我國有10億手機用戶位置服務、逾每年100億人次流量的車站/航站樓、數(shù)十萬高層建筑、數(shù)萬大型商場、展覽館、煤礦等等對室內(nèi)定位提出了迫切需求。人們80%以上的時間處于室內(nèi)，四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)因信號弱，無法室內(nèi)定位，產(chǎn)生衛(wèi)星導航室內(nèi)定位“最后一公里”難題。為此，諾基亞、三星、蘋果、Google等成立“室內(nèi)定位聯(lián)盟”， 圍繞室內(nèi)定位展開了激烈的競爭。我國“國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要”、科技部863專項、發(fā)改委衛(wèi)星應用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項中大力支持室內(nèi)定位研究與應用。“廣域室內(nèi)外無縫高精度定位與位置服務”已成為各國正在攻關的難點和科技競爭水平重要標志。
室內(nèi)定位需達到水平3m，垂直1m精度才能區(qū)分樓層與房間，產(chǎn)生巨大應用價值。wifi等技術(shù)雖能在局域達到3m—5m精度，但需要布置大量節(jié)點，需指紋數(shù)據(jù)量極大，成本高，運維難。且在火災時斷電無法使用。移動基站信號覆蓋所有城市室內(nèi)外，具有廣域定位條件，用戶量大，用于室內(nèi)定位非常經(jīng)濟，高通、愛立信等進行十余年攻關，但遭遇技術(shù)瓶頸，室內(nèi)定位誤差四十至數(shù)百米?；谝苿踊镜母呔仁覂?nèi)定位技術(shù)成為亟待攻克的國際難題。
北京郵電大學鄧中亮教授帶領項目組通過大量實驗分析首次發(fā)現(xiàn)基站定位區(qū)分度達5m—10m，實現(xiàn)米級精度定位具有可行性，但仍存在以下難題：通信基站單通信體制受室內(nèi)多徑、快衰落與非視距影響，導致室內(nèi)定位精度達數(shù)十米以上。地面基站信號傳播中非視距誤差高達數(shù)百米，嚴重影響定位精度。地面多基站定位時受基站間時間同步精度低，且無垂直方向測高能力。北斗/gps導航系統(tǒng)等存在室內(nèi)“最后一公里”問題，如何將地面基站與衛(wèi)星導航等系統(tǒng)有機融合起來，建立一個室內(nèi)外無縫的位置服務系統(tǒng)，并提升衛(wèi)星導航能力。海量位置服務中，用戶端位置回傳、服務端業(yè)務信息推送存在安全隱患。建立海量位置服務中的安全保障體系，是支撐大眾位置服務的重要前提。
項目組立足突破“廣域高精度室內(nèi)外無縫定位與安全位置服務”的國際公認難題，從2004年開始承擔了一系列國家重要項目，取得多項關鍵技術(shù)突破，并完成了多個應用系統(tǒng)。
項目在完成基于多基站距離特征編碼細分方法、多信號體制耦合協(xié)同偽距測量理論、非視距環(huán)境精確定位模型、天地一體無縫融合定位體系架構(gòu)四大基礎研究上，進行了產(chǎn)品研發(fā)，開展了應用服務，據(jù)此發(fā)明了tc-ofdm導航通信融合信號體制，將現(xiàn)有通信體制與導航信號有機融合，在與局域室內(nèi)定位系統(tǒng)的兼容方面，提出了基站與wifi的組合定位方法，實現(xiàn)高精度定位并作為基站定位系統(tǒng)的有效局域補充海量位置服務中，本項目建立了三層級聯(lián)加密與海量用戶支撐體系，提出了動態(tài)組合密鑰廣播與預加擾與位置信息動態(tài)聚類處理技術(shù)，建立了室內(nèi)網(wǎng)格空間模型等，實現(xiàn)了位置信息的安全、可靠服務以及海量用戶支撐。
基于上述成果，2011年研制成功基于基站的tc-ofdm廣域室內(nèi)定位驗證系統(tǒng)，完成終端、基站等原型設備開發(fā)，實現(xiàn)基于基站的水平優(yōu)于3m，垂直優(yōu)于1m的校園高精度室內(nèi)外無縫定位，為平安校園建設發(fā)揮重要作用。項目通過產(chǎn)學研相結(jié)合，完成室內(nèi)外高精度定位基礎設施研制與建設、基帶信號處理器和終端研制、定位及應用平臺研制、室內(nèi)外地理信息系統(tǒng)開發(fā)、標準規(guī)范制定等。2012年于天津濱海新區(qū)建立了全球首個基于廣域高精度室內(nèi)外無縫定位的消防救援平臺，實現(xiàn)了廣域水平優(yōu)于3m，垂直優(yōu)于1m的高精度室內(nèi)外無縫定位。此外，基于天地一體多網(wǎng)融合定位技術(shù)，在江蘇、安徽、新疆等地建立了老年人關愛平臺，在首都、虹橋等8大機場22航站樓建立了機場位置服務平臺，在全國多個商業(yè)廣場進行室內(nèi)位置服務應用。
與高通、愛立信等國外基站定位技術(shù)相比，定位精度由數(shù)十米大幅提升至水平優(yōu)于3米，垂直優(yōu)于1米，與wifi、rfid、藍牙、偽衛(wèi)星等其他室內(nèi)定位技術(shù)相比，是實現(xiàn)廣域室內(nèi)外無縫1—3米定位技術(shù)的最佳途徑。
經(jīng)鑒定委員會技術(shù)鑒定，評價為“在基于移動網(wǎng)絡的廣域室內(nèi)外定位關鍵技術(shù)方面取得了重大突破，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，總體技術(shù)達到國際領先水平，為國家應急救援、公共安全及廣域室內(nèi)外導航定位服務提供了重要的技術(shù)基礎，具有廣泛的應用前景，對提升我國相關產(chǎn)業(yè)的核心競爭力具有重要意義。”
項目成果已成為科技部羲和系統(tǒng)的重要組成之一，作為科技重大成果已列入國家多項計劃和衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃，引起了國外的高度重視，如美國官方稱“中國將建設羲和…形成室內(nèi)外無縫定位服務能力”。國外專家稱“這是一項更精確的定位科學技術(shù)”，“為位置服務提供更廣泛的覆蓋”。項目成果在智慧城市、移動互聯(lián)、大眾行業(yè)應用諸方面將產(chǎn)生更大的社會經(jīng)濟效益。從理論體系、技術(shù)發(fā)明、實踐應用諸方面，為我國位置服務產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了良好的基礎，為我國通信行業(yè)提供新的發(fā)展思路，為我國國家位置網(wǎng)建設提供新的技術(shù)途徑，對提升國家位置服務能力具有重大意義。(夏軍)
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