以羲和之名，定義未來

高妍+孫繼文

2012年12月27日起，北斗衛星導航系統正式向亞太大部分地區提供區域服務。

隨后，科技部將廣域室內外高精度定位導航系統—羲和的示范應用和推廣提上日程。2014年4月25日，羲和系統開始提供信號播發服務。

同是導航定位系統，既然已經有了北斗，為什么還要羲和？

“羲和系統是北斗系統應用的精細化和延伸，它解決的是北斗導航信號全方位服務到個人移動終端的‘最后一公里問題?！蔽覈倍饭こ獭棒撕陀媱潯笔覂葘Ш椒较蜓芯拷M織者和帶頭人、北京郵電大學教授鄧中亮在接受本刊采訪時介紹。羲和的建設，將為北斗地面增強網的建設解決關鍵技術問題，使北斗系統實現高精度全空間服務能力成為可能，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，為國家下一代經濟發展提供有力支撐。

更為重要的是，羲和所提供的時間和空間基礎信息，將使城市中所有的人和物品被實時動態定位，以更精確、豐滿的大數據支撐信息化，進而融合形成位置服務大產業，滲透到國民經濟的方方面面，改善甚至改變人們的日常生活。

十年磨劍走偏鋒

對于鄧中亮來說，2003年是有轉折意義的一年。

這一年，他結束了美國南加利福尼亞大學高級訪問學者研究，拒絕國外知名企業邀請，選擇回國。

這一年，他立足自身在導航方面積累的豐厚基礎，結合北郵的通信專長，確立了從通信角度研究定位導航的研究方向，并最終鎖定廣域室內外高精度定位技術。這是一個交叉領域研究方向，新鮮，富有挑戰性，而如今鄧中亮團隊取得的成績，離不開當初這個有點偏門的研究方向的確立。

那么，廣域室內外高精度定位技術到底致力于解決怎樣的問題？

—它屬于導航與位置服務研究范疇，重點在于精準室內定位和室內外定位銜接。事實上，盡管世界上的四大衛星導航定位系統都可以對室外環境進行精準定位，卻因為建筑物遮擋等原因對室內定位無能為力。但如今，智慧城市、物聯網、移動互聯等信息產業，以及應急救援、醫療監護等公共安全領域的發展都亟待解決室內定位難題。這是一個全世界都在研究卻終未解決的難題。

要攻克這個難題，不僅要解決高精度室內定位，還要做到室內外無縫銜接、平滑過渡，涉及到一系列科學問題。鄧中亮就選了這樣一塊硬骨頭來啃。

做室內定位，衛星定位系統不能給予有效支持，以什么平臺來構建是關鍵。經過廣泛調查，鄧中亮將目光鎖定在移動通信網絡上?！拔覈囊苿油ㄐ啪W絡基本全部覆蓋，手機使用也非常方便，只要能做到高精度定位，那么能打電話的地方，就能定位?！边@個設想是比較符合我國國情的，但鄧中亮說，他們剛提出來的時候，很多人不看好，說太難了，實現不了。

確實太難了—通信網本身有一定的定位能力，但精度很差，要想辦法讓它具備連續跟蹤測量的能力，而且測量精度要達到亞米級、分米級甚至厘米級。與此同時，還要保證兩個大前提：不能影響通信網原本的通信業務和服務質量，不能增加新的頻率資源以避免成本過高、可推廣性差。

但他們還是決定試一試，這一試就是近十年。近十年間，從“能做嗎”，到“做什么”，再到“怎么做”，最終到“可靠嗎”“適用嗎”，鄧中亮帶領團隊一步一個腳印，大膽創新，銳意進取，完成了從不可能到可能的蛻變。

近十年間，他們成功突破了通信導航信號體制、地面非視距抑制、多徑抗干擾、高精度測距、室內外無縫協同定位、星地組合以及導航通信一體化等多項關鍵技術瓶頸，提出了TC-OFDM（時分碼分—正交頻分復用）通信導航融合新體制，建立了天地一體無縫融合定位體系架構，研制了室內外無縫定位系統與服務平臺，在國際上率先實現了水平優于3米、垂直優于1米的廣域室內外高精度無縫定位，解決了北斗衛星導航系統的“最后一公里”問題。

