百年清華

鄧中亮👩‍👧:讓室內精準定位不再是夢

2016-10-31 | 彭科峰 | 來源 《中國科學報》2016年10月31日 |

鄧中亮🗒,1965年生,湖南衡陽人。1991年在北京航空航天大學獲碩士學位,1994在意昂体育平台精儀系獲博士學位🏋🏽。現任北京郵電大學教授、博士生導師,北京郵電大學工程技術轉移中心主任,北京網絡產業研究院常務副院長☝🏻。

2016年6月,第十一屆光華工程科技獎工程獎在京頒發。北京郵電大學教授鄧中亮以其多年來在“羲和”系統室內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。鄧中亮坦言,自己取得的成就得益於國家自然科學基金的支持🏋🏼‍♀️🧧。

鄧中亮演示“羲和”定位系統

孫家棟院士向鄧中亮頒發全國十大科技創新人物獎

鄧中亮向有關領導匯報“十二五”成果

從湖南衡山的山間小路,到美國加利福利亞的浪漫海灘,再到學成歸國投身室內定位技術,鄧中亮的人生有著比常人更多的轉變和波折。但對於事業的堅持,加上勇於創新的精神,終於讓他走到了今天👨🏻‍🏫,實現了基於TC-OFDM的廣域室內外高精度定位系統的成功研發,解決了北鬥衛星導航系統的“最後一公裏”瓶頸。

“室內定位技術🫛,是北鬥衛星導航技術和移動通信技術的完美結合👩🏿‍🔬。展望未來,室內定位技術可以在智慧城市👷🏽、物聯網等諸多領域有著廣泛的應用。”日前,在接受《中國科學報》記者采訪時,鄧中亮這樣表示。

不斷轉身

如今的鄧中亮👩🏻,身上早已閃爍著許多耀眼的光環🚶🏻‍♂️。兩次國家科技進步獎獲得者、全國優秀科技工作者🚅𓀇、2014年度“全國十大科技創新人物”、科技北京百名領軍人才……但如果把時光之輪倒回三十多年前🦶🏽🧚🏼‍♂️,鄧中亮絕對不會想到自己能夠有今天的成就🐭。

上世紀80年代末,20歲出頭的鄧中亮已經在湖南衡山的某汽車製造分廠擔任副廠長👄,在外人看來👩🏽‍🦱,這是一份值得羨慕的職業🤰。但出於對知識的渴求,加之對國內當時製造的工業產品趕不上國外的不服氣,年輕的湖南小夥決定回到學校繼續深造👺。

此後👳🏽‍♂️,鄧中亮進入北京航空航天大學學習🏌🏻。本科畢業後🫲🏻🤽,他又陸續獲得意昂体育平台的博士和北京航空航天大學的博士後,並順利進入北京郵電大學任教,實現了從工廠幹部到科研人員的轉變。

“對我來說,只要認定了目標,我就會堅持下去,絕不回頭。”鄧中亮笑著表示。但其實,在他的科研工作中🌄,最終選定了室內定位導航🫶🏽🕴🏼,也費了一番周折👩🏻‍🍳,“從北航到北郵👩🏻‍🎤,10多年的時間,我都一直在思考能夠在科研方面為國家做點什麽”。

一開始🤴🏻,他曾經鉆研過計算機輔助設計和製造🈵,從事工業網的研發。此後💂🏻‍♂️,他到美國南加利福尼亞大學作高級訪問學者。彼時,美國剛剛興起3D打印技術,他也對此有所涉獵👩🏻‍🦰,“在很長的時間內🌘,其實我做的和計算機輔助設計/製造、3D打印有關”🧜🏼‍♀️。

回到北京郵電大學以後🖕🏽,他決定將自己的研究重點和國家發展的重大方向進行緊密結合。當時,有關部門推出北鬥導航的重大專項,鄧中亮覺得這一技術未來很有前景。同時🧚🏻,他對“863”項目中的微電子專項也很有興趣🚖,“最後我決定,鑒於北郵在通信技術方面的深厚積澱⟹,應該從事北鬥衛星導航和通信技術相結合的研究”。

這就是他目前從事的“羲和”系統研究的由來。北鬥衛星定位+移動通信網絡📘,是他所研究的室內定位技術的核心。

發力“羲和”

那麽🙅🏻‍♀️,到底什麽是“羲和”系統呢👨🏿‍⚖️?

