用科技讓通訊導航?jīng)]有屏障
——記北京郵電大學電子工程學院鄧中亮教授

○文/楊揚

用科技讓通訊導航?jīng)]有屏障
——記北京郵電大學電子工程學院鄧中亮教授

○文/楊揚

位置服務（LBS，Location Based Services）又稱定位服務，是由移動通信網(wǎng)絡和衛(wèi)星定位系統(tǒng)結合在一起提供的一種增值業(yè)務，通過一組定位技術獲得移動終端的位置信息，提供給移動用戶本人或他人以及通信系統(tǒng)，實現(xiàn)各種與位置相關的業(yè)務。隨著物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、交通運輸、節(jié)能環(huán)保等新興領域的不斷出現(xiàn)，位置服務的重要作用也日益凸顯，并不斷發(fā)展成為21世紀通訊導航領域的新興行業(yè)。

作為我國室內定位系統(tǒng)的研究專家，北京郵電大學電子工程學院鄧中亮教授對目前LBS的發(fā)展有著更加獨到的見解。他認為LBS的發(fā)展離不開八個條件：第一，用戶需求更廣泛、更迫切。第二，跟通訊有效的融合。通訊網(wǎng)、IT一方面給我們的工作生活提供了便利和支持，另一方面它具有非常巨大的市場潛力和商機，位置服務應該是繼通訊網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)之后的，發(fā)展最快的一個信息服務產(chǎn)業(yè)。第三，GIS（地理信息系統(tǒng)）技術信息要做到無縫化，不能室外有室內沒有。第四，定位技術要泛在化。第五，完善LBS業(yè)務支持運營平臺——大數(shù)據(jù)。第六，培育多種普及型LBS業(yè)務，啟動LBS產(chǎn)業(yè)鏈。第七，集多種服務業(yè)務于一體，LBS生態(tài)環(huán)境需要優(yōu)勢資源整合。第八，提供高職能、高安全性和低價格的保障體系。這為我國LBS更快更好的發(fā)展提供了可靠的依據(jù)。

開拓進取，執(zhí)著前行

鄧中亮教授能夠在室內定位領域取得斐然的成績，離不開他執(zhí)著創(chuàng)新、開拓進取的精神。他22歲剛剛工作兩年時，便憑借著自己的努力成為了湖南衡山專用汽車制造廠第六分廠的副廠長。然而，有著敏銳思維和創(chuàng)新意識的他并沒有選擇繼續(xù)這條平坦之路，而是選擇了求學深造，并用十年的時間完成了碩士、博士、博士后的學業(yè)，為后來的科研創(chuàng)新路奠定了堅實的基礎。

博士后出站后，鄧中亮被聘任為北郵機械工程系副主任，并被評為北京市青年學科帶頭人，負責“211工程”項目。1999年，不到四十歲的他便被評為博士生導師。2002年3月，他又被教育部選派赴美國南加利福尼亞大學作高級訪問學者，回國后被調任電子工程學院做院長，專業(yè)也從原來的機械工程轉變?yōu)殡娮庸こ膛c通信，完成了人生的華麗蛻變，為成就后來高精度定位服務系統(tǒng)“羲和”的震撼問世、使我國在衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)領域的話語權顯著增強發(fā)揮了關鍵作用。

面對新的領域，新的挑戰(zhàn)，鄧中亮沒有退縮，而是專心學習，深入研究了國內外相關資料，結果發(fā)現(xiàn)，目前全球四大定位導航系統(tǒng)，無論是我國的北斗衛(wèi)星、美國的全球定位系統(tǒng)GPS、俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)，還是歐洲的GALILEO系統(tǒng)，都只解決了室外定位問題，而室內定位仍然是空白。

鄧中亮介紹說，由于室內的地圖比室外要復雜的多，衛(wèi)星定位在室內的信號弱，易受遮擋，室內定位難度很大。但是人們對室內定位的需求非常迫切。首先，人們80%以上時間都處于室內，這意味著80%的時間享受不到位置導航服務，而一些特殊人群，如空巢老人、學齡兒童等，在此方面的需求就更大。其次，現(xiàn)在高樓越來越多，如果遇到火災、地震等災害，能否室內定位就意味著能否快速應急救援。另外，我國火車、地鐵、飛機等年運量逾百億人次，各大車站、航站樓等安全管理問題突出，對室內位置信息提出迫切需求。最后，大型商場、倉庫的樓宇管理、節(jié)能減排、環(huán)境監(jiān)測等，都需要精準的位置信息來做支持。這讓鄧中亮明確了自己的研究方向。

