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北斗+5G编织一张“网”实现精准定位

本年,邓中亮更忙了。 外部会议,内部讨论,课题研讨,还有疫情困扰期间没能出的差铆足劲似的补上,一天里,从脱离床和回到床中间的时刻都被作业冠名了。 北京邮电大学教授邓中亮 繁忙的加速…

本年,邓中亮更忙了。

外部会议,内部讨论,课题研讨,还有疫情困扰期间没能出的差铆足劲似的补上,一天里,从脱离床和回到床中间的时刻都被作业冠名了。

北京邮电大学教授邓中亮

繁忙的加速键在2020年按下暂停键。2020年7月31日,天上的斗极三号全球卫星导航系统开启服务全球,与美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧盟伽利略卫星导航系统并分天下。在地球上,其时许多当地开始饱尝疫情的考验,关于精准方位的需求愈加火急。这一年,国际欧亚科学院院士、北京邮电大学教授邓中亮带领团队的导航定位相关研讨获得了“全国创先争优奖”。尔后,邓中亮带领团队进行的六合一体,斗极+5G相关技能的场景落地使用规划不断广泛扩展。

打通斗极卫星导航系统“最后一公里”

十多年前,湖南老家的一位老太太来北京走丢的故事,邓中亮如今依然形象深刻:老太太在鸟巢游玩跟孩子们走散了,找了一整个晚上没找到,直到第三天孩子去派出所才把老太太领回来。

“假如其时有精准的方位导航服务,就不会比及第三天才找到人。”邓中亮感慨道。在他看来,互联网改动了人们的日子方法,方位网时空大数据将会改动整个国际,尤其是斗极与5G的深度交融能够完成能通讯就能高精度定位。

确实,斗极被称为“天上的网”,处理的是时刻空间高精度问题,斗极系统全球规划定位精度优于10米、测速精度优于0.2米/秒、授时精度优于20纳秒、服务可用性优于99%,“准”是斗极的优势;而5G是“地上的网”,能处理数据高速传输室表里广域掩盖的问题,最大的优势在于“快”,具有大带宽、低时延等特色,不只比4G网络传输速度快100倍,一起时延低于1毫秒定位才能也提升到亚米级。二者合力带来了海量的高精度、高时效的地舆时空大数据,而且在信号、信息、设施、使用等层面深度交融,完成互相增强,构成增量效应。

我国卫星导航系统管理工作室主任、斗极卫星导航系统新闻发言人冉承其曾表示:“5G和斗极卫星导航系统具有天然的交融性。”随着5G的到来,从互联网到物联网时代,斗极和5G、人工智能、新式技能等的交融一定会催生出新式工业、行业,带来新的经济增长点,而且为国防军事、才智城市、自然资源、通讯网络、交通、电力等各行各业等使用带来无限或许。

无处不在、无人不必、无所不需的方位服务都需求大规划、高可靠、高精度和低成本的不同规范的时空信息。斗极一号系统工程建造于1994年发动,2000年建成并投入使用;2004年,斗极二号系统工程建造发动,2012年建成后面向亚太地区提供方位服务和定位导航服务,在室外能够成功处理定位与导航的问题。

然而,导航卫星间隔地上间隔远,遇到遮挡后信号简单被阻断。在地上日子的人们大部份时刻都在室内活动,一些许多大型工程施行,例如地铁工程建造,长期鄙人地下环境,难以进行根据卫星的准确认位,。怎样在室内卫星信号被遮挡区域进行准确认位是各国都面临的难点。

科技部2006年“十一五“开始发动了“羲和”方案,旨在构建六合一体的时空定位系统实时高精度定位系统,进步卫星定位的性能和精度的一起完成根据通讯信号从室外到室内的定位全掩盖。邓中亮是“羲和”方案室内导航系统的主要负责人和学术带头人,他带领团队悉心攻关,自主研发的TC-OFDM定位与通讯交融的导航一体化新型信号系统和高精度定位技能,把移动通讯网变成了一张既能通讯网,又能高精度定位的网。“羲和”系统得以具有室外亚米级、城市室内优于3米的无缝定位导航才能,率先处理了斗极卫星导航系统的“最后一公里”瓶颈,也让我国在室内方位服务科学研讨技能上完成重大打破。

