我国室内外高精度定位导航加速产业化

我国自主研制的室内外高精度定位导航——“羲和”系统，在有关部门和行业应用中充分显示了广域高精度室内外无缝定位特点，室内定位精度优于3米，室外定位精度优于1米等技术指标，获得用户的一致好评。这项由北京邮电大学牵头，邓中亮教授主持的 “863”主题项目成果的《室内位置服务关键技术与应用》项目，是我国导航与位置服务的国家基础设施重要组成部分，成果的完成将加速推进北斗技术的应用与产业化对接，促进位置服务平台在全国推广应用。
　　“羲和”是基于天地一体多网融合的定位技术，“羲和”系统室内外高精度定位导航信号正式播发，不仅使公众享受诸如车道级导航、米级室内定位等服务，还将支持相关芯片、模块、终端及关键设备的研制生产，成为国民经济的新增长点。这项创新成果率先于2012年，在天津建立了全球首个基于广域高精度室内外无缝定位的消防救援示范平台，实现了广域水平优于3m，垂直优于1m的高精度室内外无缝定位。目前，江苏、安徽、新疆等10个城市建立了老年人关爱平台，首都、虹桥等8大机场22个航站楼建立了机场位置服务平台，全国多个商业广场进行室内位置服务应用。
　　位置服务的马太效应
　　GPS是较早开展为大众服务的室外定位导航系统，由于技术相对成熟，已成为百姓室外定位导航服务的“免费”工具。而室内定位由于卫星定位信号强度弱、易受遮挡等环境因素干扰，难以在室内进行定位是世界各国亟待解决的难点。邓中亮教授带领团队在国家863计划的支持下，历经十多年的潜心攻关，巧妙地应用移动通信网平台，实现了基于泛在无线网络、高精度室内定位技术、多业态大数据融合的组合导航服务等，成功地解决了城市室内外定位与移动数据通信等多网融合与共享，和北斗卫星导航系统室外定位的“最后一公里”瓶颈等诸多难题。而现有室内定位技术如WLAN、WSN等系统，虽然实现了局域室内高精度定位，但须布置大量节点，信号覆盖成本较高，也不利于广域定位应用。
　　科研就是挑战和实践的过程，由于室内位置定位横跨通信和导航两个领域，技术难度大，尽管各国政府及科学家也展开研究，但长期以来，定位误差大，效果并不理想。邓中亮勇于创新和挑战，深感智慧城市、物联网、移动互联网等相关行业的需求位置服务，位置服务也已成为我国经济转型升级的迫切需求。他带领科研团队努力攻克“羲和”系统的技术难点，成功创建室内外高精度定位导航服务平台，推动我国位置导航系统标准化建设，用标准化引导产业市场的部署，不断扩大位置服务平台在全国的推广和应用。
　　位置服务和移动互联网技术是一种业务支撑的关系，无论是信息消费还是战略信息产业，在国民经济中都是新增长点。因此，“十三五”将是室内外高精度定位导航产业化发展的一个非常重要时期，必须提前部署，否则物联网、智慧城市的发展就会受到阻碍。邓中亮十分期待位置服务，由于室内不仅是人们的生活场所，还是工作场所，有人做过分析统计，日常大多数人80%的时间都在室内。因此，室内外高精度定位导航不仅会促进产业发展创造财富，还将是寻人、问路的好帮手。由于它打破了位置服务的盲区，当遇到地震、火灾、矿井事故等不可预知的突发重大自然灾害时，无疑能成为定位找人、挽救生命的千里眼、顺风耳。
　　2012年，科技部发布了《导航与位置服务科技发展“十二五”专项规划》，明确指出“导航与位置服务产业在国际上已成为继互联网、移动通信之后，发展最快的新兴信息产业之一”。在国务院又印发了《关于促进信息消费扩大内需的若干意见》指出，到2015年，使信息消费规模超过3.2万亿元，年均增长20％以上，带动相关行业新增产出超过1.2万亿元；基于互联网的新型信息消费规模达到2.4万亿元，年均增长30%以上。
