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邓中亮:室内定位新技术,可以破解卫星解决不了的问题

在第六期CC论坛中,北京邮电大学教授邓中亮作为演讲嘉宾,分享了关于导航定位的应用以及它是如何起到改变世界的作用。

  (文/3sNews编辑 葛宇)“地面有600多万个基站,我们投入都超千亿,远高于卫星系统。而每年营业收入也是上万亿,所以是一个非常好的运营状态,在这张网的基础上,把它的功能进一步挖掘、发挥,实现高质量的(室内定位)服务,就会解决卫星(解决不了)的问题。”

  第六期“CC讲坛”于2015年3月28日在北京举行,北京邮电大学教授,博士生导师,智能通信、导航与微纳系统实验室主任邓中亮应邀作为演讲嘉宾,与在场观众分享了关于导航定位的应用,以及它如何起到改变世界的作用。CC讲坛是北京君和创新公益基金会创办的公益性讲坛。

  相对于目前导航卫星系统可以提供的定位服务,邓中亮强调室内定位才是需要更多人关注的。每天人们有80%的时间是处在室内的,如果没有室内定位技术,那么空巢老人怎么办?走失儿童怎么办?邓中亮和他的团队研发的TC-OFDM定位与通信融合的新型信号体制,有望解决这些问题。

  邓中亮表示,依靠这种技术,将大大节约室内定位成本,把现在的移动通信网变成既是一张通信网又是一张高精度定位网,也使我们的手机变得更加智能。它们既能打电话,又能定位。

  针对O2O电子商务模式,邓中亮认为,通过将位置定位和移动互联网联合到一起的方式,会带来新的增值空间,会创造出新的服务模式,从而提升服务能力。

  以下为演讲实录:

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  邓中亮大家好!我首先给大家讲一个比较难忘的故事。就在两年前,2013年10月11日,苹果园的一个商场着火,夺去了我们两位消防战士的生命。这两名消防战士留下了两句话,第一句话是我迷路了,第二句话是我的氧气不足了。大家想一下,在浓烟滚滚的商场里面,什么都看不到。消防队员从早上9点到下午4点一直都在寻找他们俩,直到下午4点左右,才发现他们被压在一个重物下,已经牺牲了。

  科学技术发展到今天,竟然连两个人都找不到。现在每个人都有手机,大家对高德导航、百度导航一点都不陌生。请大家拿出你的手机,打开看一看,定定位,看看我们坐在这个大礼堂里面,能否找到我们的位置。很显然,你找不到,昨天有人把这个图拍下来,你站在屋里是一个圆圈,这个圆圈的半径可能是50米。你可能在这个圈里的任何地方。

  我们有80%的时间处在室内,但所有的导航都是在室外进行的

  大家都对四大卫星导航系统很熟悉,第一个是美国的GPS,第二个是格洛纳斯,第三个是伽利略,第四个是北斗。所有卫星系统在室外可以解决我们的定位与导航问题。你开车的时候,你会用导航仪,按导航的路线行进。

  但是所有的导航,都是在室外进行的。我们80%的时间是处在室内的,也就意味着80%的时间享受不到位置导航服务。我们经常说空巢老人,他们一个人在家的时候孩子们很担心,很多老人经常走失,或者发生了猝死情况却没有人知道。另外,每年走失的儿童超过20万。室内定位包括我们的智慧城市、物联网等等,都离不开精确的位置信息。

  从2003年回国起,我就开始思考。我国2005年开始启动了11个重大专项,当时北斗卫星是其中之一,我们有什么方法可以把室内室外这种高精确导航能解决。我工作的北京邮电大学是一个高端学府,对通信我们很熟,无论3G、4G大家都不陌生。除了海洋以外,是否可以作为精确定位,全世界所有国家都在思考这个问题,能否用这张通讯网获取我们的精确位置信息。美国、欧洲做了很多实验,特别是用2G、3G网可以最好做到40米。

  大家想象,卫星在室外的是10米到15米,就算搬到室内也解决不了你的问题,不能精确到房间。

  地面有600多万个基站,可以实现高质量的室内定位服务

  而打电话到处都可以打,你就是你,他就是他。地面有600多万个基站,我们投入都超千亿,远高于卫星系统。而每年营业收入也是上万亿,所以是一个非常好的运营状态,在这张网的基础上,把它的功能进一步挖掘、发挥,实现高质量的服务,就会解决卫星的问题。但是问题出来了,国外做了那么长时间没做好,你是否可以?所以面对压力和挑战,我们努力去尝试。

  这张图展示,我们手机终端进行卫星定位,把卫星到你手机端的距离算出来,就能算出你的位置,这是很简单的原理。在地面,是否可以测到手机到基站的距离,原则上没有问题,但是怎么去做。全世界都没能做出来,第一个说明这个信号本身有问题,咱们回想一下,卫星导航用的就是通信技术,没有通信技术就没有卫星导航,这样如此,依托通信技术可以在地面实施,但是体制是第一大问题。

