加速通導(dǎo)融合，中國(guó)在精準(zhǔn)定位領(lǐng)域脫穎而出

　　近日，上海正式發(fā)布“5G攬海”行動(dòng)計(jì)劃，旨在構(gòu)建陸�？仗煲惑w化海洋網(wǎng)絡(luò)，加快建設(shè)基于“北斗+5G”的超高精定位網(wǎng)的海洋新型基礎(chǔ)設(shè)施，賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代下航運(yùn)的高質(zhì)量發(fā)展。

　　這是中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展下的一個(gè)小縮影。今年以來，“北斗+5G”融合的案例不斷涌現(xiàn)，標(biāo)志著通信基礎(chǔ)設(shè)施與時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施加速走向融合。隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎，各類基礎(chǔ)設(shè)施融合所產(chǎn)生的疊加效應(yīng)，對(duì)于支撐數(shù)字經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)遠(yuǎn)和高質(zhì)量發(fā)展具有重大意義。

　　事實(shí)上，通導(dǎo)融合具有天然的融合性，不僅能夠擴(kuò)大定位的覆蓋范圍，還極大增強(qiáng)定位的精度，在智慧城市、交通、電力等多個(gè)行業(yè)場(chǎng)景中具有極大的應(yīng)用潛力。而與其他國(guó)家相比，我國(guó)在通導(dǎo)融合又有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)：

　　一方面，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)從1994年啟動(dòng)建設(shè)，歷時(shí)近四十年已成為全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一，為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度定位和導(dǎo)航服務(wù);另一方面，我國(guó)5G商用四年之后，已建成全球規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的5G網(wǎng)絡(luò)，5G應(yīng)用融入60個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)大類中。

　　“5G是地上之網(wǎng)，北斗則是天上之網(wǎng)，二者融合實(shí)現(xiàn)通導(dǎo)一體化，能夠帶來海量高精度、高時(shí)效的地理大數(shù)據(jù)，具有巨大的產(chǎn)業(yè)價(jià)值空間。”國(guó)際歐亞科學(xué)院院士、災(zāi)備技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室主任、北京郵電大學(xué)教授鄧中亮如是說。

　　不過，室內(nèi)環(huán)境的高精準(zhǔn)定位依然是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，這也是全球范圍內(nèi)都亟待解決的世界級(jí)難題。作為高精度、高可信定位導(dǎo)航的主要開拓者和學(xué)術(shù)帶頭人，鄧中亮教授率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)多年潛心研究攻克眾多國(guó)際難題，解決了“最后一公里”高精準(zhǔn)定位難題，使我國(guó)在精準(zhǔn)定位領(lǐng)域走在世界前列。

　　01為什么需要高精度精準(zhǔn)定位

　　梅特卡夫定律告訴我們，隨著越來越多的事物、設(shè)備、數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，網(wǎng)絡(luò)所帶來的價(jià)值也將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

　　《2022中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》指出，北斗產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用正處于重大變革期，北斗與數(shù)字通信技術(shù)的融合將有助于產(chǎn)業(yè)深度融合，是未來賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要手段。“北斗+5G”的融合，無疑會(huì)將帶來更多聯(lián)接數(shù)量和無限可能。

　　“衛(wèi)星導(dǎo)航定位能夠解決室外空曠區(qū)域定位的基本需求，但其信號(hào)無法覆蓋城市峽谷、地下、室內(nèi)等衛(wèi)星遮蔽環(huán)境。而地面的5G等通信信號(hào)則是無處不在，‘北斗+5G’的融合將提供泛在、無縫、高精度、高可信的PNT能力,能夠帶來室內(nèi)外無縫的高精度精準(zhǔn)定位服務(wù)。”鄧中亮教授介紹道。

　　本質(zhì)上，通導(dǎo)融合是通過各種海量時(shí)空、地理數(shù)據(jù)的打通與融合，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外高精度的精準(zhǔn)定位。眾所周知，數(shù)據(jù)作為當(dāng)前與未來最重要的生產(chǎn)要素，只有通過打通、共享、疊加與復(fù)用，才能真正發(fā)揮最大價(jià)值，“北斗+5G”融合無疑為海量數(shù)據(jù)價(jià)值的實(shí)現(xiàn)樹立了典范。

