說這話的人是北京郵電大學教授、博士生導師鄧中亮。作為業(yè)界頂尖科學家，鄧中亮還有多重身份，比如國際歐亞科學院院士、災備技術國家工程技術研究中心主任、國家863項目負責人等等，也證明了鄧教授在學術領域的重磅地位。
北京郵電大學教授 鄧中亮
許多人可能好奇，定位導航這技術的應用點在哪里？除了日常出行定位，這項技術的應用場景還有哪些？未來定位導航技術的領先會為國家發(fā)展、大眾生活帶來哪些變化？帶著這些問題，我們采訪了鄧中亮教授，也同時打開了定位導航領域新世界的大門。
從“天網(wǎng)”到“地網(wǎng)”，定位導航領域面臨新課題
當今社會中，手機已經(jīng)成為了我們最為依賴的數(shù)碼設備，而出行使用導航也是當下許多人的習慣。但如果稍有留意你就會發(fā)現(xiàn)，無論是高德還是百度，都會有“北斗衛(wèi)星為您導航”的提示，這也是北斗衛(wèi)星導航商業(yè)化應用的最直接體現(xiàn)。其實從2020年7月31日我國開啟了全球服務伊始，北斗衛(wèi)星導航就被廣泛應用于航空、航海、通信、電力、交通、測繪等多個領域，如今更是覆蓋了全球200多個國家和地區(qū)用戶，成為了聯(lián)合國認可的四大全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)之一。
但衛(wèi)星導航應用也不是萬能的。許多人都有類似的經(jīng)驗——當我們身處室內(nèi)，比如辦公室或者商場的時候，衛(wèi)星導航定位就會出現(xiàn)比較大的誤差，手機也會提示“衛(wèi)星信號弱”，這時候的定位系統(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)境非常復雜，衛(wèi)星信號往往無法到達，可能被阻擋或干擾，這就產(chǎn)生了與我們需求之間的矛盾，而我們面臨的問題是如何解決這種矛盾”。
為了解決這個問題，業(yè)界展開過很多研究，也提出了包括圖像、無線、地磁、慣導等多種室內(nèi)定位技術類型，其中僅就無線定位技術來說，就包括Wi-Fi、BLE、UWB、ZigBee、RFID等多種類型，可謂是五花八門、千頭萬緒。而面對這些選擇，鄧中亮教授在經(jīng)過多年鉆研與探索，提出了天地一體定位架構(gòu)，通過北斗+移動通信網(wǎng)等多源融合定位等系列新技術，突破了異構(gòu)系統(tǒng)融合定位難題，實現(xiàn)跨物理層的信號融合，使得天地一體定位精度進一步提高。
“5G是‘地上的網(wǎng)’，北斗是‘天上的網(wǎng)’，5G解決地面復雜空間信號覆蓋的問題，北斗解決時間基準的問題，北斗+5G的融合與相互賦能帶來了海量的高精度、高時效的地理大數(shù)據(jù)”，在談到技術優(yōu)勢的時候，鄧中亮教授介紹說。在他看來，5G網(wǎng)絡的最大優(yōu)勢就是速度快、時延低、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)，無論是測速精度還是授時精度、包括服務的可靠性都在行業(yè)前列。如此一來，二者的結(jié)合就可以滿足全覆蓋的高精度需求，發(fā)揮強強聯(lián)手的優(yōu)勢。
這也解釋了鄧中亮教授研究的初衷。作為業(yè)界頂尖學者、2014年全國十大科技創(chuàng)新人物、2020年獲全國創(chuàng)新爭先獎獲得者，鄧中亮教授在無線定位理論、技術研究與工程實踐領域深耕了20多年，也多次榮獲國家技術發(fā)明獎和國家科技進步獎等獎項，發(fā)表核心論文超200篇，獲授權發(fā)明專利超百項。在他的帶領下，目前北郵核心團隊已經(jīng)培養(yǎng)了國內(nèi)外博士20余名，碩士200余名，為我國網(wǎng)絡與位置服務領域培養(yǎng)了一批富有創(chuàng)新能力的師資隊伍和產(chǎn)學研人才，為構(gòu)筑國家無線定位領域研究與教學高地做出了重要貢獻。
厘米級定位，打造世界領先的定位平臺
