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北斗+5G,打开社会发展“全知视角”

博猫2娱乐报道,比喻不小心,亦可酿成大祸,意在提醒人们要防微杜渐、防微杜渐、防患于未然。然而,一些科学家可不这样认为:“千里之堤溃于蚁穴”背后的科学问题是什么?能和蚂蚁沟通,定位蚁穴,岂不能救千里之堤于既倒?

同样,“雁儿一会儿在天上摆‘一’字,一会儿排成‘人’字……”这一自然现象面前,科学家们在想:那么多鸟在天上飞,为什么不“追尾”?

这种科学家就是北京邮电大学的邓中亮教授。最近,在博猫2娱乐的采访中,他向博猫2娱乐抛出了这个命题:在万物互联的智能时代,人类能否“开天眼”,开启“上帝视角”?

有“上帝的眼光”并不奇怪。

邓中亮认为,要建立一个“上帝视角”,就需要建立一个知觉与网络无所不在、信息安全可保障、高精度时空基准的透明社会。在这个基础上,社会发展将被重新定义为“智慧”,以通讯、计算、时空感知、智能控制为基础。

这种情况并非空穴来风——发现新冠肺炎患者,我们希望在第一时间找到病患的密切接触者;发生地震、火灾后,我们希望第一时间准确定位救援目标;要实现自动驾驶,要确保智能车定位准确;要实现在城市低空中对病患的密切接触者进行快速定位;要在第一时间内准确定位救援目标;要实现在城市低空中的定位精度;要实现在城市低空中对病人进行高精度定位;

建立在高精度时空基准基础上,结合通信等物联手段,对发展智慧经济具有重要意义。目前,世界上很多国家都制定了发展智慧产业、建设智慧社会的计划,邓中亮说。

但是,怎么做到?

邓中亮告诉博猫2娱乐,北斗卫星导航系统和5G通信网络这两大“新基础设施”的结合,为实现这一愿景提供了一条可行的途径。

虽然导航卫星功能强大,终端也很“聪明”,但两者结合在一起也不能实现全空域全时域定位导航服务、定位服务保障。邓中亮表示,这需要将卫星与地面网络相结合,形成强有力的天地一体化网络,推动定位导航由产业化向定位服务商业化发展。

北斗+5G融合发展“是时代必然”

2020年7月31日,北斗三号卫星导航系统建成启用,标志着中国自主建设、独立运作的全球卫星导航系统开启了服务全球、造福人类的新篇章。

但是在中国北斗之前,世界上就有美国GPS、俄罗斯格洛纳斯等卫星导航系统。特别GPS经过长期的发展,已经占据了近90%的市场。中国北斗要在全球“三分天下有一”,未来路阻且长。

尽管如此,机会依然存在。因为导航卫星离地面太远,遇到遮挡后很容易信号中断,很难提供信号全覆盖的服务形式,这也是GPS40多年来一直未能有效地发展商业模式的原因之一。邓中亮表示,由于缺乏米级、亚米级定位服务保障能力,卫星导航商业化仍是空白。

北斗能否超越GPS,实现高精度、高可靠的通用导航定位服务?邓中亮的回答是“能”,即“北斗+5G”。

国内现已建成世界上最大的5G网络。从2019年开始5G商用元年至今,5G应用已进入起步阶段,亟需增强服务能力。

一方面,5G商用即将迎来爆发,增强服务能力迫在眉睫;另一方面,北斗要靠自身“单打独斗”发展独立应用也力不从心。邓中亮认为,北斗+5G融合赋能构建智慧社会,“存在时代必然”。

而北斗与5G的融合发展将为这两大系统的应用创新提供新的思路,其中最突出的就是“北斗+5G”将打造出精确位置服务的能力,实现北斗‘在地上用好’的应用创新,为5G的产业化应用提供支撑。

艰难困苦,通导融合“不那么简单”

在理论上,通导融合的逻辑在于,卫星系统可以为地面基站等提供授时、定位服务的时空基准,但在信号覆盖方面还存在着信号覆盖不足的问题;如果原来仅用于通信的地面基站也能提供定位功能,则两者的信号覆盖相互补充,再设法提高位置精度。

实际上,早在1996年,美国就有“当卫星不能提供定位信号时,移动通信网络就必须在紧急情况下提供定位服务”。2014年,欧盟也推出了类似的法案。但是“通导融合”为什么到现在都不能统一起来呢?

邓中亮表示,通导融合并不那么简单,其关键在于通信网用于精确的导航定位,还需要解决一系列技术难题。

第一,通信网络目前尚无精确测距的能力,这是通信网定位服务的关键;其次是可靠性问题,虽然覆盖范围较广,但还不能达到100%,手机“信号弱”“无信号”的情况下,手机“信号弱”的情况下,定位精度还需要关联环境大数据,并进行智能控制。另外,还可以通过端计算实现实时计算,对数千亿位置服务请求作出响应。

「以最小的成本、极高的效益、最低的成本、最大的成本,是全球面临的新挑战,我们大量的研究工作都围绕这一问题展开。

重大技术突破。

邓中亮已带领团队在这些问题上取得了一些技术突破。例如,为了解决通信网在高精度定位中存在的频率复用、信号干扰、测距精度低等问题,他们提出了“定位-通信融合‘共频带’相位定位法”,将基于无线网络基站的室内外3D定位精度提高到米级以下。利用该技术设计的测距方案可以使测距能力达到厘米级以下。邓中亮对博猫2娱乐说,这种技术与国际上已有的通信网络定位和导航技术相比,已经提高了一个数量级,并于2020年7月获得国际专利,成为国际标准。

另外,研究小组还针对模糊环境定位导航普遍困难(单信号容易被遮挡的盲区),创造性地提出了“图像—无线融合快速定位关联计算”方法,建立从信号测量、估计、预测到校正的多网融合定位方法与模型,实现国际上最优的多边界约束寻优厘米级定位,使现有“无线网络+实时图像”定位精度不高。

把地面基站作为卫星“天地一体定位”是一种有效的手段,在大范围内实现高精度无缝定位,但也面临着信号异构的挑战。提出了融合定位、可重构、低功耗设计、全链路模拟测试等方法,实现了跨物理层的信号融合,提高了天地一体定位精度。

回归到“千里之堤溃于蚁穴”的问题上,假定蚂蚁是一个智能终端,只要蚂蚁能通信、有信号,就能通过卫星和通讯基站定位,定位精度达到厘米级。

邓中亮表示,相关的解决方案已经在一些工程实践中得到应用。例如,在APEC峰会、奥运会等重大活动以及相关重点工程建设中,解决了人、物、物在室内外无缝精确定位的难题,为应急指挥透明化提供重要保障。并指出,这些成果的应用前景可以挖掘很大的潜力,希望社会各界能更好地了解北斗+5G应用能力。这种成果可以服务社会,而不仅仅是为我们的实验室设备服务。

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