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我國室內外高精度定位導航加速産業化

  • 發佈時間:2015-03-18 01:32:58  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  我國自主研製的室內外高精度定位導航——“羲和”系統,在有關部門和行業應用中充分顯示了廣域高精度室內外無縫定位特點,室內定位精度優於3米,室外定位精度優於1米等技術指標,獲得用戶的一致好評。這項由北京郵電大學牽頭,鄧中亮教授主持的 “863”主題項目成果的《室內位置服務關鍵技術與應用》項目,是我國導航與位置服務的國家基礎設施重要組成部分,成果的完成將加速推進北斗技術的應用與産業化對接,促進位置服務平臺在全國推廣應用。

  “羲和”是基於天地一體多網融合的定位技術,“羲和”系統室內外高精度定位導航信號正式播發,不僅使公眾享受諸如車道級導航、米級室內定位等服務,還將支援相關晶片、模組、終端及關鍵設備的研製生産,成為國民經濟的新增長點。這項創新成果率先於2012年,在天津建立了全球首個基於廣域高精度室內外無縫定位的消防救援示範平臺,實現了廣域水準優於3m,垂直優於1m的高精度室內外無縫定位。目前,江蘇、安徽、新疆等10個城市建立了老年人關愛平臺,首都、虹橋等8大機場22個航廈建立了機場位置服務平臺,全國多個商業廣場進行室內位置服務應用。

  位置服務的馬太效應

  GPS是較早開展為大眾服務的室外定位導航系統,由於技術相對成熟,已成為百姓室外定位導航服務的“免費”工具。而室內定位由於衛星定位信號強度弱、易受遮擋等環境因素干擾,難以在室內進行定位是世界各國亟待解決的難點。鄧中亮教授帶領團隊在國家863計劃的支援下,歷經十多年的潛心攻關,巧妙地應用行動通訊網平臺,實現了基於泛在無線網路、高精度室內定位技術、多業態大數據融合的組合導航服務等,成功地解決了城市室內外定位與移動數據通信等多網融合與共用,和北斗衛星導航系統室外定位的“最後一公里”瓶頸等諸多難題。而現有室內定位技術如WLAN、WSN等系統,雖然實現了局域室內高精度定位,但須佈置大量節點,信號覆蓋成本較高,也不利於廣域定位應用。

  科研就是挑戰和實踐的過程,由於室內位置定位橫跨通信和導航兩個領域,技術難度大,儘管各國政府及科學家也展開研究,但長期以來,定位誤差大,效果並不理想。鄧中亮勇於創新和挑戰,深感智慧城市、物聯網、移動網際網路等相關行業的需求位置服務,位置服務也已成為我國經濟轉型升級的迫切需求。他帶領科研團隊努力攻克“羲和”系統的技術難點,成功創建室內外高精度定位導航服務平臺,推動我國位置導航系統標準化建設,用標準化引導産業市場的部署,不斷擴大位置服務平臺在全國的推廣和應用。

  位置服務和移動網際網路技術是一種業務支撐的關係,無論是資訊消費還是戰略資訊産業,在國民經濟中都是新增長點。因此,“十三五”將是室內外高精度定位導航産業化發展的一個非常重要時期,必須提前部署,否則物聯網、智慧城市的發展就會受到阻礙。鄧中亮十分期待位置服務,由於室內不僅是人們的生活場所,還是工作場所,有人做過分析統計,日常大多數人80%的時間都在室內。因此,室內外高精度定位導航不僅會促進産業發展創造財富,還將是尋人、問路的好幫手。由於它打破了位置服務的盲區,當遇到地震、火災、礦井事故等不可預知的突發重大自然災害時,無疑能成為定位找人、挽救生命的千里眼、順風耳。

  2012年,科技部發佈了《導航與位置服務科技發展“十二五”專項規劃》,明確指出“導航與位置服務産業在國際上已成為繼網際網路、行動通訊之後,發展最快的新興資訊産業之一”。在國務院又印發了《關於促進資訊消費擴大內需的若干意見》指出,到2015年,使資訊消費規模超過3.2萬億元,年均增長20%以上,帶動相關行業新增産出超過1.2萬億元;基於網際網路的新型資訊消費規模達到2.4萬億元,年均增長30%以上。

