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）

游目骋怀，仰观宇宙之大******

　　作者：徐珊珊

　　近期，在众多粉丝的翘首盼望中，《三体》动画、《阿凡达：水之道》（以下简称《阿凡达2》）等科幻片陆续上映，引发热议。

　　现实生活中，人类不断探索地球之外的太空奥秘；影视世界里，有关外星球、外星生物、外星景观的影视作品数不胜数，充满了人类对浩瀚宇宙和地外生物的瑰丽想象。

　　《阿凡达2》海报

　　动画版《三体》剧照

　　外星球：蕴藏无限可能

　　奇幻绚丽的水下景观，千姿百态的海洋生物，震撼人心的海底冒险……《阿凡达2》日前登陆影院，带领观众重返潘多拉星球，探索神秘未知的海底世界。

　　水之道，连接万物。蔚蓝蕴藏着无限可能，欢迎来到潘多拉星球的全新海域。这个神秘的外星球拥有奇特的地质构造，一座座云雾缭绕的山峰悬于空中。在奇幻风光中，众多奇特的地外生物陆续登场。凭借影片多年来在全球的热度和欢迎度，《阿凡达》里的潘多拉星球，成为光影世界中知名度极高的外星球。13年后，《阿凡达2》继续续写潘多拉星球的传奇，故事背景从热带雨林转向神秘的深海世界。影片精彩的视觉效果获得众多赞誉，有网友评论：“拍得好像去外星取过经。”

　　去年12月，动画版《三体》上线，该片改编自著名科幻作家刘慈欣同名长篇科幻小说，是三体宇宙这个国内顶级科幻IP的首部影视化作品。这部动画片上映后口碑两极分化，目前豆瓣评分仅为5.0。但是，可以肯定的是，该片又引发了新一轮“三体热”。

　　除了众所周知的潘多拉星球、三体星系外，还有许多外星球给观众留下深刻印象，包括《星际迷航2：暗黑无界》中的尼比鲁星、《沙丘》中的厄拉科斯星、《大黄蜂》中的赛博坦星、《星际特工：千星之城》中的千星之城阿尔法、《星际迷航3：超越星辰》中的约克城等。

　　《星球大战》中的科洛桑星球，是片中银河共和国与此后的银河帝国的首都，星球形象很符合许多人对未来世界充满科技感的幻想。在阳光照射下，科洛桑星球犹如一个能反射出奇特银色光芒的金属球体，“科洛桑”这个名字，即有“闪耀之城”之意。整个星球表面被城市景观及四通八达的交通网所覆盖，摩天大楼高耸入云，悬浮车交叉往来绵延不绝。

　　“厄拉科斯——沙丘——沙漠星球。”在《沙丘》中，人们眼中的外星球就是行星厄拉科斯的模样。这里是人们梦寐以求、竞相抢夺的“香料”的产地，人们常常用另一个名字呼唤这个干旱的星球——沙丘。家破人亡、颠沛流离的少年保罗在这个宇宙间最危险的星球与命运不断抗争。

　　科幻片中的外星世界，充满了人类对外星球的绚丽想象，也映射出人类对未来命运的探索和忧思。随着科幻片制作水平的不断提升，人们对外星球的想象越来越天马行空，必须借助CG技术（利用计算机技术进行视觉设计和生产）来合成。不过，从许多科幻片中总能看到一些地球上的风景。例如，《阿凡达2》中，高耸入云的潘多拉星球丛林世界在设计时就参考了我国桂林、张家界的地貌。

　　神奇生物在哪里？

　　“仰观宇宙之大，俯察品类之盛，所以游目骋怀，足以极视听之娱，信可乐也”，我国著名书法家王羲之在《兰亭集序》中描绘宇宙景观的古文，去年出现在意大利女航天员萨曼萨·克里斯托福雷蒂的社交媒体上，她在发布一组太空摄影作品时配发了上述文字。

　　从古至今，仰望星空时，人们常常会产生这样一些疑问：地球之外的宇宙世界是什么模样？地球之外的其他星球上，是否有外星人等外星生物存在？

　　关于外星人的描述，在中外科幻小说、影视作品中层出不穷。在众多影视作品中，哪个外星人给你留下了最深刻的印象？是《阿凡达》中的纳美人，还是《E.T.外星人》中意外走失的小外星人；是《星球大战》中的尤达大师，还是《变形金刚》中的擎天柱？

　　科幻片中的外星人一般分为以下几种类型：一是入侵地球的怪兽型，通常出现在外星人入侵地球、与人类大战的故事中；二是拯救地球型。在《地球停转之日》（1951）中，外星人来到地球警醒人类关心自己和地球的命运；三是不得不流落到地球的“外星难民”；四是与地球人类友好相处的外星人，小外星人E.T.就是其中的典型代表。

　　科幻片中，除了外星人外，外星球上还有许多奇特的外星生物。《阿凡达2》里，潘多拉星球上的发光生物令人印象深刻；纳美人乘着掠波翼龙、伊鲁，穿越风暴徜徉在海中；图鲲迁徙的场景配上气势磅礴的音乐，给观众带来震撼的视听感受。这种体型庞大的海洋生物上天入海，让人不由联想起庄子在《逍遥游》中所说的“鲲之大，不知其几千里也”。

　　科幻片的终极提问

　　人们常说的“硬科幻”和“软科幻”，主要根据科学技术在科幻片中的“硬核”程度来划分。其中，“硬科幻”指严格遵守数学、物理等科学定律的科幻故事，具有科学的合理性与严密的逻辑性；“软科幻”则不太强调科学的严谨性，有时甚至只是运用一些科技元素对影片故事进行“点缀”。

　　刘慈欣在科幻小说《三体》中，从恢弘的角度展现了地球文明以外的“三体文明”，并由此引出地球文明在宇宙中的兴衰史。由众多科幻片搭建的奇幻世界中，人们反复探讨人类和地球的命运和未来、外星人与地球人能否共处、地球文明和宇宙文明的相互关系等，同时也展现了剧中角色的复杂和多面，关于权术与背叛、恐惧与仇恨、贪婪和欲望、智慧和勇气、希望与梦想的一幕幕不断上演。在科幻片的外壳下，影片内核不断变化，衍生出众多科幻片亚类型，包括科幻+警匪、科幻+爱情、科幻+悬疑、科幻+喜剧、科幻+战争等。科幻片的形式和内容虽然不断变化，但是经常反复探讨的只有一个终极提问：假如科幻片中的灾难性危机变成现实，人类应该如何应对？

　　刘慈欣曾提出“大灾难中，拯救人类的唯一力量就是科学技术”等观点。《流浪地球》中，太阳系已经不适合人类生存。面对绝境，人类开启“流浪地球”计划，试图带着地球一起逃离太阳系寻找新家园。在动画版《三体》中，“三体人”的母星即将毁灭，殖民地球是这个遥远文明仅存的希望。为了应对危机，地球上的人类成立了最高指挥系统。该片一开篇就是令人震惊的“古筝行动”。人类在巴拿马运河两侧立起由纳米丝构成的切割网，将“审判日”号邮轮进行切割。

　　科幻片以人类的科学理论为基础，凸显出强烈的科学精神和忧患意识。科幻对科学的预见性和反思性，启迪人们探索更多星辰大海的奥秘，这道光将持续照亮人类的征途，宇宙探索永无止境……（徐珊珊）

　　原标题：《三体》动画、《阿凡达2》上映，引发人们对科幻片的热议——游目骋怀，仰观宇宙之大