“羲和”无线网络通信：远洋工程建设“定盘星”

2014年，邓仲良被评为全国十大科技创新者之一。图为孙家栋院士颁奖。

■记者彭克峰、陈彬

中国的海洋面积近300万平方公里，约占陆地面积的三分之一。尤其是中国南海，被称为第17条全球海上战略通道，货物吞吐量占世界的50%以上。

然而，长期以来，由于我国近海作业和维护能力的瓶颈，海域被分割，岛礁被侵占，资源被掠夺的情况十分严重。多年来，我国许多岛屿和珊瑚礁被外国占领，严重威胁我国的领土安全。因此，准确定位和导航南海许多远海的船舶，实现与远海船舶的实时通信是一个巨大的挑战。

在2018年1月举行的全国科技奖励大会上，北京邮电大学邓中良教授团队与上海华盛导航技术有限公司、上海大华测绘有限公司一道，对这一重大挑战给予了满意的回答。他们在远海地区攻克了定位导航和通信集成的关键技术，获得了2017年国家技术发明奖二等奖。

来自远海的挑战

海洋有多重要？2007年，美国首次制定了海洋研究优先计划。2010年，美国制定了其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，中国开始实施科技兴海规划，加强海洋资源开发布局。然而，由于种种原因，南海作为中国的领海，被周边国家任意非法侵占和利用，严重威胁中国的领土安全。

此外，邓仲良告诉《中国科学报》记者，每年在海上都会发生许多灾难性事件。由于缺乏有效的探测手段，海上救援非常困难，造成巨大的经济损失。

邓仲良指出，长期以来，由于我国近海精密定位导航和通信技术的瓶颈，我国近海船舶工程作业、智能管理和安全保护存在诸多困难，严重制约了近海船舶的权利保护和发展。

“在陆地上，我们可以通过天空中的导航卫星和地面上的大量参考站实现分米和厘米级的精确定位，但在远海中我们无法做到这一点。由于海洋表面的高温、高湿度和高反射率，对信号传输有很大的干扰，光靠天空中的卫星无法实现分米定位，而且海洋上也没有足够的地方来建造参考站来增强信号。”邓仲良说道。

突破性技术

我国船舶的早期定位和导航受到美国全球定位系统的限制，缺乏独立能力，经常受到干扰。同时，远海地区的信息传输只能依靠国外的卫星通信系统，缺乏安全保障。

“可以说，要有效维护中国在南海的合法权益，需要解决两个关键问题。一是如何在远海域实现自主精确定位，二是如何实现实时准确的应急通信。起初，我们的研究条件非常困难，世界上没有先例可供参考。”邓仲良说道。

为了实现自主精确定位，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、全球定位系统等全球卫星导航系统资源，为我国的海上作业和智能交通提供智能、准确的导航和通信，是邓中良团队从一开始就在思考的问题。

基于中国自身的北斗卫星导航和通信资源，经过一系列重点研究，邓中良团队利用北斗短信功能实现了创新性的理论和技术突破，实现了短信集群的带宽扩展，并能够实时回传海上作业信息。

"同时，我们创新性地提出了跨星座合作精密定位技术和方法."邓仲良介绍，他们的技术可以同时利用北斗、伽利略、全球定位系统等不同系统在南海实现信号兼容。对于远水域的定位和导航，交叉星座比单一星座有更大的优势。

经院士和专家评估，邓中良团队的“远海定位、导航、通信融合关键技术”定位速度比其他国家高近40%，定位精度超过30%。该团队开发的高精度北斗/全球导航卫星系统接收机板整体性能指标达到了国内外同类产品的领先水平。

应用和推广的逐步普及

突破技术瓶颈后，邓中良团队还积极开展工业应用，开发了高性能、高性价比、易于推广的船载和车载安全监控终端。这些最终产品已被200多艘大型船只安装和使用。其经济效益已经超过100亿元。

与此同时，邓仲良及其团队还起草并制定了10多项相关标准，其中包括3项国际标准。值得一提的是，他们还实现了中国海上作业国际标准零的突破，意义重大。

邓仲良团队的突破来自于他们多年来在室内外“星地融合”高精度定位技术的研发积累和创新。

经过十几年的潜心研究，邓仲良团队开发了世界上第一个“xi河”室内高精度定位服务平台，克服了通信网络建筑中“反向散射”传播的三维“米级”定位的国际难题，提出了基于同频通信网络增强和反向散射聚合的三维定位的理论方法和框架，实现了3米的室内外广域定位精度，比国外公开的高5-10倍。

在邓仲良团队的努力下，“xi河”室内高精度定位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”的建设和发展、城市化、“互联网+”和军事准备提供了基础。据估计，到2020年，“xi河”系统将创造一个数千亿元的产业链，从而影响数十亿元的经济发展动力。

“就我而言，重点是该国的主要战略需求和原始创新。对于技术推广和工业应用，我将把它留给我的合作伙伴。”邓仲良说道。

《中国科学报》(2018-04-10第8版)