說(shuō)這話的人是北京郵電大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師鄧中亮。作為業(yè)界頂尖科學(xué)家，鄧中亮還有多重身份，比如國(guó)際歐亞科學(xué)院院士、災(zāi)備技術(shù)國(guó)家工程技術(shù)研究中心主任、國(guó)家863項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等等，也證明了鄧教授在學(xué)術(shù)領(lǐng)域的重磅地位。
北京郵電大學(xué)教授 鄧中亮
許多人可能好奇，定位導(dǎo)航這技術(shù)的應(yīng)用點(diǎn)在哪里？除了日常出行定位，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景還有哪些？未來(lái)定位導(dǎo)航技術(shù)的領(lǐng)先會(huì)為國(guó)家發(fā)展、大眾生活帶來(lái)哪些變化？帶著這些問(wèn)題，我們采訪了鄧中亮教授，也同時(shí)打開了定位導(dǎo)航領(lǐng)域新世界的大門。
從“天網(wǎng)”到“地網(wǎng)”，定位導(dǎo)航領(lǐng)域面臨新課題
當(dāng)今社會(huì)中，手機(jī)已經(jīng)成為了我們最為依賴的數(shù)碼設(shè)備，而出行使用導(dǎo)航也是當(dāng)下許多人的習(xí)慣。但如果稍有留意你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是高德還是百度，都會(huì)有“北斗衛(wèi)星為您導(dǎo)航”的提示，這也是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航商業(yè)化應(yīng)用的最直接體現(xiàn)。其實(shí)從2020年7月31日我國(guó)開啟了全球服務(wù)伊始，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航就被廣泛應(yīng)用于航空、航海、通信、電力、交通、測(cè)繪等多個(gè)領(lǐng)域，如今更是覆蓋了全球200多個(gè)國(guó)家和地區(qū)用戶，成為了聯(lián)合國(guó)認(rèn)可的四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一。
但衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用也不是萬(wàn)能的。許多人都有類似的經(jīng)驗(yàn)——當(dāng)我們身處室內(nèi)，比如辦公室或者商場(chǎng)的時(shí)候，衛(wèi)星導(dǎo)航定位就會(huì)出現(xiàn)比較大的誤差，手機(jī)也會(huì)提示“衛(wèi)星信號(hào)弱”，這時(shí)候的定位系統(tǒng)就需要一種全新的室內(nèi)定位方式。正如鄧中亮教授在采訪中提到的——“遮蔽空間和半遮蔽空間的環(huán)境非常復(fù)雜，衛(wèi)星信號(hào)往往無(wú)法到達(dá)，可能被阻擋或干擾，這就產(chǎn)生了與我們需求之間的矛盾，而我們面臨的問(wèn)題是如何解決這種矛盾”。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，業(yè)界展開過(guò)很多研究，也提出了包括圖像、無(wú)線、地磁、慣導(dǎo)等多種室內(nèi)定位技術(shù)類型，其中僅就無(wú)線定位技術(shù)來(lái)說(shuō)，就包括Wi-Fi、BLE、UWB、ZigBee、RFID等多種類型，可謂是五花八門、千頭萬(wàn)緒。而面對(duì)這些選擇，鄧中亮教授在經(jīng)過(guò)多年鉆研與探索，提出了天地一體定位架構(gòu)，通過(guò)北斗+移動(dòng)通信網(wǎng)等多源融合定位等系列新技術(shù)，突破了異構(gòu)系統(tǒng)融合定位難題，實(shí)現(xiàn)跨物理層的信號(hào)融合，使得天地一體定位精度進(jìn)一步提高。
“5G是‘地上的網(wǎng)’，北斗是‘天上的網(wǎng)’，5G解決地面復(fù)雜空間信號(hào)覆蓋的問(wèn)題，北斗解決時(shí)間基準(zhǔn)的問(wèn)題，北斗+5G的融合與相互賦能帶來(lái)了海量的高精度、高時(shí)效的地理大數(shù)據(jù)”，在談到技術(shù)優(yōu)勢(shì)的時(shí)候，鄧中亮教授介紹說(shuō)。在他看來(lái)，5G網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)勢(shì)就是速度快、時(shí)延低、允許接入的用戶多，現(xiàn)在也有了高精度定位的能力；而北斗系統(tǒng)，無(wú)論是測(cè)速精度還是授時(shí)精度、包括服務(wù)的可靠性都在行業(yè)前列。如此一來(lái)，二者的結(jié)合就可以滿足全覆蓋的高精度需求，發(fā)揮強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手的優(yōu)勢(shì)。
