隨著衛星定位與移動通信網絡技術的發展，基于位置的服務需求

與日俱增，然而在PNT標準化方案尚未落地的室內、地下、隧道、城

市峽谷等復雜遮擋場景中，服務存在“最后一公里”的空缺，構建無

縫PNT系統已成為當前亟待滿足的關鍵技術需求。

現有的廣域無縫PNT技術在準確性、連續性與可用性方面仍然存

在“本體能力不足、融合層次不深、評估檢驗不嚴密”等突出問題，

其主要挑戰包括：

（1）環境差異

室內和室外環境具有顯著的差異，包括信號傳播特性、建筑結構、

地形等。這些差異會導致定位算法在室內和室外環境中的表現不同。

因此，需要設計適應不同環境的定位算法，能夠在室內和室外環境中

都能提供準確的定位。

15

（2）異構傳感器數據關聯與匹配

室內和室外定位系統通常使用不同類型的傳感器，如GPS（Glob

alPositioningSystem）、IMU（InertialMeasurementUnit）、W

i-Fi、藍牙等。將這些異構傳感器集成到一張網絡中需要解決數據融

合和傳感器校準的問題，以確保數據的一致性和準確性。

（3）安全和隱私

在合并室內和室外定位網絡時，需要考慮數據的安全和隱私保

護。定位數據可能包含個人敏感信息，如位置軌跡和身份信息。因此，

必須采取適當的安全措施來保護數據的機密性和完整性。

綜上所述，將室內和室外定位網絡合并成一張網絡需要解決傳感

器集成、環境差異、多路徑干擾、數據關聯、管理和維護、安全和隱

私等挑戰。這需要綜合考慮定位算法、傳感器選擇、數據融合技術和

系統架構等多個方面，并進行適當的算法設計和系統工程。

2.3.從定位服務到智能感知

蜂窩網絡定位技術在業務需求和技術增強兩個層面都存在向通

感一體化演進的強烈驅動力。隨著信息技術和社會形態的發展，生產

生活中涌現出了一些傳統定位功能無法滿足的新業務需求，如低空經

濟中非協作無人機的監管問題；另外，現有蜂窩網絡中定位相對于通

信獨立存在，而二者在系統架構、信道特征、信號處理等方面存在高

度的相似性，一體化設計有利于通信和感知能力的雙提升。通感與定

16

位在目標特性和業務形態方面顯著有別：現有協議中，定位目標均為

授權終端，定位伴隨信息交互，而感知目標可以為非授權的，不必信

息交互；感知除定位外，還包括成像、模式識別等更豐富的業務。未

來低空無人機經濟有望成為通感一體化的關鍵應用場景，需求上，多

地區積極布局低空網絡基礎設施建設，無人機市場將進一步拓寬；技

術上，蜂窩網絡在提供廣域連續覆蓋和組網協同監控上具備天然優

勢，其他技術無法替代。然而，蜂窩網絡在向通感一體化網絡演進過

程也面臨諸多挑戰，包括通感物理層設計中波形設計、通感資源分配、

干擾消除和管理問題；網絡架構中感知網元設計、信令交互設計等；

此外，還有尤為重要的通感信道建模問題。總之，通感一體化是進一

步提升網絡位置服務能力的必由路徑，同時面臨技術挑戰。

三.北斗+5G通感融合體系及關鍵技術

3.1.四層四域時空定位服務融合體系架構

圍繞海量大眾用戶差異化的時空服務需求，著眼建立更加泛在、

更加融合、更加智能的綜合PNT體系，建立北斗衛星導航系統、5G

移動通信網絡及北斗差分地基增強系統的融合體系架構，通過北斗與

移動通信網、差分站網等在信號、信息層面的雙層融合，建立“北斗

主外，5G主內”的室內外無縫PNT服務總體架構體系。

北斗與5G、差分站網的深度融合體系著重考慮北斗衛星導航系

統全遮擋環境（室內、地下、隧道等）下的PNT能力補充、半遮擋（城

17

市峽谷等）與開闊環境下的融合PNT能力增強。為此，在全遮擋環境

