我們的目標是實現全時域、全空域、高精度、高魯棒的定位導航。
說這話的人是北京郵電大學教授、博士生導師鄧中亮。作為業界頂尖科學家，鄧中亮還有多重身份，比如國際歐亞科學院院士、災備技術國家工程技術研究中心主任、國家863項目負責人等等，也證明了鄧教授在學術領域的重磅地位。
北京郵電大學教授 鄧中亮
許多人可能好奇，定位導航這技術的應用點在哪里?除了日常出行定位，這項技術的應用場景還有哪些?未來定位導航技術的領先會為國家發展、大眾生活帶來哪些變化?帶著這些問題，我們采訪了鄧中亮教授，也同時打開了定位導航領域新世界的大門。
從“天網”到“地網”，定位導航領域面臨新課題
當今社會中，手機已經成為了我們最為依賴的數碼設備，而出行使用導航也是當下許多人的習慣。但如果稍有留意你就會發現，無論是高德還是百度，都會有“北斗衛星為您導航”的提示，這也是北斗衛星導航商業化應用的最直接體現。其實從2020年7月31日我國開啟了全球服務伊始，北斗衛星導航就被廣泛應用于航空、航海、通信、電力、交通、測繪等多個領域，如今更是覆蓋了全球200多個國家和地區用戶，成為了聯合國認可的四大全球衛星導航系統之一。
但衛星導航應用也不是萬能的。許多人都有類似的經驗——當我們身處室內，比如辦公室或者商場的時候，衛星導航定位就會出現比較大的誤差，手機也會提示“衛星信號弱”，這時候的定位系統就需要一種全新的室內定位方式。正如鄧中亮教授在采訪中提到的——“遮蔽空間和半遮蔽空間的環境非常復雜，衛星信號往往無法到達，可能被阻擋或干擾，這就產生了與我們需求之間的矛盾，而我們面臨的問題是如何解決這種矛盾”。
為了解決這個問題，業界展開過很多研究，也提出了包括圖像、無線、地磁、慣導等多種室內定位技術類型，其中僅就無線定位技術來說，就包括Wi-Fi、BLE、UWB、ZigBee、RFID等多種類型，可謂是五花八門、千頭萬緒。而面對這些選擇，鄧中亮教授在經過多年鉆研與探索，提出了天地一體定位架構，通過北斗+移動通信網等多源融合定位等系列新技術，突破了異構系統融合定位難題，實現跨物理層的信號融合，使得天地一體定位精度進一步提高。
“5G是‘地上的網’，北斗是‘天上的網’，5G解決地面復雜空間信號覆蓋的問題，北斗解決時間基準的問題，北斗+5G的融合與相互賦能帶來了海量的高精度、高時效的地理大數據”，在談到技術優勢的時候，鄧中亮教授介紹說。在他看來，5G網絡的最大優勢就是速度快、時延低、允許接入的用戶多，現在也有了高精度定位的能力;而北斗系統，無論是測速精度還是授時精度、包括服務的可靠性都在行業前列。如此一來，二者的結合就可以滿足全覆蓋的高精度需求，發揮強強聯手的優勢。
這也解釋了鄧中亮教授研究的初衷。作為業界頂尖學者、2014年全國十大科技創新人物、2020年獲全國創新爭先獎獲得者，鄧中亮教授在無線定位理論、技術研究與工程實踐領域深耕了20多年，也多次榮獲國家技術發明獎和國家科技進步獎等獎項，發表核心論文超200篇，獲授權發明專利超百項。在他的帶領下，目前北郵核心團隊已經培養了國內外博士20余名，碩士200余名，為我國網絡與位置服務領域培養了一批富有創新能力的師資隊伍和產學研人才，為構筑國家無線定位領域研究與教學高地做出了重要貢獻。
厘米級定位，打造世界領先的定位平臺
早在2014年，在國家多個部委支持下，鄧中亮教授帶領團隊研制了“羲和”系統，提出了高精度定位與通信融合的新型信號體制，把通信網變成了一張既能通信網、又能高精度定位的網。
