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）
在引绰济辽工程地下110米隧洞里收获“新年礼物”******
(新春走基层)在引绰济辽工程地下110米隧洞里收获“新年礼物”
中新网兴安盟1月18日电 题：在引绰济辽工程地下110米隧洞里收获“新年礼物”
作者 张玮 曾令刚 王昊宇
新春的脚步越来越近，在引绰济辽工程地下110米的隧洞里，一线工人们仍在紧张施工，汗水浸透了脸颊……
图为技术员白剑烽乘坐小火车排查隐患。 曾令刚 摄对于他们来说，工程进度每向前推进一点点，都是他们最好的“新年礼物”。
“这不是快过年了，给大伙做了红烧肉、炖小鸡，有4个菜。”上午9时许，在引绰济辽工程项目部的厨房里，负责做午饭的谭丽丽已经忙活起来。
图为测量员赵涛涛巡视掘进机定位系统。 曾令刚 摄11时30分，带上大家的午饭，记者跟随来自山西的技术员白剑烽，乘坐小火车前往隧洞工作区。隧洞里湿气很重，走了不远就感到又潮又冷。
图为铁轨组清理铁轨。 曾令刚 摄“我们坐小火车进去，一般是巡查皮带有没有损坏、排水管路有没有漏水、围岩有没有安全隐患等。”白剑烽向记者介绍道。
引绰济辽工程是国务院确定“十三五”期间分步建设的172项节水供水重大水利工程之一，也是内蒙古自治区迄今为止投资规模最大的水利工程。
为抢抓施工进度，春节期间，引绰济辽工程输水工程隧洞段800余名一线工人留岗作业。
白剑烽说：“我们行进的隧洞就是引绰济辽工程输水线路，绰尔河水要经此而过，整个工程输水线路全长390.26公里。”
隧洞长173.76公里，小火车走了40多分钟，终于到了施工作业区。
掘进机的运行情况靠控制室掌握，来自河北的“90后”小伙儿曹青松每天早晨6点半就会进入隧洞里的控制室。
曹青松告诉记者，控制室是各类装置的心脏和眼睛，关系现场设备的正常运行和操作人员的安全，必须时刻在岗，监督、指挥工程的每一个过程，不能有丝毫疏忽和懈怠。
为了不耽误工程进度，曹青松已经一年多没回家了，“2022年的春节，我就是在项目部度过的。”
虽然挖掘输水隧洞工序多、难度大，但引绰济辽工程隧洞段每天都有新进展。
做好掘进机导向系统、定准方向是工程中的重中之重，来自河南的测量员李黎明常常在不足1米高的施工空间里弯着身子工作，冰冷的地下水打在他身上，一干就是七八个小时。
图为测量员李黎明在搬站内修理导向系统。 曾令刚 摄“我们平时工作的空间基本都是在50厘米左右，需要趴着完成工作，干完活儿衣服都湿透了。”面对自己工作环境的艰苦，李黎明很淡然。
自从2019年引绰济辽工程开工以来，测量员赵涛涛只回过3次河北老家。
“隧道掘进机开工就不能停，想家的时候，就看看媳妇儿的照片。”赵涛涛说，今年过年不能回家也提前和媳妇儿汇报过了，“她很支持我的工作，也挺为我骄傲。”
记者了解到，引绰济辽工程输水工程隧洞段施工五标5—3支洞，预计2023年10月底贯通。
图为工人查看皮带出渣情况。 曾令刚 摄目前，引绰济辽工程输水工程隧洞段累计完成151公里，超过总长度的87%。
引绰济辽工程建成后，可改善绰尔河下游农业灌溉条件，解决受水区生产生活用水问题，对促进内蒙古东部地区经济社会可持续发展和生态环境修复、筑牢北疆生态安全屏障具有十分重大的意义。(完)
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