编者按

未来是什么样子？

在雄安未来之城场景汇上或能找到参考。

5月27日至6月26日，国内数百家企业和科创团队带着先进技术、创新创意，参加了北斗技术应用、下一代网络技术（IPv6）等场景汇中9项大赛25个细分赛道的决赛。

“汇未来技术 聚未来产业 建未来场景”是雄安未来之城场景汇的主题。场景也就是应用，地下空间导航、植物工厂、零碳建筑等不少场景，已在雄安落地应用。

这些关乎未来的场景怎么研发而来，又能为未来带来什么？本报推出“探访雄安未来之城场景汇”系列报道，为读者寻找答案。

■ 阅读提示

大规模地下停车场，找车位找到崩溃。好不容易停好车，购物回来绕来绕去又找不着车了。开上车从地下停车场出来，却不知道哪个出口距离下一个目的地最近。

地下空间越大，类似的需求越迫切。但由于地下空间建筑物遮挡等因素，地面上的导航系统挪到地下空间，用起来并不灵光。

雄安地下空间安全应急技术应用大赛决赛上，“北斗+室分地下空间导航”拿到了超大规模地下空间定位导航技术赛道冠军。

记者跟随研发团队的路测车实地体验，这一系统在地下空间如同安装了眼睛，能将导航定位精确到车位级。

我们走访了这一研发团队，了解这一技术是如何出炉的。

当地下空间有了“眼睛”

5月22日，雄安空天信息研究院副院长路兆铭正在讲解“北斗+室分地下空间导航”应用。河北日报记者白云摄

一圈，两圈……在灯火通明的雄安新区容东片区地下停车场转到第5圈了，记者和同事还是没找到目的地。

常用导航在地下空间的表现，并不尽如人意。这是因为受建筑物遮挡影响，信号在地下会衰减甚至被屏蔽，导航的精准性就大打折扣。

尽管硕大的地下停车场也悬挂了各种指示牌，但架不住这空间确实有点大，地下通行很容易迷路。在目标小区的2号楼、3号楼旁反复掉头、路过，却始终找不到1号楼。无奈，记者只能从2号楼前往地面，从地面绕到1号楼。

这里的地下空间到底有多大？

石家庄勒泰中心的地下停车场，拥有16万平方米2600个停车位。雄安新区容东片区95个小区的地下空间基本上互连互通，有400多万平方米约5万个停车位。

地下空间找不到停车位，停好后又找不到车，这样的窘境大部分人都遇到过。

不过，即将在“雄安行”App上线的“北斗+室分地下空间导航”板块，将解决这一问题。

地下导航真有这么神？

6月15日，记者跟随雄安空天信息研究院研发团队进行了路测。

路测车是一辆普通的商务车，开到雄安新区启泰花园南门后停下来。雄安空天信息研究院博士后初星河点开手机上一款名为“北邮室内定位”的测试App，请记者随机选择一个目的地。

记者输入南文营社区食堂，导航很快据此规划出一条路线。

地面部分的导航，看起来和常用导航软件没太大区别，但汽车驶入地下停车场入口，导航界面也随之一变——从以地面建筑为参照物，变为车位标号和楼栋单元。

地下导航的精度比记者想象的高。即将拐弯时，导航会提前几米准确提示。路测车穿过一排排车位，导航界面同步显示着通道两侧的车位标号，记者比对了下，分毫不差。

“目的地就在附近。”导航播报地下空间部分到此结束，但到终点还有一段距离。导航继续引导测试人员从停车位走到最近的电梯间，到地面后指引步行路线，没多远，食堂的招牌进入视线。