下著力發展基于5G的PNT能力，并由北斗衛星導航系統提供時空基

準；在半遮擋及開闊環境下重點研究北斗衛星導航系統與5G的融合

增強技術；利用移動通信網絡的雙向鏈路優勢，建立位置服務質量保

障體系，發展具備閉環驗證能力的PNT服務。

圖3-1北斗、5G、差分站網融合體系架構

針對現有時空網中，GNSS（北斗衛星/差分站）、移動通信基站

等時空網基礎設施資源不統一，其能力、接口規范、服務機制等方面

各有不同的現狀，參考網絡功能虛擬化（NetworkFunctionsVirtu

alization,NFV）的理念進行基礎資源融合，通過統一平臺接口實現

PNT使能封裝。基于更加泛在、更加融合、更加智能、更加安全的時

空服務理念，設計“四層四域”的時空服務體系架構，面向海量數據

大并發場景，提升時空服務體系的穩定性和可靠性，實現用戶透明P

NT服務能力。

18

圖3-2高可信時空信息服務體系

從邏輯視圖角度，架構劃分為基礎設施域、能力服務域、安全保

護域、運營管理域。基礎設施域建立和維護可靠的物理終端和網絡基

礎設施域，推動融合定位授時終端規模應用，統一多種PNT網絡基礎。

能力服務域整合基礎設施域的資源，提供PNT能力，面向大眾用戶、

行業用戶規模應用落地。運營管理域采用端到端融合理念，對北斗/

差分能力、5G定位能力、授時能力等不同能力進行調度、融合、管

理，形成統一的調度策略，實現時空網的能力管理和運營，為多場景

用戶的差異化需求提供融合PNT服務能力以及服務級別協議（Servi

ceLevelAgreement,SLA）的管理。安全保護域基于云網端高精度

時空信息保護技術框架，實現全生命周期的自主可控安全保護體系，

實現平臺安全保護。

從空間視圖角度，架構劃分成終端設備層、基礎網絡層、能力使

能層、業務服務層。針對現有終端設備無法實現融合定位網絡接入的

問題，基于5G高精度定位授時技術框架和北斗與5G通導融合的技術

框架，推動5G基站和北斗差分基準站的有機融合。通過使用多種開

19

源技術和標準協議，推動實現能力模塊自動化按需部署和可移植的高

可用服務；通過能力組件、定位服務、API(ApplicationProgrammi

ngInterface)等方式，構建PNT綜合服務平臺，實現定位授時能力

使能，面向大眾的PNT應用，提供差異化服務能力。

通過“四層四域”的高可信時空網服務體系架構，采用統一的綜

合時空服務平臺，整合現有的定位基礎資源，充分發揮GNSS衛星導

航、移動通信網的PNT能力優勢，實現更加泛在、更加融合、更加智

能、更加安全的時空服務體系，促進定位導航產業化和位置服務的商

業化。推動高可信時空網在大眾用戶的規模化應用，實現關鍵重點行

業的深化應用。

3.2.北斗+5G融合定位服務關鍵技術

5G移動通信網絡已完成R16、R17的定位標準制定，正在研究R

18標準，已具備米級定位能力和亞米級定位潛力，其定位信號可覆

蓋室內外、地下、隧道、城市峽谷等環境，可成為北斗衛星導航系統

全遮擋環境下的補充、半遮擋與開闊環境下的融合增強手段。在融合

定位過程中，需要滿足高精度、高可靠、高可用、高安全的要求。

（1）高精度:借助北斗衛星和5G基站提供的定位信號,將5G載

波相位高精度測距與北斗衛星定位能力相結合,在室內外環境實現高

精度位置服務。

（2）高可靠:在復雜環境下實現連續穩定可靠定位的能力，具備

20

系統魯棒性、數據完整性、異常處理能力和可靠性驗證與監測等特點，

在導航系統不能用于導航時為用戶提供及時、有效告警信息，滿足關

