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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）

默默耕耘结硕果，巾帼逐梦绽芳华——任娟娟教授与铁道工程的故事******

　　作者：西南交通大学 毛萍 胡广翰

　　17岁来到西南交通大学土木工程专业，26岁博士毕业留校任教，33岁被评为教授，37岁获得国家优秀青年……任娟娟教授在一个“男性”标签明显的行业里，无问西东，砥砺前行，拥有着一份令人羡慕的履历，见证了中国高铁从“技术引进”到“中国制造”再到“中国创造”的飞跃。

　　然而，她和道路与轨道工程的故事，却始于一个偶然。多年过去，曾经的树芽已经成长为灰色混凝土上令人瞩目的一抹浓绿。一切顺利的表面下潜藏着不设天花板、不问结果的耕耘。

　　结缘铁道，砥砺深耕

　　2000年，计算机开始兴起热潮，它也成了任娟娟教授报考大学时的第一志愿，然而激烈的竞争最终使她被调剂到了铁道工程专业。那时国内很多基础建设还没开始，谁也无法设想后来国家基建如火如荼的热闹景象。主动选择整天和水泥、混凝土打交道，将宝贵的青春交付给技术发展相对缓慢的土木专业的女生更是少之又少。

　　“既来之，则安之。”任娟娟教授如同沙漠里的仙人掌、森林中的变色龙，具有极强的适应能力。从小培养的做好每一件事情的自觉，让她早早就明白，改变不了环境，改变不了社会，就只能改变自己。

　　误打误撞进入一个看似不那么适合女生，又不“时尚”的行业，17岁的任娟娟没有心灰意冷，反而积极地吸收雨露和阳光，探索另一个自己，一路致力于我国高速铁路无砟轨道结构设计与损伤机理等研究。

　　我国无砟轨道技术进入大规模、系统性的深入研究开始于2003年，当时中国铁路发展落后，许多技术需要向德国、日本引进学习。中国地大物博，南北气候差异大，铁路的运营环境复杂，对高铁的技术要求更高。通过不断的学习、消化、吸收，结合国情再创新，2008年中国高铁开始研制具备完全自主知识产权的新型无砟轨道结构，到如今，中国高铁已经处于多个领域创第一的高精尖地位。风沙里的兰新线，高寒地区的哈大线，繁忙的京沪高铁……均成为了一道道靓丽的风景线。

　　为了一张从山西开往成都的绿皮火车车票，要在售票大厅排长龙般的队伍，借助人潮拥挤的力量，才能将自己挤到火车的门框边再顺势踏入车厢，扑鼻而来的复杂气味、车厢里的人声鼎沸、火车到站后的面容憔悴……这些关于绿皮火车旅程的糟糕记忆停留在了任娟娟教授那一代的青春匣子里。中国铁路从跟跑、到并跑再到领跑，任娟娟教授是这一蜕变的见证者，也是致力科研的幕后工作者之一。

　　作为“高速铁路无砟轨道设计与维护”四川省青年科技创新团队带头人，任娟娟教授长期从事高速、重载铁路轨道结构和轨道动力学研究，坚守科研教学一线，在列车荷载作用特征分析、复杂环境无砟轨道性能演化、结构寿命预测与耐久性评估等高速铁路发展的瓶颈问题方面取得了突出成果，为完善成套无砟轨道设计理论体系、提出关键标准、实现关键技术的自主研发作出突出贡献。其研究成果成功应用于遂渝、成绵乐、兰新、西成、武广高铁等铁路路线的无砟轨道设计、建造及维运中。

图为任娟娟教授在第三届中国高速铁路健康管理技术论坛

　　芳华待灼，履践致远

　　从本科到硕士再到博士，在同学们相约逛街、看电影的时候，任娟娟教授选择把这有限的时间花在学业上。

　　硕士阶段，面对未来将何去何从的迷茫，她最先做的，是通过咨询与对比，逐步确定未来的目标，然后毫不动摇地坚守。“动摇肯定什么都做不好，人的精力是有限的。所以首先要确定目标，一旦确定了之后，就沿着这个目标走下去，让它成为一种习惯。”

