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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）

今日小寒|你知道小寒三候吗？******

　　作者：杜传耀

　　小寒，2023年的第一个节气，是二十四节气中的第23个节气，冬季的第5个节气，干支历子月的结束与丑月的起始。斗指癸，太阳黄经为285°，于每年公历1月5-7日交节。它与大寒、小暑、大暑及处暑一样，都是表示气温冷暖变化的节气。

　　小寒天气特点

　　对于小寒，《群芳谱》有言:“冷气积久而为寒，小者未至极也。”也就是说，小寒是冷气长期积累的结果，但寒冷的程度还未到极致。在小寒时节，太阳直射点还在南半球，北半球的热量还处于散失的状态，白天吸收的热量还是少于夜晚释放的热量，因此北半球的气温还在持续降低，寒气继续积累。

　　从字面意思看，小寒好像是没有大寒冷。但根据长期的气象记录看，在北方地区，一般是小寒节气要比大寒节气冷，但在南方大部地区来说，是大寒节气要比小寒节气更冷。在北方地区流传着“小寒胜大寒，常见不稀罕”的说法。也就是说，在北方，小寒节气比大寒节气冷很常见，并不稀奇。中国南北地区的气候存在着较大的差异。

　　《望月婆罗门·元夕》中有言:“小寒料峭，一番春意换年芳。蛾儿雪柳风光。”小寒时节既是冬季的尾声，又是春季的前奏，再过半个月，即到春节。虽天地间仍是一片雪柳风光，但此时大地阳气已萌发，春暖即将悄悄来临，正所谓“冬天到了，春天还会远吗？”

　　小寒三候

　　一候，雁北乡。古人认为，大雁是一种随阴阳迁徙的候鸟。小寒节气，虽北方还是一片白雪皑皑，但它们已经感知到阴阳的顺逆变化，准备开始向北迁移。

　　二候，鹊始巢。此时北方到处可见到喜鹊，古人认为喜鹊能感知阴阳，识别星象，随着阳气上升，喜鹊感知到阳气，识别到星位，便开始筑巢，准备孕育后代。

　　三候，雉始鸲。《月令七十二候集解》记载：“雉，文明之禽，阳鸟也；雊，雌雄之同鸣也，感于阳而后有声。”古人发现，雉每年到小寒节气，就会感到阳气，雄雌同鸣。

　　小寒农事

　　我国南北跨度大，存在明显的天气差异。在北方，天气寒冷。大部分地区田间已经没有太多的农活，主要任务是在家做好菜窖、畜舍保暖，造肥积肥等工作。

　　在南方，天气相对暖和。要给小麦、油菜等作物追施冬肥，海南和华南大部分地区则主要是做好防寒防冻、积肥造肥和兴修水利等工作。小寒、大寒是一年中雨水最少的时段。

　　小寒习俗及养生

　　小寒节气习俗。在该节气，南京人一般会煮菜饭吃。一般是将矮脚黄青菜、咸肉、香肠或板鸭丁与糯米同煮，再配上一些剁碎的生姜，十分鲜香可口。广州人在该节气早上习惯吃糯米饭，糯米饭里面除了糯米，还会加入一些香米，并配上切碎之后炒熟的腊肠和腊肉，再点缀些香菜、葱花，吃起来特别香。

　　小寒节气养生。小寒节气，天气寒冷，应注意补充热量，多吃羊肉、鸡汤、鸭肉等温热食品，少食黏硬、生冷。这个时节在生活起居方面，宜早卧晚起。常言道“睡个好觉，胜过补药”，冬季昼短夜长，故应“日出而作，日落而息”。谚语有：“冬天动一动，少闹一场病；冬到懒一懒，多喝药一碗。”在冬天要多进行户外运动，呼吸新鲜空气，增强免疫力，但此时的锻炼宜以舒缓运动为主。还需特别注意对头部和手脚的保暖。外出需戴好手套和帽子，减少寒冷对头部和手的影响。小寒前后强冷空气及寒潮活动频繁，易造成温度、湿度等气象要素的剧烈变化，人们往往难以适应而爆发各种疾病，要注意防范。

　　作者系北京市气象探测中心（北京市观象台）高级工程师

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）