这也是“北斗+室分地下空间导航”的另一个特点——地上地下一体化定位导航。

几公里外的雄安空天信息研究院，团队负责人路兆铭站在地下北斗时空信息平台前，紧盯着屏幕上路测车的轨迹，他也是北京邮电大学信息与通信工程学院教授。

“每次路测都在找bug。”路兆铭说，这是他们团队在4年里重复做的事——研发，路测，找出bug，修复bug，再研发，再路测……

最新优化的功能中，导航能帮助车主寻找最近的地下空间充电车位。容东片区的充电桩约700个，对不熟悉地下空间的车主来说，从几万个车位中精准找到充电车位也很难。

初星河在目的地一栏输入充电桩，导航迅速给出一条最近的路线。路测车跟着导航在密密麻麻的车位中左拐右拐，停在距离最近的C075充电车位前。

“目前，地下空间导航的精度能达到车位级，约2—3米。”路兆铭说，这相当于给地下空间安装了一双锐利的眼。

当应用场景需求推动科研研发

1月26日，雄安空天信息研究院研发团队成员在雄安新区地下空间测试导航系统。路兆铭供图

地下空间导航的需求一直有，为什么最先在雄安新区被研发出来？

“是雄安新区的超大规模地下场景推动的研发。”6月14日，北京邮电大学，路兆铭带记者前往教学三号楼6楼会议室的路上，边走边回答。

雄安新区是国内首个大规模开发利用地下空间的城市，拥有380公里的地下综合管廊以及超2200万平方米的地下停车场。

新区巨大的地下空间，放大了地下导航不够准和人们的需求之间的矛盾。

“容东片区即将交付时，由于没有对应的参照物，地下施工的工人师傅，经常找不到出口。”路兆铭回忆。

2020年，北京邮电大学和中国铁塔股份有限公司组成了联合研发团队，路兆铭带队前往新区搞地下空间导航研发之初，在地下空间也经常迷路。

地下空间导航的需求并不是首次产生，但从没像新区这么集中和迫切。

那为什么常用的导航在地下空间会失灵呢？

导航借助的是卫星定位，其原理是通过北斗或者GPS卫星，测定卫星与接收器之间的距离，锁定接收器所在的位置并指引路线。

来到地下空间，因为建筑物的遮挡，地面上能用的方案到地下就行不通了。

此前，关于地下空间导航也有一些探索方案。但这些方案要么费用高昂，要么无法解决运维，要么手机端无法应用。

“地下空间导航，要技术新、价格低、可持续性强。”路兆铭说。这一难题之所以交到路兆铭团队手上，是此前他们一直在研究用无线信号做感知定位，尤其在4G/5G领域积累了很多经验。

也因此，2020年刚接触这一课题时，他们想借助已有的4G/5G信号在地下空间为人和车做定位。“很快就发现这条路不通。”路兆铭说，地下空间的4G/5G大多采用无源室分系统覆盖，来自不同天线的信号合路传输，导致无法区分信号来源，也就无法定位。

能不能把擅长定位的北斗卫星信号引入地下空间？

安装在小区顶部的天线，很顺利将北斗信号引入地下，但这路信号要并入原有的5G室内分布系统，和电信运营商原有4G/5G信号会产生干扰。

研发团队在地下空间增加了北斗室分定位单元，并研究出一套新的滤波算法，增强北斗信号的同时，还让它和其他信号达到相对平衡，各司其职。

有了定位信号，接下来是怎么定准。

北斗信号在地面的定位精度约10米。但在地下空间，10米范围可能分布着几排车位。“怎么把定位精度做到车位级，困扰了我们一年多。”路兆铭说。

反复尝试了上百种算法后，他们创造性提出了“5G+北斗组合式定位算法”。定位依赖于各种各样的观测量，观测参考量越多越准。“比如一个人站在群山环抱中，每个山头观察到的这个人位置都不同。1个人观测和10个人观测相比，肯定是观测点位越多，被观测位置的精准性就越高。”路兆铭说，同理，新算法将北斗卫星信号、5G信号等多源位置观测信息融合在一起，算出人或车更精准的位置。

解决了定位，还要解决成本问题。

6月15日，容东片区地下空间，抬头看会发现顶部布设着很多线，每隔15—30米就有两个白色“蘑菇头”，也被称为室分设备。

“室分天线加上机房里的合路器、5G的RRU等，都是原来就有的。我们新增的设备只有北斗室分定位单元。”初星河说。这一设备每8000—10000平方米安装一个，就能实现地下空间精准定位，比此前的方案节约成本50%以上。

研发工作进行到这儿，路兆铭团队和地下空间定位导航之间，就差一张地下空间数字地图了。

“这可能是整个研发过程中，最简单的一环。”路兆铭说，他们将数字地图加入导航系统中，这双“眼睛”终于能将新区地下空间看清楚了。

让科研拥有生命力

6月15日，雄安新区容东片区地下空间，雄安空天信息研究院工作人员正在路测。 河北日报记者白云摄

6月26日，雄安空天信息研究院，傅彬正在研究“北斗+室分地下空间导航”的应用场景。

在团队中，傅彬负责产业推广和模式探索，比如网约车直接开到乘客家的单元口、车主用导航反向找车，比如怎么和导航平台谈运营、和商家谈合作等。

这也是路兆铭团队在科研过程中，比较独特的一环。

以往高校的研发团队，关注点都在技术创新和产品研发上，产业化、推广应用都不擅长。

搞产业化推广，是研发团队缺钱吗？

早在2022年，在国家重点研发计划“交通基础设施”专项中，北京邮电大学信息与通信工程学院就成为“雄安新区交通设施数字化建设示范应用”课题的牵头单位，拿到了一笔科研经费用于“5G+北斗地下空间组合式定位导航”课题研究。

2023年，北京邮电大学与雄安新区、河北交通投资集团联合成立雄安空天信息研究院。研究院一年有5000万元资金支持用于搞科研。

“这些资金解决了团队的后顾之忧，大家可以全身心投入研发。科技创新要做到‘四个面向’，高校研发成果的价值需要在应用中实现，因此我们想的比研发本身要远一点。”路兆铭说，需求驱动产生的科研成果会更好地转化应用。

