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)
航空货运持续发力******
图表数据来源:中国民航局
制图:张芳曼
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近年来,我国航空货运克服不利影响,持续发力,实现稳步复苏,货运保障能力显著增强。面向未来,要坚持规划引领,打造优质高效的服务体系、建设先进完备的保障体系、构建精准协同的治理体系,加快推动我国航空货运做大做强。
生鲜超市里,美味的波士顿龙虾颇受欢迎,它们来自上万公里之外,为何能保持鲜活不减?答案就藏在一架架货运航班里——
60余吨刚出水的波士顿龙虾,被小心装进东方航空产地直达货机的恒温箱,从美国运往中国。隔日,这批龙虾就抵达上海江阳海鲜批发市场。“从产地到餐桌,最快36小时,消费者就能享用来自大洋彼岸的美味。”东方航空物流股份有限公司副总经理王建民说,岁末年初是生鲜进口的旺季,相关货运量快速增长。
东航的产地直达航班,是我国航空货运快速发展的缩影。近年来,在全球航空运输面临巨大冲击的背景下,我国航空货运持续发力,克服重重困难,取得来之不易的好成绩。2021年,全国民航货邮运输量增速触底反弹,实现由负转正;初步统计,2022年,全国民航货邮运输量达607.6万吨,恢复至2019年的80.7%;2022年前三季度,国际航线完成货邮运输量198.2万吨,已恢复至2019年同期的106.1%。
面对外部环境不确定性,航空货运怎样作出应变、展现韧性?面对民航业自身长期以来的“重客轻货”格局,航空货运如何练好“内功”、补齐短板?记者进行了采访。
稳步恢复,我国航空货运势头正劲
2022年11月27日凌晨4时许,一架顺丰全货机从深圳降落湖北鄂州花湖机场,2小时后启程返航。这一落一起,标志着我国首个专业货运机场货运航线开通运行,此后还将开通更多全货运航线。
中国民航局有关负责人介绍,在全球民航业遭遇疫情巨大冲击的情况下,我国航空货运率先实现触底反弹。目前,我国航空货运市场稳步恢复,货运保障能力显著增强。
——货运规模增长明显。
上海机场集团航空物流发展公司副总经理孟迅介绍,自2022年4月份短暂探底后,浦东机场货运航班和货邮吞吐量快速回升,9月份以来,保障货量日均达到9745吨,同比增长4.91%,有27天日货量突破1万吨,较前期增长明显。
“近年来,郑州机场货运量迅猛增长,从2012年的15.1万吨跃升至2021年的超过70万吨,成功跻身全球货运机场40强。”河南机场集团航空物流研究院院长常晓涛说。
——货运网络更趋完善。
“浦东机场货运航线网络覆盖全球48个国家和地区,承担了境内机场约四成的出入境货运量。”孟迅说,上海机场集团正采取多种措施支持航司恢复、新增、加密浦东机场货运航线,每周已有逾1600个货运航班(含客改货航班)在运营。
民航局有关负责人介绍,目前我国每周完成国际货运航班约5000班,已通达全球53个国家的120多个城市,航线网络和通达能力加快恢复。
——配套政策不断加强。
“以前货运安检单、危险品鉴定证书等都要打印并盖章,然后送去机场柜台,如今全程电子化,货物通行时效提升20%。”常晓涛介绍,郑州机场是航空电子货运试点机场,已实现机场、航司、货代企业、货主之间物流信息互联互通。
跳出一域看全国,民航局高度重视航空货运发展,成立促进航空物流业发展工作领导小组,并出台《“十四五”航空物流发展专项规划》,着力推动航空货运补短板。近年来,民航局持续推进智慧物流建设、增加货运航班时刻供给、提高货运航班审批效率、简化货运航线经营许可手续,强化了航空货运的顶层设计和关键资源供给。
长远谋划,发展航空货运,建设交通强国
“大力发展航空货运是建设交通强国的重要内容,对民航业自身高质量发展和服务国家战略需求都具有重要意义。”民航局有关负责人说。
