北斗+5G 织就精确定位的“天罗地网”

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发布时间:2023-08-07

迎难而上 关关难过关关过

邓中亮喜欢挑战,有时间便偶尔会去北京的欢乐谷,玩大摆锤等极限挑战的游乐项目。他享受挑战带来的快乐,而这种爱挑战的特质从上学期间到回归回国确定研究方向便已经明显展示出来。尤其是2003年,邓中亮交流从美国做高级访问学者归国,回到北京邮电大学,他首要面临的是如何确定自己的研究方向,怎么能够更好地为国家发展重大战略需求贡献自己的力量。

当时,北邮北京邮电大学大部分人都在研究信息与通信工程,摆在邓中亮面前的选择无非两种:一是“跟风”搞通信,加入拥挤的赛道,顺理成章搞移动通信;另一种选择是自己开拓新的方向。“弯道超车不是我的选择,另辟蹊径才是我的风格。当时很多人都做卫星定位导航,跟着走会比较艰难,怎么另辟蹊径?”邓中亮认为,应该将自己的研究重点和国家发展的重大方向进行紧密结合。

彼时,恰逢国家北斗导航事业方兴未艾,结合北邮北京邮电大学自身在通信技术方面的深厚积淀,他决定开展导航和通信技术相结合的研究,在卫星导航、无线定位、通导融合移动通信等方向上集中研究火力。

“我发现地面有很多卫星定位定位导航可以用到的资源,全球主流的定位卫星定位导航系统都只解决了室外定位问题,现有室内定位技术要实现局域泛在室内高精度定位,须布置大量节点,信号覆盖成本较高,且不利于向广域推广,阻碍了室内位置服务发展壮大和普适应用。”邓中亮回忆,“突破室内外无缝精准定位是推动我国北斗在技术上定位导航服务应用超越GPS的关键之一,因此我第一个早期承担的863项目答辩是就是关于国家大剧院大型场馆复杂建筑场景内怎么进行高精度定位导航的探索,当时用Wi-Fi、蓝牙等无线技术方式把它解决了。”

回望过去,探索5G与北斗融合的研究道路并非坦途,各种艰难关卡横亘在前。邓中亮不是没有过退缩的念头,“我憋着想着来回思考走好几回了,但创新哪有那么容易,但我老是想起老家耕地的牛,他就在那慢慢埋头向前,笨牛耕地首要一点是能坚持。”

喜欢挑战且不断攻坚克难的结果是,他们解答他解决了一个个看似无解的难题。在研究过程中,团队发现,5G和北斗作为有着不同的信号,体制,通信频率资源十分宝贵,很难寻找出独立的频率资源来支持无线通信王的定位导航,但所有无线通信信号都会有“噪声”存在,要想能否把微弱的信号藏在噪声底下,同频共载,让通信和定位各司其职且能相互增强并非易事。对此,邓中亮团队研发出提出了定位—通信融合“共频带”定位方法,依靠“隐嵌信噪”技术解决了在不改变基站分布密度的情况下,通过技术手段突破提高信号接收能力,做到了只要能通信,一个蜂窝网就能实现三、四重以上的定位信号覆盖,测距和定位问题迎刃而解同时有效节约了室内定位成本。并且已经成为了3GPP国际标准的一部分,制定了通信领域全球第一个高精度定位国际标准。

更进一步,面对异构信号该如何融合,跨系统时间同步问题能否解决等一系列挑战,邓中亮团队教授提出了天地联合定位架构,他创造性构建了包括单无线网络高精度定位、异构多网多源协同高可靠定位、天地一体高可信位置服务在内的无线网络定位理论方法与异构多网多源协同定位技术体系,进一步提高天地一体定位精度,解决了多年困扰学术界的复杂遮挡多径环境下无线网络实时精确定位的难题。邓中亮教授以第一完成人,先后获得了一项国家技术发明二等奖,两项国家科技进步二等奖,以及十余项其他省部级奖项。

技术找到应用场景 商用创造更大价值

据了解,我国5G网络建设投资规模超过1.2万亿元,北斗卫星实现全球覆盖投资规模约为600多亿元。巨额的投入需要拓展更多的应用场景,挖掘更丰富的商业模式,从而让其为经济社会的发展创造更大的价值。《新时代的中国北斗》白皮书显示,截至2021年,中国卫星导航与位置服务总体产业规模达到约4700亿元,年均复合增长率超过20%。第三方机构预测,按照目前北斗系统的产值增加速度,预计2025年其产业规模有望达到万亿元。

“建好5G网对于国家构建导航、通信、计算、控制一体化体系,服务社会发展、经济建设将发挥关键作用。”邓中亮说,“天地一体、时空一体、通导一体的网络基础设施将会给人类带来巨大的经济和社会价值。”

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