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、北郵科學技術發展研究院常務副院長、羲和系統核心技術 “TC-OFDM廣域實時高精度室內外無縫定位”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，這一切都有望成為可能。” 說這話的是北京郵電大學教授、北郵科學技術發展研究院常務副院長鄧中亮。

他告訴記者，由于受到衛星定位信號強度弱、易受遮擋等環境因素干擾，室內定位難度很大，現有室內定位技術如WLAN、UWB等系統雖然實現了局域室內高精度定位，但需布置大量節點，信號覆蓋成本較高，不利于向廣域推廣。但是，室內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”系統在此背景下正式上馬，成為《導航與位置服務科技發展“十二五”專項規劃》重點項目之一。

鄧中亮，就是系統核心技術“TC-OFDM廣域實時高精度室內外無縫定位”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務正式對亞太地區提供服務。至此，全球衛星定位系統已達4個：美國全球定位系統GPS、俄羅斯GLONASS系統、歐洲GALILEO系統和我國自行研制的北斗衛星導航系統。

然而，所有的衛星導航系統都只解決了室外定位問題，室內定位領域仍是空白。

“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、農業跟蹤等應用來說，精確度要求至分米級；至于物聯網領域的應用，要求厘米級的定位精度也毫不為過。“這對導航系統的定位精確度提出了質的跨越要求。”在鄧中亮的牽頭帶領下，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，室內定位精度不僅提高了數十倍，突破了多項室內高精度定位關鍵技術瓶頸，還大大節約了成本，把現在的移動通信網變成即時通信網和高精度定位網，為我國通信網未來增值業務提供了新的可能。”

2012年3月，基于TC- OFDM的廣域室內外高精度定位系統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權，完成了室內外高精度無縫定位原型系統研制，實現了基于基站的水平優于3 m、垂直優于1 m的校園高精度室內外無縫定位,率先解決了北斗衛星導航系統的‘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’。”鄧中亮介紹，將系統取名為“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的全部期望。

記者獲悉，“羲和”系統完全建成后，將形成我國自主可控的位置服務的室內外定位服務能力，促進北斗系統應用與產業化，從定位、增強、地圖和位置服務網等幾個方面全面提升北斗的應用。同時，“羲和”系統在國土資源調查、精細農業、車輛監控與導航、實時位移監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”系統科技成果合作對接會，并宣布“羲和”系統室內外高精度定位導航信號正式播發，將支持相關芯片、模塊、終端及關鍵設備的研制生產，使公眾享受諸如車道級導航、米級室內定位等服務。

“按照科技部對‘羲和’系統的總體規劃部署，2015年前，將在我國10個城市、3個行業開展‘羲和’系統示范工程建設，并逐步向全國推廣。”鄧中亮說，我國還將開展在大眾位置服務、交通出行服務、物聯網、智慧城市、精準農業、應急救援等領域的應用示范，“到2020年，實現‘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，創新應用服務與商業模式，促進導航與位置服務產業發展。”

1+1＞2

隨著移動互聯網的興起，我國已經擁有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網的標準配置。專家預計導航系統產業將以30%～40%的速度增長，預計到2015年用戶將達到5億。

“如今，衛星已經解決了室外導航定位問題；對于室內導航定位來說，目前手機所用的無線通訊網基本在城市中覆蓋，且絕大多數人都在使用。”鄧中亮說，“將這張網作為衛星定位的補充，就能實現室內外定位服務的對接。”

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

當今，大數據正以驚人的速度滲透到越來越多的領域，各行各業無不爭相利用大數據來分析預測未來趨勢以謀得更大發展，“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定位系統來給商家提供數據支撐；通過大數據分析，指導商家和廠家生產，對市場繁榮、經濟發展作用很大。”除了創造商業價值，“羲和”系統也能帶來社會效益。目前我國空巢老人的數量已經突破1億大關，而有了室內導航定位系統，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絡。

根據在北京、武漢等10個地區的測試結果顯示，已建成的基本覆蓋中國區域的衛星導航增強示范系統實時定位精度優于1 m，導航衛星實時定軌精度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”系統將打造上千億元的產業鏈，從而牽動1萬億的經濟發展動力。

“要實現這樣的目標，我們必須保持‘羲和’系統的領先狀態，即從技術到產業都能形成很強的技術競爭力和核心競爭力，并形成衛星導航服務的標準體系，推動國際導航定位領域的發展，為全世界導航與位置服務發展提供支撐。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，努力實現更多的科研成果；另一方面則著力將成果快速轉化成生產力。同時，他們還將培養一批國家急需的高端人才，為未來的發展打下良好的基礎。

“未來，我國室內外導航定位服務的推廣還需要市場機制、國家牽引，并以企業投入為主體。現在技術攻關已經突破，大規模應用會為其帶來更大的商機。”鄧中亮同時強調，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。