鍵應用領域對于定位服務高可靠性的需求，為用戶提供可靠的服務和

保障。

（3）高可用:充分挖掘北斗衛星導航系統和5G移動通信網絡的

定位能力，將兩者的定位結果進行同步、校準和融合。同時，根據用

戶需求、環境條件和通信條件進行判決，實現北斗+5G的異構網絡切

換。最后，5G與北斗形成多層信號覆蓋，保障5G小區與衛星信號空

間組合覆蓋率達99.9%以上，支撐在不同場景下提供穩定的定位服務。

（4）高安全:5G網絡與北斗衛星進行端到端加密傳輸，設計信

號安全機制有效防止欺騙信號干擾。5G和北斗可以采取多項措施共

同驗證終端權限,實現從源到端的定位導航服務安全性保障。

然而，無線信號傳播情況具有不定性、受環境影響大、衰減大、

多徑效應影響嚴重的特點，北斗/5G混構網同步誤差大，且異質多源

融合模型稀缺，現有完好性評估指標之間相互孤立、缺乏體系。針對

大眾用戶PNT服務連續性與可用性差等技術瓶頸，構建網絡異構、數

據異質融合增強定位與可信度評估模型，突破5G載波相位測量、載

波聚合等定位技術，提出多場景約束的多源信息彈性融合定位函數模

型、北斗+5G智能融合魯棒定位、基于機器學習的自主完好性監測技

術與PNT可信度評估方法，開展全空域全時域北斗+5G融合定位技術

驗證，實現室內厘米級定位、北斗+5G高精度定位與授時，形成泛在、

21

融合、可信的PNT技術能力，為面向海量大眾用戶的差異化可信定位

服務提供重要支撐。

3.2.1.5G高精度定位與授時技術

5G高精度定位與授時技術主要從信道模型構建、非視距識別與

抑制、5G載波相位與載波聚合角度出發，支撐亞米級定位精度指標。

技術路線如下：

（1）構建基于機器學習的信道模型構建，利用無線多徑/非視距

識別與抑制技術，減少非視距誤差對定位的影響。

（2）基于5G載波相位高精度定位與非連續多頻大帶寬載波聚合

技術，利用模糊固定算法和多頻聚合技術，實現5G定位信號高精度

測量。

（3）基于5G網絡授時技術，通過融合網絡授時技術、5G空口

授時技術，為高精度定位提供授時支撐。

22

圖3-35G高精度定位與授時技術路線

3.2.1.1.信道建模與多徑/非視距識別與抑制技術

應用場景中提出的增強型移動寬帶、高可靠低時延及海量機器通

信三大典型應用場景，載波帶寬、基站數目、設備密度以及天線數量

的激增，使所需測量的數據量和維度迅速增加，從而導致數據的爆炸

式增長，在獲取、存儲和處理大量數據的過程中給傳統的信道參數估

計以及信道建模方法帶來了很大的挑戰。

針對信道建模的準確性、計算復雜度和數據量等問題，分析網絡

模型對5G信道建模的影響，進而選擇最優模型用于5G信道模型的構

建。在模型建立的基礎上，對不同信號特征進行甄別，提出采用分類

模型進行非視距類型智能識別的方法進行非視距識別與弱直達徑非

視距誤差抑制算法，進而準確識別與抑制非視距誤差，減少非視距誤

差對定位的影響。

3.2.1.2.5G載波相位高精度定位與非連續多頻帶大帶寬

載波聚合技術

北斗衛星可以利用接收到的碼和相位兩種觀測信息，而載波相位

的精度要明顯高于碼觀測的精度，因而載波相位測量是高精定位應用

的重要途徑。但載波相位測量過程中，相位觀測值實際上還包含一個

固定的整周未知參數（整周模糊度），分析5G載波相位高精度測距

模糊度產生原理，利用模糊固定算法，實現5G定位信號高精度測量；

23

分析5G定位信號定位原理，利用載波聚合技術擴展5G定位信號帶寬，

提升5G信號時域分辨精度與抗多徑能力，結合基站幾何構型分布，

盡可能少的頻譜資源的前提下，研制一種多波段測距信號，使用較少

