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)
中央农村工作会议系列解读⑰打造农业科技战略力量,实现高水平农业科技自立自强******
作者:谢艳乐 李书奎 中国农业科学院农业经济与发展研究所
2022年中央农村工作会议强调:“要依靠科技和改革双轮驱动加快建设农业强国,要紧盯世界农业科技前沿,大力提升我国农业科技水平,加快实现高水平农业科技自立自强”,这一重要论述是对党的二十大报告中关于“坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,加快实现高水平科技自立自强”精神在农业领域的贯彻落实和有效强化。锚定农业强国建设目标,打造农业科技战略力量,既是全面推进乡村振兴战略的核心要义所在,也是坚持以中国式农业农村现代化、夯实中国式现代化的现实要求,充分体现了党中央对农业科技发展的高度重视。
当前,新一轮科技革命和产业变革孕育兴起,使得科技创新成为国际战略博弈的主战场。近年来,我国农业物质技术装备条件取得显著改善,农业科技水平整体步入世界前列,科技支撑农业发展的广度与深度逐步强化。农业科技进步贡献率达到61%,农作物耕种收综合机械化率超过72%,农作物种源自给率突破95%,主要农作物良种基本实现全覆盖。
尽管我国农业科技创新领域取得了显著成效,但依然面临着部分核心技术水平较低、科技力量发展较为滞后、种源“卡脖子”等短板问题。农业科技基础研究薄弱、原创的科技创新能力未实现根本性扭转,并且与建设农业强国的要求相比,我国农业科技弱项依然突出,加快实现高水平农业科技自立自强仍面临着些许困境及重大挑战。
为此,对标世界科技强国与农业强国,打造我国农业科技战略力量,实现高水平农业科技自立自强的农业强国建设目标,可以从以下三个方面着手。
一是聚焦农业科技基础前沿研究,占领科技创新战略制高点。要把立足点放在自主创新上,围绕农业科技基础前沿研究与核心短板领域进行系统谋划和合理布局,以集中优势力量攻克农业发展关键核心技术,并逐步降低对农业关键技术、装备等方面的对外依存程度。
加强对农业科技自主创新发展的宣传力度,积极营造崇尚自主创新的文化环境,形成尊重人才、尊重创造的良好风尚,创建有利于创新型人才成长的土壤与制度。合理配置农业科研经费使用比例,明确资金使用的具体用途,加强对农业科技基础研究的重视程度,进一步提高科研项目的投入比重和产出效率,以提升农业科技创新体系整体效能。
二是支持企业组建发展联合体,创新新型科研组织模式。全面深化农业科技体制改革,谋划农业科技顶层设计,发挥新型举国体制优势以整合各级各类优势科研资源,强化企业科技创新主体地位,创新科技体制和科研管理方式,促进创新资源互融互促。
引导科研院所和高校的农业科技研发成果按照市场机制向企业集聚;针对高校和科研机构,逐步将以理论研究为主的科研考核体系向理论研究与实践应用并重转变,提升科研成果、专利转化应用在考核中的权重;引导科研院所和高校侧重源头创新,以基础研究为主,将科研成果的应用与开发让渡给企业,集中优势力量开展关键核心技术科研攻关,推动研发和产业资源进一步整合,形成合力以进一步强化农业科技创新发展。
三是加快农业关键技术发展,强化创新平台对育种产业化的支撑作用。强化现代科学技术与育种技术的深度融合发展,促进大数据技术、信息技术、分子生物学技术、合成生物学技术等与传统育种方式有机融合。
强化创新平台支撑作用,鼓励科企深度合作建设国家级的研发平台,如企业重点实验室、国家工程中心、国家创新中心等,优化配置资源以支持企业开展育种攻关,建立健全“育繁推一体化”的现代农作物种业创新体系;加强共性基础技术平台建设,推动产业链上下游融通创新,以共建共享国家重大基础平台;推进科技创新平台载体绩效考核的常态化管理,将开放共享列入绩效考核的核心内容,并对考核优秀的创新平台,优先推荐申报国家或地区科技计划项目,以加速育种科技成果转化与产业化应用发展。