這是中國數字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展下的一個(gè)小縮影。今年以來(lái)，“北斗+5G”融合的案例不斷涌現，標志著(zhù)通信基礎設施與時(shí)空基礎設施加速走向融合。隨著(zhù)數字經(jīng)濟成為我國社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的新引擎，各類(lèi)基礎設施融合所產(chǎn)生的疊加效應，對于支撐數字經(jīng)濟長(cháng)遠和高質(zhì)量發(fā)展具有重大意義。
事實(shí)上，通導融合具有天然的融合性，不僅能夠擴大定位的覆蓋范圍，還極大增強定位的精度，在智慧城市、交通、電力等多個(gè)行業(yè)場(chǎng)景中具有極大的應用潛力。而與其他國家相比，我國在通導融合又有著(zhù)不可比擬的優(yōu)勢：
一方面，北斗衛星導航系統從1994年啟動(dòng)建設，歷時(shí)近四十年已成為全球四大衛星導航系統之一，為全球用戶(hù)提供全天候、全天時(shí)、高精度定位和導航服務(wù)；另一方面，我國5G商用四年之后，已建成全球規模最大、技術(shù)最先進(jìn)的5G網(wǎng)絡(luò )，5G應用融入60個(gè)國民經(jīng)濟大類(lèi)中。
“5G是地上之網(wǎng)，北斗則是天上之網(wǎng)，二者融合實(shí)現通導一體化，能夠帶來(lái)海量高精度、高時(shí)效的地理大數據，具有巨大的產(chǎn)業(yè)價(jià)值空間。”國際歐亞科學(xué)院院士、災備技術(shù)國家工程實(shí)驗室主任、北京郵電大學(xué)教授鄧中亮如是說(shuō)。
不過(guò)，室內環(huán)境的高精準定位依然是一個(gè)巨大挑戰，這也是全球范圍內都亟待解決的世界級難題。作為高精度、高可信定位導航的主要開(kāi)拓者和學(xué)術(shù)帶頭人，鄧中亮教授率領(lǐng)團隊多年潛心研究攻克眾多國際難題，解決了“最后一公里”高精準定位難題，使我國在精準定位領(lǐng)域走在世界前列。
01為什么需要高精度精準定位
梅特卡夫定律告訴我們，隨著(zhù)越來(lái)越多的事物、設備、數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )聯(lián)接起來(lái)，網(wǎng)絡(luò )所帶來(lái)的價(jià)值也將呈指數級增長(cháng)。
《2022中國衛星導航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)》指出，北斗產(chǎn)業(yè)化應用正處于重大變革期，北斗與數字通信技術(shù)的融合將有助于產(chǎn)業(yè)深度融合，是未來(lái)賦能數字經(jīng)濟發(fā)展的重要手段。“北斗+5G”的融合，無(wú)疑會(huì )將帶來(lái)更多聯(lián)接數量和無(wú)限可能。
“衛星導航定位能夠解決室外空曠區域定位的基本需求，但其信號無(wú)法覆蓋城市峽谷、地下、室內等衛星遮蔽環(huán)境。而地面的5G等通信信號則是無(wú)處不在，‘北斗+5G’的融合將提供泛在、無(wú)縫、高精度、高可信的PNT能力,能夠帶來(lái)室內外無(wú)縫的高精度精準定位服務(wù)。”鄧中亮教授介紹道。
本質(zhì)上，通導融合是通過(guò)各種海量時(shí)空、地理數據的打通與融合，實(shí)現室內外高精度的精準定位。眾所周知，數據作為當前與未來(lái)最重要的生產(chǎn)要素，只有通過(guò)打通、共享、疊加與復用，才能真正發(fā)揮最大價(jià)值，“北斗+5G”融合無(wú)疑為海量數據價(jià)值的實(shí)現樹(shù)立了典范。
事實(shí)上，隨著(zhù)國家數字經(jīng)濟、智慧城市、產(chǎn)業(yè)數字化等長(cháng)期發(fā)展，精準定位的服務(wù)對象日趨多元化、服務(wù)需求豐富化、服務(wù)要求持續提升，各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景對于室內高精度的精準定位已經(jīng)呈現出強需求，亟需高精度（米級、亞米級）室內外定位導航服務(wù)。
例如，在危險化學(xué)品、石油、冶煉、鋼鐵、礦山等工業(yè)生產(chǎn)方面，作業(yè)時(shí)容易出現定位盲區，無(wú)法實(shí)時(shí)檢測生產(chǎn)人員的位置信息，一旦誤入危險區就容易出現安全事故。通過(guò)“北斗+5G”提供的提供高精度時(shí)空基準，工業(yè)生產(chǎn)可以實(shí)現大幅提升復雜環(huán)境的隱患感知能力，包括人員分布、實(shí)時(shí)監控、軌跡跟蹤、風(fēng)險感知的精準無(wú)縫定位和危險區透明監控，極大減少了工業(yè)生產(chǎn)的安全隱患。