从短期看,发展航空货运能有效改善企业经营效益。
“平时货运主要靠客机腹舱带货,之前客运航班一度减少,我们就把客机改装为货机,有效利用闲置运力。”南方航空物流股份有限公司销售部副总经理李宁介绍,公司不断优化“客改货”航班,2022年共执行超9000多班“客改货”航班,运输货物近17万吨。
2021年,南航、国航、东航这三大航空公司货运收入达到总收入的12.88%—19.6%,远高于2019年的3.17%—6.13%。不少航空公司表示,扩展货运业务有效帮助公司减压力、增效益,增加了现金流,改善了经营业绩。
从长期看,发展航空货运将推动民航业补短板。
“截至2022年10月底,我国全货机数量为215架,占民航运输机队的5.2%。总体看,货运航班数量、国际货运航线网点较少,保障能力较弱。”民航局有关负责人表示,加快航空货运补短板,推动从“重客轻货”向“客货并举”转变,才能提升民航业整体的服务能力、保障能力、国际影响力和竞争力。
从全局看,发展航空货运将更好保障产业链供应链安全。
“以前,我们在海外没有自己的保障点,一旦供应链遭遇波动,海关清关、地面派送等环节都容易延误,甚至导致货运中断。”常晓涛介绍,2021年郑州机场在匈牙利设立海外货站,物流改善效果非常明显,当年运送货物2.2万吨,2022年仅前9月就达到2.8万吨,全年完成3.7万吨。
据介绍,海外货站不只是建立货仓,更重要的是实现信息系统互通、海关规则互认,并实现卸货、理货、报关等服务自主运营,最终形成自主可控的国际产业链供应链安全保障能力。
面向未来,推动航空货运做大做强
2022年11月23日,一场超大型全货机飞行秀在投运不久的郑州机场北货运区上演。短短10小时,3架超大型全货机接连起降,满载数百吨货物飞向海外。
“为满足市场需求,我们新建了北货运区,建筑面积16万平方米,单体货库面积和货邮保障能力位居中部地区前列。”常晓涛说,北货运区设有冷链中心,并引入云计算、物联网、大数据等新技术和自动驾驶拖车、无人搬运叉车等新设备,是一座新型智慧货站。
面向未来,民航局有关负责人表示,要坚持规划引领,通过打造优质高效的服务体系、建设先进完备的保障体系、构建精准协同的治理体系,加快推动我国航空货运做大做强。
——加大投入,完善硬件支撑。
不久前,浦东机场西货运区智能货站工程破土动工。新货站建成后,将实现货物处理系统自动化、货物安检流程化、建筑设施智能化,大幅提高处理效率。
民航局有关负责人介绍,过去5年,航空货运基础设施建设取得积极进展,新增航空货运能力600万吨以上。下一步,将加强航空货运设施规划建设指导,初步统计,目前至2023年上半年在建或争取开工的枢纽机场新建、改扩建项目中,货运设施规模已超过100万平方米、货运机坪约200个,相关投资超过120亿元。
——整合链条,优化服务流程。
为实现“门到门”的转变,商舟物流拓展多种运输方式,畅通物流“最先一公里”和“最后一公里”,即便在没有直航航班的情况下,仍可连接陆运、海运等实现灵活周转,为客户提供一站式、全流程的物流解决方案。
抓住时效优势,航空公司还不断加强流程标准化建设。南航物流升级推出快运产品,严格把控货物交运货站流程和到达提取流程等时间,有效压缩交货时长。“我们还给快运货物贴上特别标识,实现物流节点全程可查,方便提前准备分拣。如今,我们最快能提供24小时内从广东到新疆的上门快运服务。”南航物流市场部总经理林育华说。
——聚集资源,提升综合效能。
发展航空货运,获益的不仅是民航业本身,更能带来强大的产业聚集效应。
郑州航空港经济综合实验区电子信息产业产值已占河南省约八成,杭州临空经济示范区围绕萧山机场发展医疗健康等新兴产业,北京大兴国际机场临空经济区着力打造世界级商贸旅游综合体……依托一座座机场,越来越多产业新高地、创新聚集地不断涌现,为经济高质量发展和高水平开放注入新动能。(本报记者 邱超奕)