精準定位，為國家安全護航

在之后的研究中，鄧中亮將精力集中在了室內精準定位技術等方面的研究，最終，他提出“室內精準定位是我國北斗在技術上超越GPS的關鍵之一”的觀點，并牽頭帶領團隊成功研制了TC-OFDM定位與通信融合的新型信號體制。該技術將室內定位精度提高了數(shù)十倍，突破了室內高精度定位關鍵技術瓶頸，是我國在室內位置服務科學研究技術的重大突破，將有效推動我國衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，經(jīng)鑒定達到國際領先水平。

自“十一五”以來，在國家“羲和計劃”支持下，鄧中亮教授先后承擔了多項國家級項目，包括在“863”計劃目標導向類課題“大型建筑物復雜環(huán)境室內定位系統(tǒng)關鍵技術與示范”中，取得了多項技術創(chuàng)新成果，實現(xiàn)了大型建筑高精度的室內定位與室內外無縫定位，研制成功了大型建筑導航與應急綜合管理終端、基于位置的物品管理終端和基于智能手機室內定位導航終端，開發(fā)了面向大型場館應急管理的高精度室內外導航定位服務平臺，在國家大劇院、八大機場等開展了應用示范，并取得了良好的效果。

“十二五”期間，鄧中亮教授擔任了863主題項目“城市室內外高精度定位導航關鍵技術與服務示范”（TC-OFDM技術）的首席專家時，構建了由通信衛(wèi)星和地面移動通信網(wǎng)組成的北斗衛(wèi)星地基增強室內外高精度無縫定位系統(tǒng)，通過通信衛(wèi)星向地面移動基站發(fā)出通信信號，移動基站播發(fā)通信信號的同時承載了目標的定位信息，當用戶手機端接收到三個以上基站信號時，就可以實現(xiàn)手機的定位解算，計算出目標所在的位置。攻克了通信網(wǎng)室內“米級”三維定位國際難題，提出了共頻帶通信網(wǎng)增強定位理論方法與架構，在星地一體的導航通信融合理論方法和信號體制、復雜環(huán)境精確測量、異構信息融合、空間信息建模、視覺導航等基礎理論與關鍵技術方面取得了重大突破。該項技術融合了通信與導航技術，增強了北斗定位系統(tǒng)的性能，形成了我國自主的室內外無縫導航定位與位置服務能力，提供了高精度的、差異化的優(yōu)勢服務。幾十項自主知識產(chǎn)權，完成了室內外高精度無縫定位原型系統(tǒng)研制，實現(xiàn)基于移動通信基站的水平優(yōu)于3米、垂直優(yōu)于1米的廣域高精度室內外無縫定位。為平安校園建設發(fā)揮重要支撐作用，率先解決了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的“最后一公里”瓶頸。國家發(fā)改委也已將其納入《國家衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》，室內外高精度位置服務是我國未來發(fā)展的重要戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。

同時，由鄧中亮教授作為項目技術總負責人的國家發(fā)改委衛(wèi)星應用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項項目“基于室內外無縫高精度定位的消防應急救援應用平臺”，是TCOFDM技術的產(chǎn)業(yè)化應用，可極大地提高消防救援的準確性和高效性。

2015年，鄧中亮教授帶領科研團隊在十個城市、三個行業(yè)開展面向公眾的導航與位置服務應用示范，現(xiàn)在應用群體已經(jīng)達到8千多萬人，產(chǎn)生重大的經(jīng)濟和社會效益。他們的基本目標是在2020年實現(xiàn)“百城億戶”。可見，該項目不僅有廣闊的市場前景，更具有極高的經(jīng)濟價值和社會價值，對國家經(jīng)濟建設將起到巨大的推動作用，同時也不斷推動創(chuàng)新強國夢的實現(xiàn)。