鄧中亮解釋，TC是導航信號，OFDM是4G通訊信號，TC-OFDM就是把這兩個信號有效融合起來，實現高精度導航與通信廣播業務的共載?！澳愕膶Ш叫盘柛采w比通信信號覆蓋能力高出好幾倍，但不能干擾通信信號，不能侵占它的業務信道，要保證足夠強的室內覆蓋能力，還得算出你的位置，這就是TC-OFDM解決的。”“這種室內覆蓋的能力，GPS沒有解決，伽利略、格洛納斯也沒有解決，而我們的北斗，現在已經可以提供很好的應用?！绷己玫氖痉稇眯Ч?，贏得了國內外專家的肯定。

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科學技術成果鑒定。由多名院士、專家組成的項目鑒定專家委員會一致認為該項目“在移動基站定位方面取得了重大突破，具有自主知識產權，總體技術達到國際領先水平”。

北斗重大專項總體專家組組長楊強文評價該項目：“突破了室內導航的關鍵技術，是導航技術自主創新的重要突破，可與北斗衛星導航系統進行綜合應用，提升北斗產業應用競爭能力。”

國外同行專家評價項目“采用先進綜合技術，獲得了更高的定位精度和更低的能量損耗”，“將為位置服務提供更廣泛的覆蓋”。

一念執著逐羲和

2012年，作為《導航與位置服務科技發展“十二五”專項規劃》重大項目之一，羲和系統正式上馬，其核心技術正是基于TC-OFDM的廣域室內外高精度定位系統。

鄧中亮介紹，羲和系統是基于北斗/GNSS、移動通信、廣播和衛星通信等系統，采用協同實時精密定位技術，構建的廣域室內外高精度定位導航系統，瞄準解決導航信號全方位服務到個人移動終端“最后一公里”問題，是北斗系統應用的精細化和延伸。

羲和，相傳是我國上古時代時間歷法的創始人。取名羲和，寓意義務向大眾提供全空域、全時域、室內外無縫導航定位服務。

何為全空域、全時域、室內外無縫導航定位？鄧中亮解釋，這表示將來我們可以針對城市里所有的人、物品，進行實時的動態位置監測，無論它們在什么位置，以什么樣的形態存在。

比如：你可以很快知道自己的孩子在什么地方，在停車場找到空余車位，在一個陌生的商場找到中意的品牌、餐廳或者電梯、衛生間、應急出口，而我們也可以在需要的時候，快速了解礦井、隧道等地下環境，迅速定位火災、地震中需要救援的人……“羲和建設的最終目的在于打通定位信號、位置信息、個人消費的產業鏈條，使虛擬世界和現實世界更好地結合?！?/p>

如今，在TC-OFDM定位與通信融合技術的支撐下，羲和系統正充分依托我國正在建設的北斗系統和現有的移動通信網絡、廣播網絡等各類通信資源，提供室外亞米級、城市室內優于3米的無縫定位導航服務和業務可控的億級用戶在線位置服務。值得一提的是，國外目前室內定位的最大精度仍停留在三四十米左右，而美國2013年“E911計劃”的目標定位精度僅為60米。

2014年4月25日，北京中關村衛星導航與位置服務科技創新公共服務平臺計劃發布—在中關村5km2的核心區域，建成全球首個衛星導航與位置服務科技創新綜合實驗區，使中關村成為全球的衛星導航與位置服務創新創富高地。

這是羲和系統科技成果的一次成功落地。在這之前，鄧中亮團隊已經依托863課題“城市室內外高精度定位導航關鍵技術與服務示范”項目，完成多個室內外位置服務示范應用。他們積極推進芯片、模塊、終端、基站等的研制和生產，并推動其在北上廣等數十個城市和多個國家進行系統應用，為我國現代服務業開辟了建筑空間導航服務業的新的專業領域—

2011年，他們在北京郵電大學校園進行了示范應用，實現了基于基站的水平優于3米，垂直優于1米的校園高精度室內外無縫定位。

2011年，他們建立了基于位置的旅客個性化服務推動平臺，并研制出中國第一款室內導航服務系統—尋鹿。系統部署應用于全國8個機場22個航站樓，提供室內精準定位及室內便捷導航，比如提供遠程預約停車、找車等服務和相關商業推薦，給旅客帶來貼心的出行體驗。尋鹿的應用，提升了首都機場旅客滿意度。事實證明，尋鹿的優越性能優于國內外同類技術，具有廣闊的市場應用前景。