又如，在智慧城市的交通方面，城市峽谷效應嚴重，衛星定位不穩定，利用“北斗+5G”可以提供無(wú)縫時(shí)空信息服務(wù)，讓停車(chē)管理、車(chē)載導航、手機導航、服務(wù)平臺等聯(lián)接在一起，實(shí)現路面交通、車(chē)輛等情況的實(shí)時(shí)、精準和可靠，有效提升智慧交通的效果。
鄧中亮教授認為，5G具備高帶寬、低時(shí)延和大容量，加上北斗系統，相互作用、相互促進(jìn)將開(kāi)拓廣域無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )基站高精度定位新方向，推動(dòng)通信和位置服務(wù)動(dòng)應用服務(wù)向深度和廣度發(fā)展，從而帶來(lái)更多智慧化體驗。
02攻克世界級難題
一直以來(lái)，室內高精度的精準定位被公認為世界級的難題，環(huán)境復雜容易造成誤差大、定位可信度低、泛在服務(wù)保障能力弱等全球科研人員渴望攻克的棘手難題。
從“十一五”開(kāi)始，我國已啟動(dòng)“羲和計劃”，旨在構建天地一體的時(shí)空定位系統實(shí)時(shí)高精度定位系統，提高衛星定位的性能和精度的同時(shí)實(shí)現基于通信信號的室外到室內高精度定位全覆蓋。
“羲和計劃”的重任落在了鄧中亮教授上。作為“羲和計劃”的室內導航系統主要負責人和學(xué)術(shù)帶頭人，鄧中亮教授帶領(lǐng)團隊針對室內定位的精度、魯棒性和成本三個(gè)最為核心的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了十余年的潛心攻關(guān)，提出天地聯(lián)合定位架構，自主研發(fā)了通信與衛星融合的新型信號體制和高精度定位技術(shù)，突破了異構系統融合定位難題，實(shí)現了跨物理層的信號融合，使得高精度、高魯棒性和低成本的室內定位成為現實(shí)，讓移動(dòng)通信網(wǎng)變成了一張既能通信,又能高精度定位的網(wǎng)。
事實(shí)上，“羲和計劃”剛開(kāi)始的階段，鄧中亮教授也面臨著(zhù)諸多方面的懷疑。對此，鄧中亮教授未在意，而是用事實(shí)說(shuō)話(huà)，在初步設計好理論框架之后，鄧中亮教授率領(lǐng)團隊一頭扎到地方一線(xiàn)做實(shí)驗，不斷收集數據對理論框架進(jìn)行驗證，經(jīng)過(guò)半年的數據收集、驗證和匯報，驗證了理論框架的可行性。
如今，“羲和”系統具備亞米級的廣域無(wú)縫定位導航能力，讓我國率先解決衛星導航系統的“最后一公里”難題，也讓我國在室內位置服務(wù)科學(xué)研究技術(shù)上實(shí)現重大突破。“羲和”系統也被多名院士專(zhuān)家組成的專(zhuān)家委員會(huì )鑒定為科技成果達到國際領(lǐng)先水平。
據悉， “羲和計劃”已經(jīng)形成了幾百項自主知識產(chǎn)權和一系列關(guān)鍵技術(shù)，還帶動(dòng)從芯片到終端、從基站到網(wǎng)絡(luò )、從運營(yíng)到服務(wù)的整個(gè)導航通信產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，真正讓中國在精準定位領(lǐng)域脫穎而出。
“最近十多年來(lái)，國家對于科技方面投入力度很大，科研資金、環(huán)境和工作條件都很好。作為科技工作者，沒(méi)有理由干不好。”鄧中亮教授如是說(shuō)。
03挖掘通導潛力，做大產(chǎn)業(yè)價(jià)值
人的一生有80%的時(shí)間是在室內度過(guò)。隨著(zhù)社會(huì )數字化進(jìn)程的加速，室內精準定位服務(wù)的需求也日趨增加。IDTechEx預測，到2024年，全球室內定位市場(chǎng)總規模將超過(guò)100億美元，年復合增長(cháng)率高達38%。
面向未來(lái)，工業(yè)4.0、倉儲物流、智慧城市、智慧交通、智慧商場(chǎng)等諸多場(chǎng)景有望迎來(lái)爆發(fā)性的室內定位需求。因此，從數字中國建設和數字經(jīng)濟發(fā)展的大視角，隨著(zhù)北斗、5G等基礎設施不斷完善和拓展更多場(chǎng)景，充分挖掘通導融合的潛力，推動(dòng)室內精準定位的持續發(fā)展，做大產(chǎn)業(yè)空間，必然會(huì )帶來(lái)更大的社會(huì )價(jià)值。
“天地一體、時(shí)空一體、通導一體的網(wǎng)絡(luò )基礎設施將會(huì )給人類(lèi)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟和社會(huì )價(jià)值。”鄧中亮教授如是說(shuō)。
不過(guò)，好的技術(shù)不等于商業(yè)化的成功。歷史上無(wú)數案例告訴我們，除了好的創(chuàng )新技術(shù)，還需要與市場(chǎng)需求緊密結合的商業(yè)模式，才能消除市場(chǎng)中的各種不確定性，進(jìn)而形成規模化和產(chǎn)業(yè)化。在鄧中亮教授看來(lái)，中國的通導融合需要從標準、場(chǎng)景和服務(wù)三個(gè)方面入手，進(jìn)一步夯實(shí)技術(shù)成果，才能形成持續領(lǐng)先。
