在雄安新区容东片区的地下停车场,看不到纷繁复杂的线路,大量装备都被“隐藏”在专门的机房里。机房的墙壁上放置着3个小盒子,既有合路器,又有北斗卫星导航室内分布单元,还有运营商的5G基站。在这里,一条线路连接楼顶上方,以获取北斗等卫星的定位信号;一条室分线路连接多个“小蘑菇头”,以实现地下停车场信号无缝覆盖。
在复杂如“迷宫”的地下停车场,找不到自己的车或者开着车找不到出口,是人们经常遇到的尴尬又让人头疼的事情。
如今,在“地上一座城、地下一座城、‘云’上一座城”的河北雄安新区(以下简称雄安新区),精准室内导航技术正在改变这一现状。雄安新区利用“5G+北斗”技术,低成本快速实现了区域地下空间准确定位与导航。即便是身处地下停车场,“智慧”定位导航系统也能够随时告知用户的具体位置,以及下一步该往哪走,让地下通行更加便捷、高效。
瞄准地下精准定位导航难题
人们的切身体会是,在室内尤其是地下开阔空间,定位导航服务远不如地上来得精准且持续。在接受科技日报记者采访时,北京邮电大学信息与通信工程学院副教授路兆铭直言:“当前的室内定位技术解决了定位服务‘有与无’的问题,但尚未解决‘服务质量有保障’的问题。”
当前,雄安新区“地下一座城”已经初具规模。除去高标准建设的、埋藏在地下的城市“大动脉”——城市综合管廊外,城市中地下停车场的面积也非常大。
例如,在雄安新区首个集中建成区——容东片区,众多小区、楼宇的地下停车场全部联通。在大规模的地下空间中,会有大量的人、车、物流动,初入其中很容易迷路,如何实现精准定位导航成为雄安新区“地下一座城”建设过程中面临的问题。
2022年,国家重点研发计划设立“交通基础设施”专项,在5G通信与信号定位领域有长期积累的北京邮电大学信息与通信工程学院,成为“雄安新区交通设施数字化建设示范应用”项目的牵头单位,展开“5G+北斗地下空间组合式定位导航”的课题研究。
作为上述课题负责人,路兆铭告诉记者,为了解决无法实现地下精准定位的难题,“5G+北斗地下空间组合式定位导航”课题组在立项时便设定了三个层级的目标:高精度车辆定位与导航、亚米级人员定位与导航、地上地下一体化无缝定位。
“项目结项时,我们要在雄安新区超大规模地下停车场内实现这三个目标的示范应用,这对我们来说是一个不小的挑战。”路兆铭表示。
北斗卫星信号赋能地下精准导航
“手机在室内有信号,不是靠室外的铁塔基站来实现,而是靠室内分布系统。”路兆铭告诉记者,这个系统并不神秘,就是人们经常在楼道或者家门口看见的那种“小蘑菇头”(信号增强器)。
在雄安新区容东片区的地下停车场,记者举目四望,看不到纷繁复杂的线路,大量装备都被“隐藏”在专门的机房里。机房的墙壁上放置着3个小盒子,既有合路器,又有北斗卫星导航室内分布单元,还有运营商的5G基站。在这里,一条线路连接楼顶上方,以获取北斗等卫星的定位信号;一条室分线路连接多个“小蘑菇头”,以实现地下停车场信号无缝覆盖。
现代楼宇建筑多由钢筋混凝土建成,室外信号被墙体“屏蔽”,需要室内分布系统进行信号的全覆盖。特别是2018年,工业和信息化部要求5G室内信号实现共建共享,运营商将各路信号“混”入统一由中国铁塔股份有限公司提供的关键设备——合路器中。这样,运营商的标准5G室内信号便被合路器分散给各个“小蘑菇头”,以实现信号扩增。
路兆铭科研团队成员“就地取材”,利用现有的4G/5G的室内分布系统,在5G基础设施上混搭北斗卫星导航信号,无需重建基础设施,只用一个简单的“加法”,就让北斗信号“混”入5G信号,构建出了一个精准的地下定位导航系统。
看似简单的操作,背后依靠的是融合定位算法的创新。“我们团队创新性地提出由信号SLAM(即时定位与建图)架构的‘5G+北斗组合式定位算法’,实现时空信息融合,使室内分布系统支持地下1米精度的定位与导航。”路兆铭表示。
从理论上来说,要给物体做空间定位,至少需要3个角度的观测值,而且观测值越多、定位越精准。“好比说,如果一辆车旁边站着10个人,每个人眼中车的位置都是1个观测值,那么当把10个观测值全部融合起来,车辆定位就会更精确。”路兆铭表示,“5G+北斗组合式定位算法”正是将北斗卫星导航信号、5G信号、加速度计等多源位置观测信息融合在一起,精确解算出车辆的当前位置。
除了创新定位算法,路兆铭科研团队还在算法的实际场景应用与优化方面做了大量工作。当技术成型后,2021年初,路兆铭科研团队先在北京邮电大学校园搭建环境进行了算法和技术验证,当年6月到雄安新区容东片区杏秋苑地下停车场搭建了试点,开展了为期一年的驻场技术研发和创新。在这期间,路兆铭科研团队解决了三四十种问题,例如异形路段、从地上到地下的定位与导航衔接等,使地下定位导航系统越来越适用于具体场景。
把导航服务送到更多地下停车场
随着大规模推广示范,目前地下定位导航系统已覆盖容东片区超过20万平方米的地下停车场。
