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)
聚焦类型定位推动职业教育高质量发展******
党的二十大报告指出,教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。职业教育作为国民教育体系和人力资源开发的重要组成部分,是广大青年打开通往成功成才大门的重要途径。建设教育强国、人才强国,离不开高质量发展的职业教育。
在全面建设社会主义现代化国家新征程中,职业教育前途广阔、大有可为。要优化职业教育类型定位,深化产教融合、校企合作,深入推进育人方式、办学模式、管理体制、保障机制改革,稳步发展职业本科教育,建设一批高水平职业院校和专业,推动职普融通,增强职业教育适应性,加快构建现代职业教育体系,培养更多高素质技术技能人才、能工巧匠、大国工匠。
优化职业教育类型定位。随着经济发展和产业结构升级,社会对技术技能人才的需求日趋多样,国家对职业教育的重视程度前所未有。新修订的职业教育法,以法律形式明确了职业教育是与普通教育具有同等重要地位的教育类型,明确国家鼓励发展多种层次和形式的职业教育,着力提升职业教育的认可度。党的二十大报告指出,要统筹职业教育、高等教育、继续教育协同创新,推进职普融通、产教融合、科教融汇,优化职业教育类型定位。职业教育是类型教育而非层次教育的“官方认证”,过程艰辛、意义非凡,是转化职业教育认知、提升职业教育地位、增强职业教育服务社会能力的逻辑起点。不断优化职业教育的类型定位,就要以党的二十大精神为指引,坚持为党育人、为国育才,加快构建中国特色现代职业教育体系,关键在于深化产教融合,增强职业教育适应性。这就要求职业教育必须服务区域、服务行业,全面提高技术技能人才自主培养质量;要因地制宜、量体裁衣,接地气;要加强与普通教育的沟通,深化中高职贯通培养改革,进一步提升职业教育的认可度,为学生多样化选择、多路径成才搭建“立交桥”。
坚持以学生为中心理念。职业院校学生通常在入学前未能养成良好的学习态度和习惯,普遍缺乏自信心,因此要加倍予以呵护和培养。职业教育不仅要教学生知识和技能,使他们掌握一技之长,还要培养他们良好的职业素养与职业习惯,培养脚踏实地、精益求精的工匠精神,不断激发他们的职业热情和创新创业激情,使他们能够高质量就业,并通过优异的表现获得社会尊重。
创新“扬长教育”实践。职业教育的类型定位与制度举措,厘清了职业教育与普通教育的基本区别和主要联系,明确了发展目标、创新了发展范式,促进了量的累积与质的飞跃。同时,反复强调职业教育的地位,不断出台加快发展职业教育的政策,某种程度上折射出职业教育满足经济社会需要的作用发挥得还不充分、与人才市场的供需还不适配的问题。随着职业教育政策实施,职业院校的生源也更趋多元化,通过实施以个体长处为基点、以激励为核心、以情感为介质的“扬长教育”,让每个学生都得到个性发展,具备“硬技能”;通过“以长促全”,让每个学生都得到全面发展,具备“软实力”,将学生培养成高素质的技术技能人才,最终获得人生出彩的机会。
深化职业教育供给侧改革。供给侧改革并非单纯增加或减少供给,而是矫正要素配置的扭曲状态,核心是生产要素的激活。同理,职业教育改革应当不断激发学生的主体性和参与性,以此促进创新发展。要进一步探索与完善办学模式和人才培养模式改革,服务社会和个体发展,培养大批高素质技术技能人才支撑国家现代化建设。首先要在课程设置上增加有效供给,满足多样性需求,打破专业壁垒,开发更多适合学生潜在优势和能力发挥的课程,减少纯知识性课程及其内容的比重。其次要开辟更多的“第二课堂”,让学生在兴趣小组、社团和大量社会实践中找到兴趣点与兴奋点,在活动中实现自己价值和能力的提升。再其次要因材施教,改变教学管理模式,打破标准化流水线式的培养模式,推行柔性教学和弹性教学模式,采用小班制、导师制等,提高教育教学的针对性和有效性。最后要改变教学方法,以学生学习为中心,确立学生在教学中的主体地位,变生硬的灌输为激励式、参与式教学,提高学生学习的主动性与创造性。
职业教育与经济社会发展紧密相连,对促进就业创业、助力经济社会发展、增进人民福祉具有重要意义。随着新一轮科技革命和产业变革深入发展,人工智能、大数据、云计算等科技手段引发数字化转型革命,新制造、新零售、新金融等商业模式引发生产与消费革命。职业教育要把握形势、顺应趋势,准确识变、科学应变、主动求变,进一步深化产教融合、校企合作,结合新技术、新产业、新模式、新岗位强化专业设置与建设,进行课程体系研发,增强学生的创造力、技术力、问题解决和团队合作能力,为学生实现自由而全面的发展创造良好条件,为党和国家源源不断地培养担当民族复兴大任的高素质技术技能人才。
(作者:张洁,系北京财贸职业学院副教授)