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)
新时代新征程新伟业·二十大精神在基层丨帕米尔雪山下的炉边夜话******
新华社乌鲁木齐12月26日电 题:帕米尔雪山下的炉边夜话
新华社记者刘红霞、杨湛菲、邵艺博
推开阿卜杜加米尔·努斯热提拉家的院门,一阵悠扬的歌声传了出来。安居房里,八九个人围坐在炕床上,一位柯尔克孜族大叔用民族乐器库姆孜欢快地弹唱着。炕床旁的炉子上,奶茶飘出阵阵清香。
这里是位于我国西部边陲的帕米尔高原。阿卜杜加米尔家所在的新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县布伦口乡布伦口村,海拔大约3300米,四面长年雪山环绕。
一曲唱罢,大伙高兴地鼓起掌来。坐在炕床一角的,是33岁的布伦口乡党委书记李文娟。16日这晚,她来到布伦口村走访,村民们听说了,便热情地邀请李文娟加入聚会。
“刚才你们弹唱得很好听,今年收成怎么样?还不错吧?”李文娟问。
户主阿卜杜加米尔接过话茬:“我家有两个护边员,政府每月都发生活补贴,养了三十几头牦牛,还开了民宿,今年全家人均能挣两万来块钱。到明年,我家就有四五十头牦牛了,希望(人均)能挣到两万五千块钱。”
“你家还开了民宿?拜克加克西!”李文娟有些惊讶又十分欣喜,用柯尔克孜语夸赞他“非常好”。
夜访前的当天下午,李文娟和乡里同事们召开专题讨论会,学习党的二十大精神,谋划全面推进乡村振兴。
“我们乡的一大短板是产业发展不够深入,只是单纯地卖牦牛肉、卖冷水鱼。”布伦口乡乡长库尔班艾力·麦麦提艾力说,“下一步要利用好我们的畜牧业资源、自然资源,延长产业链,发展好旅游,带动群众进一步增收。”
布伦口乡是典型的边境乡、牧区乡。村民抬头便是被誉为“冰山之父”的慕士塔格峰,近处则是颇有名气的白沙湖。乡里牧民在饲养牦牛等牲畜的同时,积极参与到民宿经营上来,加上护边的稳定收入,增收有了更多盼头。
家里开美容店的、孩子大学毕业后在城里公司上班的、在乡里打工的……在这个边境乡镇,不少家庭都会有灵活就业的成员,整体收入更高一些。
那么,明年怎么能挣得更多呢?
“党的二十大报告中说要实现经济高质量发展,对于我们来说,高质量发展是一分钱一分钱算出来的。”李文娟循循善诱,“你们看,苏巴什村在旅游旺季搞白牦牛骑行,一天能挣个500块钱,一年六到八个月是旅游旺季,有的老乡能挣到九万块钱。”
“是啊,明年我们也来试试,把吃牦牛、看牦牛、骑牦牛都好好弄一弄。”
“我们的民族特色《玛纳斯》说唱,也要好好给游客们展示。”
“我们村最多的就是石头,回头是不是建些有特色的‘石头民宿’?”
……
乡亲们你一言我一语。院子外,不大的村落静谧安详,点点灯光为凛冽的高原夜色增添了暖意。屋子里,热腾腾的炉子旁,大家伙儿脸上红扑扑的。户主家九岁的小女儿阿依克热木·阿卜杜加米尔坐在大人中间,捧着小脸,眼里亮晶晶,似乎也在琢磨自己的来年目标。
坚持农业农村优先发展,坚持城乡融合发展,畅通城乡要素流动……党的二十大报告,为全面推进乡村振兴擘画了宏伟蓝图。身为党代表的李文娟从北京返回边疆后,“头等大事”就是用老百姓听得懂的语言,深入学习宣讲贯彻落实党的二十大精神。
夜深了,走访也接近尾声,村民们从温暖的炉边起身回家。仲冬的帕米尔高原,繁星闪烁。乡亲们的脚步,轻快而坚定……
(新华网)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)