這也解釋了鄧中亮教授研究的初衷。作為業(yè)界頂尖學(xué)者、2014年全國(guó)十大科技創(chuàng)新人物、2020年獲全國(guó)創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)獲得者，鄧中亮教授在無(wú)線定位理論、技術(shù)研究與工程實(shí)踐領(lǐng)域深耕了20多年，也多次榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)和國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)，發(fā)表核心論文超200篇，獲授權(quán)發(fā)明專利超百項(xiàng)。在他的帶領(lǐng)下，目前北郵核心團(tuán)隊(duì)已經(jīng)培養(yǎng)了國(guó)內(nèi)外博士20余名，碩士200余名，為我國(guó)網(wǎng)絡(luò)與位置服務(wù)領(lǐng)域培養(yǎng)了一批富有創(chuàng)新能力的師資隊(duì)伍和產(chǎn)學(xué)研人才，為構(gòu)筑國(guó)家無(wú)線定位領(lǐng)域研究與教學(xué)高地做出了重要貢獻(xiàn)。
厘米級(jí)定位，打造世界領(lǐng)先的定位平臺(tái)
早在2014年，在國(guó)家多個(gè)部委支持下，鄧中亮教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制了“羲和”系統(tǒng)，提出了高精度定位與通信融合的新型信號(hào)體制，把通信網(wǎng)變成了一張既能通信網(wǎng)、又能高精度定位的網(wǎng)。
“羲和”，這個(gè)以中國(guó)傳說(shuō)中太陽(yáng)神命名的稱呼，正如陽(yáng)光那樣普照大地，其定位能力也達(dá)到了室外亞米級(jí)、城市室內(nèi)優(yōu)于3米的無(wú)縫定位導(dǎo)航能力，率先解決了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的“最后一公里”瓶頸，是我國(guó)在室內(nèi)位置服務(wù)科學(xué)研究技術(shù)的重大突破，經(jīng)由多名院士專家組成的專家委員會(huì)鑒定達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。值得一提的是，“羲和計(jì)劃”不僅僅是研制了一套系統(tǒng)，更形成了幾百項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和一系列關(guān)鍵技術(shù)突破，相關(guān)研究還拉動(dòng)了從芯片到終端、從基站到網(wǎng)絡(luò)、從運(yùn)營(yíng)到服務(wù)的整個(gè)導(dǎo)航通信產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。
但隨著時(shí)間的發(fā)展，鄧中亮教授已經(jīng)不滿足于這樣的定位精度，為此他借助通信融合“共頻帶”定位方法、無(wú)線融合快速定位關(guān)聯(lián)計(jì)算方法、多系統(tǒng)融合高可靠定位等多種前沿技術(shù)手段，打造出了天地聯(lián)合定位架構(gòu)，建設(shè)了世界首個(gè)室內(nèi)外無(wú)縫高精度導(dǎo)航位置服務(wù)平臺(tái)。
天地一體定位是鄧中亮教授多年研究的重要成果，也是解決全時(shí)空定位導(dǎo)航難題的關(guān)鍵。上文提到，要想解決室內(nèi)外定位差異的問(wèn)題，就需要實(shí)現(xiàn)通信導(dǎo)航融合，將室外高精度定位延伸至室內(nèi)，借助于5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)位置精準(zhǔn)感知服務(wù)，最終達(dá)到室內(nèi)外全空間無(wú)縫高精度定位的效果。而在談到為什么選擇5G而不是其他技術(shù)的時(shí)候，鄧中亮教授也是感悟良多。
“過(guò)去的技術(shù)限制了通信網(wǎng)絡(luò)的位置服務(wù)應(yīng)用范圍和效能，但現(xiàn)在國(guó)家花費(fèi)巨資打造了全面覆蓋的5G網(wǎng)絡(luò)。隨著5G定位技術(shù)的突破，這張網(wǎng)絡(luò)的潛力被充分釋放出來(lái)，它可以實(shí)現(xiàn)分米級(jí)甚至更高精度的定位，這是前所未有的進(jìn)步。未來(lái)全球范圍內(nèi)的通信、導(dǎo)航、定位需求都可以在這張網(wǎng)絡(luò)上得到滿足，這讓它成為了全世界的共同選擇和共同目標(biāo)”。鄧中亮教授此時(shí)有些激動(dòng)，面對(duì)如此巨大投入的網(wǎng)絡(luò)，僅產(chǎn)生通話價(jià)值是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，鄧中亮教授更希望借助于5G的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫定位技術(shù)的突破。