“羲和”，這個以中國傳說中太陽神命名的稱呼，正如陽光那樣普照大地，其定位能力也達到了室外亞米級、城市室內優于3米的無縫定位導航能力，率先解決了北斗衛星導航系統的“最后一公里”瓶頸，是我國在室內位置服務科學研究技術的重大突破，經由多名院士專家組成的專家委員會鑒定達到國際領先水平。值得一提的是，“羲和計劃”不僅僅是研制了一套系統，更形成了幾百項自主知識產權和一系列關鍵技術突破，相關研究還拉動了從芯片到終端、從基站到網絡、從運營到服務的整個導航通信產業鏈的發展。
但隨著時間的發展，鄧中亮教授已經不滿足于這樣的定位精度，為此他借助通信融合“共頻帶”定位方法、無線融合快速定位關聯計算方法、多系統融合高可靠定位等多種前沿技術手段，打造出了天地聯合定位架構，建設了世界首個室內外無縫高精度導航位置服務平臺。
天地一體定位是鄧中亮教授多年研究的重要成果，也是解決全時空定位導航難題的關鍵。上文提到，要想解決室內外定位差異的問題，就需要實現通信導航融合，將室外高精度定位延伸至室內，借助于5G技術實現位置精準感知服務，最終達到室內外全空間無縫高精度定位的效果。而在談到為什么選擇5G而不是其他技術的時候，鄧中亮教授也是感悟良多。
“過去的技術限制了通信網絡的位置服務應用范圍和效能，但現在國家花費巨資打造了全面覆蓋的5G網絡。隨著5G定位技術的突破，這張網絡的潛力被充分釋放出來，它可以實現分米級甚至更高精度的定位，這是前所未有的進步。未來全球范圍內的通信、導航、定位需求都可以在這張網絡上得到滿足，這讓它成為了全世界的共同選擇和共同目標”。鄧中亮教授此時有些激動，面對如此巨大投入的網絡，僅產生通話價值是遠遠不夠的，鄧中亮教授更希望借助于5G的技術優勢，實現無縫定位技術的突破。
“賦予通信網高精度的定位能力是全球關注的重點和核心”。據2023年全球數字經濟大會報告顯示：截至4月底，全國累計建成5G基站超過273萬個，5G網絡覆蓋所有的地級市，5G移動電話用戶6.34億戶，千兆光網用戶突破1億戶，移動物聯網用戶達19.84億戶。即便承載了如此龐大的用戶，5G網絡依然有著充分的應用活力，5G網絡的高帶寬、低時延對于物聯網應用等技術覆蓋也起到了關鍵的橋梁作用。
這樣一來，以導航衛星為核心，再整合所有5G通信網資源，就可以形成一張用于定位服務的網絡，而且不需要單獨去建設。通過將衛星定位系統與無線通信網相結合，可以實現更加全面和智能的定位導航服務，也可以應用在交通、制造等眾多領域當中——“解決通信和導航之間的矛盾，將通信和導航融為一體，將產生非常巨大的應用前景。”
“我們取得了很大的突破，我們的定位精度在與國際巨頭的比較中處于領先地位，這表明我們在定位導航領域取得了顯著的進步和成就”。在采訪中，我可以明顯感覺到鄧教授在談及自身研究成果時的自信與底氣。當提到該技術位于“世界前列”的時候，鄧教授特別強調——不是前列，而是領先。
這也是頂尖科學家實事求是的態度。一直以來，科技被視為第一生產力，而領先的技術更可以推動產業的快速升級，從而奠定中國在該領域的領軍地位。具體到定位導航領域，鄧教授通過打造隱嵌信噪融合體系，解決了困擾多年的世界難題，形成了在技術上的大幅度突破。不僅如此，他已經將該體系融入新的5G國際標準，也證明了中國在這一領域研究的頂尖優勢，甚至鄧教授也自豪的表示——當2017-2018年，當其他國家還只有米級定位的時候，我們的北斗+5G室內外無縫定位技術已經可以實現分米級以上精度的定位。
持續保持技術領先，打造開放合作的生態系統
