“羲和”无线网络通信：远洋工程建设“定盘星”

2014年,邓中亮被评为全国十大科技创新人物。图为孙家栋院士为其颁奖。

我国海洋面积近300万平方公里，约为陆地面积的三分之一，尤其是我国南海被称为全球第十七条海上战略通道，货运通量占全球50%以上。

但长期以来，由于我国远海作业与维护能力的瓶颈，海域被分割、岛礁被占领、资源被掠夺的情况十分严重。多年来，我国有多个岛礁被国外占领，严重威胁我国领土安全。因此，如何对南海诸多远海域的船只进行精准定位导航，并实现对远海船只的实时通信，是一大挑战。

在2018年1月举办的国家科学技术奖励大会上，北京邮电大学教授邓中亮团队联合上海华测导航技术股份有限公司、上海达华测绘有限公司等单位对这一重大挑战给出了满意的答案。他们攻克了远海域定位导航与通信融合关键技术，荣获2017年国家技术发明奖二等奖。

来自远海域的挑战

海洋有多重要?2007年，美国首次制定海洋研究优先计划;2010年，美国制定了该国历史上第一个国家海洋政策;2014年，欧盟宣布启动海洋能源行动计划……可以说，海洋已经成为新时代国际竞争的焦点。

2013年，我国开始实施科技兴海计划，加强对海洋资源开发的布局。但是由于种种原因，作为我国领海的南海被周边国家肆意非法占用和开发，严重威胁我国领土安全。

另外，邓中亮告诉《中国科学报》记者，每年海上都会发生多起灾难性事件，因缺乏有效的探测手段，海上救援十分困难，造成巨大的经济损失。

邓中亮指出，长期以来，受制于我国远海精确定位导航与通信技术瓶颈，我国远海船舶工程作业、智能管理和安全保障存在诸多难题，严重掣肘了远海的维权与开发。

“在陆地，我们可以通过天上的导航卫星和地面的大量基准站来实现分米级、厘米级的精准定位，但在远海域就做不到。因为高温、高湿、高反射的海面，对于信号传输干扰大，光靠天上的卫星不能实现分米级定位，而且海上也没有足够的地方来建设增强信号的基准站。”邓中亮说。

突破性的技术

我国早期船舶的定位导航受制于美国的GPS，缺乏独立自主能力，时常被干扰;同时，远海域信息传输只能依托国外的卫星通信系统，缺乏安全保障。

“可以说，要有效维护我国在南海海域的合法权益，需要解决两个关键问题。第一是如何实现自主、精准的远海域定位，第二是如何实现实时、准确的应急通信。一开始我们的研究条件非常艰苦，在国际上也没有可借鉴的先例。”邓中亮说。

要实现自主的精准定位，就必须依靠我国自主建设的北斗导航系统。如何充分利用北斗及GPS等全球卫星导航系统资源，为我国远海作业与智能化交通运输提供智能化精确导航与通信，这是邓中亮团队一开始就在思考的问题。

基于我国自有的北斗卫星导航与通信资源，在经过一系列攻关后，邓中亮团队利用北斗短报文功能进行了创新性的理论和技术突破，实现短报文集群带宽增容，能够将远海作业信息实时回传。

“同时，我们创新性地提出了跨星座协同精准定位技术与方法。”邓中亮介绍，他们的这套技术可以在南海海域同时利用北斗、伽利略、GPS等多个不同系统的卫星定位，实现信号的兼容，“对于远海域定位导航，与单星座相比，跨星座的优势更大”。

经过院士专家的评测，邓中亮团队的“远海域定位导航与通信融合关键技术”，其定位速度超过其他国家近40%，定位精度超30%。团队研发的高精度北斗/GNSS接收机板卡总体性能指标更是达到国内外同类产品的领先水平。

逐步铺开的应用推广

突破技术瓶颈后，邓中亮团队也积极进行了产业化应用，开发了具有高性能、高性价比、易于推广的船载、车载安全监控终端。这些终端产品已经被超200艘大型船舶安装使用。其产生的经济效益早已超过百亿元。

同时，围绕该技术，邓中亮及合作团队还起草制定了10多项相关标准，其中包括3项国际标准。值得一提的是，他们还实现了中国在远海作业国际标准零的突破，意义重大。

邓中亮团队的突破来自他们常年在“星地一体”室内外高精度定位技术研发方面的积累和创新。

历经十多年潜心攻关，邓中亮团队才研发出了世界上首个“羲和”室内高精度位置服务平台，攻克了通信网建筑内“反散射”传播的三维“米级”定位国际难题，提出了共频带通信网增强、反散射聚合三维定位理论方法与架构，实现了广域定位室内外精度1~3米，比国外公开精度高5~10倍。

在邓中亮团队的努力下，“羲和”室内高精度位置服务平台的成功研发和广泛推广，率先解决了北斗卫星导航系统的“最后一公里”瓶颈，为国家“一带一路”、城镇化、“互联网+”的建设发展，以及军事准备提供了基础。预计到2020年，“羲和”系统将打造上千亿元的产业链，从而牵动上万亿元的经济发展动力。

“于我而言，重点着眼于国家重大战略需求，着眼于原始创新，对于技术推广和产业化应用，我交给合作伙伴去做。”邓中亮说。