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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）

我国大部地区将出现寒潮雨雪天气******

　　一、天气实况

　　1、国内实况

　　昨日新疆北部出现降雪和大风降温天气 今晨河南山东江苏等地有大雾

　　昨日08时至今日06时，新疆伊犁及沿天山地区等地出现中到大雪，乌鲁木齐和克拉玛依局地暴雪（10～11毫米）；广西东部和南部、广东中西部、海南岛东南部以及台湾岛东部等地部分地区出现中雨或大雨，局地暴雨（50～66毫米）。

　　今日05时较昨日05时，新疆北部等地出现6～10℃降温，局地降幅超过12℃；上述地区及甘肃西部等地有7～9级、局地10～12级阵风。

　　今晨，河南、山东、安徽中北部、江苏及四川盆地西部等地出现部分地区能见度不足1公里的大雾，河南中部、山东南部、江苏北部等局地不足100米。另外，新疆东部和南疆盆地出现沙尘天气，局地沙尘暴。

　　2、国外实况

　　(1) 西伯利亚南部欧洲中南部有较强雨雪

　　过去24小时，东欧东部、大高加索地区、西伯利亚中南部、远东地区中南部、贝加尔湖地区、哈萨克丘陵南部、伊朗高原北部、阿拉斯加地区、五大湖地区等地出现小到中雪，局地大到暴雪；西欧南部、中欧东部和南部、南欧东部、美索不达米亚平原南部、中南半岛南部、菲律宾群岛中南部、大巽他群岛、新西兰北岛、美国西部沿岸、巴西高原南部等地部分地区出现小到中雨，局地大到暴雨。

　　(2) 北美气温偏高 东欧中亚气温偏低

　　过去24小时，北欧、南欧东部、蒙古高原、贝加尔湖地区、加拿大中西部、美国北部、阿根廷中部等地日平均气温较常年同期偏高4~8℃，局地偏高10℃以上；东欧大部、中亚、西伯利亚北部日平均气温较常年同期偏低6~10℃，局地偏低12℃以上。

　　二、重点天气预报

　　1、国内重点天气

　　我国大部地区将出现寒潮雨雪天气

　　受强冷空气及南支槽影响，12日至15日，我国大部地区将先后出现雨雪及大风降温天气。其中西北地区东部、华北、东北地区大部、黄淮、江淮、江汉、西南地区东部、江南北部等地将有小到中雨转小到中雪或雨夹雪，部分地区大雪，局地暴雪；江南中南部、华南等地有小到中雨，部分地区大雨，局地暴雨，部分地区伴有雷电天气。1月12日08时至1月16日08时，寒潮天气将自西向东影响我国大部地区，其中，12日主要影响西北地区，13日至15日影响我国中东部地区。我国大部地区气温将先后下降8～12℃，其中，新疆沿天山以北、甘肃西部和中南部、内蒙古中东部、东北地区、江汉东部、江淮、江南、华南北部、贵州等地降温14～18℃，内蒙古中东部、黑龙江东部、吉林东部、辽宁东北部等地的部分地区降温超过20℃，并伴有4～6级、阵风6～8级的大风，新疆山口风力可达9～11级或以上。东部和南部海区有7～9级风，阵风可达10～11级。降温过后，17日早晨，最低气温0℃线将南压至云南东部至贵州南部、湖南南部、福建北部、浙江东部一线（见图1）。

　　1月12日08时至1月14日08时，新疆沿天山以北、甘肃大部、宁夏、陕西北部、内蒙古大部、东北地区等地部分地区将先后降温8～12℃，其中，新疆沿天山以北、内蒙古中东部、黑龙江中东部、吉林东部、辽宁东北部等地部分地区降温14～16℃，局地可超过18～20℃。新疆东部、甘肃中西部、内蒙古大部、东北地区、华北等地有6～8级大风，新疆山口风力可达9～11级或以上。东部海区有7～9级风，阵风可达10～11级。新疆东部和南部、青海西北部、甘肃西部和东部、内蒙古西部、宁夏、陕西北部等地有扬沙或浮尘，局地有沙尘暴（见图2）。中央气象台1月12日06时继续发布寒潮蓝色预警。