的信號頻帶測距，降低了時延估計和載波相位估計的計算復雜度，共

同支撐實現5G亞米級的定位能力。

3.2.1.3.5G網絡授時技術

授時服務主要是為終端提供服務，實現數據信息和精確時間信息

在服務平臺上的共網傳輸，支持定位終端利用5G授時網絡提供高精

度授時服務。B端（行業）業務中通信基站的切換、漫游需要精準的

時間控制，對授時精度的要求高，也需要足夠的穩定性，業務內容包

括電網設備、交通調度、地理測繪、防震減災、氣象監測等各個領域；

C端（個人）業務面向個人用戶提供手機、電腦、互聯網等授時服務，

將北斗時間信號傳遞給需要時間信息的用戶，業務內容包括高精度時

間獲取、定位測試、金融貿易等領域。

通過融合多種技術，實現數據信息和精確時間信息在服務平臺上

的共網傳輸。時空網綜合服務平臺能夠支持定位終端利用5G網絡提

供的高精度定位授時服務，賦能“靜態后處理毫米級定位服務”、“差

分定位CORS定位服務”、“高精度地圖服務”等應用，助力智慧城

市、智慧農業、智慧港口、智能車聯網等行業應用。

24

3.2.2.北斗/5G智能融合增強定位技術

北斗衛星導航系統與5G移動通信網的智能融合將能實現相互增

強，提高服務質量，形成室內外無縫定位導航能力。

異質多源信息融合可構建多源融合分層定位模型，實現數據融合

互補增強；同源異構觀測信息篩選方法評估優選多尺度、多類型的觀

測數據，實現北斗/5G異構觀測數據的評估優選與定位能力增強；基

于機器學習的終端差異化高可用定位技術，提升差異化網絡環境下異

構融合定位魯棒性。技術路線如圖所示：

圖3-4北斗/5G智能融合增強定位技術路線

3.2.2.1.異質多源信息融合分層定位模型

智能移動終端的普及大大拓寬了位置服務的應用場景，單一的定

位手段在復雜環境下易出現信息缺失導致定位精度差甚至無法定位。

雖然終端傳感器種類繁多、定位信息多樣，但是信息精度與定位能力

25

各異，難以提供高精度高可用的定位信息，迫切需要多場景、多源信

息融合的高精度定位模型。異質多源信息融合分層定位模型通過對室

內外多場景進行聯合約束，同時對多源信息進行特征融合進而優化定

位方法，實現數據異構與信息異質下的融合互補增強，進而有效應對

復雜環境，提高定位精度，擴展了位置服務的應用場景。

3.2.2.2.多尺度、多類型觀測數據評估與優選技術

物體遮擋5G直射徑信號造成的非視距觀測數據，給終端帶來了

難以預測的定位誤差。雖然識別NLOS信道狀態，選擇視距信道下的

觀測值進行終端定位，能夠抑制NLOS誤差對定位結果的影響，但在

過度篩選時可能造成定位幾何構型的惡化，反而造成定位精度降低。

在5G異構網絡中，同一基站與終端間的上下行信號鏈路能夠提供DT

DOA、TOF與DOA等多尺度、多類型的異構定位觀測信息，不同觀測

信息對定位結果的影響并不相同，如果僅對信源進行監測，將導致過

多NLOS的觀測值加入定位，造成定位精度的降低。同源異構觀測信

息篩選的NLOS數據抑制方法在監測NLOS信源的同時對該信源的觀測

值進行篩選，保留對定位效果提升最大的觀測值加入定位，提高系統

整體定位精度。

3.2.2.3.基于機器學習的終端差異化高可用定位技術

受到復雜室內外環境、電磁干擾、定位基站重新部署等眾多因素

影響，加上設備異構性，定位信號存在動態時變性等因素，往往會導

26

致在定位階段采集的信號分布偏離離線階段構建的信號分布，進而嚴

重影響定位準確度。針對當前存在的數據分布差異問題，基于機器學

習的高可用定位方法能夠有效提高定位系統的泛化性能以及實用性。

