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)
光明文化周末:有书相伴,人生不会寂寞******
【序跋】
作者:赵丽宏
孔明珠把自己即将出版的散文集命名为“读写光阴”,这书名是她对自己人生况味的一种描述。
作为一个有丰富生活经历的作家,孔明珠非常清楚,她的写作能有今天的成就,一个重要的原因,就是对阅读的坚持,对书的热爱。我读过她不少回忆故人往事的文字,文章的主旨和细节都和书有关。孔明珠出生于文人世家,父亲孔另境是文人、出版家,也是鲁迅先生的朋友,姑父是茅盾先生。但孔明珠的童年遭遇艰困,那是书的荒年,很多人在混沌中迷失。我听她说过她怎样寻找书,我也在她的散文中读到她那时的经历,那些不朽的文学名著曾怎样照亮她人生的道路。她在一篇回忆姑父茅盾的文章中这样说:“少年时我们遭遇书荒,胡乱读书,‘拉到篮里就是菜’是我们的特征。”然而那时拉到她篮子里的菜,不是没有价值的闲花野草,而是经过大浪淘沙仍在世间流传的名著。她因一篇文章认识一个作家,然后想方设法去寻找这个作家的书,走向更深入的阅读境界。家庭和长辈的教育,环境的影响,以及从小开始的阅读生活,奠定了她人生的基础。寻书、读书,成为她重要的生活方式,从童年延续至今。
孔明珠的写作,起步于上世纪90年代初。她曾把最初的习作给我看,写的是她游学日本的生活。开始,她对自己的写作并不自信,觉得就是因为喜欢文学,喜欢用文字表达,随便写写。我发现,她此前虽然没有写作的经验,但她的文章不仅展示了驾驭文字的能力,也让人窥见文字背后的见识和涵养。最初那些文字的发表,给了她继续写作的勇气和动力。她的写作,从此一发而不可收。她用朴素灵动的文字,写岁月往事,写生活小品,写风俗人情,在她富有个性的叙述中,读者逐渐熟悉了她的名字。她曾经以“孔娘子厨房”为题,写了一系列关于烹调和美食的小品,带来知名度。这些小品虽然有文化内涵有情趣,但也让我担心她写作的走向。然而我的担心是多余的,她的视野并没有因此改变、缩小,她更加用心思考和表达的,是和阅读有关的生活,其中既有对岁月往事的回忆和反思,也有不断更新、增长的阅读经验。她读名著,也读很多引起她兴趣的文学新作,她的阅读心得写得生动亲切,没有学究气,展现的是一个读书人的睿智和见识。譬如《叹着气,想念你》,写的是她重读《包法利夫人》的心得,虽是短文,但写出了独特见解。年轻时读过的书,数十年后重读时,因为经历的积累和心境的变化,有了全然不同的感悟。我这些年来写的几部儿童文学长篇小说,如《童年河》和《渔童》,都在她的阅读视野中,她为这些书写的读后感,是一个知音的评论,给我不少启迪。
孔明珠请我为《读写光阴》作序,作为交往数十年的老朋友,我想起了很多往事。这本书,对明珠有特殊的意义,是她作为一个读书人和写作者的经验之谈,也可以看作是她文学生涯的一次小结。我相信,读书早已成为明珠的一种生活方式,有书相伴,她的人生不会寂寞。
想起了我很多年前写的一首诗《你们不会背叛我》,这诗中的“你们”,便是我读过的好书,是那些陶冶过我,感动过我,影响过我的书。
是的,假如有一天
所有的朋友都离我而去
你们不会背叛我
永远不会,永远不会
你们已经铭刻在我的心里
已经沉浸在我的记忆中
在我思想的每一个角落
在我情感的每一根血管
你们无所不在,无时不在
任何力量无法驱赶
你们博大美妙的形象
…………
我用目光默默地凝视你们
我用思想轻轻地抚摸你们
我用心灵静静地倾听你们
我的生命因你们的存在而辉煌
我的生活因你们的介入而多姿
岁月的风沙可以掩埋我的身骨
却永远无法泯灭你们辐射在人间的
美丽精神啊……
我想把这首诗送给明珠,也送给所有对书怀有深情的人。
(本文为即将出版的散文集《读写光阴》序言)
《光明日报》( 2023年01月06日 15版)