“賦予通信網(wǎng)高精度的定位能力是全球關(guān)注的重點(diǎn)和核心”。據(jù)2023年全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)大會(huì)報(bào)告顯示：截至4月底，全國(guó)累計(jì)建成5G基站超過(guò)273萬(wàn)個(gè)，5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋所有的地級(jí)市，5G移動(dòng)電話用戶6.34億戶，千兆光網(wǎng)用戶突破1億戶，移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)用戶達(dá)19.84億戶。即便承載了如此龐大的用戶，5G網(wǎng)絡(luò)依然有著充分的應(yīng)用活力，5G網(wǎng)絡(luò)的高帶寬、低時(shí)延對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等技術(shù)覆蓋也起到了關(guān)鍵的橋梁作用。
這樣一來(lái)，以導(dǎo)航衛(wèi)星為核心，再整合所有5G通信網(wǎng)資源，就可以形成一張用于定位服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，而且不需要單獨(dú)去建設(shè)。通過(guò)將衛(wèi)星定位系統(tǒng)與無(wú)線通信網(wǎng)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)更加全面和智能的定位導(dǎo)航服務(wù)，也可以應(yīng)用在交通、制造等眾多領(lǐng)域當(dāng)中——“解決通信和導(dǎo)航之間的矛盾，將通信和導(dǎo)航融為一體，將產(chǎn)生非常巨大的應(yīng)用前景。”
“我們?nèi)〉昧撕艽蟮耐黄�，我們的定位精度在與國(guó)際巨頭的比較中處于領(lǐng)先地位，這表明我們?cè)诙ㄎ粚?dǎo)航領(lǐng)域取得了顯著的進(jìn)步和成就”。在采訪中，我可以明顯感覺到鄧教授在談及自身研究成果時(shí)的自信與底氣。當(dāng)提到該技術(shù)位于“世界前列”的時(shí)候，鄧教授特別強(qiáng)調(diào)——不是前列，而是領(lǐng)先。
這也是頂尖科學(xué)家實(shí)事求是的態(tài)度。一直以來(lái)，科技被視為第一生產(chǎn)力，而領(lǐng)先的技術(shù)更可以推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的快速升級(jí)，從而奠定中國(guó)在該領(lǐng)域的領(lǐng)軍地位。具體到定位導(dǎo)航領(lǐng)域，鄧教授通過(guò)打造隱嵌信噪融合體系，解決了困擾多年的世界難題，形成了在技術(shù)上的大幅度突破。不僅如此，他已經(jīng)將該體系融入新的5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，也證明了中國(guó)在這一領(lǐng)域研究的頂尖優(yōu)勢(shì)，甚至鄧教授也自豪的表示——當(dāng)2017-2018年，當(dāng)其他國(guó)家還只有米級(jí)定位的時(shí)候，我們的北斗+5G室內(nèi)外無(wú)縫定位技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)分米級(jí)以上精度的定位。
持續(xù)保持技術(shù)領(lǐng)先，打造開放合作的生態(tài)系統(tǒng)
眾所周知，全球四大導(dǎo)航系統(tǒng)中，除了我們自己的北斗，還有美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)和歐洲“伽利略”系統(tǒng)。如今，我們已經(jīng)借助于北斗+5G室內(nèi)外無(wú)縫定位技術(shù)站在了世界前列，那么我們的優(yōu)勢(shì)在哪里，其他國(guó)家是否具備挑戰(zhàn)我們的實(shí)力，對(duì)我們?cè)斐赏{呢？針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，鄧教授也給出了自己的回答。
在他看來(lái)，任何技術(shù)發(fā)展都需要最終的應(yīng)用落地。無(wú)論是我們的北斗還是國(guó)外的GPS，也無(wú)論是5G定位還是WiFi、藍(lán)牙乃至于偽衛(wèi)星，每一種技術(shù)的落地都需要獨(dú)立投資和運(yùn)營(yíng)。也正因?yàn)槿绱�，如果不加以合理�?guī)劃和整合，不同技術(shù)的應(yīng)用智慧導(dǎo)致資源的浪費(fèi)和效率低下。“我們的出發(fā)點(diǎn)是通過(guò)將5G網(wǎng)絡(luò)賦能高精度定位能力，以便在應(yīng)用時(shí)更加方便和高效。通過(guò)這種方式，我們可以利用已有的通信基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)賦能高精度定位導(dǎo)航的能力，從而節(jié)省大量的資源和成本，實(shí)現(xiàn)更好的定位服務(wù)”。
