鄧中亮：讓室內(nèi)精準(zhǔn)定位不再是夢

彭科峰

2016年6月，第十一屆光華工程科技獎工程獎在京頒發(fā)。北京郵電大學(xué)教授鄧中亮以其多年來在“羲和”系統(tǒng)室內(nèi)定位方面的突出貢獻，獲得了中國工程科技界的這一至高榮譽。

從湖南衡山的山間小路，到美國加利福利亞的浪漫海灘，再到學(xué)成歸國投身室內(nèi)定位技術(shù)，鄧中亮的人生有著比常人更多的轉(zhuǎn)變和波折。但對于事業(yè)的堅持，加上勇于創(chuàng)新的精神，終于讓他走到了今天，實現(xiàn)了基于TC-OFDM的廣域室內(nèi)外高精度定位系統(tǒng)的成功研發(fā)，解決了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的“最后一公里”瓶頸。

“室內(nèi)定位技術(shù)是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)和移動通信技術(shù)的完美結(jié)合。展望未來，室內(nèi)定位技術(shù)可在智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?！编囍辛吝@樣表示。

不斷轉(zhuǎn)身

20世紀(jì)80年代末，20歲出頭的鄧中亮已經(jīng)在湖南衡山的某汽車制造分廠擔(dān)任副廠長，在外人看來，這是一份值得羨慕的職業(yè)。但出于對知識的渴求，加之對國內(nèi)當(dāng)時制造的工業(yè)產(chǎn)品趕不上國外的不服氣，年輕的湖南小伙兒決定回到學(xué)校繼續(xù)深造。

此后，鄧中亮進入北京航空航天大學(xué)學(xué)習(xí)。碩士畢業(yè)后，他又獲得清華大學(xué)的博士學(xué)位，并在北京航空航天大學(xué)進行博士后研究，之后順利進入北京郵電大學(xué)任教，實現(xiàn)了從工廠干部到科研人員的轉(zhuǎn)變。

“只要認定了目標(biāo)，我就會堅持下去，絕不回頭。”鄧中亮笑著表示。但他最終選定室內(nèi)定位導(dǎo)航作為科研方向，也頗費周折。

一開始，他曾鉆研過計算機輔助設(shè)計和制造，后來他到美國南加利福尼亞大學(xué)做高級訪問學(xué)者時，美國剛剛興起3D打印技術(shù)，他也對此有所涉獵。

回到北京郵電大學(xué)以后，他決定將自己的研究重點和國家發(fā)展的重大方向進行緊密結(jié)合。當(dāng)時，有關(guān)部門推出北斗導(dǎo)航的重大專項，鄧中亮覺得這一技術(shù)未來很有前景。同時，他對國家863計劃中的微電子專項也很有興趣，“最后我決定，鑒于北郵在通信技術(shù)方面的深厚積淀，應(yīng)該從事北斗衛(wèi)星導(dǎo)航和通信技術(shù)相結(jié)合的研究?！?/p>

這就是他目前從事的“羲和”系統(tǒng)研究的由來。北斗衛(wèi)星定位+移動通信網(wǎng)絡(luò)是他所研究的室內(nèi)定位技術(shù)的核心。

發(fā)力“羲和”

什么是“羲和”系統(tǒng)？

2012年12月27日，北斗導(dǎo)航業(yè)務(wù)正式對亞太地區(qū)提供服務(wù)，成為全球第四個衛(wèi)星定位系統(tǒng)。

然而，所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都只解決了室外定位問題，室內(nèi)定位領(lǐng)域的研究仍是一個國際性難題。因為受到城市各種障礙物的干擾，所有的衛(wèi)星定位在建筑物內(nèi)部并不能實現(xiàn)精確定位。

鄧中亮（張越 攝）

“舉個最簡單的例子，天上的衛(wèi)星對你進行定位并傳輸信息到你的設(shè)備上，最快需要30秒。當(dāng)你在室內(nèi)打開手機導(dǎo)航，在30秒內(nèi)，你已經(jīng)可以步行從這個建筑物內(nèi)離開了。”鄧中亮介紹，北斗和GPS的室外定位精度可以達到10米乃至5米，但在高樓林立的城市里，達到這種精度難度很大。