以订餐、购物等应用平台为例，应用场景多、有盈利模式，才能推动平台不断优化，也会提高用户黏性，形成正向循环。

“我们的研发成果如果不推广、不盈利，服务一个小规模的用户群体，后续谁来承担地图更新、软件维护等工作？”路兆铭说，科研成果也要形成成果转化闭环，科研项目才更有生命力。

持续更新是互联网思维。一锤子买卖是项目思维。

对于“北斗+室分地下空间导航”即将在“雄安行”上线，中国雄安集团交通有限公司副总经理王邵骞很期待。从去年开始，他也对导航提了一些意见，包括页面设计以及这一系统体量要更小、功能要更全。

“产品是研发成果的载体。这一研发成果在‘雄安行’上线，是基于用户需求，而不是科研。”王邵骞说，解决导航问题，仅是这项科研成果的初级探索，抓住用户在地下空间应用中的其他痛点，比如充电、付费等，会形成更细化的逻辑闭环。

关于这一点，路兆铭团队已经有了一些“想象”。他们准备在导航系统接入充电平台，车主可从导航系统预约并在限定时间内锁定充电桩，实现一键导航、到达目的地就有桩可用。他们还准备和管理地下停车的物业公司对接，实现导航、结算一体化。总的目的是，让导航更有用。

从科研延伸出更多的场景应用，是雄安空天信息研究院在努力探索的另一件事。他们也组合出了新的导航定位“神器”。

北斗+UWB地下管廊高精度定位，可以为巡检地下各类管廊的无人机或机器人提供导航，精度能达到厘米级。目前，这一导航定位已经在山东电力系统有了应用。

在0—3000米的低空空域，他们也同合作单位一起研发出精度在厘米级的导航定位芯片。这一研究能为无人机等提供室内外一体化的高精度定位。

路兆铭说，基于北斗，他们正运用各种方案来实现各种+，支撑空天地一体、室内外无缝的应用场景，让科研更多服务人们的生产生活。（河北日报记者 白云）

■ 记者手记

一个idea和应用之间的距离

被问及研发“北斗+室分地下空间导航”最难的是什么？

路兆铭脱口而出：“是idea。”

问题就在那，用什么办法解决，需要一个创造性idea以及强大的技术支撑来实现。

在这一项目研发中，创造性idea不是把北斗信号引入地下，而是怎么引入地下。

北京邮电大学教学三号楼6楼的天花板和其他楼层不同，密密麻麻都是各种线。就连会议室的墙上，路兆铭随手一拽，也拽出一根测试线。

北斗信号从卫星到地面经过了一波衰减，再从近百米高的楼顶顺着密闭弱电井来到地下，又经历了第二波衰减。怎么把这个信号放大，让它发挥定位导航应有的作用，就是在这里反复试验出来的。

带着试验结果，路兆铭和学生多次到雄安新区地下开展现场测试。2021年夏末，路兆铭第一次到新区搞现场测试，地下空间还在建设中。他们打开汽车后备箱当小桌板，早上八九点买两个煎饼几瓶矿泉水带下去，晚上九十点钟才出来。

那几年，北京的教学、试验和雄安新区的测试，让路兆铭过起了双城生活。

现在一场汇报就能讲清楚的运转逻辑，是当年科研人员无数次试验和无数场测试的结果。

在没有科研经费前，路兆铭带着学生贴钱、搭时间。

被问及是什么支撑他？

路兆铭想了想回答：“是成就感。”

他的成就感来自两点。首先他判断通导（通信和导航）一体技术，在解决地下空间导航定位上前景很好。同时，他们探索的是这一领域的无人区，提出的技术方案创新且独特，就会有很强的创造欲。

其次，地下空间的问题在、需求在，总得有人去干，迟早得解决。问题摆到了他这儿，他就有一种使命感：“想把它解决掉。”

“原始创新需要的不只是经费和科研条件。能够在雄安新区建设过程中发挥微薄之力，从创新角度又是一件特别有价值有意义的事，这是最大的驱动力。”路兆铭说。

三四年的坚持和奋斗，化作风轻云淡。

采访结束前，路兆铭带记者参观了北京邮电大学信息与通信工程学院的实验室。实验室门口挂着很多块牌子：先进信息网络北京实验室、开源5G联合实验室等。实验室内非常安静，学生们紧盯着屏幕上正在跑的数据，专注到没有人回头看一眼谁进来。

屏幕上的曲线和数字，记者完全看不懂。但看到那么多年轻人埋头研究具体问题，解决具体应用，心里升起一种莫名的踏实感。

文/河北日报记者 白云

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