加速通導融合，中國在精準定位領域脫穎而出

　　近日，上海正式發(fā)布“5G攬海”行動計劃，旨在構建陸海空天一體化海洋網絡，加快建設基于“北斗+5G”的超高精定位網的海洋新型基礎設施，賦能數(shù)字經濟時代下航運的高質量發(fā)展。

　　這是中國數(shù)字經濟蓬勃發(fā)展下的一個小縮影。今年以來，“北斗+5G”融合的案例不斷涌現(xiàn)，標志著通信基礎設施與時空基礎設施加速走向融合。隨著數(shù)字經濟成為我國社會經濟發(fā)展的新引擎，各類基礎設施融合所產生的疊加效應，對于支撐數(shù)字經濟長遠和高質量發(fā)展具有重大意義。

　　事實上，通導融合具有天然的融合性，不僅能夠擴大定位的覆蓋范圍，還極大增強定位的精度，在智慧城市、交通、電力等多個行業(yè)場景中具有極大的應用潛力。而與其他國家相比，我國在通導融合又有著不可比擬的優(yōu)勢：

　　一方面，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)從1994年啟動建設，歷時近四十年已成為全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)之一，為全球用戶提供全天候、全天時、高精度定位和導航服務;另一方面，我國5G商用四年之后，已建成全球規(guī)模最大、技術最先進的5G網絡，5G應用融入60個國民經濟大類中。

　　“5G是地上之網，北斗則是天上之網，二者融合實現(xiàn)通導一體化，能夠帶來海量高精度、高時效的地理大數(shù)據(jù)，具有巨大的產業(yè)價值空間。”國際歐亞科學院院士、災備技術國家工程實驗室主任、北京郵電大學教授鄧中亮如是說。

　　不過，室內環(huán)境的高精準定位依然是一個巨大挑戰(zhàn)，這也是全球范圍內都亟待解決的世界級難題。作為高精度、高可信定位導航的主要開拓者和學術帶頭人，鄧中亮教授率領團隊多年潛心研究攻克眾多國際難題，解決了“最后一公里”高精準定位難題，使我國在精準定位領域走在世界前列。

　　01為什么需要高精度精準定位

　　梅特卡夫定律告訴我們，隨著越來越多的事物、設備、數(shù)據(jù)通過網絡聯(lián)接起來，網絡所帶來的價值也將呈指數(shù)級增長。

　　《2022中國衛(wèi)星導航與位置服務產業(yè)發(fā)展白皮書》指出，北斗產業(yè)化應用正處于重大變革期，北斗與數(shù)字通信技術的融合將有助于產業(yè)深度融合，是未來賦能數(shù)字經濟發(fā)展的重要手段。“北斗+5G”的融合，無疑會將帶來更多聯(lián)接數(shù)量和無限可能。

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

　　本質上，通導融合是通過各種海量時空、地理數(shù)據(jù)的打通與融合，實現(xiàn)室內外高精度的精準定位。眾所周知，數(shù)據(jù)作為當前與未來最重要的生產要素，只有通過打通、共享、疊加與復用，才能真正發(fā)揮最大價值，“北斗+5G”融合無疑為海量數(shù)據(jù)價值的實現(xiàn)樹立了典范。

　　事實上，隨著國家數(shù)字經濟、智慧城市、產業(yè)數(shù)字化等長期發(fā)展，精準定位的服務對象日趨多元化、服務需求豐富化、服務要求持續(xù)提升，各種業(yè)務場景對于室內高精度的精準定位已經呈現(xiàn)出強需求，亟需高精度(米級、亞米級)室內外定位導航服務。

　　例如，在危險化學品、石油、冶煉、鋼鐵、礦山等工業(yè)生產方面，作業(yè)時容易出現(xiàn)定位盲區(qū)，無法實時檢測生產人員的位置信息，一旦誤入危險區(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空基準，工業(yè)生產可以實現(xiàn)大幅提升復雜環(huán)境的隱患感知能力，包括人員分布、實時監(jiān)控、軌跡跟蹤、風險感知的精準無縫定位和危險區(qū)透明監(jiān)控，極大減少了工業(yè)生產的安全隱患。