　　导航与位置服务已经成为信息产业最有潜力的一座“金矿”。去年4月，科技部国家遥感中心、中关村科技园区管理委员会、863计划地球观测与导航技术领域导航主题专家组和导航与位置服务科技专项总体专家组，在北京中关村共同组织召开了“羲和”系统科技成果合作对接会，并宣布“羲和”系统室内外高精度定位导航信号正式播发，将支持相关芯片、模块、终端及关键设备的研制生产，使公众享受诸如车道级导航、米级室内定位等服务。据估计，到2020年，“羲和”系统将成为创造上千亿元的产业链，从而牵动1万亿的经济发展动力。要实现这样的目标，邓中亮带领北邮团队必须保持“羲和”系统的领先状态，即从技术到产业都能够形成很强的技术竞争力和核心竞争力。并形成卫星导航服务的标准体系，推动国际导航定位领域的发展，为全世界导航与位置服务发展提供支撑。
　　同时，按照科技部对“羲和”系统的总体规划部署，我国还将开展在大众位置服务、交通出行服务、物联网、智慧城市、精准农业、应急救援等领域的应用示范，到2020年，实现“百城亿户”的应用推广目标，通过提供高品质位置服务，提升市场容量，创新应用服务与商业模式，促进导航与位置服务产业发展。
　　位置服务是把“双刃剑”
　　导航与位置服务攸关国家安全、经济发展和社会民生，在新一代信息技术这一战略性新兴产业中，具有举足轻重和不可或缺的地位，在物联网、智慧地球、节能减排、救灾减灾等领域发挥着重要的基础性支撑作用。
　　北斗系统的建设不只是技术创新，更重要的是国家战略需求。GPS提供的是一种不收费的服务，不收费的服务就意味着没有服务质量的保障，对我们国家各行各业导航的应用来讲，会存在潜在的威胁。
　　2012年12月，我国宣布北斗导航系统正式提供区域定位导航服务，定位精度为10米，使我国成为第三个拥有自主卫星导航系统的国家。由于起步晚，北斗系统面临市场占有率低、信号覆盖不广等方面的问题。在国家科技计划的支持下，“羲和”系统所涉及的若干核心关键技术取得重大突破，通过提供室内导航信号和室外卫星导航增强信号，具备室外广域实时定位精度优于1米、室内区域定位精度优于3米的技术能力。“羲和”系统不仅提升了北斗系统的性能，还依托室内定位技术，将北斗导航的服务从室外拓展到室内环境，满足了人们对于全时空高质量位置信息服务的需求，有力的支撑了我国导航与位置服务产业的发展。
　　位置基础信息，它需要更多的人在这个基础之上建立增值服务，包括相应的运营模式，才能有价值。因此，位置服务产业是开放的，需要不断地给予和培育，只有当全社会都用某一地理位置服务时，它的产业价值才能体现出来。邓中亮认为，近年来，随着智能手机和移动互联网的普及，人们对室内外高精度定位导航的需求呈现爆发式增强趋势。2013年我国的手机用户已经超过11亿，但手机地图、手机导航目前最高用户量仅3亿，离11亿还有很大差距，这就给位置服务尤其是室内位置服务形成了很大的经济发展空间。然而，正当人们瞄准位置服务这座“金矿”的时候，百度和高德却相继宣布地图及导航业务免费，这就是位置服务。
　　位置服务免费，但不能说无忧，它是把“双刃剑”。邓中亮和他的团队是研究室内外位置服务关键技术与应用的，但他时刻关注位置服务的安全。他认为，位置安全比网络信息安全可能更突出更重要。首先，个人隐私是靠国家的法律体系来保障的，通过立法在我国尽快建立个人信息和隐私保护制度,为公众创造一个良好的信息和隐私安全环境。其次，如果要维护好位置服务正常的秩序，保持市场繁荣，就要有合理的管理体制，设置行业准入标准，建立专门机构，构建统一的国家级、行业级的位置服务中心或面向大众的位置服务中心，这样大家才能放心使用。如果没有一系列的制度规范，当你走在路上，后面的人马上可以知道你是谁。后果将不堪设想。因此，需要尽快从政策法规、标准规范、知识产权保护等主要方面来保护和规范位置信息，使位置服务既为“金矿”，又成为掘金而不伤人的产业。
