文|胡敬

隨夢(mèng)前行構(gòu)建“天地一體”

文|胡敬

鄧中亮北京郵電大學(xué)教授、北郵科學(xué)技術(shù)發(fā)展研究院常務(wù)副院長、羲和系統(tǒng)核心技術(shù) “TC-OFDM廣域?qū)崟r(shí)高精度室內(nèi)外無縫定位”負(fù)責(zé)人。

熱愛旅游的朋友一定對(duì)類似高德導(dǎo)航、百度地圖等軟件耳熟能詳。其實(shí)，導(dǎo)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(xué)教授、北郵科學(xué)技術(shù)發(fā)展研究院常務(wù)副院長鄧中亮。

他告訴記者，由于受到衛(wèi)星定位信號(hào)強(qiáng)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(shù)如WLAN、UWB等系統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了局域室內(nèi)高精度定位，但需布置大量節(jié)點(diǎn)，信號(hào)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(duì)于地震火災(zāi)、礦井事故等災(zāi)害應(yīng)急救援都至關(guān)重要。2012年，“羲和”系統(tǒng)在此背景下正式上馬，成為《導(dǎo)航與位置服務(wù)科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》重點(diǎn)項(xiàng)目之一。

鄧中亮，就是系統(tǒng)核心技術(shù)“TC-OFDM廣域?qū)崟r(shí)高精度室內(nèi)外無縫定位”的負(fù)責(zé)人。

突破“最后一千米”瓶頸

2012年12月27日，國家16項(xiàng)科技重大專項(xiàng)之一的北斗導(dǎo)航業(yè)務(wù)正式對(duì)亞太地區(qū)提供服務(wù)。至此，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)已達(dá)4個(gè)：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(dǎo)航系統(tǒng)。

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

“北斗和GPS的室外定位精度可以達(dá)到10 m乃至5 m，但是在高樓林立的城市里，達(dá)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(gè)人？”鄧中亮說。

假如在一間3 m×3 m的房間內(nèi)定位某個(gè)人或物品，精確度至少要達(dá)到1～3 m；而對(duì)于車道導(dǎo)航、農(nóng)業(yè)跟蹤等應(yīng)用來說，精確度要求至分米級(jí)；至于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用，要求厘米級(jí)的定位精度也毫不為過。“這對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精確度提出了質(zhì)的跨越要求。”在鄧中亮的牽頭帶領(lǐng)下，我國研制成功TC- OFDM定位與通信融合的新型信號(hào)體制。由于是“羲和”系統(tǒng)的重要組成部分，該項(xiàng)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(xiàng)技術(shù)，室內(nèi)定位精度不僅提高了數(shù)十倍，突破了多項(xiàng)室內(nèi)高精度定位關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，還大大節(jié)約了成本，把現(xiàn)在的移動(dòng)通信網(wǎng)變成即時(shí)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(wù)提供了新的可能。”

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(xué)通過了由多名院士、專家組成的項(xiàng)目鑒定專家委員會(huì)的科學(xué)技術(shù)成果鑒定——“該技術(shù)擁有幾十項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，完成了室內(nèi)外高精度無縫定位原型系統(tǒng)研制，實(shí)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(dǎo)航系統(tǒng)的‘最后一千米’瓶頸?！?/p>

“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(shí)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(shí)’?！编囍辛两榻B，將系統(tǒng)取名為“羲和”，凝聚著研究人員對(duì)全空域、全時(shí)域無縫導(dǎo)航定位服務(wù)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(wù)的室內(nèi)外定位服務(wù)能力，促進(jìn)北斗系統(tǒng)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化，從定位、增強(qiáng)、地圖和位置服務(wù)網(wǎng)等幾個(gè)方面全面提升北斗的應(yīng)用。同時(shí)，“羲和”系統(tǒng)在國土資源調(diào)查、精細(xì)農(nóng)業(yè)、車輛監(jiān)控與導(dǎo)航、實(shí)時(shí)位移監(jiān)測等領(lǐng)域也取得了良好的應(yīng)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(guān)村科技園區(qū)管理委員會(huì)、863計(jì)劃地球觀測與導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域?qū)Ш街黝}專家組和導(dǎo)航與位置服務(wù)科技專項(xiàng)總體專家組，在北京中關(guān)村共同組織召開了“羲和”系統(tǒng)科技成果合作對(duì)接會(huì)，并宣布“羲和”系統(tǒng)室內(nèi)外高精度定位導(dǎo)航信號(hào)正式播發(fā)，將支持相關(guān)芯片、模塊、終端及關(guān)鍵設(shè)備的研制生產(chǎn)，使公眾享受諸如車道級(jí)導(dǎo)航、米級(jí)室內(nèi)定位等服務(wù)。