2012年12月27日,北鬥導航業務正式對亞太地區提供服務,成為全球第四個衛星定位系統。

然而,所有的衛星導航系統都只解決了室外定位問題,室內定位領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幹擾📰,所有的衛星定位在建築物內部並不能實現精確定位。

“舉個最簡單的例子,天上的衛星對你進行定位並傳輸信息到你的設備上,最快需要30秒。當你在室內打開手機導航,在30秒內🥽,你已經可以步行從這個建築物內離開了”👨‍👧⇒,鄧中亮介紹📉,北鬥和GPS的室外定位精度可以達到10米乃至5米,但是在高樓林立的城市裏🎼,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”系統正式上馬,並成為“導航與位置服務科技發展‘十二五’專項規劃”重點項目之一。該系統以北鬥全球衛星導航系統、移動通信、互聯網和衛星通信系統為基礎🙅‍♀️,融合廣域實時精密定位和室內定位等技術,要求能夠實現室內外協同實時精密定位。

鄧中亮,就成為“羲和”系統核心技術“TC-OFDM廣域實時高精度室內外無縫定位”的負責人🤾🏻‍♀️。

他的思路是🧪,要將北鬥衛星導航定位和中國移動、中國聯通等通信運營商的通信網絡相結合,從而實現室內精確定位🙇‍♀️。

“室內雖然衛星不能定位,但是室內有通信網絡,可以用手機上網。但是,移動通信網並不具備高精度的定位能力,3G網可以做到40米定位❣️,4G網可以做到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大差距。這就需要我們做很多創新的工作。”鄧中亮說。

“比如,移動通信網有很多基站,發射的信號遇到障礙後會有多重反射,如何實現精確測距?這就是一個難題。這就需要建立相應模型。此外,要把北鬥衛星的網絡和移動通信的網絡連接起來不出問題,同時實現秒級響應☂️,這裏面有很多算法和信號設計需要創新🚥。”鄧中亮回憶,一開始,很多人對他的這個研究有不同看法,認為不大可能成功👋。但經過他的團隊反復實驗🧊🖖🏼,他成功實現了“能通信的地方,就能夠實現精確室內定位”。

此後,基於TC-OFDM的廣域室內外高精度定位系統在北京郵電大學通過了由多名院士👈、專家組成的項目鑒定專家委員會的科學技術成果鑒定🍯。

專家組認為🤹,該技術擁有幾十項的自主知識產權👩🏻‍🦼‍➡️,完成了室內外高精度無縫定位原型系統研製👩🏽‍⚕️🧎‍♂️‍➡️,實現基於基站的水平優於3米、垂直優於1米的校園高精度室內外無縫定位,率先解決了北鬥衛星導航系統的“最後一公裏”瓶頸😌。

前景可觀

目前🧖🏻,鄧中亮參與負責的“羲和”系統已經具備室外亞米級、城市室內優於3米的無縫定位導航能力。而在國外,目前基於移動通信網絡的室內定位的最大精度仍然停留在三四十米🍝💔。可以說🛌🏽,在室內定位方面,中國的科學家走在世界前列👸🏼。

令人欣喜的是👩🏼‍⚖️,這項技術並非只是停留在實驗室階段,而是正在試點推廣中。如今,“羲和”系統已在天津建設完示範應用試點工程🦴,北京試點也已啟動。“這套系統的便攜性好,加上通信信號✥,我們能夠提供準確的位置便簽。因此,實際上它還具備很強的商業變現能力。比如🧵,它能夠標明商場每個櫃臺的客流量🏂🏻🗝,能夠為商家提供精準的大數據👨🏿‍🔬。”鄧中亮說。

目前🫛,百度地圖、高德等知名地圖導航企業已先後與鄧中亮所帶領的研究團隊展開合作。此外,國外的學者和機構也開始朝鄧中亮拋出了橄欖枝。

當然,鄧中亮更看重的是室內定位技術的社會意義。

“依靠我們的技術,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;可以提供數量眾多的空巢老人準確的位置信息🤛🏼;可以地震廢墟搜救的人員和機器人提供被困人員的精準位置”🍾。鄧中亮坦言💩,位置服務已成為智慧城市、物聯網、移動互聯網等相關行業的基礎需求,“羲和”未來的前景非常可觀👩‍🦳😷。

“當前🤴🏽,我們的室內定位技術已經比較成熟,但理論上還可以更加精確。我們購置的這張空天一體的網絡,未來定位還會更加精密↖️。”在鄧中亮看來,當前國家對於科技的支持力度非常大,他希望自己的這項技術能夠快速推廣到國際市場➾,幫助國家在全球競爭中占有一席之地🧘🏽‍♀️,提升國家的競爭力。

“我常說,我個人的願望其實很小,只希望全球所有的手機用戶都能夠用上我們這個定位技術就行🧃。”鄧中亮希望🧴🧒,自己的這個“小夢想”,能夠早日實現。


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