　　事實(shí)上，隨著國(guó)家數(shù)字經(jīng)濟(jì)、智慧城市、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化等長(zhǎng)期發(fā)展，精準(zhǔn)定位的服務(wù)對(duì)象日趨多元化、服務(wù)需求豐富化、服務(wù)要求持續(xù)提升，各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)于室內(nèi)高精度的精準(zhǔn)定位已經(jīng)呈現(xiàn)出強(qiáng)需求，亟需高精度(米級(jí)、亞米級(jí))室內(nèi)外定位導(dǎo)航服務(wù)。

　　例如，在危險(xiǎn)化學(xué)品、石油、冶煉、鋼鐵、礦山等工業(yè)生產(chǎn)方面，作業(yè)時(shí)容易出現(xiàn)定位盲區(qū)，無法實(shí)時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)人員的位置信息，一旦誤入危險(xiǎn)區(qū)就容易出現(xiàn)安全事故。通過“北斗+5G”提供的提供高精度時(shí)空基準(zhǔn)，工業(yè)生產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)大幅提升復(fù)雜環(huán)境的隱患感知能力，包括人員分布、實(shí)時(shí)監(jiān)控、軌跡跟蹤、風(fēng)險(xiǎn)感知的精準(zhǔn)無縫定位和危險(xiǎn)區(qū)透明監(jiān)控，極大減少了工業(yè)生產(chǎn)的安全隱患。

　　又如，在智慧城市的交通方面，城市峽谷效應(yīng)嚴(yán)重，衛(wèi)星定位不穩(wěn)定，利用“北斗+5G”可以提供無縫時(shí)空信息服務(wù)，讓停車管理、車載導(dǎo)航、手機(jī)導(dǎo)航、服務(wù)平臺(tái)等聯(lián)接在一起，實(shí)現(xiàn)路面交通、車輛等情況的實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)和可靠，有效提升智慧交通的效果。

　　鄧中亮教授認(rèn)為，5G具備高帶寬、低時(shí)延和大容量，加上北斗系統(tǒng)，相互作用、相互促進(jìn)將開拓廣域無線網(wǎng)絡(luò)基站高精度定位新方向，推動(dòng)通信和位置服務(wù)動(dòng)應(yīng)用服務(wù)向深度和廣度發(fā)展，從而帶來更多智慧化體驗(yàn)。

　　02攻克世界級(jí)難題

　　一直以來，室內(nèi)高精度的精準(zhǔn)定位被公認(rèn)為世界級(jí)的難題，環(huán)境復(fù)雜容易造成誤差大、定位可信度低、泛在服務(wù)保障能力弱等全球科研人員渴望攻克的棘手難題。

　　從“十一五”開始，我國(guó)已啟動(dòng)“羲和計(jì)劃”，旨在構(gòu)建天地一體的時(shí)空定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)高精度定位系統(tǒng)，提高衛(wèi)星定位的性能和精度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)基于通信信號(hào)的室外到室內(nèi)高精度定位全覆蓋。

　　“羲和計(jì)劃”的重任落在了鄧中亮教授上。作為“羲和計(jì)劃”的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)人和學(xué)術(shù)帶頭人，鄧中亮教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)針對(duì)室內(nèi)定位的精度、魯棒性和成本三個(gè)最為核心的關(guān)鍵問題進(jìn)行了十余年的潛心攻關(guān)，提出天地聯(lián)合定位架構(gòu)，自主研發(fā)了通信與衛(wèi)星融合的新型信號(hào)體制和高精度定位技術(shù)，突破了異構(gòu)系統(tǒng)融合定位難題，實(shí)現(xiàn)了跨物理層的信號(hào)融合，使得高精度、高魯棒性和低成本的室內(nèi)定位成為現(xiàn)實(shí)，讓移動(dòng)通信網(wǎng)變成了一張既能通信,又能高精度定位的網(wǎng)。

　　事實(shí)上，“羲和計(jì)劃”剛開始的階段，鄧中亮教授也面臨著諸多方面的懷疑。對(duì)此，鄧中亮教授未在意，而是用事實(shí)說話，在初步設(shè)計(jì)好理論框架之后，鄧中亮教授率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一頭扎到地方一線做實(shí)驗(yàn)，不斷收集數(shù)據(jù)對(duì)理論框架進(jìn)行驗(yàn)證，經(jīng)過半年的數(shù)據(jù)收集、驗(yàn)證和匯報(bào)，驗(yàn)證了理論框架的可行性。