　　产业化推进定位导航
　　事实上，我们身边的每个城市都越来越“聪明”，“聪明”的城市离不开卫星导航定位技术的支持。然而，美中不足的是，无论是美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略还是中国的北斗，都只能提供室外定位服务，不能提供室内定位能力，而室内定位是大型建筑精细化管理、场馆应急疏散、矿井救援、医疗监护、灾后救援的重要保障方法及手段。全球目前有数亿空巢老人，十多亿学龄儿童，近五十亿手机用户均对室内位置服务需求迫切。
　　“科研成果的领先是有时限性的。要赶超先进，就要争分夺秒，尽可能地超前发展，才有可能赶超国际先进水平。因此，我们必须时刻保持一种开拓进取、自主创新的精神，和团队一起把工作快速地向前推进。”邓中亮总是这样告诫研究团队。自2008年至今，他一直带领团队投入到紧锣密鼓的科研攻坚中，使我国成功研制了TC-OFDM定位与通信融合的新型信号体制。研究不仅突破了多项室内高精度定位关键技术瓶颈，将室内定位精度提高了数十倍，还节约了大量成本，把当前的移动通信网变成即时通信网和高精度定位网。
　　2012年3月，《室内位置服务关键技术与应用》项目在北京邮电大学通过了鉴定专家委员会的科学技术成果鉴定。目前，这项成果共申请、共同形成授权国际与国家发明专利百余项，国际、国家及行业企业相关标准20余项，SCI/EI收录论文60余篇，专著3部。解决了制约我国社会经济发展重大瓶颈问题，实现了卫星与无线网络融合的广域室内外无缝高精度定位导航，精度1—3米；率先解决了北斗导航“最后一公里”难题，经鉴定达国际领先水平。这项成果首次提出并实现了卫星导航系统、地面通讯网络的联合定位技术，形成了北斗地基室内增强定位系统，解决了城市高楼遮挡下卫星定位难题。利用移动高速数据通信网辅助北斗定位系统，构建成广域室内外定位系统，提高了北斗系统的定位速度、定位精度与定位能力，使北斗系统在与国外三大卫星导航系统的竞争中获得核心竞争优势。成果已在我国及多个国家获得成功应用，为我国现代服务业实现跨越式发展奠定了坚实基础。同时，项目面向北斗开展了多项应用，打破了GPS的定位垄断，为新型位置服务做出了重要贡献。
　　邓中亮说，北斗卫星导航系统好比国家信息安全的根本命脉，那么室内定位技术就是这条命脉里流淌的血液。从TC-OFDM信号体制的研制成功到TC-OFDM示范系统的成功应用，从卫星室外定位系统到广域室内外无缝高精度定位系统，从百米定位精度到米级，我国室内定位领域的创新突破为北斗导航系统不断注入新鲜血液，为提升国家信息安全夯实基础。
　　为更好地推广应用室内外位置服务技术，项目团队推出室内外高精度定位导航白皮书，介绍新形势下室内外定位导航发展现状与问题，探讨室内外定位导航发展趋势，分析我国室内外高精度定位发展机遇，以及“羲和”系统建设对导航与位置服务产业的支撑作用。
　　人才创造成果，成果造就人才。一个精干、成果倍出的团队，一定有一名将将的率才，邓中亮就是为室内外高精度定位研究掌舵的人。目前，这个项目的研究团队已培养了100多名研究生，分布在政府部门、企业、高校、研究所等各个行业。这些人在努力完成基础研究的同时，积极向产业化应用靠近，许多人成为科研骨干，有的已成为定位导航等服务领域的企业老板。