基于機器學習的終端差異化高可用定位技術在不同的采樣尺度下實

現分層式多模態特征計算，捕獲多尺度局部時空特征，跨尺度融合不

同采樣空間的信息流特征，捕獲細節度更高的特征表達，實現具有良

好泛化性能的高魯棒性精確定位系統。

3.2.3.端側自主完好性監測與評估技術

提出基于機器學習的端側自主完好性監測算法，該算法基于多假

設解分離構建多源信息融合判決模型，其檢驗特征由全集定位解和子

集觀位解之差組合獲得，有效保留原始數據的高維信息；其次結合混

沌粒子濾波與似然比結合故障監測算法，提取時域相關信息，檢測緩

慢增加的故障事件；最后采用遷移學習中域自適應算法，針對不同應

用場景進行特征域校正，有效分離多源故障特征。

圖3-5端側自主完好性監測與評估技術路線

27

3.2.3.1.完好性指標建模

為了構建多源融合自主完好性監測模型并使用合理指標進行評

估，采用基于多假設解集（MHSS）的ARIAM算法對不同場景下的自主

完好性進行監測。MHSS通過計算要監視的最大時空信號源數來獲得

故障模型，然后逐一計算這些故障模型，并將其與全視圖解決方案進

行差異比較，以識別和消除時空網信號源的故障。隨后，提取計算故

障模型中獲得的參數，并計算延時判決門限告警、可用性預測、服務

等級等多因素完好性指標，建立多因素完好性指標體系。

3.2.3.2.故障檢測算法

利用混沌的遍歷性、隨機性特點進行搜索，將變量從混沌空間映

射到解空間，對當前粒子個體產生混沌擾動，使粒子跳出局部極值區

間，提高粒子樣本質量，將混沌粒子群優化濾波結果進行似然比估計，

獲得判決與故障檢測結果，提高不同場景下端側自主故障檢測能力，

使得定位系統能夠對系統偶發故障及時識別處理，提升差異化網絡環

境下異構融合定位魯棒性，并使終端告警時間得到了壓縮。

3.2.3.3.終端自主完好性監測技術

對于傳統的終端自主完好性檢測方法，大都使用以快照算法為代

表的傳統完好性監測算法。這類算法能夠很好地解決定位系統中的偶

發故障問題，但是難以及時監測緩慢增加的誤差故障或累計誤差故障

問題。

28

針對時空網中異構信源與差異化終端場景，為了解決由于故障特

征空間域移位而導致的故障監測能力下降與相似特征空間故障監測

識別的重復計算問題，提出基于域適應的故障特征空間的提取與泛化

方法來彌補上述問題導致的性能下降。

3.3.5GA通感一體化關鍵技術

2023年6月ITU-RWP5D會議通過的6G綱領性文件《IMT面向

2030及未來發展的框架和總體目標建議書》中定義了六大場景，其

中通信感知一體化作為建議書中首次提及的新場景，將移動網絡服務

擴展到了通信以外。通信感知一體化是指基于軟硬件資源共享或信息

共享同時實現感知與通信功能協同的新型信息處理技術，可以有效提

升系統頻譜效率、硬件效率和信息處理效率。基站需具備對覆蓋區域

的目標狀態監控能力，為以低空經濟為代表的典型應用場景提供支

持。此外，建議書定義了一些新功能，包括感知精度、分辨率、檢測

概率，以便對無線網絡進行評估。為達到預定能力指標，實現此愿景

目標，5G-A階段即需積極開展探索，增強當前網絡定位能力，從無

線空口和網絡架構等多方面開展通感技術研究和標準推進工作，最終

演進成為感知內生的通感一體化網絡。

3.3.1.通感一體系統網絡架構演進

通感一體化系統網絡架構由無線接入網、用戶設備以及包含感知

服務器和感知客戶端的核心網組成。感知客戶端負責發起感知請求，

29

包含感知目標的相關信息，如大小、位置和速度等。感知服務器根據

具體的感知需求，對無線接入網進行配置并觸發相應的感知過程，無