  導航與位置服務已經成為資訊産業最有潛力的一座“金礦”。去年4月,科技部國家遙感中心、中關村科技園區管理委員會、863計劃地球觀測與導航技術領域導航主題專家組和導航與位置服務科技專項總體專家組,在北京中關村共同組織召開了“羲和”系統科技成果合作對接會,並宣佈“羲和”系統室內外高精度定位導航信號正式播發,將支援相關晶片、模組、終端及關鍵設備的研製生産,使公眾享受諸如車道級導航、米級室內定位等服務。據估計,到2020年,“羲和”系統將成為創造上千億元的産業鏈,從而牽動1萬億的經濟發展動力。要實現這樣的目標,鄧中亮帶領北郵團隊必須保持“羲和”系統的領先狀態,即從技術到産業都能夠形成很強的技術競爭力和核心競爭力。並形成衛星導航服務的標準體系,推動國際導航定位領域的發展,為全世界導航與位置服務發展提供支撐。

  同時,按照科技部對“羲和”系統的總體規劃部署,我國還將開展在大眾位置服務、交通出行服務、物聯網、智慧城市、精準農業、應急救援等領域的應用示範,到2020年,實現“百城億戶”的應用推廣目標,通過提供高品質位置服務,提升市場容量,創新應用服務與商業模式,促進導航與位置服務産業發展。

   位置服務是把“雙刃劍”

  導航與位置服務攸關國家安全、經濟發展和社會民生,在新一代資訊技術這一戰略性新興産業中,具有舉足輕重和不可或缺的地位,在物聯網、智慧地球、節能減排、救災減災等領域發揮著重要的基礎性支撐作用。

  北斗系統的建設不只是技術創新,更重要的是國家戰略需求。GPS提供的是一種不收費的服務,不收費的服務就意味著沒有服務品質的保障,對我們國家各行各業導航的應用來講,會存在潛在的威脅。

  2012年12月,我國宣佈北斗導航系統正式提供區域定位導航服務,定位精度為10米,使我國成為第三個擁有自主衛星導航系統的國家。由於起步晚,北斗系統面臨市場佔有率低、信號覆蓋不廣等方面的問題。在國家科技計劃的支援下,“羲和”系統所涉及的若干核心關鍵技術取得重大突破,通過提供室內導航信號和室外衛星導航增強信號,具備室外廣域實時定位精度優於1米、室內區域定位精度優於3米的技術能力。“羲和”系統不僅提升了北斗系統的性能,還依託室內定位技術,將北斗導航的服務從室外拓展到室內環境,滿足了人們對於全時空高品質位置資訊服務的需求,有力的支撐了我國導航與位置服務産業的發展。

  位置基礎資訊,它需要更多的人在這個基礎之上建立增值服務,包括相應的運營模式,才能有價值。因此,位置服務産業是開放的,需要不斷地給予和培育,只有當全社會都用某一地理位置服務時,它的産業價值才能體現出來。鄧中亮認為,近年來,隨著智慧手機和移動網際網路的普及,人們對室內外高精度定位導航的需求呈現爆髮式增強趨勢。2013年我國的手機用戶已經超過11億,但手機地圖、手機導航目前最高用戶量僅3億,離11億還有很大差距,這就給位置服務尤其是室內位置服務形成了很大的經濟發展空間。然而,正當人們瞄準位置服務這座“金礦”的時候,百度和高德卻相繼宣佈地圖及導航業務免費,這就是位置服務。

  位置服務免費,但不能説無憂,它是把“雙刃劍”。鄧中亮和他的團隊是研究室內外位置服務關鍵技術與應用的,但他時刻關注位置服務的安全。他認為,位置安全比網路資訊安全可能更突出更重要。首先,個人隱私是靠國家的法律體系來保障的,通過立法在我國儘快建立個人資訊和隱私保護制度,為公眾創造一個良好的資訊和隱私安全環境。其次,如果要維護好位置服務正常的秩序,保持市場繁榮,就要有合理的管理體制,設置行業準入標準,建立專門機構,構建統一的國家級、行業級的位置服務中心或面向大眾的位置服務中心,這樣大家才能放心使用。如果沒有一系列的制度規範,當你走在路上,後面的人馬上可以知道你是誰。後果將不堪設想。因此,需要儘快從政策法規、標準規範、智慧財産權保護等主要方面來保護和規範位置資訊,使位置服務既為“金礦”,又成為掘金而不傷人的産業。

