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通信导航融合高精度定位推动5G定位国际标准发展

2022-06-07 09:31:48 来源:科技日报
  定位导航与位置服务是国家安全、经济发展和社会民生依赖的重大基础设施,已成为现代物流、公共服务、社会安全重要技术手段。精准位置服务在应急救援、车辆导航、反恐维稳、特殊人群关爱等领域越来越重要,新型位置服务技术已成为我国发展战略新兴产业的重大需求,也成为了国际科技经济竞争焦点。近年来,随着制造行业的数字化转型加速,人与人、人与物、物与物之间的协作越来越多,位置信息的高精度定位需求日益凸显。北斗、GPS等全球导航卫星系统解决了室外高精度定位服务,但因信号覆盖问题无法实现室内高精度定位。2G、3G、4G实现了室内的广泛覆盖,但定位能力弱,传统室内定位技术如WIFI、蓝牙、UWB等无法满足大范围、低成本的室内高精度定位。

  5G作为新一代信息技术,是我国数字经济的底层支撑,根据中国信息通信研究院测算,2020-2025年,5G网络建设投资累计将达到1.2万亿元,带动产业链上下游以及各行业应用投资超过3.5万亿元。赋能5G高精度定位能力,利用5G“新基建”实现室内外无缝高精度位置服务成为全球发展的新方向,对于解决室外到室内“最后一公里”高精度、低成本位置服务具有重大意义。因此,抓紧5G高精度定位发展基于,开展5G高精度定位技术的标准化工作对我国位置服务领域发展具有重要战略意义。

  北京邮电大学无线通信与定位融合研究中心深耕移动网络高精度定位领域多年,在团队学术带头人邓中亮教授的带领下,一步步地攻坚克难,攻克了通信网室内高精度定位国际难题,提出了共频带通信网增强定位理论方法与架构,在星地一体的导航通信融合理论方法和信号体制、复杂环境精确测量、异构信息融合、空间信息建模、视觉导航等基础理论与关键技术方面取得了重大突破。这一理论方法的重大突破,为我国5G高精度定位标准提供了重要基础。

  在科技部的大力支持下,5G通信网高精度定位技术已落地应用,通导一体化定位基站、增补器、芯片、终端等定位装备已经与华为、华力创通、海格等多家权威企业合作开展产业化应用,推动了应急救援、生产安全、智慧交通、老年关爱等重要民生行业应用,促进了社会经济发展,增进民生福祉,助力智慧社会建设。

  5G高精度定位国家标准获通信标准化协会大力支持

  随着5G高精度定位在全国各地的落地应用,5G高精度定位技术的标准化已经势在必行。为此,中国通信标准化协会给予了大力支持,在项目团队和中国信息通信研究院的联合建议下,设立“导航和位置服务特设任务组”(CCSAST9)开展与通信行业相关的导航与位置服务标准化研究,构建通信和导航一体化的标准体系,积极跟踪和组织参与3GPP、IEEE和OMA等国际标准化组织的相关工作,推进我国北斗系统以及室内定位技术的国际化应用。并在此特设任务组下设立第三工作组,开展5G高精度定位国家标准的制定工作。5G高精度定位国家标准体系从此诞生。

  2018年4月3日,北京邮电大学、中兴通讯股份有限公司、中国信息通信研究院牵头,在中国通信标准化会议上提交了推荐性国家标准《基于移动通信网的带内与共频带定位技术要求与测试方法》的立项申请,得到了参会单位的一致认可。

  2018年9月成立本标准的项目起草组,标准起草单位包括:北京邮电大学、中兴通讯股份有限公司、中国信息通信研究院、北京首科信通有限公司、北京东方计量测试研究所等,项目组对标准起草内容和分工进行了讨论,并确定了标准起草计划。

  2020年10月,《基于移动通信网的带内与共频带定位技术要求与测试方法》国家标准完成了标准草案征求意见稿的撰写,正式进入预审阶段,并计划于2022年完成标准的送审工作。

  出征3GPP,中国团队志在必得

  空口技术被誉为移动通信“王冠”,赋能5G空口高精度定位能力,是5G发展的必然趋势,因此全球包括高通、华为、英特尔、爱立信、中兴在内的各大通信公司在5G定位的分会场上都使出了浑身解数,力争5G高精度定位标准。邓中亮教授团队的5G高精度定位技术更是以其定位精度高、不占用通信资源的独特优势,在5G定位标准立项前便得到了国内企业的一致认可。

  2018年10月8日,中国成都,5G定位分会场上,北京邮电大学邓中亮教授提出的共频带定位技术作为5G新兴定位技术获得了业界的广泛关注,邓中亮教授团队经过与国际各大企业展开了激烈的协商与讨论,最终将5G定位精度需求由数十米提升至三米。

  2019年3月1日,经过三次会议的激烈讨论后,本次会议的主要内容为对5G高精度定位研究报告TR38.855的第一个发行版进行草稿撰写。由于各单位提出的定位方案能否被TR38.855采纳直接决定了其方法是否会在5G高精度定位标准中出现,因此各单位都派出了大量经验丰富的人员来进行讨论。虽然北京邮电大学邓中亮教授团队提出的共频带定位技术在5G定位仿真中性能具有明显优势,但出于公司与国家利益,很多国外企业试图将共频带技术移除出5G高精度定位体系中。最终,在邓中亮教授团队的不断努力下,在国内单位及部分国外单位(高通、爱立信、LG等公司)的大力支持下,经过激烈的讨论,把共频带定位技术成功推入了TR38.855。另一方面,为了最大限度地保护国家利益,北邮团队和国内各公司的努力下,成功将国外单位的部分技术方案移除出TR38.855,取得了5G NR定位标准制定的阶段性胜利。

  2019年8月26日,北京邮电大学邓中亮教授团队联合中兴、高通等公司共同推进定位信号连续播发技术以实现共频带定位技术的标准化。会议开始之前该方案受到了除本团队和联合公司外其他公司的反对,团队成员和中兴、高通联合同各个参会公司展开了激烈的讨论和角逐,最终获得RAN1副主席的认可,成功推进定位信号连续播发技术。5G定位信号因此具有了跟踪能力,5G定位信号的测距性能因此大幅提升,此次会议使得邓中亮教授团队在5G高精度定位国际标准取得了决定性的胜利。

  2020年7月3日,国际标准化组织3GPP宣布R16标准冻结,标志5G第一个演进版本标准完成,也标志着我国在5G高精度定位国际标准上迈出了重要的一步。

  世界已进入由标准规范、制约市场的时代,5G通信国际标准的竞争日益激烈。5G高精度定位国际标准的诞生,为5G提供了高精度位置服务的标准规范,为其他领域的5G应用标准提供了标杆性的作用,更为基于“新基建”的5G应用的全面铺开奠定了坚实的国际标准体系基础。未来,北京邮电大学联合华为、中兴等国内外知名企业将面向R17和R18演进5G高精度定位国际标准体系,从而进一步引领该领域的全球技术革新与科技进步。

  

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