隨夢前行構建“天地一體”

文|胡敬

隨夢前行構建“天地一體”

文|胡敬

鄧中亮北京郵電大學教授、北郵科學技術發(fā)展研究院常務副院長、羲和系統(tǒng)核心技術 “TC-OFDM廣域實時高精度室內(nèi)外無縫定位”負責人。

熱愛旅游的朋友一定對類似高德導航、百度地圖等軟件耳熟能詳。其實，導航還可能有另外一種用法——在停車場快速找到合適的車位，在陌生小區(qū)里方便地找到朋友的家門，在展覽館中定位最感興趣的展品……

“有了‘羲和’系統(tǒng)，這一切都有望成為可能。” 說這話的是北京郵電大學教授、北郵科學技術發(fā)展研究院常務副院長鄧中亮。

他告訴記者，由于受到衛(wèi)星定位信號強度弱、易受遮擋等環(huán)境因素干擾，室內(nèi)定位難度很大，現(xiàn)有室內(nèi)定位技術如WLAN、UWB等系統(tǒng)雖然實現(xiàn)了局域室內(nèi)高精度定位，但需布置大量節(jié)點，信號覆蓋成本較高，不利于向廣域推廣。但是，室內(nèi)定位的作用重之又重，除了為日常生活帶來便利，對于地震火災、礦井事故等災害應急救援都至關重要。2012年，“羲和”系統(tǒng)在此背景下正式上馬，成為《導航與位置服務科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》重點項目之一。

鄧中亮，就是系統(tǒng)核心技術“TC-OFDM廣域實時高精度室內(nèi)外無縫定位”的負責人。

突破“最后一千米”瓶頸

2012年12月27日，國家16項科技重大專項之一的北斗導航業(yè)務正式對亞太地區(qū)提供服務。至此，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)已達4個：美國全球定位系統(tǒng)GPS、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)、歐洲GALILEO系統(tǒng)和我國自行研制的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

然而，所有的衛(wèi)星導航系統(tǒng)都只解決了室外定位問題，室內(nèi)定位領域仍是空白。

“北斗和GPS的室外定位精度可以達到10 m乃至5 m，但是在高樓林立的城市里，達到這種精度難度很大。10 m的定位精度，都有3層樓房那么高了，怎么能在樓里找到一個人？”鄧中亮說。

假如在一間3 m×3 m的房間內(nèi)定位某個人或物品，精確度至少要達到1～3 m；而對于車道導航、農(nóng)業(yè)跟蹤等應用來說，精確度要求至分米級；至于物聯(lián)網(wǎng)領域的應用，要求厘米級的定位精度也毫不為過?！斑@對導航系統(tǒng)的定位精確度提出了質的跨越要求?！痹卩囍辛恋臓款^帶領下，我國研制成功TC- OFDM定位與通信融合的新型信號體制。由于是“羲和”系統(tǒng)的重要組成部分，該項目從“十一五”開始就得到國家科技部門的高度重視，也讓鄧中亮付出了極大心血。

鄧中亮表示，依靠這項技術，室內(nèi)定位精度不僅提高了數(shù)十倍，突破了多項室內(nèi)高精度定位關鍵技術瓶頸，還大大節(jié)約了成本，把現(xiàn)在的移動通信網(wǎng)變成即時通信網(wǎng)和高精度定位網(wǎng)，為我國通信網(wǎng)未來增值業(yè)務提供了新的可能?！?/p>

2012年3月，基于TC- OFDM的廣域室內(nèi)外高精度定位系統(tǒng)在北京郵電大學通過了由多名院士、專家組成的項目鑒定專家委員會的科學技術成果鑒定——“該技術擁有幾十項自主知識產(chǎn)權，完成了室內(nèi)外高精度無縫定位原型系統(tǒng)研制，實現(xiàn)了基于基站的水平優(yōu)于3 m、垂直優(yōu)于1 m的校園高精度室內(nèi)外無縫定位,率先解決了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的‘最后一千米’瓶頸。”

“乃命羲和，欽若昊天”

“‘羲和’是中國古代神話中的太陽之母，掌握著時間的節(jié)奏。取自《尚書·堯典》中的‘乃命羲和，欽若昊天，歷象日月星辰，敬授人時’?！编囍辛两榻B，將系統(tǒng)取名為“羲和”，凝聚著研究人員對全空域、全時域無縫導航定位服務系統(tǒng)的全部期望。

記者獲悉，“羲和”系統(tǒng)完全建成后，將形成我國自主可控的位置服務的室內(nèi)外定位服務能力，促進北斗系統(tǒng)應用與產(chǎn)業(yè)化，從定位、增強、地圖和位置服務網(wǎng)等幾個方面全面提升北斗的應用。同時，“羲和”系統(tǒng)在國土資源調(diào)查、精細農(nóng)業(yè)、車輛監(jiān)控與導航、實時位移監(jiān)測等領域也取得了良好的應用效果。