早在2014年，在國家多個部委支持下，鄧中亮教授帶領團隊研制了“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”，這個以中國傳說中太陽神命名的稱呼，正如陽光那樣普照大地，其定位能力也達到了室外亞米級、城市室內(nèi)優(yōu)于3米的無縫定位導航能力，率先解決了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的“最后一公里”瓶頸，是我國在室內(nèi)位置服務科學研究技術的重大突破，經(jīng)由多名院士專家組成的專家委員會鑒定達到國際領先水平。值得一提的是，“羲和計劃”不僅僅是研制了一套系統(tǒng)，更形成了幾百項自主知識產(chǎn)權和一系列關鍵技術突破，相關研究還拉動了從芯片到終端、從基站到網(wǎng)絡、從運營到服務的整個導航通信產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。
但隨著時間的發(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、無線融合快速定位關聯(lián)計算方法、多系統(tǒng)融合高可靠定位等多種前沿技術手段，打造出了天地聯(lián)合定位架構(gòu)，建設了世界首個室內(nèi)外無縫高精度導航位置服務平臺。
天地一體定位是鄧中亮教授多年研究的重要成果，也是解決全時空定位導航難題的關鍵。上文提到，要想解決室內(nèi)外定位差異的問題，就需要實現(xiàn)通信導航融合，將室外高精度定位延伸至室內(nèi)，借助于5G技術實現(xiàn)位置精準感知服務，最終達到室內(nèi)外全空間無縫高精度定位的效果。而在談到為什么選擇5G而不是其他技術的時候，鄧中亮教授也是感悟良多。
“過去的技術限制了通信網(wǎng)絡的位置服務應用范圍和效能，但現(xiàn)在國家花費巨資打造了全面覆蓋的5G網(wǎng)絡。隨著5G定位技術的突破，這張網(wǎng)絡的潛力被充分釋放出來，它可以實現(xiàn)分米級甚至更高精度的定位，這是前所未有的進步。未來全球范圍內(nèi)的通信、導航、定位需求都可以在這張網(wǎng)絡上得到滿足，這讓它成為了全世界的共同選擇和共同目標”。鄧中亮教授此時有些激動，面對如此巨大投入的網(wǎng)絡，僅產(chǎn)生通話價值是遠遠不夠的，鄧中亮教授更希望借助于5G的技術優(yōu)勢，實現(xiàn)無縫定位技術的突破。
“賦予通信網(wǎng)高精度的定位能力是全球關注的重點和核心”。據(jù)2023年全球數(shù)字經(jīng)濟大會報告顯示：截至4月底，全國累計建成5G基站超過273萬個，5G網(wǎng)絡覆蓋所有的地級市，5G移動電話用戶6.34億戶，千兆光網(wǎng)用戶突破1億戶，移動物聯(lián)網(wǎng)用戶達19.84億戶。即便承載了如此龐大的用戶，5G網(wǎng)絡依然有著充分的應用活力，5G網(wǎng)絡的高帶寬、低時延對于物聯(lián)網(wǎng)應用等技術覆蓋也起到了關鍵的橋梁作用。
這樣一來，以導航衛(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的網(wǎng)絡，而且不需要單獨去建設。通過將衛(wèi)星定位系統(tǒng)與無線通信網(wǎng)相結(jié)合，可以實現(xiàn)更加全面和智能的定位導航服務，也可以應用在交通、制造等眾多領域當中——“解決通信和導航之間的矛盾，將通信和導航融為一體，將產(chǎn)生非常巨大的應用前景。”
“我們?nèi)〉昧撕艽蟮耐黄疲覀兊亩ㄎ痪仍谂c國際巨頭的比較中處于領先地位，這表明我們在定位導航領域取得了顯著的進步和成就”。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的自信與底氣。當提到該技術位于“世界前列”的時候，鄧教授特別強調(diào)——不是前列，而是領先。
這也是頂尖科學家實事求是的態(tài)度。一直以來，科技被視為第一生產(chǎn)力，而領先的技術更可以推動產(chǎn)業(yè)的快速升級，從而奠定中國在該領域的領軍地位。具體到定位導航領域，鄧教授通過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國際標準，也證明了中國在這一領域研究的頂尖優(yōu)勢，甚至鄧教授也自豪的表示——當2017-2018年，當其他國家還只有米級定位的時候，我們的北斗+5G室內(nèi)外無縫定位技術已經(jīng)可以實現(xiàn)分米級以上精度的定位。
持續(xù)保持技術領先，打造開放合作的生態(tài)系統(tǒng)