尔后,“羲和方案”的相关研讨也拉动了从芯片到终端、从基站到网络、从运营到服务的整个导航通讯工业链的展开。

迎难而上 关关难过关关过

邓中亮喜爱应战,有时刻便偶尔会去北京的欢乐谷,玩大摆锤等极限应战的游乐项目。他享用应战带来的快乐,而这种爱应战的特质从上学期间到回归回国确认研讨方向便现已明显展现出来。尤其是2003年,邓中亮交流从美国做高级访问学者归国,回到北京邮电大学,他首要面临的是怎样确认自己的研讨方向,怎样能够更好地为国家展开重大战略需求奉献自己的力气。

其时,北邮北京邮电大学大部分人都在研讨信息与通讯工程,摆在邓中亮面前的挑选无非两种:一是“跟风”搞通讯,参加拥挤的赛道,水到渠成搞移动通讯;另一种挑选是自己开拓新的方向。“弯道超车不是我的挑选,另辟蹊径才是我的风格。其时许多人都做卫星定位导航,跟着走会比较困难,怎样另辟蹊径?”邓中亮认为,应该将自己的研讨重点和国家展开的重大方向进行紧密结合。

彼时,恰逢国家斗极导航事业方兴未艾,结合北邮北京邮电大学自身在通讯技能方面的深厚沉淀,他决定展开导航和通讯技能相结合的研讨,在卫星导航、无线定位、通导交融移动通讯等方向上集中研讨火力。

“我发现地上有许多卫星定位定位导航能够用到的资源,全球干流的定位卫星定位导航系统都只处理了室外定位问题,现有室内定位技能要完成局域泛在室内高精度定位,须安置很多节点,信号掩盖成本较高,且不利于向广域推行,阻止了室内方位服务展开壮大和普适使用。”邓中亮回想,“打破室表里无缝精准定位是推动我国斗极在技能上定位导航服务使用逾越GPS的关键之一,因此我榜首个前期承担的863项目答辩是就是关于国家大剧院大型场馆复杂修建场景内怎样进行高精度定位导航的探究,其时用Wi-Fi、蓝牙等无线技能方法把它处理了。”

回望过去,探究5G与斗极交融的研讨道路并非坦途,各种困难关卡横亘在前。邓中亮不是没有过退缩的念头,“我憋着想着来回考虑走好几回了,但立异哪有那么简单,但我老是想起老家犁地的牛,他就在那渐渐埋头向前,笨牛犁地首要一点是能坚持。”

喜爱应战且不断攻坚克难的结果是,他们解答他处理了一个个看似无解的难题。在研讨过程中,团队发现,5G和斗极作为有着不同的信号,系统,通讯频率资源十分宝贵,很难寻找出独立的频率资源来支持无线通讯王的定位导航,但所有无线通讯信号都会有“噪声”存在,要想能否把弱小的信号藏在噪声底下,同频共载,让通讯和定位各司其职且能相互增强并非易事。对此,邓中亮团队研宣布提出了定位—通讯交融“共频带”定位方法,依托“隐嵌信噪”技能处理了在不改动基站散布密度的状况下,通过技能手段打破进步信号接收才能,做到了只要能通讯,一个蜂窝网就能完成三、四重以上的定位信号掩盖,测距和定位问题迎刃而解一起有效节省了室内定位成本。而且现已成为了3GPP国际规范的一部分,拟定了通讯范畴全球榜首个高精度定位国际规范。

