北斗+5G 织就精确定位的“天罗地网”

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发布时间:2023-08-07

今年,邓中亮更忙了。

外部会议,内部讨论,课题研究,还有疫情困扰期间没能出的差铆足劲似的补上,一天里,从离开床和回到床中间的时间都被工作冠名了。

北京邮电大学教授邓中亮

忙碌的加速键在2020年按下暂停键。2020年7月31日,天上的北斗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,当时很多地方开始经受疫情的考验,对于精准位置的需求更加迫切。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究获得了“全国创先争优奖”。此后,邓中亮带领团队进行的天地一体,北斗+5G相关技术的场景落地应用规模不断广泛扩大。

打通北斗卫星导航系统“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,邓中亮如今依然印象深刻: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。

“如果当时有精准的位置导航服务,就不会等到第三天才找到人。”邓中亮感慨道。在他看来,互联网改变了人们的生活方式,位置网时空大数据将会改变整个世界,尤其是北斗与5G的深度融合可以实现能通信就能高精度定位。

的确,北斗被称为“天上的网”,解决的是时间空间高精度问题,北斗系统全球范围定位精度优于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”是北斗的优势;而5G是“地上的网”,能解决数据高速传输室内外广域覆盖的问题,最大的优势在于“快”,具有大带宽、低时延等特点,不仅比4G网络传输速度快100倍,同时时延低于1毫秒定位能力也提升到亚米级。二者合力带来了海量的高精度、高时效的地理时空大数据,并且在信号、信息、设施、应用等层面深度融合,实现互相增强,形成增量效应。

中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其曾表示:“5G和北斗卫星导航系统具有天然的融合性。”随着5G的到来,从互联网到物联网时代,北斗和5G、人工智能、新兴技术等的融合一定会催生出新兴产业、行业,带来新的经济增长点,并且为国防军事、智慧城市、自然资源、通信网络、交通、电力等各行各业等应用带来无限可能。

无处不在、无人不用、无所不需的位置服务都需要大规模、高可靠、高精度和低成本的不同尺度的时空信息。北斗一号系统工程建设于1994年启动,2000年建成并投入使用;2004年,北斗二号系统工程建设启动,2012年建成后面向亚太地区提供位置服务和定位导航服务,在室外可以成功解决定位与导航的问题。

然而,导航卫星距离地面距离远,遇到遮挡后信号容易被阻断。在地面生活的人们大部份时间都在室内活动,一些很多大型工程实施,例如地铁工程建设,长期在下地下环境,难以进行基于卫星的精确定位,。如何在室内卫星信号被遮挡区域进行精确定位是各国都面临的难点。

科技部2006年“十一五“开始启动了“羲和”计划,旨在构建天地一体的时空定位系统实时高精度定位系统,提高卫星定位的性能和精度的同时实现基于通信信号从室外到室内的定位全覆盖。邓中亮是“羲和”计划室内导航系统的主要负责人和学术带头人,他带领团队潜心攻关,自主研发的TC-OFDM定位与通信融合的导航一体化新型信号体制和高精度定位技术,把移动通信网变成了一张既能通信网,又能高精度定位的网。“羲和”系统得以具备室外亚米级、城市室内优于3米的无缝定位导航能力,率先解决了北斗卫星导航系统的“最后一公里”瓶颈,也让我国在室内位置服务科学研究技术上实现重大突破。

此后,“羲和计划”的相关研究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信产业链的发展。

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