眾所周知，全球四大導航系統(tǒng)中，除了我們自己的北斗，還有美國全球定位系統(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)外無縫定位技術站在了世界前列，那么我們的優(yōu)勢在哪里，其他國家是否具備挑戰(zhàn)我們的實力，對我們造成威脅呢？針對這個問題，鄧教授也給出了自己的回答。
在他看來，任何技術發(fā)展都需要最終的應用落地。無論是我們的北斗還是國外的GPS，也無論是5G定位還是WiFi、藍牙乃至于偽衛(wèi)星，每一種技術的落地都需要獨立投資和運營。也正因為如此，如果不加以合理規(guī)劃和整合，不同技術的應用智慧導致資源的浪費和效率低下。“我們的出發(fā)點是通過將5G網(wǎng)絡賦能高精度定位能力，以便在應用時更加方便和高效。通過這種方式，我們可以利用已有的通信基礎設施，同時賦能高精度定位導航的能力，從而節(jié)省大量的資源和成本，實現(xiàn)更好的定位服務”。
這不僅是技術問題，更是運營成本與可持續(xù)發(fā)展的問題。“衛(wèi)星定位導航之所以被選擇，一個重要的原因是其成本相對較低，只需投入600多億人民幣就可以實現(xiàn)全球覆蓋，只要沒有遮擋，就可以實現(xiàn)定位導航。對于很多空間目標來說，它已經(jīng)能夠解決問題，所以這是一個很有吸引力的方案。另一方面，現(xiàn)在通信網(wǎng)的能力已經(jīng)相對較強，比如5G網(wǎng)絡已經(jīng)達到了Gbps級的通信能力。在這種情況下，是否還需要類似Wifi、藍牙、超寬帶和偽衛(wèi)星這樣的技術來建設地面定位網(wǎng)，確實是一個值得探討和思考的問題。因此，未來的發(fā)展趨勢需要仔細研究和評估”。
對于那些還在糾結(jié)于使用何種技術的研究人員來說，鄧教授的一席話可謂是醍醐灌頂，也從技術、應用、發(fā)展等多個角度對當下的定位導航領域進行了深度分析。當然他也承認未來或許還有更先進的技術出現(xiàn)，這也恰恰要求科學家們持續(xù)的研發(fā)和創(chuàng)新，但就目前應用來說，5G已經(jīng)成為業(yè)界最主流、也是最佳的選擇。“我們走在世界領先地位，更是在整個通信定位技術領域的最前沿。我們將繼續(xù)努力保持這一領先地位，為世界的科技進步和社會發(fā)展做出更大的貢獻”。
這就是鄧中亮教授的家國情懷，也是他“技術報國”精神的最好體現(xiàn)。當然對于應用來說，如何能夠快速、高效、低成本、大范圍的落地也是關乎未來國家發(fā)展與大眾應用的關鍵問題。在談到生態(tài)建設與合作伙伴拓展的時候，鄧中亮教授也表示愿意打造“一個開放、合作的生態(tài)系統(tǒng)”——如果我們能夠建立更加開放的共識，充分利用互聯(lián)網(wǎng)和信息技術的優(yōu)勢，將我們的成果共享給需要的人，不僅可以推動技術的快速發(fā)展，也可以獲得更多的合作和支持。因此，我堅信，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科技成果的轉(zhuǎn)化和應用，為國家和社會經(jīng)濟的發(fā)展作出更大的貢獻。這需要我們共同努力，解決相關的問題，形成更加開放和合作的科技文化。
我們正處在一個數(shù)字化發(fā)展、萬物互聯(lián)的智能化時代。在這個時代中，人與人的交互已經(jīng)不是全部，未來我們更多要像科幻電影中看到的那樣，進行人與物甚至物與物之間的交互，這將是萬物互聯(lián)的世界。而要實現(xiàn)這一點，就意味著需要精準的感知，需要讓數(shù)據(jù)在萬物之間自由流動，而鄧中亮教授所研究的、所要實現(xiàn)的也正是如此。
如今，“北斗+5G”室內(nèi)外無縫定位技術憑借著技術上的領先優(yōu)勢，已經(jīng)應用在諸多領域中，比如智慧城市管理中的城市精細化管理、現(xiàn)代物流中的倉儲配送與存放、綠色智慧樓宇、智慧醫(yī)療、智能制造、智慧礦山等多個場景中。
正如鄧中亮教授在采訪中提到的：“’要服務全球、造福于人類’，這就對我們的技術和服務提出了更高的要求。我們也將積極尋求解決方案，使得整個系統(tǒng)能夠更加精準地測量定位，實現(xiàn)網(wǎng)絡之間的協(xié)同工作，并融入智能控制，以應對各種復雜場景”。