  第二,卫星到你手机端定位是要算出时间距离,可是在室内看不见任何基站的,基站到手机的时间,把所有的路径加在一起,在城市平均达500米,通过几何计算就可以。其他的通信技术又怎么样?大家熟悉的WIFI、蓝牙定位,可以在地图上定得很精确,误差10%到30%,一百米的范围可以产生三十米误差,而卫星是千分到万分之一的误差,计算能否做到一米,这是全世界的难点,图象中的红点就是大家需要攻克的难题。

  前面我们做了很多实验,我和我的团队经过十年的奋战,我们提出了TC导航,跟全球所有的导航技术相比,它从40米可以提升到1米到3米,在实验条件下可以达到一米,有人说,你可以做到一个毫米,也就是说张三坐在李四的旁边,在屋里非常清楚。这套技术进一步挖掘,可以提升它的能力。但它可以向我们通信网,从运营的收入也好,业务也好再翻一翻,上万亿的产业。这张网一旦做成,所有的网都可以做成高精确的网,同时又不影响通信能力,这是很重要的一点突破。

  咱们国家从十一五开始就启动了一个羲和计划,太阳神的母亲叫羲和,它管理的是时间和星座,所以我们把它取名为羲和系统,第一是要提升我们室外定位的能力,第二解决四大导航能力,在室外,我们用北斗还有GPS,对老百姓来讲,他只关心你的卫星好用就可以了,并不关心哪个国家。

  所以在这个条件,只有室外的定位赶上或超过GPS,才可能推广应用,而GPS占了95%的市场,所以我们要从95%的市场争回来,提供大位置的服务。大家已经非常了解,我们手机的发展速度,在2012年的时候已经超过微信和微博,我们在天津,在其他城市开展了羲和系统的应用服务,这个是天津应急消防,大屏幕上展示的是每一个被救援现场的地图,可以包括消防战士和消防栓的位置。

  室内地图的几大难题

  这里面临几大问题,第一是基础设施,包括室外地图,室外地图很容易,但是室内地图很复杂,建筑的图,所有这些图在定位过程当中都必须进行好多支撑,室外地区把熟悉的,我们开车就可以把3D图给它生产出来,边开边生产,而室内图在屋里面开不了汽车,而它的面积比室外更复杂,所以室内图制作过程和制作流程等等,包括运营标准,成了近几年大家关心的重要问题。

  第二个,通过刚才的位置服务,我们解决了两年前在苹果园火灾当中发生的问题,有了这个精确的位置信息,至少不用担心武警官兵的生命安全,不光保障了救援官兵,同时包括所有被救人员生命和财产安全。我们国家有1.6亿的空巢老人,有数亿的学龄儿童,而老年人最害怕的是在室内没有人知道,所以有人说给老人装个摄像头,我说卧室不能装吧,洗澡间不能装吧,所以老人的信息位置非常重要。

  室内导航可以降低产品销售成本

  大家看看这张图,图上面每一个红点是一个人的位置,但不是今天的位置,我没监测大家的位置,我们在全国40多各城市很多商场都已经有这个问题,包括20个导航,大家进入商场的时候,就会感知被提供服务了。图上很多区域是对柜台划分的,不是马路上一个建筑,你到了哪个柜台,待了多长时间,你和谁在一起,一清二楚,一个商场十几万人,全国上千万人在商场,5秒钟刷新一次。

  大家想象一下,当今的O2O最担心是什么?是产品销售的成本,每个人都希望在线下看,线上买,在网上买的东西比在商店买的要高得多,我要生产什么,去调查去分析,获得这些数据,现在可以利用高科技的进行,进行大数据挖掘分析,来获取预测,我们生产的东西。去年光棍节听说产品最高达到40%,你有什么办法能够控制40%到10%,在这个条件下,我们就需要了较短技术,知道你去过哪儿,喜欢什么,爱好什么,通过这些喜欢、爱好,来挖掘,得出一个结论,货物、生产、流向是什么样子。

  位置、信息支撑所有事物的运转,它是所有的建设进程一个重要的基础因素。有了位置我们才能够进行多种多样的活动。所以把位置定位,跟互联网,跟移动互联网联合到一起,会带来新的增值空间,会创造出新的服务模式,从而提升服务能力。比如像咖啡店,一看人排队很长就走了,现在不用,手机可以定位,可以给你送过来,很方便。

  我们已经进入一个大数据时代,在这个时代当中,我们通常在想,到底有什么人在什么地方会干什么事,有了这些精确的位置信息,你可以很容易的联想到未来,能不能酒后还可以驾车呢?无人驾驶。汽车自动驾驶,要求车的定位能力,完全可以。有了这些技术,我们未来的生活会发生很大的改变,所以有人说位置服务改变了我们的生活,我认为位置将改变整个世界,谢谢!

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