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)
着力培养一流交通人才 推进交通科技自立自强******
【深入学习贯彻党的二十大精神·北京交通大学】
着力培养一流交通人才 推进交通科技自立自强
——北京交通大学深入学习贯彻党的二十大精神
光明日报记者 靳晓燕 光明日报通讯员 张安梅 龚家琦
理论学习交流研讨、深入基层解析形势、特色宣讲入脑入心……从教室到实验室、从会议室到报告厅、从项目现场到云端课堂,党的二十大召开以来,北京交通大学掀起学习宣传贯彻党的二十大精神的热潮,全校师生通过深入学习领会党的二十大报告的丰富内涵和深邃理论,感悟思想伟力,汲取奋进力量。
“习近平总书记在报告中提出‘以中国式现代化推进中华民族伟大复兴’的重要论述,并用很大篇幅阐述了教育强国、科技强国和人才强国战略,特别强调人才自主培养的重要意义。我们很受鼓舞,也深感责任重大。”北京交通大学校长、党委副书记王稼琼表示,“作为一所特色鲜明的‘双一流’高校,我们将以党的二十大精神为统领,全面落实立德树人根本任务,提高人才培养和科技创新质量,为教育强国、科技强国和交通强国战略贡献交大力量。”
北京交通大学一角 资料图片
深学细悟,天南海北同频共振
在会议室、报告厅、办公室,在教室、宿舍、工程现场……北京交通大学师生准时守候在屏幕前收看党的二十大开幕会盛况。
莽莽高原,茫茫雪域,一望无际的旷野之中,青藏线犹如钢铁巨龙,蜿蜒于世界屋脊。在国家西部战略规划重点项目“青藏铁路格拉段道岔更换和信号系统改造工程”现场,北京交通大学铁路卫星导航实验室师生怀着激动的心情线上聆听了报告。实验室学生郭旗说:“从一名在校研究生到施工现场的一线工作人员,看着一辆辆列车奔驰在雪域高原,为青藏高原注入源源不断的发展动力,我更加坚定决心,要让青春在全面建设社会主义现代化国家的火热实践中绽放绚丽之花。”
党的二十大报告提出的一系列新理念新思想新战略,扎根中国大地,回答时代之问,激励人心,催人奋进。
2022年10月16日,北京交通大学召开党委理论中心组学习会议,第一时间以“学习领会党的二十大精神”为主题展开交流研讨。连日来,校领导以上率下,结合讲授形势与政策课、党课、巡听旁听二级中心组学习等多种渠道与方式,深入师生、深入基层,紧密围绕党的二十大报告提出的新观点、新论断、新思想广泛开展宣讲,同时聚焦学校实际与学科特色,引导广大干部师生积极将理论学习成果转化为推动实践的支撑与动力。
形势与政策课“党的二十大精神”专题教研组集体备课会上,气氛热烈。“要对学生讲清贯穿其中的理论逻辑、历史逻辑和实践逻辑,推动党的二十大精神‘进教材、进课堂、进学生头脑’。”形势与政策课第一教研组组长韩振峰说。
用“青言青语”讲好时代故事,让党的二十大精神“声入人心”。北京交通大学学生微宣讲团牵头举办“‘交融二十大,踔厉向未来’深入学习贯彻党的二十大精神主题宣讲活动(北京专场)”,来自北京大学、清华大学等9所高校的青年宣讲人带来了精彩的主题宣讲。
美好蓝图已绘就,奋楫扬帆正当时。学校组织3000余名师生分批参观北京展览馆“奋进新时代”主题成就展,同上一堂行走的爱国主义“大思政课”,凝聚喜庆二十大、奋进新时代的磅礴力量。
在中国共产党历史展览馆,学校50名师生代表参加学习贯彻党的二十大精神中央宣讲团首场报告会。会后,大家纷纷表达心声,要坚定理想信念,听党话、跟党走,在实际学习、工作、生活中锤炼过硬本领,把个人理想和奋斗自觉融入党和国家的发展中,踔厉奋发,勇毅前行。