　　如今，“羲和”系統(tǒng)具備亞米級(jí)的廣域無縫定位導(dǎo)航能力，讓我國(guó)率先解決衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的“最后一公里”難題，也讓我國(guó)在室內(nèi)位置服務(wù)科學(xué)研究技術(shù)上實(shí)現(xiàn)重大突破。“羲和”系統(tǒng)也被多名院士專家組成的專家委員會(huì)鑒定為科技成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

　　據(jù)悉， “羲和計(jì)劃”已經(jīng)形成了幾百項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和一系列關(guān)鍵技術(shù)，還帶動(dòng)從芯片到終端、從基站到網(wǎng)絡(luò)、從運(yùn)營(yíng)到服務(wù)的整個(gè)導(dǎo)航通信產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，真正讓中國(guó)在精準(zhǔn)定位領(lǐng)域脫穎而出。

　　“最近十多年來，國(guó)家對(duì)于科技方面投入力度很大，科研資金、環(huán)境和工作條件都很好。作為科技工作者，沒有理由干不好。”鄧中亮教授如是說。

　　03挖掘通導(dǎo)潛力，做大產(chǎn)業(yè)價(jià)值

　　人的一生有80%的時(shí)間是在室內(nèi)度過。隨著社會(huì)數(shù)字化進(jìn)程的加速，室內(nèi)精準(zhǔn)定位服務(wù)的需求也日趨增加。IDTechEx預(yù)測(cè)，到2024年，全球室內(nèi)定位市場(chǎng)總規(guī)模將超過100億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)38%。

　　面向未來，工業(yè)4.0、倉(cāng)儲(chǔ)物流、智慧城市、智慧交通、智慧商場(chǎng)等諸多場(chǎng)景有望迎來爆發(fā)性的室內(nèi)定位需求。因此，從數(shù)字中國(guó)建設(shè)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大視角，隨著北斗、5G等基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善和拓展更多場(chǎng)景，充分挖掘通導(dǎo)融合的潛力，推動(dòng)室內(nèi)精準(zhǔn)定位的持續(xù)發(fā)展，做大產(chǎn)業(yè)空間，必然會(huì)帶來更大的社會(huì)價(jià)值。

　　“天地一體、時(shí)空一體、通導(dǎo)一體的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將會(huì)給人類帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。”鄧中亮教授如是說。

　　不過，好的技術(shù)不等于商業(yè)化的成功。歷史上無數(shù)案例告訴我們，除了好的創(chuàng)新技術(shù)，還需要與市場(chǎng)需求緊密結(jié)合的商業(yè)模式，才能消除市場(chǎng)中的各種不確定性，進(jìn)而形成規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化。在鄧中亮教授看來，中國(guó)的通導(dǎo)融合需要從標(biāo)準(zhǔn)、場(chǎng)景和服務(wù)三個(gè)方面入手，進(jìn)一步夯實(shí)技術(shù)成果，才能形成持續(xù)領(lǐng)先。

　　首先是標(biāo)準(zhǔn)與專利。正所謂“得標(biāo)準(zhǔn)者得天下”，要想在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中勝出，就需要在標(biāo)準(zhǔn)與專利領(lǐng)域做足文章，既能形成競(jìng)爭(zhēng)力護(hù)城河和保護(hù)自身技術(shù)成果，又能夠引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。近年來，鄧中亮教授重要的一部分工作就是積極參與3GPP國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的5G標(biāo)準(zhǔn)制定工作,推動(dòng)我國(guó)5G定位信號(hào)體制進(jìn)入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。目前，已經(jīng)形成了14項(xiàng) 3GPP 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)提案，并成為了3GPP正式發(fā)布的高精度定位標(biāo)準(zhǔn)，獲得產(chǎn)業(yè)界的高度認(rèn)可。

