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)
东西问·中外对话 | 美国“搅浑水”危害亚太安全,中国如何破局?******
拜登政府上台后全力推进“印太战略”,企图拉拢地区国家共同遏制中国。“印太战略”如何威胁亚太地区的和平发展?以菲律宾为代表的东南亚国家如何看待这一战略?面对美国围堵,中国又当如何应对?
对此,中新社“东西问·中外对话”邀请“南海战略态势感知计划”主任、北京大学国际关系学院研究员胡波与菲律宾亚太协进会研究员卢西奥·布兰科·皮特洛三世展开对话。
胡波指出,美国已把所谓“印太战区”当作最主要的战区,其处于部署状态的军事资源和海空军事平台,印太地区至少占60%以上。他强调,尽管美国试图在亚洲拼凑反华联盟,但东南亚国家普遍不愿选边站,面对复杂局势,中国有信心、有能力应对挑战。
卢西奥则表示,东盟成员国担忧大国竞争可能会迫使它们选边站,它们希望通过对话缓和局势。
对话实录摘编如下:
中新社记者:美国之前提出了“印太经济框架”,这一框架是否意在抗衡中国?
胡波:美国在安全上有美日澳印“四边安全对话”等盟友体系来对抗中国,在经济上讲就是“印太经济框架”。但现在印太地区绝大部分国家跟中国的经济联系越来越强,相对而言,跟美国的经济联系在下降。
(对印太地区而言)中国是最大经济伙伴,美国是最大军火商,双方的比较优势不一样。美国的比较优势在于军事能力、盟友体系,中国的比较优势在于经济发展能力、经济辐射能力。短期内,美国改变不了(这一状态),在印太地区也新投入、新增加不了多少资源和资金,所以“印太经济框架”吸引力有限。对菲律宾、印尼等国来说,在经济合作方面,中国依然是首要选择伙伴。
视频:【东西问·中外对话】专家:美国印太战略有多重局限来源:中国新闻网
卢西奥:中国在周边国家和全球经济当中,都扮演着重要角色。对许多域内国家来说,中国是一个庞大的邻国、一个重要的经济合作伙伴。所以,这应该就是美国“印太战略”面临的挑战。
中国的“一带一路”倡议展现出开拓者的形象,比如“健康丝绸之路”在抗疫时发挥了重大作用,为各国送去了药品和疫苗。再比如重要的“数字丝绸之路”,在亚太地区特别是在东南亚,提升了在中产阶级和年轻人群当中推行电子商务和移动商务的潜力。
美国一直在推出自己的倡议,如《跨太平洋伙伴关系协定》、“经济繁荣网络”计划等对抗中国,“印太经济框架”也属于这类尝试。它能在多大程度上取得成功,还有待观察。
中新社记者:美国为何在“印太战略”当中加入台湾问题?
胡波:美国“印太战略”的文件里明确把台湾地区当成战略“支柱”之一。这无形中把台湾问题变成了一个地区性的或者说国际化的问题。
首先,这会推高中美之间的紧张关系,也会给地区国家造成很大困扰。台湾(问题)是海峡两岸的问题,不涉及到国际问题,也不涉及到第三方。除美国和日本外,其他国家基本上认为台湾问题跟自己的关系不是很大。
近年来美国的政策确实发生了很大变化,特别是“印太战略”,触及到中国的核心利益。随着美国军事、外交、政治上的行动,台海局势越来越紧张。美国把台湾问题塞进“印太战略”当中,非常不利于地区和平稳定,是地区国家要非常警惕的一件事。
中新社记者:美国“印太战略”对南海地区形势有何影响?
胡波:“印太战略”对南海问题主要造成两方面影响,第一个是军事上的影响。美国不断强化在南海地区的军事存在,也不断强化针对中国的军事行动的频次、烈度和针对性。
美国乐于把这些军事行动政治化,它在南海的所谓“航行自由”行动以前是秘密的,现在是公开的。这样无形中会推高南海局势的紧张化,也会增大与中国擦枪走火的风险。
从政治上讲,南海和东南亚地区处于“印太战略”的中心节点,如果得不到东南亚国家支持,“印太战略”的成效可能会大打折扣。所以,美国先天地就要推动东南亚国家选边站。
东南亚国家大部分不愿选边站,但美国会千方百计地去推动,这样造成的结果是东南亚地区可能撕裂或者对立,不利于东盟在地区合作中发挥主导作用。
中新社记者:对于“印太战略”,东南亚国家的确与日本、澳大利亚的立场存在差异,如何去分析这种现象?
