巧借5G设施,将北斗导航延伸至地下******
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)
社评:在中国旅客入境问题上作秀,这是政治病毒******
最近,国际上对中国疫情防控政策的优化调整有一些议论,部分国家“担心中国境内出现新的变异株”,对来自中国的旅客采取了新的入境限制。世卫组织1月4日发布消息称,当前中国主要流行毒株同其他国家提交的中国感染旅客病毒基因序列一致,确认没有发现新变种或显著突变,这也与此前多国科学家的判断相一致。针对中国采取特别入境限制,不仅没有科学依据,也违背防疫初衷。
中国疫情防控进入新阶段,外界对此产生关切,这很正常。目前,有几个基础性的事实是比较清楚的:一是中国迄今并未发现新的变异株;二是中国一直与世卫组织保持着密切沟通,及时分享有关信息和数据;三是当前中国的疫情形势是可控的,也有信心确保调整转段平稳有序推进。如果说一些国家因为不了解情况而产生了防御性的“应激反应”,相信随着相关事实越来越清晰,这种反应自然会逐渐消退。
但还有一种情况,某些国家从一开始就在作秀,政治因素压倒了科学判断,它们对中国旅客采取的额外防控措施不是基于科学研判,而是基于刻意针对中国的偏见和政治盘算。现在渲染中国优化调整防控政策对外界造成风险的人,和之前狠批中国“动态清零”的,其实大多是同一群人,他们就是来找中国茬或者让中国出糗。他们扮演的角色是国际抗疫合作的搅局者,是一锅粥里的那几粒老鼠屎。世界疫情之所以迟迟没有受到遏制,这些搅局者“罪不可没”。
比如,华盛顿方面似乎很鼓励其他国家跟进限制中国旅客,它宣称这是“采取审慎的健康措施来保护公民”,然而为何在德尔塔等致病力更强的毒株在美国国内大流行时,世界没有看到华盛顿“保护公民”的“审慎措施”?就在当下,美国国内流行的XBB变异株正在快速传播并向世界蔓延,为何华盛顿对此没有防止“新变异株”的“审慎措施”?
需要指出的是,相关限制措施在包括美国在内的国家引起了许多批评,它们被认为既不科学,同时也没有效果。美国《国会山报》的一篇文章指出,数十万感染者已经在美国各地的社区自由流动,每天从中国增加几百名感染者几乎不会提升健康风险。国际航空运输协会也发表声明,批评一些国家对来自中国的旅客实施检测等防疫措施,是起不了作用的“条件反射反应”,指出各国政府必须基于科学事实而不是政治来做决定。
自新冠疫情发生以来,中国的贡献和担当有目共睹。一方面,在全球疫情最危急的时候,中国的生产支撑了整个世界,保证了全球产业链、供应链没有中断。另一方面,中国防控措施,最大限度地保障了人民的生命健康。现在,中国因时因势优化调整疫情防控政策,为中外人员安全健康有序往来创造了更好条件,也为全球经济发展带来了更多利好。在此背景下,在中国旅客入境问题上作秀,这种政治操弄既无视科学事实,也与全世界走出大流行阴影的期待相违背。
我们相信,违背科学事实的政治操弄终究不可持续。在“后疫情时代”,新冠病毒要防,“政治病毒”更要防。“政治病毒”造成真理扭曲,也破坏国际合作,既是新冠病毒的帮凶,也是团结抗疫的敌人。未来当我们回看这段历史的时候,那些一心只想利用疫情打击中国、政治甩锅的国家,是要负历史责任的。