利用“5G+北斗”定位导航技术,在雄安新区可实现停车场人员和车辆准确位置导航。路兆铭告诉记者,这套技术还可以被集成到百度地图、高德地图、雄安行等应用程序中,用户通过手机就能够实现精准定位导航。
路兆铭科研团队在容东片区地下停车场的测试结果显示,他们研发的地下定位导航系统,其室内导航定位精度在2米左右,可以实现找车位等功能。经测算,与此前技术方案相比,这套拥有完全自主知识产权的技术方案可以将整个建设成本节省50%以上。
“现如今,不光是容东片区,容西片区、启东区的地下空间也将推广使用这套地下定位导航系统。”路兆铭表示,作为在雄安新区示范应用的创新技术,这套地下定位导航方案未来还有望被推广至医院、商业综合体、地下矿区、航站楼等地上地下一体化的复杂场景中。
“雄安新区为技术创新提供了现实需求,更为创新技术应用提供了极好的验证平台。”路兆铭表示,借助雄安新区先进的设计理念和丰富齐全的场景需求,潜藏在论文里的新技术与方法得到了转化应用。
“未来,地下精准定位导航技术还将在河南、福建、广东等地不断推进建设。”路兆铭希望,能把精准定位与导航服务送到更多地下停车场中。(科技日报记者 何 亮)
【国际锐评】这场新年首访是“怀旧之旅”,更是“开创之旅”******
从“一带一路”、农渔业,到基础设施、金融、旅游等,一系列合作文件在中菲两国元首共同见证下签署。这一连串丰硕成果,见证了北京新年首场外事活动的不同寻常。
4日,中国国家主席习近平在北京同来华进行国事访问的菲律宾总统马科斯举行会谈。两国元首都强调了中菲关系对彼此的重要性,同意保持经常性战略沟通,并就深化务实合作、妥善处理海上问题等达成了重要共识。
这是马科斯去年6月就任总统后,首次正式访问东盟以外国家,也是中方今年接待的首位外国领导人。中菲关系的密切程度可见一斑。去年11月,习近平主席与马科斯总统在泰国曼谷首次举行面对面会晤,为双边关系发展指明方向。时隔1个多月,两国元首在北京再次相聚,为双边关系未来发展擘画出更清晰、更细致的蓝图。总的来看,既涉及深化中菲政治互信,也涵盖拓展多领域的务实合作。
作为近邻,中菲有着上千年的友好交往史。过去一段时间,中菲关系曾经历一些困难,但在双方共同努力下,中菲关系近年来重返健康发展轨道,不断结出合作硕果。这样的势头来之不易,值得双方共同珍惜。
在会谈中,习近平主席指出,中方始终把菲律宾放在周边外交优先方向,坚持从战略和全局高度看待中菲关系,愿同菲方“做互帮互助的好邻居、相知相近的好亲戚、合作共赢的好伙伴”,并从共同维护亚洲地区和平繁荣的高度出发,提出愿与菲律宾及其他东盟国家聚焦合作与发展。这展现出中国与邻为伴、与邻为善的真诚意愿。作为一位与中国缘分很深的政治家,马科斯总统强调,中国是菲律宾最强劲的合作伙伴,没有什么能够阻挡菲中友谊的延续和发展。这向外界传递出中菲双方排除外界干扰、致力于深化两国传统友好的积极意愿。
近年来,中菲经贸合作展现出蓬勃生机。中国是菲第一大贸易伙伴、第一大进口来源地和第二大出口目的地。双方已确立农业、基建、能源、人文四大重点合作领域。中方“一带一路”倡议同菲律宾“多建好建”有效对接,开展了近40个政府间合作项目。此次,马科斯总统携规模庞大的商业代表团访华,足以说明菲方对拓展对华合作的高度重视。
在会谈中,习近平主席为深化中菲务实合作规划了清晰蓝图。中方提出,愿助力菲方农业农村发展,打造农技中心品牌项目;扎实推进基础设施和互联互通领域合作;并愿持续扩大进口菲律宾优质农渔产品,支持中国企业赴菲律宾投资兴业。这些举措将有力支持菲律宾国家经济发展,密切两国合作纽带。
南海问题是中菲关系绕不开的一个问题。近年来,某些西方国家将战略重心转向亚太,试图借南海问题兴风作浪,挑动中国与有关国家的矛盾分歧。但总体而言,中菲两国有效管控了相关分歧,没有让它伤害中菲关系大局。马科斯总统上任后曾明确表示,“不能让海上问题定义整个菲中关系”。
中方在这次会谈中提出,愿同菲方继续以友好协商方式妥善处理海上问题,重启油气开发谈判,推动非争议区油气开发合作。菲方积极回应称,愿同中方重启油气开发磋商。这表明,中菲有信心、有能力、有智慧维护南海和平稳定,通过友好磋商和谈判解决争议,将南海建设成为和平、友谊、合作之海。这是对外部势力借南海议题在亚太制造分裂对抗的有力回应。一些分析指出,对于海上问题分歧,只要中菲双方坚持既有共识,做大合作蛋糕,前行之路就会越走越宽。
1974年,时年17岁的马科斯陪同母亲首次访华,受到中国老一辈领导人的亲切接见。如今,担任总统的他,实现了对中国“期盼已久的访问”,这让外界对中菲关系的未来发展充满期待。有理由相信,在两国元首战略引领下,中菲将聚焦友好合作主流,妥善处理分歧,让更多的务实合作成果造福两国人民,为地区和平稳定贡献更多积极力量。(国际锐评评论员)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)