胡波:印太各国对“印太战略”的立场可分为两类。日本和澳大利亚是一类,韩国和东南亚国家是一类。韩国和东南亚在中美竞争中的立场趋近,都不愿选边站。但日、澳实际上已经选边站,在战略、安全层面跟美国绑在一起了。
这有传统方面的原因。当然,也有美国在背后推动。日、澳认为美国是亚太地区的“警长”,自己是“副警长”。
第二个因素跟它们对自己的定位和判断,有很大关系。日本认为自己跟中国有激烈地缘政治冲突,认为中国对它构成威胁,包括在钓鱼岛、东海甚至南海区域。
而对于澳大利亚,中国实际上与它没有任何地缘政治利益冲突。但澳大利亚过度焦虑,认为中国崛起后会损害自己的利益,这完全是臆想。
此外,韩国和大部分东南亚国家有独立自主外交的传统,但某种程度上讲,日、澳没有这方面传统。
卢西奥:我认为有两个因素,一是各国与中国的(地理)距离,一是一些国家与美国的长期联盟关系。印度尼西亚长期奉行不结盟政策,马来西亚与中国长期保持良好互利关系。但日本、澳大利亚和这些东南亚国家不同,它们与美国有着长期联盟关系。
美、日、欧等的行动、战略和政策,当然会对(亚太)地区造成影响。东盟成员国担忧,大国竞争可能会迫使它们选边站,它们希望通过对话缓和局势。
中新社记者:美国强推“印太战略”,亚洲国家如何应对形势变化?
卢西奥:东盟国家正尝试从大国竞争中找到出路,担心自己会在此过程中失去中心地位和自主权等。
因为东盟国家的地域接近性,地区局势对它们来说利害攸关。假如发生冲突,后果对任何国家来说都十分严重。
东南亚国家会非常乐意发挥作用,(推动大国)达成调和与理解,避免转向冲突。区域内国家应避免选边站,利用其集体影响力,说服大国在双边关系中建立坚固的“护栏”,加强、深化危机沟通和管控机制。
航拍南宁国际会展中心“焕”新颜,迎接东博会。俞靖 摄中新社记者:美防长奥斯汀6月在香格里拉对话会上发表推进“印太战略”的讲话,提及印太地区将是未来美国国防部的“优先战区”,如何看待这一表态?
胡波:从奥巴马时期开始,(美国)就认为中国是最大的战略竞争对手。即便现在发生了俄乌冲突,美国依然认为中国才是最“旗鼓相当、迫在眉睫的挑战”。
在这种认知下,美国各大战区力量配置、处于部署状态的海空大规模军事平台,印太地区至少占了60%或70%以上。美国其实已经把所谓“印太战区”当成了最主要战区。这两年,美国在(鼓吹)“中国威胁”的基础上,各种措施力度越来越大,包括实施“全政府战略”。
中新社记者:中国如何应对美国的围堵、压制?
胡波:首先,中国的国力发展到现在,有信心、有能力应对美国的挑战。美国说过的有些事也不一定干得成。我们要谨慎地观察,战略上要充分重视,心态上要淡定一些。
第二,怎么去做美国盟友包括伙伴国的工作?美国搞封闭、排他性小圈子,中国就反其道而行之。不论从安全上还是经济上,中国都要倡导真正的自由和开放,扎实推进“人类命运共同体”、“一带一路”倡议等,用实际行动来向地区国家证明中国才是最负责任的国家。
第三,中国要跟周边国家妥善处理相关分歧。要调低预期,不要寄望于短期内能解决这些问题。但可以跟周边国家共同努力,搁置、管控这些争议。
记者:孟湘君
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