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)
越南琴匠“知音故里”遇知音******
中新社武汉2月1日电 题:越南琴匠“知音故里”遇知音
作者 武一力
踏入武汉东湖大李村,丝丝缕缕琴声不绝于耳,时而清脆,时而雄浑。在一座名为“南天坊”的古朴院落内,主人阮延俊抚琴而歌,三五宾客围炉而坐,听琴品茗。
“古琴,是我在武汉遇到的‘知音’。”阮延俊近日接受中新社记者采访时说。
阮延俊来自越南广治省,是一名古琴演奏家、斫琴师。18年前,热爱中国文化的他来到华中师范大学研习中国古代文学,成为文学博士。毕业后,阮延俊留在武汉,传授古琴演奏和斫琴技艺。
中国传统乐器古琴,至今已有3000多年历史。而武汉是“知音故里”,伯牙抚琴遇知音子期的故事就发生在这里。
学好中国乐器绝非易事。起初,阮延俊一有空就泡在图书馆查阅古琴文献,从北宋《碧落子斫琴法》,到中国现存最早的琴曲专集《神奇秘谱》,一本本“啃”,一曲曲练。“许多古籍都是竖排繁体,晦涩难懂,我要花大功夫查资料、请教师长,以便了解其中的历史文化。”阮延俊说。
比读古籍更难的,是认琴谱。阮延俊家中有一面刻满字的墙,看似汉字,却非汉字。他介绍,这是古琴减字谱,用汉字中某一字或偏旁减笔来表示弹奏的弦数、徽位、左右手指法,如勾、挑、抹等,是五线谱无法取代的。作为演奏者,必须将减字谱熟记于心。
“善琴者善斫。”斫琴,即制琴,学会了演奏,阮延俊开始自学斫琴。古琴制作皆沿古法,要经过涂生漆、刮灰胎、上弦调音等百余道工序,制作一床琴平均耗时三年。
“槽腹是斫琴关键的一步,决定古琴的音质。”阮延俊一手按着古琴面板,一手拿着铲刀,顺着木纹反复将槽腹打磨至适宜的厚度。他时不时用食指叩击面板,侧耳倾听低音是否纯粹浑厚,高音是否清亮通透。
以琴为伴,亦以琴会友。阮延俊还记得多年前亲手制作的第一床古琴,那时还在上学的他囊中羞涩,只能在网上买便宜的材料制琴。当老板得知这位外国小伙痴迷中国乐器,豪爽地将材料免费寄给他。如今,两人已成了无话不谈的“琴友”。
扎根中国18年,阮延俊踏遍中国名山大川,朋友遍及南北各地。他和自己的博士生导师戴建业不仅成了知音,更是情同父子,每天打电话分享生活见闻、交流学习心得。今年春节,阮延俊照例邀请师长、好友来家里小聚,弹弹琴、聊聊天。
阮延俊还收养了小狗“巍巍”和流浪猫“洋洋”,分别取自俞伯牙钟子期“高山流水”故事中的“巍巍乎若泰山”和“洋洋乎若江河”。“从某种意义上说,它们也是我的知音。”他笑道。
阮延俊心中一直有个愿望:将古琴带回家乡。“音乐无国界,我计划在家乡建设一个以古琴为主的中国传统文化传播基地。”(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)