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北京郵電大學:實現5G通信導航授時一體化

2024年10月29日10:23 | 來源:中國網
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原標題:北京郵電大學:國際上首次實現5G通信導航授時一體化-微視中國

  在智慧交通的建設過程中,高精度定位授時是其建設運營的重大基礎。例如,車路協同與智能駕駛迫切需要亞米級精准定位與毫秒級行為響應控制。5G具有大帶寬、低時延、高接入能力等優勢,為智慧交通發展提供了有力支撐條件。

  在復雜場景中傳統定位導航授時技術面臨嚴峻挑戰。北斗等全球衛星導航系統已經在戶外場景中為我們提供了較為精確的定位與授時服務,但在高樓密集的城市環境、地下停車場等場景中,衛星信號容易被阻擋,導致無法准確進行定位授時。多設備協同運作也需要精確時空信息以及通信系統的調度,而單一的通信、定位、授時系統在協同運作時存在額外的成本和巨大的性能損失,因此難以在復雜場景中滿足多設備協同的需求。為解決這一問題,需要對通信、定位、授時進行一體化的設計,通過融合的方法共同傳播信號,提升效率、降低成本,並確保系統在各種環境下的可靠性。

  北京郵電大學在5G通信導航一體化領域已取得重大突破。北京郵電大學鄧中亮教授團隊在解決通信導航一體化問題上已經取得了顯著成果,尤其是在5G共頻帶定位技術的創新上,實現了“有通信信號的地方就能定位”的目標,成功應對了高樓、地下等復雜環境中的定位挑戰。鄧中亮教授首創了隱嵌信噪定位理論,設計了5G共頻帶與帶內定位參考信號體制,建立了5G通信網高精度定位理論體系,形成了5G高精度定位國際標准和多項北斗+5G國際�國家標准,並創新提出了異構多源協同定位系列方法,突破了多源異構特征融合高精度定位瓶頸,實現了分米級乃至厘米級的定位。

  數字交通全場景網絡授時服務構建取得了新的突破。基於5G網絡的低成本、廣覆蓋高精度授時體系建設對數字城市建設具有重大意義。基於5G網絡的高精度授時建設面臨無線信道的隨機性強、頻率資源受限、傳統高精度授時成本高等因素的挑戰。相比定位,授時不僅需要高時間分辨率的信號,還需要在多設備、多區域的網絡中確保全系統的一致性,這對傳輸鏈路的穩定性和信號處理技術提出了更高要求。

  北京郵電大學鄧中亮教授團隊在重點研發計劃《雄安新區交通設施數字化建設示范應用》項目的支持下,提出了建設“高精度同步授時高速路”的設想,開展了5G空口授時時間誤差模型、時間誤差自適應智能補償方法等研究,成功突破了5G高精度授時信道穩定性差、誤差耦合性強、電磁資源有限等難題,創新提出了5G共頻帶通信定位授時一體化信號體制、累積定時時間測量算法、時間智能相位偏移估計法等新技術,打破了傳統衛星導航系統信號覆蓋能力的限制,在國際上率先通過5G網絡實現納秒級高精度授時,有效解決了路側設備到終端間無線高精度授時的難題。此外,根據系統設計,路側設備與控制中心間通過有線授時。為此,課題參與單位行道雄安科技有限公司突破了網絡授時過程的時延精確測量技術,通過有線和無線授時網絡融合,北郵、行道和雄安城市創新聯合會共同構建了5G+北斗共視與授時服務平台,並制訂了系列團體標准。“通過’高精度同步授時高速路’的建設,大幅提升了城市智能交通系統的安全性和運行效率,也為5G萬物互聯提供重要抓手,對推動國家數字城市建設具有重大意義。”課題負責人尹露說。

  為城市智慧交通通信導航授時體系建設探索了新的途徑。基於上述研究成果,我們已在雄安新區容東片區開展了應用示范,具備超過100萬數字交通終端的接入能力,為智慧交通系統提供了納秒級高精度授時服務,實現了城市監控設備、公交站台、交通調度系統和自動駕駛車輛等設備的精准時空同步,極大提升了城市交通的安全性與效率。

  展望未來,基於上述研究成果在雄安新區開展應用示范的成功經驗,將為我國乃至世界提供智慧交通建設參考。通過這些技術的應用與推廣,中國將在未來的全球技術競爭中佔據重要的領先地位。

(責編:曹淼、李源)
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