在這樣的背景下，從“十一五”開始，“羲和”系統(tǒng)正式上馬，并成為“導(dǎo)航與位置服務(wù)科技發(fā)展‘十二五專項規(guī)劃”重點項目之一。該系統(tǒng)以北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、移動通信、互聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)，融合廣域?qū)崟r精密定位和室內(nèi)定位等技術(shù)，要求能實現(xiàn)室內(nèi)外協(xié)同實時精密定位。

鄧中亮是“羲和”系統(tǒng)核心技術(shù)“TC-OFDM廣域?qū)崟r高精度室內(nèi)外無縫定位”的負責(zé)人。他的思路是，將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位和通信運營商的通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，實現(xiàn)室內(nèi)精確定位。

“室內(nèi)雖然衛(wèi)星不能定位，但室內(nèi)有通信網(wǎng)絡(luò)，可以用手機上網(wǎng)。然而移動通信網(wǎng)并不具備高精度的定位能力，3G網(wǎng)可以做到40米定位，4G網(wǎng)可以做到30米概略定位，與我們希望的1米級乃至亞米級定位精度的期待有很大差距。這就需要我們做很多創(chuàng)新的工作?！编囍辛琳f。

“比如，移動通信網(wǎng)有很多基站，發(fā)射的信號遇到障礙后會有多重反射，如何實現(xiàn)精確測距？這是一個難題，需建立相應(yīng)模型。此外，要把北斗衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)和移動通信的網(wǎng)絡(luò)連接起來不出問題，同時實現(xiàn)秒級響應(yīng)，有很多算法和信號設(shè)計需要創(chuàng)新。”鄧中亮回憶，一開始，很多人認為他的研究不大可能成功。但經(jīng)過反復(fù)實驗，他最終實現(xiàn)了“能通信的地方就能實現(xiàn)精確室內(nèi)定位”。

前景可觀

目前，鄧中亮參與負責(zé)的“羲和”系統(tǒng)已經(jīng)具備室外亞米級、城市室內(nèi)優(yōu)于3米的無縫定位導(dǎo)航能力。而在國外，目前基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位的最大精度仍停留在三四十米?？梢哉f，在室內(nèi)定位方面，中國的科學(xué)家走在了世界前列。

令人欣喜的是，這項技術(shù)已經(jīng)在試點推廣中。如今，“羲和”系統(tǒng)已在天津建設(shè)完示范應(yīng)用試點工程，北京試點也已啟動。“這套系統(tǒng)的便攜性好，加上通信信號，我們能提供準(zhǔn)確的位置便簽。因此，實際上它還具備很強的商業(yè)變現(xiàn)能力。比如，它能標(biāo)明商場每個柜臺的客流量，能為商家提供精準(zhǔn)的大數(shù)據(jù)?！编囍辛琳f。

目前，百度、高德等知名地圖導(dǎo)航企業(yè)已先后與鄧中亮所帶領(lǐng)的研究團隊展開合作。此外，國外的學(xué)者和機構(gòu)也開始朝鄧中亮拋出了橄欖枝。

而鄧中亮更看重的是室內(nèi)定位技術(shù)的社會意義。“依靠我們的技術(shù)，可以讓大家在地下停車場快速找到合適的停車位，可以在展覽館找到自己感興趣的展品，可以為地震搜救人員和機器人提供被困人員的精準(zhǔn)位置?！编囍辛撂寡裕恢梅?wù)已成為智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)行業(yè)的基礎(chǔ)需求，“羲和”未來的前景非常可觀。

“我個人的愿望其實很小，只希望全球所有的手機用戶都能用上我們這個定位技術(shù)就行?！编囍辛料Ｍ约旱倪@個“小夢想”能早日實現(xiàn)。