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)
宁夏盐池:沙窝窝再响“创新经”******
【走进创新型县(市)】
最近,盐池成了宁夏的“明星县”——作为自治区唯一被科技部认定的全国首批创新型试点县(市),顺利通过验收。
“西北门户,关中要冲”,说的就是盐池。这里地处陕、甘、宁、蒙4省区交界处,曾是游牧与农耕文化的碰撞之地。兼容并蓄、敢为人先的创新精神,由此而生。
近年来,盐池县坚持实施创新驱动战略,着力推动新旧动能转换,以科技支撑民生改善为主线,让这一精神有了星火燎原之势。
在县委书记王海宁看来,他们的秘籍就是下好体系建设“先手棋”、亮出生态立县“绿色牌”、打造产业发展“新引擎”,有力推动县域经济稳中有进、进中趋优的同时,也让创新成果全民共享。
营造生态 激发创新活力
每到周末,盐池县奋林农畜交易中心的热闹总是最早划破黎明,周边养殖户都到这里交易滩羊。
谁也想不到,它的创办人、科技特派员强奋林曾经是个放羊娃。从只有3间羊棚的羊场到畜牧养殖和加工销售为一体的园区,强奋林生意越做越大,还在羊圈里搞起了“互联网+”。目前中心滩羊总交易额达2600万元,带动农民增收600余万元。
作为“中国滩羊之乡”,盐池县2021年滩羊饲养量达322.7万只,羊肉产量2.86万吨,规模化养殖比例70%,农民一半以上的收入来自于滩羊养殖。
“都说我胆子大、脑子活,我觉得跟全县整体氛围关系很大。”强奋林笑道。
激发创新活力,关键在于营造良好创新生态。
盐池县充分发挥创新引领发展的第一动力作用,研究出台《实施创新驱动战略推动工业经济高质量发展的意见》、连续8年修订“创新驱动28条”等政策,创新环境持续优化。
“在政府,我们是个‘特殊存在’。”盐池县科技局局长屈昊告诉科技日报记者。
他之所以这样说,是因为县四套班子分别成立了科技创新工作领导专班。扁平化的创新体系,让创新政策和机制“一竿子插到底”,有效推动了科技管理和地方特色基础研究及示范推广。
举一纲而万目张。在多元化科技创新投入体系的撬动下,盐池县财政研发经费投入保持30%的年增长率,累计发放“宁科贷”2480万元、贷款贴息300余万元,兑现企业创新驱动奖补资金2.6亿元,研究与试验发展(R&D)经费投入增长率达30%以上。
三链融合 孕育发展伟力
要发展,更要高质量发展。盐池县紧盯创新主体不放松,推动各类创新要素向企业聚集。
2020年10月,宁夏深燃众源天然气有限公司放出一个“大卫星”——在国内首次实现BOG制取液氦产品示范运行,为解决国家战略氦资源短缺问题提供了有力借鉴。
“这是我们与中科院理化研究所、中科富海低温科技有限公司深入合作的硕果。”该公司副总经理常国宾表示。
东部的智慧,西部的激情,在这片土地上交织、升腾。
近年来,盐池县不断深化东西部科技合作机制,加强与中科院、上海交大等高校院所合作,研发推广一批支撑滩羊、黄花菜、化工能源等特色优势产业发展的新品种、新技术和新模式。最让当地人骄傲的滩羊产业,建起了全产业链现代农业体系,四登“国宴”餐桌。
如今,盐池县累计培育科技型企业89家,建成滩羊产业研究院等创新平台13个,合作实施科技项目45个,输出创新技术40项,技术合同成交1.56亿元。
这个山区小县深谙为创新“储值”的道理。
盐池县竭力打造引智育才“策源地”,已建立产学研科教示范基地10个,吸引30余名专家落脚或兼职;开展“百名专家基层服务行”工作,滩羊、牧草、生态建设、中药材4家自治区级专家团队扎根;累计选派科技特派员300余人,实施乡村振兴科技人才项目84个,培训农民3万余人次。
人才链和创新链、产业链相互融合,孕育出更加磅礴之力,在宁夏东部崛起一个创新高地。
改善民生 彰显科技魅力
科技为民、创新利民。亮出民生底色的地方,才有真的幸福。
在盐池县,科技创新不是一个个生硬的数字,县委政府将改善民生作为它的重要方向,融入了百姓生活的点点滴滴。
创新是推开窗就映入眼帘的那一抹绿。
曾经“风吹沙子跑,抬脚不见踪”的盐池县,通过集聚科研院所力量实施一批生态工程,到2021年底,全县森林覆盖率、草原综合植被盖度分别达到28.07%和58.45%,200多万亩严重沙化土地得到有效治理,100亩以上的明沙丘基本消除,成为毛乌素沙地治理全国样板。
创新是在家就能享优质医疗的那根线。
通过远程交流,花马池镇长城村村民陈晓露与县中医院专家确定了治疗方案,这种便捷的看病方式让她欣喜。近10年,盐池县85%以上的财力用于改善民生,县域就诊率达到95.8%,基层门诊率达到58.99%,实现了“检查在基层,诊断在县级”的目标,医改经验全国推广。
在这里,创新还是全区率先推进“互联网+教育”;是治安和交通领域实现全域覆盖、全网共享、全时可用、全程可控;是建立智慧扶贫综合管理服务平台,在全国创造金融扶贫“盐池模式”……
一件接着一件干,一届接着一届干,一张蓝图绘到底。盐池县每年实施的民生项目,从几十项增到了百余项。
截至2021年底,全县地区生产总值达到162.98亿元,工业总产值突破200亿元大关,人均GDP达到10.23万元,超过全国全区平均水平,光是国家级荣誉就捧回87项。
“为了增进民生福祉,科技创新、县域创新这条路,我们将坚定不移地走下去。”王海宁说。(本报记者 王迎霞)