  産業化推進定位導航

  事實上,我們身邊的每個城市都越來越“聰明”,“聰明”的城市離不開衛星導航定位技術的支援。然而,美中不足的是,無論是美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略還是中國的北斗,都只能提供室外定位服務,不能提供室內定位能力,而室內定位是大型建築精細化管理、場館應急疏散、礦井救援、醫療監護、災後救援的重要保障方法及手段。全球目前有數億空巢老人,十多億學齡兒童,近五十億手機用戶均對室內位置服務需求迫切。

  “科研成果的領先是有時限性的。要趕超先進,就要爭分奪秒,盡可能地超前發展,才有可能趕超國際先進水準。因此,我們必須時刻保持一種開拓進取、自主創新的精神,和團隊一起把工作快速地向前推進。”鄧中亮總是這樣告誡研究團隊。自2008年至今,他一直帶領團隊投入到緊鑼密鼓的科研攻堅中,使我國成功研製了TC-OFDM定位與通信融合的新型信號體制。研究不僅突破了多項室內高精度定位關鍵技術瓶頸,將室內定位精度提高了數十倍,還節約了大量成本,把當前的行動通訊網變成即時通信網和高精度定位網。

  2012年3月,《室內位置服務關鍵技術與應用》項目在北京郵電大學通過了鑒定專家委員會的科學技術成果鑒定。目前,這項成果共申請、共同形成授權國際與國家發明專利百餘項,國際、國家及行業企業相關標準20余項,SCI/EI收錄論文60余篇,專著3部。解決了制約我國社會經濟發展重大瓶頸問題,實現了衛星與無線網路融合的廣域室內外無縫高精度定位導航,精度1—3米;率先解決了北斗導航“最後一公里”難題,經鑒定達國際領先水準。這項成果首次提出並實現了衛星導航系統、地面通訊網路的聯合定位技術,形成了北斗地基室內增強定位系統,解決了城市高樓遮擋下衛星定位難題。利用移動高速數據通信網輔助北斗定位系統,構建成廣域室內外定位系統,提高了北斗系統的定位速度、定位精度與定位能力,使北斗系統在與國外三大衛星導航系統的競爭中獲得核心競爭優勢。成果已在我國及多個國家獲得成功應用,為我國現代服務業實現跨越式發展奠定了堅實基礎。同時,項目面向北斗開展了多項應用,打破了GPS的定位壟斷,為新型位置服務做出了重要貢獻。

  鄧中亮説,北斗衛星導航系統好比國家資訊安全的根本命脈,那麼室內定位技術就是這條命脈裏流淌的血液。從TC-OFDM信號體制的研製成功到TC-OFDM示範系統的成功應用,從衛星室外定位系統到廣域室內外無縫高精度定位系統,從百米定位精度到米級,我國室內定位領域的創新突破為北斗導航系統不斷注入新鮮血液,為提升國家資訊安全夯實基礎。

  為更好地推廣應用室內外位置服務技術,項目團隊推出室內外高精度定位導航白皮書,介紹新形勢下室內外定位導航發展現狀與問題,探討室內外定位導航發展趨勢,分析我國室內外高精度定位發展機遇,以及“羲和”系統建設對導航與位置服務産業的支撐作用。

  人才創造成果,成果造就人才。一個精幹、成果倍出的團隊,一定有一名將將的率才,鄧中亮就是為室內外高精度定位研究掌舵的人。目前,這個項目的研究團隊已培養了100多名研究生,分佈在政府部門、企業、高校、研究所等各個行業。這些人在努力完成基礎研究的同時,積極向産業化應用靠近,許多人成為科研骨幹,有的已成為定位導航等服務領域的企業老闆。

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