鄧中亮告訴記者，2014年4月25日，科技部國家遙感中心、中關村科技園區(qū)管理委員會、863計劃地球觀測與導航技術領域導航主題專家組和導航與位置服務科技專項總體專家組，在北京中關村共同組織召開了“羲和”系統(tǒng)科技成果合作對接會，并宣布“羲和”系統(tǒng)室內(nèi)外高精度定位導航信號正式播發(fā)，將支持相關芯片、模塊、終端及關鍵設備的研制生產(chǎn)，使公眾享受諸如車道級導航、米級室內(nèi)定位等服務。

“按照科技部對‘羲和’系統(tǒng)的總體規(guī)劃部署，2015年前，將在我國10個城市、3個行業(yè)開展‘羲和’系統(tǒng)示范工程建設，并逐步向全國推廣?！编囍辛琳f，我國還將開展在大眾位置服務、交通出行服務、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、精準農(nóng)業(yè)、應急救援等領域的應用示范，“到2020年，實現(xiàn)‘百城億戶’的應用推廣目標，通過提供高品質位置服務，提升市場容量，創(chuàng)新應用服務與商業(yè)模式，促進導航與位置服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展?！?/p>

1+1＞2

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的興起，我國已經(jīng)擁有10億手機用戶，汽車保有量超過1億，位置服務將成為移動互聯(lián)網(wǎng)的標準配置。專家預計導航系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)將以30%～40%的速度增長，預計到2015年用戶將達到5億。

“如今，衛(wèi)星已經(jīng)解決了室外導航定位問題；對于室內(nèi)導航定位來說，目前手機所用的無線通訊網(wǎng)基本在城市中覆蓋，且絕大多數(shù)人都在使用?！编囍辛琳f，“將這張網(wǎng)作為衛(wèi)星定位的補充，就能實現(xiàn)室內(nèi)外定位服務的對接?！?/p>

無疑，“羲和”系統(tǒng)將充分利用所有的地面通信資源。正所謂“1+1＞2”，“一個北斗系統(tǒng)加一個地面網(wǎng)絡，其精度要大大優(yōu)于單獨使用兩個獨立網(wǎng)絡”。

當今，大數(shù)據(jù)正以驚人的速度滲透到越來越多的領域，各行各業(yè)無不爭相利用大數(shù)據(jù)來分析預測未來趨勢以謀得更大發(fā)展，“比如北京西單大悅城，每天客流量高達十幾萬，顧客喜歡逛哪些柜臺，喜歡買什么商品，以后都可以通過室內(nèi)定位系統(tǒng)來給商家提供數(shù)據(jù)支撐；通過大數(shù)據(jù)分析，指導商家和廠家生產(chǎn)，對市場繁榮、經(jīng)濟發(fā)展作用很大?！背藙?chuàng)造商業(yè)價值，“羲和”系統(tǒng)也能帶來社會效益。目前我國空巢老人的數(shù)量已經(jīng)突破1億大關，而有了室內(nèi)導航定位系統(tǒng)，今后老人在屋里只要配備手機，就可以使用位置服務，隨時隨地與親人保持聯(lián)絡。

根據(jù)在北京、武漢等10個地區(qū)的測試結果顯示，已建成的基本覆蓋中國區(qū)域的衛(wèi)星導航增強示范系統(tǒng)實時定位精度優(yōu)于1 m，導航衛(wèi)星實時定軌精度0.1 m，實時鐘差0.2 ns，主要技術指標已達到國際先進水平。

預計到2020年，“羲和”系統(tǒng)將打造上千億元的產(chǎn)業(yè)鏈，從而牽動1萬億的經(jīng)濟發(fā)展動力。

“要實現(xiàn)這樣的目標，我們必須保持‘羲和’系統(tǒng)的領先狀態(tài)，即從技術到產(chǎn)業(yè)都能形成很強的技術競爭力和核心競爭力，并形成衛(wèi)星導航服務的標準體系，推動國際導航定位領域的發(fā)展，為全世界導航與位置服務發(fā)展提供支撐。只有這樣，中國才不光是一個導航大國，更將是一個導航強國。”鄧中亮自信地描繪出他心中的愿景。

為了實現(xiàn)這一共同目標，“十二五”期間，鄧中亮將帶領北郵團隊一起努力，一方面著手科研攻堅，努力實現(xiàn)更多的科研成果；另一方面則著力將成果快速轉化成生產(chǎn)力。同時，他們還將培養(yǎng)一批國家急需的高端人才，為未來的發(fā)展打下良好的基礎。

“未來，我國室內(nèi)外導航定位服務的推廣還需要市場機制、國家牽引，并以企業(yè)投入為主體。現(xiàn)在技術攻關已經(jīng)突破，大規(guī)模應用會為其帶來更大的商機?！编囍辛镣瑫r強調(diào)，這種推廣應用不應僅僅把眼光局限于中國，同樣可以提供全球性的定位導航服務，讓中國標準走向世界。