2023年5月17日10時49分,我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭,成功發射第五十六顆北斗導航衛星。“天上建好,地上用好”,黨的十八大以來,北斗系統加快建設步伐,在應用深度和廣度不斷拓展,成為我國重大現代化創新工程的典范。十年來,北斗系統在全球一半以上國家和地區推廣使用,北斗規模應用進入市場化、產業化、國際化發展的關鍵階段。
如今的北斗系統已在眾多行業領域實現規模化應用。在最新發布的《新時代的中國北斗》白皮書指出,中國的北斗系統已成為面向全球用戶提供全天候、全天時、高精度定位、導航與授時服務的重要新型基礎設施,北斗已經是世界一流的衛星導航系統。
然而,墨子有言,甘瓜苦蒂,天下物無全美。國際歐亞科學院院士、災備技術國家工程中心主任、北京郵電大學教授鄧中亮發現,全球四大定位導航系統都只解決了室外定位問題,而室內定位卻仍是空缺。多年來,他力推北斗衛星導航系統和5G通信網絡這兩大“新基建”進行融合,以解決通信和導航之間的矛盾,實現“能通信就能精準定位”,解決了無線通信網高精度定位與低成本應用的國際難題。
在5月19日世界智能大會上,鄧中亮教授受邀發表了令人矚目的主題報告。他表示,智慧物流、智慧醫療、智慧城市、智慧交通、工業互聯網、智慧農業……北斗已經發揮著巨大的作用。以重點和焦點所在的工業互聯網領域為例,這本身就是一個萬億級別的大市場,可以將“5G+北斗”作為抓手,推動通信與導航的深度融合。二者的融合可以滿足全覆蓋、高精度需求,相互賦能,彼此增強。特別希望有更多有志之士將北斗和5G與人工智能、新興技術等融合,發展出更多新興產業,創造更多新的商業模式,為經濟發展帶來新的增長點。
“天作棋盤星作子”,在導航位置服務科學研究與工程實踐領域深耕多年的他帶領團隊在該領域取得了不俗的成績。他們構建了包括單無線網絡高精度定位、異構多網多源協同高可靠定位、天地一體高可信位置服務在內的無線網絡定位理論方法與異構多網多源協同定位技術體系。具體而言,就是解決了通信與定位“信號共頻帶融合”的難題,節省了頻率;破解了通信基站-終端雙向“共頻帶”相位測量定位理論難題,提出了無線虛擬網格差分定位理論方法;解決了多年困擾學術界的復雜遮擋多徑環境下無線網絡實時精確定位的難題;為災害救援、礦井、地下工程等迫切需要無盲區提供了定位服務。
創新源于市場需求,成果回歸應用。在兩個場景中,鄧中亮將多年的成果投入到滿足需求的實踐中。
第一個應用場景是為生產安全的重大保障提供高精度時空基準。比如危險化學品、石油、冶煉、鋼鐵等重大生產領域,在作業時容易出現定位盲區,產生人員誤入危險區的風險,同時也容易出現非實時監測的問題,出現問題時也無法實時相應。在通信與導航的幫助下,園區空間分辨能力由國際上數十米提升至1米以內,包括人員分布、實時監控、軌跡跟蹤、風險感知,可以實現作業園區內精準無縫定位、危險區透明監控,實時連續崗位監控、規范巡查,也能提早主動預防危機事件產生。
第二個應用場景是為交通安全的城市提供無縫時空信息服務。從停車管理、車載導航、手機導航到服務平臺,可望實現實時、精確、可靠,讓車輛平均行駛時間減少17%,甚至在車輛隧道定位服務中都能發揮很大的作用。
在這兩類場景應用中,5G以高帶寬、低時延(<10ms)、大容量(100萬用戶/平方公里)的優勢增強北斗的機遇。鄧中亮認為,在這條賽道中,我國已經取得很多成績,走在了前列。比如,作為5G標志性技術,定位性能遠優于高通、愛立信等方案,已由傳統的“窄頻帶”發展到“寬頻帶”定位,進一步開拓了廣域無線網絡基站高精度定位新方向。同時,在這個過程中,我國也形成了全球首個高精度定位國際標準。
需求永無止境,創新源源不斷。他提到,目前在物聯網、智慧交通、重大工程建設中,都迫切需要更大范圍、高精度無縫定位。比如,在城市智慧交通的建設中,城市峽谷效應嚴重,平均觀測衛星是少于4顆的,所以定位不穩定;在地鐵工程建設中,受到地下及衛星拒止環境的影響,地下難以定位;在遠海工程建設初期,受到海面高濕、高溫、高鹽霧、高輻射、漫反射的條件影戲那個跑到精準出現偏差,建站難。要解決這些需求,就亟需構建低成本差分增強與信號無縫覆蓋的定位系統與服務。
中國作為一個通信強國,地面通信能力已經走在世界前列,需要發展的就是空中通信網絡,在鄧中亮看來,這兩個優勢合在一起就能產生新的火花,我國就能引領整個通信和位置服務的發展,包括社會的智慧化發展進程。
隨著科技的不斷向前,5G往6G的進程正在慢慢推進,通信、導航、遙感衛星一體化,天上“一星多網”融合,“天地耦合”的設想也在慢慢照進現實。未來可期,鄧中亮提到,屆時空間資源、組網能力、服務內容、關鍵技術的體制體系怎么做?通信網絡迭代中相應的國際標準、衛星標準……很多問題都值得探討。
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