　　又如，在智慧城市的交通方面，城市峽谷效應嚴重，衛(wèi)星定位不穩(wěn)定，利用“北斗+5G”可以提供無縫時空信息服務，讓停車管理、車載導航、手機導航、服務平臺等聯(lián)接在一起，實現(xiàn)路面交通、車輛等情況的實時、精準和可靠，有效提升智慧交通的效果。

　　鄧中亮教授認為，5G具備高帶寬、低時延和大容量，加上北斗系統(tǒng)，相互作用、相互促進將開拓廣域無線網絡基站高精度定位新方向，推動通信和位置服務動應用服務向深度和廣度發(fā)展，從而帶來更多智慧化體驗。

　　02攻克世界級難題

　　一直以來，室內高精度的精準定位被公認為世界級的難題，環(huán)境復雜容易造成誤差大、定位可信度低、泛在服務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，我國已啟動“羲和計劃”，旨在構建天地一體的時空定位系統(tǒng)實時高精度定位系統(tǒng)，提高衛(wèi)星定位的性能和精度的同時實現(xiàn)基于通信信號的室外到室內高精度定位全覆蓋。

　　“羲和計劃”的重任落在了鄧中亮教授上。作為“羲和計劃”的室內導航系統(tǒng)主要負責人和學術帶頭人，鄧中亮教授帶領團隊針對室內定位的精度、魯棒性和成本三個最為核心的關鍵問題進行了十余年的潛心攻關，提出天地聯(lián)合定位架構，自主研發(fā)了通信與衛(wèi)星融合的新型信號體制和高精度定位技術，突破了異構系統(tǒng)融合定位難題，實現(xiàn)了跨物理層的信號融合，使得高精度、高魯棒性和低成本的室內定位成為現(xiàn)實，讓移動通信網變成了一張既能通信,又能高精度定位的網。

　　事實上，“羲和計劃”剛開始的階段，鄧中亮教授也面臨著諸多方面的懷疑。對此，鄧中亮教授未在意，而是用事實說話，在初步設計好理論框架之后，鄧中亮教授率領團隊一頭扎到地方一線做實驗，不斷收集數(shù)據(jù)對理論框架進行驗證，經過半年的數(shù)據(jù)收集、驗證和匯報，驗證了理論框架的可行性。

　　如今，“羲和”系統(tǒng)具備亞米級的廣域無縫定位導航能力，讓我國率先解決衛(wèi)星導航系統(tǒng)的“最后一公里”難題，也讓我國在室內位置服務科學研究技術上實現(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鑒定為科技成果達到國際領先水平。

　　據(jù)悉， “羲和計劃”已經形成了幾百項自主知識產權和一系列關鍵技術，還帶動從芯片到終端、從基站到網絡、從運營到服務的整個導航通信產業(yè)鏈的發(fā)展，真正讓中國在精準定位領域脫穎而出。

　　“最近十多年來，國家對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挖掘通導潛力，做大產業(yè)價值

　　人的一生有80%的時間是在室內度過。隨著社會數(shù)字化進程的加速，室內精準定位服務的需求也日趨增加。IDTechEx預測，到2024年，全球室內定位市場總規(guī)模將超過100億美元，年復合增長率高達38%。

　　面向未來，工業(yè)4.0、倉儲物流、智慧城市、智慧交通、智慧商場等諸多場景有望迎來爆發(fā)性的室內定位需求。因此，從數(shù)字中國建設和數(shù)字經濟發(fā)展的大視角，隨著北斗、5G等基礎設施不斷完善和拓展更多場景，充分挖掘通導融合的潛力，推動室內精準定位的持續(xù)發(fā)展，做大產業(yè)空間，必然會帶來更大的社會價值。