眾所周知，全球四大導航系統中，除了我們自己的北斗，還有美國全球定位系統(GPS)、俄羅斯“格洛納斯”系統和歐洲“伽利略”系統。如今，我們已經借助于北斗+5G室內外無縫定位技術站在了世界前列，那么我們的優勢在哪里，其他國家是否具備挑戰我們的實力，對我們造成威脅呢?針對這個問題，鄧教授也給出了自己的回答。
在他看來，任何技術發展都需要最終的應用落地。無論是我們的北斗還是國外的GPS，也無論是5G定位還是WiFi、藍牙乃至于偽衛星，每一種技術的落地都需要獨立投資和運營。也正因為如此，如果不加以合理規劃和整合，不同技術的應用智慧導致資源的浪費和效率低下。“我們的出發點是通過將5G網絡賦能高精度定位能力，以便在應用時更加方便和高效。通過這種方式，我們可以利用已有的通信基礎設施，同時賦能高精度定位導航的能力，從而節省大量的資源和成本，實現更好的定位服務”。
這不僅是技術問題，更是運營成本與可持續發展的問題。“衛星定位導航之所以被選擇，一個重要的原因是其成本相對較低，只需投入600多億人民幣就可以實現全球覆蓋，只要沒有遮擋，就可以實現定位導航。對于很多空間目標來說，它已經能夠解決問題，所以這是一個很有吸引力的方案。另一方面，現在通信網的能力已經相對較強，比如5G網絡已經達到了Gbps級的通信能力。在這種情況下，是否還需要類似Wifi、藍牙、超寬帶和偽衛星這樣的技術來建設地面定位網，確實是一個值得探討和思考的問題。因此，未來的發展趨勢需要仔細研究和評估”。
對于那些還在糾結于使用何種技術的研究人員來說，鄧教授的一席話可謂是醍醐灌頂，也從技術、應用、發展等多個角度對當下的定位導航領域進行了深度分析。當然他也承認未來或許還有更先進的技術出現，這也恰恰要求科學家們持續的研發和創新，但就目前應用來說，5G已經成為業界最主流、也是最佳的選擇。“我們走在世界領先地位，更是在整個通信定位技術領域的最前沿。我們將繼續努力保持這一領先地位，為世界的科技進步和社會發展做出更大的貢獻”。
這就是鄧中亮教授的家國情懷，也是他“技術報國”精神的最好體現。當然對于應用來說，如何能夠快速、高效、低成本、大范圍的落地也是關乎未來國家發展與大眾應用的關鍵問題。在談到生態建設與合作伙伴拓展的時候，鄧中亮教授也表示愿意打造“一個開放、合作的生態系統”——如果我們能夠建立更加開放的共識，充分利用互聯網和信息技術的優勢，將我們的成果共享給需要的人，不僅可以推動技術的快速發展，也可以獲得更多的合作和支持。因此，我堅信，只有形成更加開放、包容的科技生態系統，我們才能更好地促進科技成果的轉化和應用，為國家和社會經濟的發展作出更大的貢獻。這需要我們共同努力，解決相關的問題，形成更加開放和合作的科技文化。
我們正處在一個數字化發展、萬物互聯的智能化時代。在這個時代中，人與人的交互已經不是全部，未來我們更多要像科幻電影中看到的那樣，進行人與物甚至物與物之間的交互，這將是萬物互聯的世界。而要實現這一點，就意味著需要精準的感知，需要讓數據在萬物之間自由流動，而鄧中亮教授所研究的、所要實現的也正是如此。
如今，“北斗+5G”室內外無縫定位技術憑借著技術上的領先優勢，已經應用在諸多領域中，比如智慧城市管理中的城市精細化管理、現代物流中的倉儲配送與存放、綠色智慧樓宇、智慧醫療、智能制造、智慧礦山等多個場景中。
正如鄧中亮教授在采訪中提到的：“’要服務全球、造福于人類’，這就對我們的技術和服務提出了更高的要求。我們也將積極尋求解決方案，使得整個系統能夠更加精準地測量定位，實現網絡之間的協同工作，并融入智能控制，以應對各種復雜場景”。
