科技日报记者 操秀英
“我们的目标是实现全时域、全空域、高精度、高可靠性的定位导航。”国际欧亚科学院院士、灾备技术国家工程实验室主任、北京邮电大学教授邓中亮近日在接受科技日报记者采访时强调。
这是这位深耕导航领域几十年的科研“老兵”始终如一的目标。近期，中兴通讯股份有限公司、北京邮电大学、清研讯科（北京）科技有限公司合作完成的“通导一体化的高适用性、多模态定位关键技术创新与产业化”项目荣获深圳市科技进步奖一等奖。
我国定位技术处于领先水平
作为高精度、高可信定位导航的主要开拓者和学术带头人，邓中亮从1996年就一直致力于无线通信网络和定位技术相关研究。
此前的定位主要靠卫星导航来实现，目前全球拥有美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲GALILEO系统，以及由我国自行研制的北斗卫星导航四大卫星导航系统。“近些年卫星导航系统的定位精度大幅提升，可达到亚米级以上，但接收不到卫星信号的室内、隧道等遮蔽、半遮蔽空间的高精度定位仍是个难题。”邓中亮说。
从“十一五”开始，科技部就启动“羲和计划”，旨在解决这一问题。作为“羲和计划”室内导航系统的主要负责人和学术带头人，邓中亮提出：在卫星信号无法覆盖的遮蔽和半遮蔽空间，由通信网络对此进行补充，从而实现室内外全时空的覆盖。
难点首先在于如何让通信网实现与卫星导航同样的精度。传统技术，比如在室内采用Wi-Fi、蓝牙技术，定位的精度可达3到5米左右，超宽带技术可以获得更高的定位精度，但难以满足大范围高精度定位应用需求。同时，通信网的频率资源是有限的，要实现高精度的定位，需要频率资源来支撑测量信号，进行高精度伪距测量及相位测量。然而定位频率的使用会带来通信资源的占用或再分配，影响通信数据率和传输速度，这就引发了通信效能和定位精度之间的矛盾。
面对这个挑战，邓中亮创建了一个隐嵌信噪融合体系，突破了困扰多年的国际难题。“我们把定位信号藏在噪声里，相当于‘资源再利用’，不占用额外的通信资源，又实现了高精度定位。”邓中亮说。
在“羲和”项目中，邓中亮团队不仅研制了一套系统，而且形成了几百项自主知识产权和一系列关键技术，相关研究还拉动了从芯片到终端、从基站到网络、从运营到服务的整个导航通信产业链的发展。
随着5G通信技术的到来，邓中亮又开始思考如何将5G通信网变成一张高精度定位的网络。“我们对4G、5G基站的投入总额接近2万亿，是卫星系统投入的20倍以上，如果能让这么昂贵的通信网同时发挥定位导航功能，是一件非常有价值的事情。”邓中亮说。
于是，邓中亮团队开展了基于5G新一代无线通信网络的室内外混合定位研究，提出了5G共频带定位理论方法，并利用MIMO（多进多出）、OFDM（正交频分复用)、微蜂窝等关键技术进一步提高了定位精度和可靠性。
“这解决了通信网高精度定位中的频率复用、信号干扰、测距精度低等问题，在室内实现了优于 0.1米的高精度定位，理论精度可达毫米级。”邓中亮说，“我们可以很有底气地说，在移动通信网络定位方面，中国的定位技术在国际上处于领先水平。”
“北斗+5G”或是提供高质量时空信息关键所在
创新的脚步不止。
“室内外无缝、精确、可信、智能的时空信息已成为国家安全、经济建设、智慧社会发展的核心基础。”邓中亮说。
他也正在为此努力。如今，邓中亮立足国家综合PNT（定位、导航、授时）系统建设大局，带领团队开展了北斗+5G室内外无缝定位技术的研究，突破了异构系统融合定位难题，实现跨物理层的信号融合，使得天地一体定位精度进一步提高。
他认为，这是北斗系统实现更大发展的重要契机。“目前全球有四大卫星导航系统，如果我们的北斗要做到领先的话，是不是意味着要占领四分之一以上的市场份额？它必须寻找新的商业模式。”邓中亮说，与5G等通信网结合就是一个很好的突破口。
具体而言，邓中亮分析道，一是北斗可支撑5G网络安全高效运行，为5G网络应用提供精准的定位导航应用，开拓基于高精度时空基准的通信业务新蓝海。二是5G可增强北斗导航服务能力，与北斗形成信号覆盖互补，支撑全空域全时域定位导航服务；成为支撑位置服务业务的通信通道。三是北斗+5G深度融合将形成泛在、无缝、高精度、高可信的PNT服务能力，实现信息随身而至，万物触手可及。
“北斗+5G有非常广阔的发展前景。”邓中亮强调，“当然，这是一个长期过程，需要各方共同努力。我们多年来和中兴通讯、清研讯科这些优势企业合作，开发了系列终端、基站、平台等设备，未来我们也将继续努力搭建一个良好的合作生态。一滴水放进大海才永远不会干涸，任何一个团队、技术也是一样，一定要融入整个生态。”