　　“天地一體、時空一體、通導一體的網絡基礎設施將會給人類帶來巨大的經濟和社會價值。”鄧中亮教授如是說。

　　不過，好的技術不等于商業(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，還需要與市場需求緊密結合的商業(yè)模式，才能消除市場中的各種不確定性，進而形成規(guī)�；�和產業(yè)化。在鄧中亮教授看來，中國的通導融合需要從標準、場景和服務三個方面入手，進一步夯實技術成果，才能形成持續(xù)領先。

　　首先是標準與專利。正所謂“得標準者得天下”，要想在激烈的國際競爭中勝出，就需要在標準與專利領域做足文章，既能形成競爭力護城河和保護自身技術成果，又能夠引領產業(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國際標準化組織的5G標準制定工作,推動我國5G定位信號體制進入國際標準。目前，已經形成了14項 3GPP 國際標準提案，并成為了3GPP正式發(fā)布的高精度定位標準，獲得產業(yè)界的高度認可。

　　其次是場景，場景是創(chuàng)新技術實現(xiàn)價值的載體，也是商業(yè)模式重要的組成部分。因此，室內精準定位未來很重要的工作就是推動在不同行業(yè)中的場景應用。以鄧中亮教授團隊為例，近年來就在緊密聯(lián)合產業(yè)界上下游，對北斗與5G通導融合的室內外混合智能定位示范應用，推動通導融合在商場室內導航、大型室內停車位尋找、共享停車、智慧醫(yī)療、大型綜合體室內導航、消防搶救定位等業(yè)務場景中的應用。

　　最后是服務，服務是技術價值化的一大體現(xiàn)。鄧中亮教授認為，高精度、高可信的室內精準定位技術需要向高安全、高智能、高質量的服務轉型，從而實現(xiàn)室內定位導航走向位置服務的商業(yè)化。

　　04技術報國的拳拳之心

　　很難想象，在信息通信領域，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的職務，進入到北京航空航天大學攻讀制造工程工學學士學位，接著又進入清華大學攻讀機械制造博士。直到1996年踏入北京郵電大學，鄧中亮教授開始了與信息通信產業(yè)一輩子的緣分。

　　“求學的不同階段，一是練就了捕獲新知識的能力，二是思維方式會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合，往往能夠創(chuàng)造出新的思路和方向。”

　　國際歐亞科學院院士、

　　災備技術國家工程實驗室主任、

　　北京郵電大學教授 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。在導航領域多年的研究中，鄧中亮教授并不是沒有遇到過誘惑。2003年，鄧中亮在美國做高級訪問學者，臨近回國時，多家國外知名企業(yè)和科研機構發(fā)出高新邀請，但他毅然決定回到國內發(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家重大需求密切結合起來。國家的重大需求往往是全新的領域，有極大的探索空間。”鄧中亮教授認為，“像室內外無縫精準定位就是我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)形成差異化優(yōu)勢的關鍵所在。雖然這個過程有很多艱難險阻，但只要堅持下去，不斷攻克，一定能有所收獲。”

　　多年以來，鄧中亮教授及團隊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家技術發(fā)明二等獎1項、國家科技進步二等獎2項、省部級科技獎13項、論文超300篇、專著6部、授權發(fā)明專利上百項，2014年被中國工程院等評選為“全國十大科技創(chuàng)新人物”，2016年獲得第十一屆光華工程科技獎工程獎和全國優(yōu)秀科技工作者等等。

　　針對未來，鄧中亮教授已經設定好2035年之前實現(xiàn)的三個目標：其一、繼續(xù)推動北斗+5G的融合，并著手研究北斗+6G技術;其二、緊抓標準工作，繼續(xù)以全球5G高精度定位標準發(fā)展為牽引，推動全球定位服務的持續(xù)發(fā)展;其三，開展面向重大生產領域等相關的研究工作。

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