图1 全国

大风降温

预报图（1月12日08时-16日08时）

图

2

全国

大风降温

预报图

（1月12日08时-14日08时）

　　2、国外重点天气

　　（1）东亚有寒潮天气

　　未来三天，帕米尔高原、贝加尔湖地区、蒙古高原、远东地区西南部等地将有6~12℃降温，部分地区降温12℃以上，伴有4~6级风，部分地区6级以上风，上述地区将有小到中雪或雨夹雪，局地大到暴雪。

　　（2）北美西部和东部沿岸有较强雨雪

　　未来三天，加南大西南部、拉布拉多半岛南部、美国西部有中到大雪或雨夹雪，局地暴雪到大暴雪，美国西部和东北部沿海地区有中到大雨，局地暴雨。

　　（3）澳大利亚南部阿根廷北部有高温天气

　　未来三天，澳大利亚南部、阿根廷北部部分地区有高温天气，日最高气温35～37℃，局地可达40℃左右。

　　三、未来三天具体预报

　　1月12日08时至13日08时，新疆南疆盆地西部、甘肃西部、青海西部、内蒙古大部、黑龙江西北部和东部、吉林和辽宁东部、华北北部等地部分地区有小到中雪或雨夹雪，其中，新疆南疆盆地和南疆西部山区等地部分地区有大到暴雪（10～16毫米）。东北地区西部、华北中南部、黄淮、江淮、江汉大部、西南地区东北部、江南、华南大部、台湾岛大部等地部分地区有小到中雨，其中，安徽南部、江西北部和南部、浙江北部、广西东部、广东西北部等地部分地区有大雨（25～45毫米）。新疆东部和南疆盆地、甘肃河西、内蒙古中东部、吉林西部等地部分地区有4～6级风，其中，新疆山口地区风力可达9～11级及以上。新疆东部和南部、青海西北部、甘肃西部和东部、内蒙古西部、宁夏、陕西北部等地部分地区有扬沙或浮尘，局地有沙尘暴（见图3）。

图3 全国降水量预报图（1月12日08时-13日08时）

　　1月13日08时至14日08时，新疆南疆盆地西部、青海北部、甘肃大部、宁夏、陕西中北部、山西、内蒙古大部、河北、北京、天津、东北地区大部等地部分地区有小到中雪或雨夹雪，其中，新疆南疆西部山区、陕西中南部、山西大部、河南西部等地部分地区有大到暴雪（10～15毫米）。辽东半岛、山东半岛、江淮、江汉、江南、西南地区东部、华南大部等地部分地区有小到中雨，其中，河南南部、安徽西北部、湖北东部、江西东部、浙江中南部、福建西北部等地部分地区有大雨（25～45毫米）。新疆南疆盆地、内蒙古西北部、陕西北部、黑龙江东北部、吉林西部、河南南部、江苏北部等地部分地区有4～6级风，其中，新疆东部部分地区有6～7级风。渤海、渤海海峡、黄海大部海域、将有6~8级、阵风9级的偏北风，其中渤海部分海域风力可达9级、阵风10~11级（见图4）。

图4 全国降水量预报图（1月13日08时-14日08时）

　　1月14日08时至15日08时，新疆南部、西藏东南部、青海、甘肃中东部、宁夏、陕西、山西、河北中西部、山东、河南、湖北等地部分地区有小到中雪，其中，陕西中南部、山西南部、河南北部、湖北西部、四川盆地北部、重庆东北部等地部分地区有大到暴雪（10～15毫米）。江淮大部、江南大部、西南地区东南部、华南、台湾岛等地部分地区有小到中雨。新疆沿天山地区和南疆盆地、甘肃河西、山西北部、黑龙江东北部、河南、湖南、江西北部、四川盆地等地部分地区有4～6级风，其中，内蒙古北部、青海西部等地部分地区有6～7级风。渤海、渤海海峡、黄海大部海域、东海大部海域、台湾海峡、台湾以东洋面将有6~8级、阵风9级的偏北风，其中渤海部分海域风力可达9级、阵风10~11级（见图5）。

图5 全国降水量预报图（1月14日08时-15日08时）

　　制作：张小雯 张夕迪 李坤玉 签发：陈涛

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）