線接入網負責無線資源調度、感知數據處理以及感知結果上報。

圖3-6展示了通感一體系統網絡架構，主要由三個組件組成，包

括感知客戶端、核心網內的感知網元以及無線接入網內的邊緣服務模

塊。

圖3-6通感一體網絡架構

3.3.1.1.感知客戶端

感知客戶端向核心網下發多種類型的感知服務請求，例如感知低

空無人機的數目并對無人機進行識別、分類等；感知性能要求，例如

感知無人機的定位信息，包括距離/速度/角度的精度和分辨率要求

等；感知結果反饋要求，例如周期性等。與感知客戶端連接的網絡信

30

息網元用于提供網絡感知的參數信息，如載波頻率、頻譜帶寬以及其

他一些與感知相關的接入網基本參數。

3.3.1.2.核心網內的感知網元

在通感一體網絡架構中，感知網元與核心網緊密耦合，感知請求

需通過特定接口從核心網傳輸到感知網元。感知網元收到感知請求和

授權后，生成感知配置參數，主要包括感知目標的定位信息，包括距

離/速度/角度精度和分辨率要求以及其他一些與感知相關的接入網

基本參數。

3.3.1.3.無線接入網內的邊緣感知網元

無線接入網內的邊緣感知網元負責卸載感知網元處理的感知服

務。通常情況下，邊緣感知網元根據功能分為兩類：一類是輕量級邊

緣感知網元，它在數據處理功能上與感知網元具有類似的能力，但感

知網元保留了控制功能，而輕量級邊緣感知網元則不具備控制功能。

輕量級邊緣感知網元的作用可描述如下：

（1）與感知網元交互，獲取感知控制授權并上報感知結果；

（2）與所覆蓋的通感基站進行交互，例如收集原始感知數據并

導出感知結果，并基于更新的感知結果對通感基站進行動態配置；

（3）與相鄰（未覆蓋的）通感基站進行交互，例如獲取相鄰基

站的感知功能工作狀態，以幫助快速激活相鄰覆蓋的通感基站的感知

31

功能。

另一類是全功能邊緣感知網元，除了支持感知網元可以提供的服

務之外，還支持時延敏感型服務，例如支持接入網內部快速感知客戶

端發起的感知請求，從而降低感知時延。全功能邊緣感知網元通過將

感知過程在本地進行處理，可以更好適配時延敏感型業務，為用戶提

供高精度低時延的感知服務。

3.3.2.通感一體無線關鍵技術

與傳統通信、感知系統分立設計方式相比，通感一體化物理層設

計面臨如何選取合適頻譜來設計高性能的無線信號波形、如何利用通

信信號的回波實現內生感知等難題。因此，需要對通感一體化波形設

計、波束管理，無線資源管控及干擾協調等無線關鍵技術進行探索和

研究。

（1）通感一體化波形設計

波形設計對于通信速率和感知精度至關重要，通感一體化波形設

計主要有以通信為中心、以感知為中心和通感聯合的一體化波形這三

大技術路線。基于調頻連續波（FrequencyModulatedContinuous

WaveRadar,FMCW）等感知波形的通感一體則通信頻譜效率低下，只

能支持中低速率通信。一體化新波形設計以正交時頻空（Orthogona

lTimeFrequencySpace,OTFS）為代表，其在信道刻畫上存在優勢，

且具備潛在的稀疏性，但相關的信道估計和接收機研究尚不充分。以

32

通信為主的波形設計最為可行，該路線主張在現有的正交頻分復用技

術(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)波形基

礎上實現感知，它與5G通信系統物理層標準具有良好的兼容性，能

夠實現向6G的平滑演進，且能夠最大限度保證通信性能，而感知性

能增強則可依賴于優化資源分配和波束設計等。

（2）通感一體化波束設計

