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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）

中国信科陈山枝：应将“5G兼容、6G融合”作为我国卫星互联网技术路径******

　　光明网讯（记者 李政葳）1月6日，在由中国工信出版传媒集团主办，北京信通传媒·通信世界全媒体承办的“2023ICT行业趋势年会”上，中国信息通信科技集团副总经理、总工程师、科技委主任陈山枝表示，面向6G、星地融合并以用户为中心的弹性可定制网络将助力6G实现全域覆盖、场景智联。

　　无线移动通信系统十年演进一代，从4G改变生活，到5G改变社会，网络覆盖逐渐向行业应用延伸。“当前4G和5G等陆地移动通信系统在行业应用中有一定局限，面对行业应用的广域与空间覆盖稀疏性和分散性，卫星移动通信大有可为。”针对星地融合发展，陈山枝提出三大趋势：

　　一是卫星与地面蜂窝系统由竞争转变为互补。随着移动通信走向万物互联，人类活动空间拓展、环境监测、军事应用、行业应用等需求强盛，引入卫星通信能够更好地满足通信需求。借助卫星通信，城市与乡镇通过基站覆盖，发挥容量和规模成本优势，实现海量接入；偏远地区与海洋通过卫星覆盖，发挥覆盖优势，可以节省建设成本。因此，以较低成本构建卫星互联网，作为5G／6G地面覆盖的补充，形成星地融合组网，可支撑多样化的服务和应用。

　　二是卫星互联网与地面蜂窝系统体制走向融合。传统卫星通信技术体制多、不兼容、产业规模小、成本高，无规模经济优势。近年来，业界纷纷开展基于5G体制的卫星互联网星座组网探索，比如，ITU开展了下一代卫星通信相关研究；3GPP开展了NTN（非地面网络）标准制定；ETSI Set 5G联盟开展了融合网络研究工作等，有效规范了卫星互联网发展标准化，促进了卫星通信与蜂窝通信在体制上的融合。

　　三是不同需求有不同组网模式。针对不同应用场景，星地融合系统具有灵活的组网模式可以解决相应问题，适应不同场景需求。采用透明转发的独立组网模式与地面互联互通，可应用于技术复杂度低、建网成本低的场景，助力解决中继通讯的问题；采用高频段星上处理独立组网模式与地面网络互联互通，适合大容量高速数据传输，适用于车载、机载、船载或者固定接入通信。

　　“鉴于低轨卫星通信与地面蜂窝通信的差异，星地融合也面临诸多挑战。”陈山枝认为，星地融合还需要在信道建模、链路预算等基础问题，透明转发、星上处理等网络架构，传播参数、信道设计等物理层关键技术，移动性管理、用户面协议等高层关键技术等方面进行攻关。

　　对于星地融合未来的发展趋势，他认为，星地融合演进路径：从5G体制融合走向6G系统融合；6G星地融合关键技术：实现卫星与地面蜂窝通信有机融合。

　　陈山枝建议，应将“5G兼容、6G融合”作为我国卫星互联网的技术路径。

　　其中，5G兼容（体制融合）抢占先机、奠定基础，以5G技术为基础，根据卫星链路等差异化，针对性修改和优化的低轨卫星通信系统；最大程度复用5G技术，并利用5G规模经济，降低成本，实现差异化竞争优势。

　　6G融合（系统融合）达到全球引领，实现陆地移动通信和高中低轨卫星通信的有机融合；形成卫星与地面蜂窝通信的统一空口、统一接入、统一认证方案；支持终端在星地间无缝切换，跨运营商漫游。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）