2012年，基于TC-OFDM的消防應急救援應用平臺研制成功，并在天津完成了范圍在60km2的應用示范項目建設。平臺在天津高新區公安消防支隊指揮中心投入使用后，消防指揮中心能精確掌握救援現場人員和設施分布、兵力部署等位置信息，可以指揮消防員高效、迅速地開展救援工作，極大提升了城市精確救援能力。前期示范測試結果表明，系統定位精度達到室內外水平精度優于3米、垂直精度優于1米，2013年底應用覆蓋范圍達到200km2，并開始逐步推廣到天津市及全國范圍。

同時，他們與其他團隊合作完成了老年人關愛示范方案及基于AGPS的關愛終端產品設計并產品化，已量產做社區試點。

他們開發的局域管理系統被英國、韓國、美國、俄羅斯等國家采購應用，提供了應急指揮、緊急救援等支持。

在諸多良好示范應用的基礎上，鄧中亮所領導的羲和建筑空間導航團隊，在國家的支持下，啟動了羲和技術支撐的“北斗室內外位置服務基礎平臺”建設，預計2020年前覆蓋全國城市及周邊地區。屆時，高標準、高精度、高質量的位置服務將成為我國現代化的重要標注。

目前鄧中亮團隊所開發的以尋鹿為代表的室內外位置服務應用平臺，已經在上千個大型商場、文體場館以及醫院、學校、辦公樓等部署應用，用戶量突破6000萬，大幅提升了大型建筑精細化管理與安全保障水平。與此同時，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。

在羲和的推動下，一個室內外高精度定位導航的新時代已經到來。

立足位置創未來

2014年4月，羲和系統科技成果合作對接會上，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。

2014年11月22日，首款米級定位北斗手機亮相，應用的正是羲和芯片。隨著羲和計劃應用示范項目的進一步開展，羲和系統的功能日益完善，其應用范圍更加廣泛。北斗手機的出現，是羲和實實在在走近人們生活的又一例證。

鄧中亮介紹：“目前，基于前期的科研成果，廣域室內外高精度無縫定位芯片正在準備MPW（多項目晶圓），預計年底進行量產。屆時，基于該芯片生產的定位終端會大量出現，更豐富的室內定位應用服務將會進行大規模的推廣應用?！钡侥莻€時候，導航與位置服務業將催生更大的市場空間。

事實上，現在已經有更多的人看到了這個行業的無限發展前景。國家各個層面，社會各個行業，都在大力推動，積極部署，期望搭上導航與位置服務這個新興行業所拉動的高速列車。

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;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;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。

目前，多個部委均已展開北斗地面增強網絡建設相關的論證工作，為實現羲和系統“百城起步，億戶使用”的目標奠定了一定的基礎。同時，在科技部的大力支持下，羲和系統的國際標準化工作正在展開，在未來幾年內，羲和系統相關的廣域室內外無縫定位技術標準有望進入國際標準體系。

北斗手機亮相的同一天，“羲和導航與位置服務產業技術創新聯盟”宣布成立。聯盟由科技部指導成立，匯聚了北京郵電大學、武漢大學、中國電信、中國聯通、百度、騰訊、華為、中興、泰斗微電子、合眾思壯等多家從事導航與位置服務的相關單位。羲和聯盟的成立旨在落實國家創新驅動發展戰略，形成產學研一體化的創新體系，促進國家863計劃科技成果的轉化，推動導航與位置服務產業的自主創新和跨越式發展。

而在市場上，撇開基于位置服務的導航信息提供商高德軟件、百度地圖等積極融入不提，其他傳統行業企業也已大刀闊馬加入，以期搶占先機—中國電信、中國聯通開展了定位信號及服務的示范;華為、長虹、合眾思壯等企業開始研究將北斗信號接入手機應用中，并取得了良好進展;而其他諸如餐飲、電影、旅游、游戲、社交網絡等行業也在蠢蠢欲動……

正如鄧中亮所說，未來羲和系統的應用，將只受限于人們的想象力。