北京交通大学“全国高校黄大年式教师团队”带头人、土木建筑工程学院院长高亮(中)与团队师生在一起。资料图片
勇担使命,创新交通特色人才培养
功以才成,业由才广。党的二十大报告把“深入实施人才强国战略”摆在突出位置。
为助力“交通强国”战略,北京交通大学长期以来对人才培养战略细致谋划,早在2004年就积极探索有效的培养模式,开设了“詹天佑班”“茅以升班”。2020年,学校成立詹天佑学院,这是为发挥“智慧交通”一流学科群领域优势而设置的拔尖创新人才培养特区。
“3+5”本博连读,书院制、导师制、学分制,“天佑下午茶”“天佑殿堂论”“天佑大师享”等丰富的学术活动……从培养模式到管理方式,从成长空间到学术氛围,从专业能力到综合素质,詹天佑学院让众多学子在学海自由翱翔,致力于培养基础学科的一流科学家和智慧交通领域的科技创新领军人才。
“怀抱梦想,脚踏实地,砥砺前行,科研报国,努力成长为引领智慧交通发展的未来科技领军人才,为实施交通强国、科技强国战略贡献青春力量!”詹天佑学院首届学生樊世豪在收听党的二十大报告后更加明确了未来的努力方向。
近年来,北京交通大学持续推进人才培养建设改革,着力培育堪当民族复兴重任的时代新人。红果园里,大批师德高尚、学术精湛的教师引领学生在国家重点实验室、前沿科学中心、国家工程研究中心、国家高端智库等国家级科研平台收获学术成就;红果园外,交大人在青藏铁路、重载运输、高铁建设等国家重大工程屡建功勋。
中国大地上,交大青年深入助力冰雪健儿的风洞辅助训练系统研发、深入内蒙古科左后旗的旅游规划、深入云南偏远的富宁县的公益桥建设……在一次次“知”与“行”的实践中,交大人夯实专业知识,理解“科学家”责任,筑起“交通强国”梦想。
北京交通大学校园景色 资料图片
知行合一,助力交通强国建设
科技兴则国家兴,创新强则民族强。党的十八大以来,北京交通大学深入贯彻习近平总书记一系列重要讲话和重要指示批示精神,响应科技强国、交通强国的建设要求,以特色引领和创新赋能为“两个轮子”,主动谋划,对接国家重大需求,为国家重点铁路建设项目注入动力,奋力推进交通科技自立自强。
“完善科技创新体系”“加快实施创新驱动发展战略”“强化国家战略科技力量”“提升国家创新体系整体效能”,党的二十大报告中关于科技创新的系列表述掷地有声,让科研工作者心潮澎湃。
全国政协委员、无党派代表人士、学校轨道交通控制与安全国家重点实验室首席教授钟章队表示,作为交通人,我们要认真学习宣传贯彻二十大精神,落实好科技强国、交通强国、人才强国战略,瞄准交通领域的瓶颈和短板,破解卡脖子关键核心技术,推动我国从轨道交通大国迈向轨道交通强国。
研发国内首套全自动无人驾驶系统,实现自主化技术零的突破;攻克高性能磁性液体制备与密封技术难题,打破国外技术垄断;创建轨道安全状态监测方法和轨道变形识别预警技术,达到国际先进水平;构建城市地下工程建设的安全保障技术体系,达到世界领先水平;研发国际领先的新一代智慧型城市轨道交通牵引供电系统、多模式储能系统,引领中国新能源轨道交通车辆发展……一个个中国乃至世界第一,见证着交大和国家的蓬勃发展,交大人的光荣与梦想早已与“交通强国”紧密相连。
“奋进新征程,北京交通大学将瞄准事关国家安全和经济建设发展的重大科学问题,在承担大项目、培养大人才、服务大工程、形成大成果、推进大转化上继续以钉钉子精神狠抓落实,锐意进取、奋发有为,作出更大贡献。”王稼琼表示。
《光明日报》( 2023年01月09日 05版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)