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)
安全是回家最近的路!公安部提示:返乡驾车要集中精力 切勿疲劳驾驶******
2023年春运启动以来,各地交通流量特别是主干公路流量大幅增长,交通安全风险隐患也随之增多。近日,宁夏、云南、福建、安徽、重庆、陕西等地接连发生一次死亡3人以上的道路交通事故。
1月9日7时40分许,一辆SUV在宁夏吴忠红寺堡区南环路,因驾驶人占用对向车道、强行超车,与对向一辆重型半挂车相撞,造成SUV上5人全部死亡。
1月10日21时25分许,一辆皮卡车在云南大理永平县境内一转弯路段,因超速行驶、驾驶人遇情况处置不当,撞击护栏后坠入江畔,造成车上4人全部死亡。
1月11日0时15分许,一辆小轿车在福建三明建宁县境内一转弯路段,因驾驶人夜间行车遇情况处置不当,驶出路外坠入河内,造成小轿车上3人全部死亡。
1月12日23时42分许,一辆重型仓栅式货车沿沪陕高速行驶至安徽六安境内时,因驾驶员遇雾天未降低车速、未与前车保持必要的安全车距,碰撞前方一辆小轿车、一辆重型半挂车及一名在应急车道预警的高速公路养护工作人员,造成4人死亡、4人受伤。
1月13日8时44分许,一辆大客车沿张南高速行驶至重庆彭水境内喇叭口隧道出口处时,因超速行驶、驾驶员操作不当,发生侧翻,造成大客车上3人当场死亡、1人抢救无效死亡,另有17人仍在医院救治、观察。
1月14日5时许,一辆面包车沿十天高速行驶至陕西安康境内时,因驾驶人疲劳驾驶,追尾前方一辆重型半挂车,造成面包车上4人死亡、2人受伤。经查,面包车事发前已长途行驶约30个小时。
当前正值节前返乡高峰,交通流量大。公安部提示广大驾驶人,安全是回家最近的路,驾车出行务必注意交通安全。要提前了解交通路况、天气预报,合理规划出行路线和出行时间,尽可能避开拥堵路段和雾天、雪天等恶劣天气时段,遇恶劣天气一定要注意降低车速、保持好车距。要谨慎评估自身健康状况,若身体出现不适,一定要暂缓驾车出行。驾车时要集中精力,不超速行驶,不分心驾驶,防止接打手机、捡拾物品等影响驾驶安全。遇拥堵缓行路段要依次排队通行,不要加塞抢行,避免因秩序混乱、刮擦增多加剧拥堵。驾乘车辆要全程全员系好安全带,连续驾驶时间不要超过4个小时,每次停车休息时间不少于20分钟,行车途中感到疲乏困倦要及时停车休息。
春节期间亲朋好友聚会,要时刻谨记“开车不喝酒、喝酒不开车”,切勿酒后驾驶。大客车、大货车等营运车辆驾驶员及运输企业不能只顾效益、忽视安全,不得超速、超载、超员、疲劳驾驶,严防造成群死群伤事故。
(央视新闻客户端 总台记者 李珺)