　　其次是場(chǎng)景，場(chǎng)景是創(chuàng)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)價(jià)值的載體，也是商業(yè)模式重要的組成部分。因此，室內(nèi)精準(zhǔn)定位未來很重要的工作就是推動(dòng)在不同行業(yè)中的場(chǎng)景應(yīng)用。以鄧中亮教授團(tuán)隊(duì)為例，近年來就在緊密聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界上下游，對(duì)北斗與5G通導(dǎo)融合的室內(nèi)外混合智能定位示范應(yīng)用，推動(dòng)通導(dǎo)融合在商場(chǎng)室內(nèi)導(dǎo)航、大型室內(nèi)停車位尋找、共享停車、智慧醫(yī)療、大型綜合體室內(nèi)導(dǎo)航、消防搶救定位等業(yè)務(wù)場(chǎng)景中的應(yīng)用。

　　最后是服務(wù)，服務(wù)是技術(shù)價(jià)值化的一大體現(xiàn)。鄧中亮教授認(rèn)為，高精度、高可信的室內(nèi)精準(zhǔn)定位技術(shù)需要向高安全、高智能、高質(zhì)量的服務(wù)轉(zhuǎn)型，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位導(dǎo)航走向位置服務(wù)的商業(yè)化。

　　04技術(shù)報(bào)國(guó)的拳拳之心

　　很難想象，在信息通信領(lǐng)域，鄧中亮教授并非科班出身。

　　1987年，鄧中亮放棄湖南衡山專用汽車制造廠第六分廠副廠長(zhǎng)的職務(wù)，進(jìn)入到北京航空航天大學(xué)攻讀制造工程工學(xué)學(xué)士學(xué)位，接著又進(jìn)入清華大學(xué)攻讀機(jī)械制造博士。直到1996年踏入北京郵電大學(xué)，鄧中亮教授開始了與信息通信產(chǎn)業(yè)一輩子的緣分。

　　“求學(xué)的不同階段，一是練就了捕獲新知識(shí)的能力，二是思維方式會(huì)以不同思路和角度去看問題。”鄧中亮教授如是說，“不同的思路與角度相互結(jié)合，往往能夠創(chuàng)造出新的思路和方向。”

　　國(guó)際歐亞科學(xué)院院士、

　　災(zāi)備技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室主任、

　　北京郵電大學(xué)教授 鄧中亮

　　科研只有甘坐“冷板凳”，耐得住寂寞與誘惑，才能真正探索出一片新天地。在導(dǎo)航領(lǐng)域多年的研究中，鄧中亮教授并不是沒有遇到過誘惑。2003年，鄧中亮在美國(guó)做高級(jí)訪問學(xué)者，臨近回國(guó)時(shí)，多家國(guó)外知名企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)發(fā)出高新邀請(qǐng)，但他毅然決定回到國(guó)內(nèi)發(fā)展。

　　“作為一名科研工作者，很重要的一條就是需要思考自己如何與國(guó)家重大需求密切結(jié)合起來。國(guó)家的重大需求往往是全新的領(lǐng)域，有極大的探索空間。”鄧中亮教授認(rèn)為，“像室內(nèi)外無縫精準(zhǔn)定位就是我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)形成差異化優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵所在。雖然這個(gè)過程有很多艱難險(xiǎn)阻，但只要堅(jiān)持下去，不斷攻克，一定能有所收獲。”

　　多年以來，鄧中亮教授及團(tuán)隊(duì)的辛苦耕耘收獲了累累碩果。鄧中亮教授以第一完成人獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省部級(jí)科技獎(jiǎng)13項(xiàng)、論文超300篇、專著6部、授權(quán)發(fā)明專利上百項(xiàng)，2014年被中國(guó)工程院等評(píng)選為“全國(guó)十大科技創(chuàng)新人物”，2016年獲得第十一屆光華工程科技獎(jiǎng)工程獎(jiǎng)和全國(guó)優(yōu)秀科技工作者等等。

　　針對(duì)未來，鄧中亮教授已經(jīng)設(shè)定好2035年之前實(shí)現(xiàn)的三個(gè)目標(biāo)：其一、繼續(xù)推動(dòng)北斗+5G的融合，并著手研究北斗+6G技術(shù);其二、緊抓標(biāo)準(zhǔn)工作，繼續(xù)以全球5G高精度定位標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展為牽引，推動(dòng)全球定位服務(wù)的持續(xù)發(fā)展;其三，開展面向重大生產(chǎn)領(lǐng)域等相關(guān)的研究工作。

　　“把國(guó)家戰(zhàn)略結(jié)合起來，一輩子做好一件事情會(huì)很有意義。”鄧中亮教授最后表示道。