“按照科技部對(duì)‘羲和’系統(tǒng)的總體規(guī)劃部署，2015年前，將在我國10個(gè)城市、3個(gè)行業(yè)開展‘羲和’系統(tǒng)示范工程建設(shè)，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(wù)、交通出行服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、應(yīng)急救援等領(lǐng)域的應(yīng)用示范，“到2020年，實(shí)現(xiàn)‘百城億戶’的應(yīng)用推廣目標(biāo)，通過提供高品質(zhì)位置服務(wù)，提升市場容量，創(chuàng)新應(yīng)用服務(wù)與商業(yè)模式，促進(jìn)導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”

1+1＞2

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的興起，我國已經(jīng)擁有10億手機(jī)用戶，汽車保有量超過1億，位置服務(wù)將成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)配置。專家預(yù)計(jì)導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)將以30%～40%的速度增長，預(yù)計(jì)到2015年用戶將達(dá)到5億。

“如今，衛(wèi)星已經(jīng)解決了室外導(dǎo)航定位問題；對(duì)于室內(nèi)導(dǎo)航定位來說，目前手機(jī)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(bǔ)充，就能實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外定位服務(wù)的對(duì)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(gè)北斗系統(tǒng)加一個(gè)地面網(wǎng)絡(luò)，其精度要大大優(yōu)于單獨(dú)使用兩個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)”。

當(dāng)今，大數(shù)據(jù)正以驚人的速度滲透到越來越多的領(lǐng)域，各行各業(yè)無不爭相利用大數(shù)據(jù)來分析預(yù)測未來趨勢(shì)以謀得更大發(fā)展，“比如北京西單大悅城，每天客流量高達(dá)十幾萬，顧客喜歡逛哪些柜臺(tái)，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(dǎo)商家和廠家生產(chǎn)，對(duì)市場繁榮、經(jīng)濟(jì)發(fā)展作用很大。”除了創(chuàng)造商業(yè)價(jià)值，“羲和”系統(tǒng)也能帶來社會(huì)效益。目前我國空巢老人的數(shù)量已經(jīng)突破1億大關(guān)，而有了室內(nèi)導(dǎo)航定位系統(tǒng)，今后老人在屋里只要配備手機(jī)，就可以使用位置服務(wù)，隨時(shí)隨地與親人保持聯(lián)絡(luò)。

根據(jù)在北京、武漢等10個(gè)地區(qū)的測試結(jié)果顯示，已建成的基本覆蓋中國區(qū)域的衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)示范系統(tǒng)實(shí)時(shí)定位精度優(yōu)于1 m，導(dǎo)航衛(wèi)星實(shí)時(shí)定軌精度0.1 m，實(shí)時(shí)鐘差0.2 ns，主要技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。

預(yù)計(jì)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(dòng)1萬億的經(jīng)濟(jì)發(fā)展動(dòng)力。

“要實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，我們必須保持‘羲和’系統(tǒng)的領(lǐng)先狀態(tài)，即從技術(shù)到產(chǎn)業(yè)都能形成很強(qiáng)的技術(shù)競爭力和核心競爭力，并形成衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)國際導(dǎo)航定位領(lǐng)域的發(fā)展，為全世界導(dǎo)航與位置服務(wù)發(fā)展提供支撐。只有這樣，中國才不光是一個(gè)導(dǎo)航大國，更將是一個(gè)導(dǎo)航強(qiáng)國。”鄧中亮自信地描繪出他心中的愿景。

為了實(shí)現(xiàn)這一共同目標(biāo)，“十二五”期間，鄧中亮將帶領(lǐng)北郵團(tuán)隊(duì)一起努力，一方面著手科研攻堅(jiān)，努力實(shí)現(xiàn)更多的科研成果；另一方面則著力將成果快速轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力。同時(shí)，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(chǔ)。

“未來，我國室內(nèi)外導(dǎo)航定位服務(wù)的推廣還需要市場機(jī)制、國家牽引，并以企業(yè)投入為主體?，F(xiàn)在技術(shù)攻關(guān)已經(jīng)突破，大規(guī)模應(yīng)用會(huì)為其帶來更大的商機(jī)。”鄧中亮同時(shí)強(qiáng)調(diào)，這種推廣應(yīng)用不應(yīng)僅僅把眼光局限于中國，同樣可以提供全球性的定位導(dǎo)航服務(wù)，讓中國標(biāo)準(zhǔn)走向世界。