　　任娟娟教授似乎永远都这么雷厉风行，决定了就去做，做了就尽可能做好。

　　2007-2008年，任娟娟教授以国家公派留学生的名义前往德国慕尼黑工业大学进行联合培养。她把初来乍到的自己称为团队的“外来户”。“外来户”需要自己主动融入团队，这对于多数人来说都很不适应，于是便被放养，成了没人管的学生。为了让自己“有人管”，任娟娟教授像个“问题怪”，她整日蹲守在实验室里，拉着博士甚至是工人和她聊天。

图为任娟娟教授在做实验

　　于是同学们经常能看到一个绑着马尾辫的女孩，追着正在忙碌的工人，用不熟练的德语问他们一线工作的体悟，转而又跑去询问刚刚操作完实验的博士师兄，这个实验有什么注意事项和实验心得。空闲时间，她还会去教授的办公室“逮人”，忙碌的教授被“逮”住了也不得不给这个“烦人”的学生解答疑问。慢慢地，任娟娟教授如愿融入了这个新的团队，师兄们在做实验时开始主动叫她动手操作。

　　目标导向一直是任娟娟教授秉承的做事原则，尽可能减少时间的浪费，做有效的事情，从上学到工作，她舍弃了很多休闲时间，为的便是在未来有更多的选择权。

　　看着任娟娟教授不停忙碌的身影，任娟娟教授的学生也经常发出疑问，“老师都已经评上教授和优青，也有了孩子，怎么还那么拼。”

　　在任娟娟教授看来，自律是一种会上瘾的习惯，所以哪怕她现在已经收获颇丰，也极少去享受青春时代搁浅的娱乐和消遣。她像个永动机，通过自己的主动轴带动从动轴不停地转动，期盼在有限的生命里书写多一点的可能性，在科研上为我国高速铁路发展作出更多贡献。

　　莫问收获，但问耕耘

　　办公室里，早到和晚归的同学总能看到任娟娟教授加班加点，伏案工作的身影，她沉浸在科研的世界里，屏蔽了窗外的云卷云舒，桌上的花开花落，忘记了疲倦与喜悦的情绪变化。

　　曾国藩有个一生谨遵的人生格言，“莫问收获，但问耕耘。”这似乎也是任娟娟教授科研工作的哲学，锲而不舍地修改基金，不知疲倦地加班加点，在她看来这都是科研工作者的必修课。

　　作为导师，她也常常鼓励自己的学生去尝试各种事情，哪怕是刚得知消息却马上就要截止，她也会鼓励学生们勇敢去试一试。结果并不要紧，重要的是学习和积累的过程。在她看来，科研的成果是一个水到渠成的事情，足够的积累，总有一天会汇集成河流。

　　灰尘扑扑的工程实验室里，任娟娟教授经常被一群群求知若渴的男学生围着，而她犹如指点江山一般，疯狂输出一个又一个专业术语，耐心地为同学们解答疑问。

图为任娟娟教授在试验现场指导学生

　　实际上，在家庭中她也是用心的。“当你们成家以后，会慢慢发现，如果家庭没有经营好，其他的成功都是没有用的。一定是先把家庭打理好，才能放心在外面打拼。”她六点多起床，为孩子做好早餐，帮忙换上精心搭配的校服，在上班高峰前将孩子送到学校，一个完美的转身，她又来到另一个校园，细心指导着她的另一群“孩子”。

　　任娟娟教授清晰地穿梭在各种身份之间，而多重身份的叠加，也让这位职场女性的魅力愈发光芒四射。

　　就像此时料谁也想不到自己人生的下一个阶段会在什么时候发生更替一样，任娟娟教授也无法预见自己未来的模样，于是她选择脚踏实地，默默耕耘，尽全力演绎好每一个阶段的角色。过去十年，任娟娟教授是铁道工程发展的见证者，是建设者，更是传承者，她一往无前，将青春岁月倾注于此，如今再回首时，却发现早已摘得累累硕果。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）