這不僅是技術(shù)問(wèn)題，更是運(yùn)營(yíng)成本與可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題。“衛(wèi)星定位導(dǎo)航之所以被選擇，一個(gè)重要的原因是其成本相對(duì)較低，只需投入600多億人民幣就可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，只要沒(méi)有遮擋，就可以實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航。對(duì)于很多空間目標(biāo)來(lái)說(shuō)，它已經(jīng)能夠解決問(wèn)題，所以這是一個(gè)很有吸引力的方案。另一方面，現(xiàn)在通信網(wǎng)的能力已經(jīng)相對(duì)較強(qiáng)，比如5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)達(dá)到了Gbps級(jí)的通信能力。在這種情況下，是否還需要類似Wifi、藍(lán)牙、超寬帶和偽衛(wèi)星這樣的技術(shù)來(lái)建設(shè)地面定位網(wǎng)，確實(shí)是一個(gè)值得探討和思考的問(wèn)題。因此，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)需要仔細(xì)研究和評(píng)估”。
對(duì)于那些還在糾結(jié)于使用何種技術(shù)的研究人員來(lái)說(shuō)，鄧教授的一席話可謂是醍醐灌頂，也從技術(shù)、應(yīng)用、發(fā)展等多個(gè)角度對(duì)當(dāng)下的定位導(dǎo)航領(lǐng)域進(jìn)行了深度分析。當(dāng)然他也承認(rèn)未來(lái)或許還有更先進(jìn)的技術(shù)出現(xiàn)，這也恰恰要求科學(xué)家們持續(xù)的研發(fā)和創(chuàng)新，但就目前應(yīng)用來(lái)說(shuō)，5G已經(jīng)成為業(yè)界最主流、也是最佳的選擇。“我們走在世界領(lǐng)先地位，更是在整個(gè)通信定位技術(shù)領(lǐng)域的最前沿。我們將繼續(xù)努力保持這一領(lǐng)先地位，為世界的科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)”。
這就是鄧中亮教授的家國(guó)情懷，也是他“技術(shù)報(bào)國(guó)”精神的最好體現(xiàn)。當(dāng)然對(duì)于應(yīng)用來(lái)說(shuō)，如何能夠快速、高效、低成本、大范圍的落地也是關(guān)乎未來(lái)國(guó)家發(fā)展與大眾應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。在談到生態(tài)建設(shè)與合作伙伴拓展的時(shí)候，鄧中亮教授也表示愿意打造“一個(gè)開放、合作的生態(tài)系統(tǒng)”——如果我們能夠建立更加開放的共識(shí)，充分利用互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將我們的成果共享給需要的人，不僅可以推動(dòng)技術(shù)的快速發(fā)展，也可以獲得更多的合作和支持。因此，我堅(jiān)信，只有形成更加開放、包容的科技生態(tài)系統(tǒng)，我們才能更好地促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，為國(guó)家和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。這需要我們共同努力，解決相關(guān)的問(wèn)題，形成更加開放和合作的科技文化。
我們正處在一個(gè)數(shù)字化發(fā)展、萬(wàn)物互聯(lián)的智能化時(shí)代。在這個(gè)時(shí)代中，人與人的交互已經(jīng)不是全部，未來(lái)我們更多要像科幻電影中看到的那樣，進(jìn)行人與物甚至物與物之間的交互，這將是萬(wàn)物互聯(lián)的世界。而要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就意味著需要精準(zhǔn)的感知，需要讓數(shù)據(jù)在萬(wàn)物之間自由流動(dòng)，而鄧中亮教授所研究的、所要實(shí)現(xiàn)的也正是如此。
如今，“北斗+5G”室內(nèi)外無(wú)縫定位技術(shù)憑借著技術(shù)上的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)應(yīng)用在諸多領(lǐng)域中，比如智慧城市管理中的城市精細(xì)化管理、現(xiàn)代物流中的倉(cāng)儲(chǔ)配送與存放、綠色智慧樓宇、智慧醫(yī)療、智能制造、智慧礦山等多個(gè)場(chǎng)景中。
正如鄧中亮教授在采訪中提到的：“’要服務(wù)全球、造福于人類’，這就對(duì)我們的技術(shù)和服務(wù)提出了更高的要求。我們也將積極尋求解決方案，使得整個(gè)系統(tǒng)能夠更加精準(zhǔn)地測(cè)量定位，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)同工作，并融入智能控制，以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜場(chǎng)景”。