通感一體化波束設計需要同時考慮網絡節點的通信和感知需求，

包括：平衡感知所需的波束掃描和通信所需的精確指向；同時構造多

波束實現不同方向上的通感雙功能；優化波束以實現在保證通信效能

的前提下最小化通信回波對感知回波的影響等。通感一體化波束賦形

對于感知精度、容量和覆蓋都有影響。識別和精度方面，高效波束管

理及波束跟蹤方案，可充分利用毫米波波束賦形優勢，高效識別目標

數目及運動狀態，利用毫米波大規模天線陣列陣的數量優勢，及寬波

束掃描識別和窄波束精準定位相結合，可提高波束利用率，實現低精

度快速定位和高精度精準定位。容量方面，通過高、中、低頻結合的

波束賦形方案，調整優化波束參數，可在一定感知QoS(Qualityof

Service)保證下接納更多目標；覆蓋方面，波束賦形可將能量集中到

目標區域，能提升小區邊緣的目標感知性能，實現大范圍覆蓋。

（3）通感一體化無線資源管控

通感資源管控旨在優化時、頻、空域等物理資源的分配調度，提

升網絡整體容量。其中一體化幀結構設計，是通感一體化物理層技術

33

標準化落地的關鍵內容之一。通感一體化系統的幀結構設計需要綜合

考慮工作頻段特性、通感性能需求等問題。工作頻段越高，可用帶寬

越大，使得每幀中可以包含更多時隙，更有利于實現大帶寬、低時延

傳輸以及高精度的角度、距離、速度感知。此外，進一步考慮到未來

通信系統中的終端設備能力高度差異化問題，通感一體化幀結構設計

必須綜合考慮不同通感一體化鏈路的設備能力與應用需求。此外，需

要根據不同的幀結構設計相應的通感一體化信號處理方法。優化多址

接入，利用通感一體化技術，發射端通過接收感知回波信號實現對接

收端位置的探測與追蹤，提升通信節點的空分多址接入效率。此外，

通過網絡泛在主動感知，發射端可以實時根據接收端運動狀態信息進

行接入資源調整，為通感一體化通信閉環接入控制提供重要數據支

撐。特別地，對于低空經濟場景，還包括智能化空域設計，從空域分

層、航道設計、分區隔離等方面優化配置空域資源以滿足飛行需求，

提升空域容量；小區重選與切換策略優化，實現網絡內各基站的協調

和負載均衡，提高網絡整體容量。

（4）通感一體化干擾管理

干擾管控和抗干擾信號處理技術是通感一體化系統的必要能力，

由于通信和感知信號同時同頻傳輸等原因造成自干擾或交叉干擾，嚴

重影響通感一體化網絡的性能。為此可以通過干擾抑制以及干擾消除

等技術降低干擾，實現通信和感知功能的良性融合。利用感知功能反

饋的干擾信道信息以及干擾源信息，實現對干擾模型的構建從而對干

34

擾進行高效把控。此外還可以利用干擾對齊等方式從信號壓縮的角度

提取無干擾的期望信號，以實現對干擾的合理管控。由于通感融合的

方法眾多，其干擾消除技術也是非常復雜，現有技術中可采用多用戶

波束選擇技術、波束賦形、協作頻譜共享、動態頻譜共享等方式，以

便更加有效地降低干擾對通感一體化網絡的影響。同時也可以結合深

度學習等智能化計算能力，利用大量的感知信息學習信道特性進而恢

復干擾對通感性能的影響。總之，通感一體化干擾控制技術需要從多

方面聯合優化以實現整體性能的保證。

3.3.3.通感一體標準化工作

通感一體化作為低空經濟的潛在關鍵技術，受到了3GPP的廣泛

關注，3GPP研究并定義了以下6種感知模式：

（1）模式1-基站自發自收

基站向感知目標發送感知信號，并基于感知信號回波對目標物體

進行感知；

（2）模式2-基站A發B收

基站A向待感知目標發送感知信號，基站B基于感知信號回波對

感知目標進行感知；

（3）模式3-基站發終端收