首先是標準與專(zhuān)利。正所謂“得標準者得天下”，要想在激烈的國際競爭中勝出，就需要在標準與專(zhuān)利領(lǐng)域做足文章，既能形成競爭力護城河和保護自身技術(shù)成果，又能夠引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。近年來(lái)，鄧中亮教授重要的一部分工作就是積極參與3GPP國際標準化組織的5G標準制定工作,推動(dòng)我國5G定位信號體制進(jìn)入國際標準。目前，已經(jīng)形成了14項 3GPP 國際標準提案，并成為了3GPP正式發(fā)布的高精度定位標準，獲得產(chǎn)業(yè)界的高度認可。
其次是場(chǎng)景，場(chǎng)景是創(chuàng )新技術(shù)實(shí)現價(jià)值的載體，也是商業(yè)模式重要的組成部分。因此，室內精準定位未來(lái)很重要的工作就是推動(dòng)在不同行業(yè)中的場(chǎng)景應用。以鄧中亮教授團隊為例，近年來(lái)就在緊密聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界上下游，對北斗與5G通導融合的室內外混合智能定位示范應用，推動(dòng)通導融合在商場(chǎng)室內導航、大型室內停車(chē)位尋找、共享停車(chē)、智慧醫療、大型綜合體室內導航、消防搶救定位等業(yè)務(wù)場(chǎng)景中的應用。
最后是服務(wù)，服務(wù)是技術(shù)價(jià)值化的一大體現。鄧中亮教授認為，高精度、高可信的室內精準定位技術(shù)需要向高安全、高智能、高質(zhì)量的服務(wù)轉型，從而實(shí)現室內定位導航走向位置服務(wù)的商業(yè)化。
04技術(shù)報國的拳拳之心
很難想象，在信息通信領(lǐng)域，鄧中亮教授并非科班出身。
1987年，鄧中亮放棄湖南衡山專(zhuān)用汽車(chē)制造廠(chǎng)第六分廠(chǎng)副廠(chǎng)長(cháng)的職務(wù)，進(jìn)入到北京航空航天大學(xué)攻讀制造工程工學(xué)學(xué)士學(xué)位，接著(zhù)又進(jìn)入清華大學(xué)攻讀機械制造博士。直到1996年踏入北京郵電大學(xué)，鄧中亮教授開(kāi)始了與信息通信產(chǎn)業(yè)一輩子的緣分。
“求學(xué)的不同階段，一是練就了捕獲新知識的能力，二是思維方式會(huì )以不同思路和角度去看問(wèn)題。”鄧中亮教授如是說(shuō)，“不同的思路與角度相互結合，往往能夠創(chuàng )造出新的思路和方向。”
國際歐亞科學(xué)院院士、
災備技術(shù)國家工程實(shí)驗室主任、
北京郵電大學(xué)教授 鄧中亮
科研只有甘坐“冷板凳”，耐得住寂寞與誘惑，才能真正探索出一片新天地。在導航領(lǐng)域多年的研究中，鄧中亮教授并不是沒(méi)有遇到過(guò)誘惑。2003年，鄧中亮在美國做高級訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者，臨近回國時(shí)，多家國外知名企業(yè)和科研機構發(fā)出高新邀請，但他毅然決定回到國內發(fā)展。
“作為一名科研工作者，很重要的一條就是需要思考自己如何與國家重大需求密切結合起來(lái)。國家的重大需求往往是全新的領(lǐng)域，有極大的探索空間。”鄧中亮教授認為，“像室內外無(wú)縫精準定位就是我國北斗衛星導航系統形成差異化優(yōu)勢的關(guān)鍵所在。雖然這個(gè)過(guò)程有很多艱難險阻，但只要堅持下去，不斷攻克，一定能有所收獲。”
多年以來(lái)，鄧中亮教授及團隊的辛苦耕耘收獲了累累碩果。鄧中亮教授以第一完成人獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項、國家科技進(jìn)步二等獎2項、省部級科技獎13項、論文超300篇、專(zhuān)著(zhù)6部、授權發(fā)明專(zhuān)利上百項，2014年被中國工程院等評選為“全國十大科技創(chuàng )新人物”，2016年獲得第十一屆光華工程科技獎工程獎和全國優(yōu)秀科技工作者等等。
針對未來(lái)，鄧中亮教授已經(jīng)設定好2035年之前實(shí)現的三個(gè)目標：其一、繼續推動(dòng)北斗+5G的融合，并著(zhù)手研究北斗+6G技術(shù)；其二、緊抓標準工作，繼續以全球5G高精度定位標準發(fā)展為牽引，推動(dòng)全球定位服務(wù)的持續發(fā)展；其三，開(kāi)展面向重大生產(chǎn)領(lǐng)域等相關(guān)的研究工作。
“把國家戰略結合起來(lái)，一輩子做好一件事情會(huì )很有意義。”鄧中亮教授最后表示道。