更进一步,面临异构信号该怎样交融,跨系统时刻同步问题能否处理等一系列应战,邓中亮团队教授提出了六合联合定位架构,他发明性构建了包含单无线网络高精度定位、异构多网多源协同高可靠定位、六合一体高可信方位服务在内的无线网络定位理论方法与异构多网多源协同定位技能系统,进一步进步六合一体定位精度,处理了多年困扰学术界的复杂遮挡多径环境下无线网络实时准确认位的难题。邓中亮教授以榜首完成人,先后获得了一项国家技能发明二等奖,两项国家科技进步二等奖,以及十余项其他省部级奖项。

技能找到使用场景 商用发明更大价值

据了解,我国5G网络建造投资规划超越1.2万亿元,斗极卫星完成全球掩盖投资规划约为600多亿元。巨额的投入需求拓展更多的使用场景,发掘更丰富的商业模式,然后让其为经济社会的展开发明更大的价值。《新时代的我国斗极》白皮书显示,到2021年,我国卫星导航与方位服务总体工业规划到达约4700亿元,年均复合增长率超越20%。第三方安排猜测,按照现在斗极系统的产量添加速度,估计2025年其工业规划有望到达万亿元。

“建好5G网关于国家构建导航、通讯、核算、控制一体化系统,服务社会展开、经济建造将发挥关键作用。”邓中亮说,“六合一体、时空一体、通导一体的网络基础设施将会给人类带来巨大的经济和社会价值。”

因此,邓中亮和团队积极和国内优势企业合作,开发了系列终端、基站、平台等设备,并与多个通讯技能研讨安排等联手探究斗极与5G通导交融的室表里混合智能定位测试,展开了商场室内导航、大型室内停车位寻找、同享停车、才智医疗、大型综合体室内导航等范畴的使用,为灾祸救援、矿井、地下工程等火急需求无卫星信号盲区提供更精准的定位服务。

比方,在危险化学品、石油、冶炼、钢铁等重大工业生产范畴,工人作业时简单呈现定位盲区,产生人员误入危险区的危险,一起也简单呈现非实时监测的问题,以及呈现危机问题时无法实时应对的状况。借由通讯与导航合力,园区的空间分辩才能由国际上数十米提升至1米以内,包含人员散布、实时监控、轨迹跟踪、危险感知,能够完成作业园区内精准无缝定位、危险区透明监控,实时接连岗位监控、规范巡查,也能提前主动防备危机事件产生。

在民生方面,室内精准定位能够助推养老服务。一方面居家养老,据调查,我国晚年人口中空巢白叟占比现在已超越一半,部分大城市和农村地区,空巢晚年人份额乃至超越70%,很多晚年人不与子女或其他家人共同居住日子,面临着居家养老的许多日子不便或困难,乃至是安全危险隐患。孩子们担心,白叟经会迷路或者在家里产生了事故不知道,在这个条件下,白叟的方位信息非常重要。另一方面,着养老安排,中白叟,、护工的方位信息同样有助于提升养老服务质量。

不容忽视的是,即使使用广泛,技能想要在剧烈的国际竞争中锋芒毕露,就一定要构成国际规范。邓中亮带领团队,积极参与3GPP国际规范化安排的5G规范拟定作业,也推动了我国5G高精度定位信号系统的进入国际规范拟定。

如今,我国5G通讯技能手段能够到达亚米级、分米级的定位服务才能,未来能够获得更高的定位精度。斗极支撑着5G网络安全高效运行,5G能增强斗极导航服务才能,斗极+5G正在构成泛在、无缝、高精度、高可信的PNT(即Positing定位、Navigating导航、Timing授时)系统,横向无缝掩盖室内、纵向拓展到水下地下及深空,且能在复杂环境下提供高精度、接连安稳的时空信息服务。

下一步,怎样走?邓中亮坦言,6G时代现已不远,定位技能也从“强壮的卫星、聪明的终端”阶段向“强壮的网络、聪明的服务”改变,完成从定位导航的工业化走向方位服务的商业化,终究完成可信、安全、才智的方位导航新时代。

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作者: admin

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