基站向感知目標發送感知信號，終端基于感知信號回波對目標物

35

體進行感知；

（4）模式4-終端發基站收

終端向感知目標發送感知信號，基站基于感知信號回波對目標物

體進行感知；

（5）模式5-終端自發自收

終端向感知目標發送感知信號，并基于感知信號回波對目標物體

進行感知；

（6）模式6-終端A發B收

終端A向待感知目標發送感知信號，終端B基于感知信號回波對

感知目標進行感知。

表3-13GPP定義的6種感知模式

Mode1基站自發自收Mode2基站A發B收

Mode3基站發終端收Mode4終端發基站收

Mode5終端自發自收Mode6終端A發B收

36

除上述6種感知模式外，3GPP還定義了32個感知用例及對應的

KPI（KeyPerformanceIndicator，關鍵性能指標），涵蓋入侵檢測，

智慧交通，智慧家庭，智能工廠等廣泛應用場景。

除上述內容外，圍繞通感一體化關鍵技術的標準演進還需要研究

以下技術內容：

（1）在現有網絡架構下引入感知網元及其基本功能

在現有通信系統中引入感知功能，需要在5GC中設計并新增感知

網元SF（SensingFunction,SF），負責感知功能的整體管控，包

含感知結果的處理和計算，感知能力開放，計費和安全等功能，此外，

還需要設計SF和其他核心網網元之間的接口。

圖3-7感知網元及接口示意圖

（2）設計通感服務流程及滿足感知需求的新型協議棧

37

通感功能的實現需要網絡之間進行信令交互，具體包含感知能力

交互，感知需求觸發，感知測量配置和感知測量結果上報等關鍵步驟。

信令流程和具體信元結構需要在標準制定過程中圍繞不同感知用例

的特性進行設計，其中針對感知信令傳輸是復用現有協議棧還是設計

新的協議棧還需進一步研究和定義。

圖3-8感知信令交互示意圖

（3）進行感知信道建模及仿真評估

通感場景信道建模是通感一體技術研究的基礎，也是對通感性能

進行仿真評估的必要前提。在通感場景中，感知節點基于反射波對目

標物體進行感知，需要針對反射信道的特性進行建模，并通過仿真評

估驗證不同場景下通信和感知的系統性能。

圖3-9通感一體化信道模型示意圖

38

（4）設計融合感知能力的無線空口關鍵技術

為了實現高精度、精細化的無線感知服務，需要對通感一體場景

下無線空口關鍵技術進行標準研究，具體包含新波形和幀結構設計，

雙工模式，功率控制，通信和感知信號間干擾協調，通感資源調度與

分配等關鍵技術的標準研究與制定工作。

圖3-10時分通感一體化信號幀結構示意圖

除上述關鍵研究內容外，在通感相關標準制定過程中，還需要考

慮如何兼容和支持其他技術感知設備，如何在連續/非連續覆蓋場景

保障感知服務的一致性，以及如何利用感知能力提升系統通信性能等

問題。總之，通感一體技術為傳統無線網絡打開了一個新的維度，擴

展了現有網絡的能力，圍繞通感展開的標準研究也需不斷演進，持續

增強。

四.典型案例

為支撐數字經濟的快速發展，中國電信聯合產學研領域頭部企業

組成產業聯盟，通過北斗與5G相互賦能，構建了核心能力自主掌控、

基礎能力生態共享的星地一體、通導融合的“1+3+N+X”時空位置服

務體系。包括一個統一的運營平臺、北斗+5G+X融合的三張高精度定

位網、N種自研/定制終端以及X種高精度時空服務應用。

基于北斗+5G高可信時空體系，開展智慧商超、智慧醫院、智慧

39

園區、智慧出行、智慧社區、智慧停車等高可信時空網重大應用示范。

在2023年數字科技生態科技大會期間，基于“北斗+5G”時空位置服

務體系，中國電信聯合產業鏈發布了