李中浩

(中國城市軌道交通協(xié)會專家和學(xué)術(shù)委員會副主任，原鐵道部信息技術(shù)中心主任)

2022年3月17日，中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)重大專項(xiàng)——北斗鐵路行業(yè)綜合應(yīng)用示范工程歷時(shí)2年，順利通過國家驗(yàn)收。2022年3月20日，國家重點(diǎn)研發(fā)技術(shù)——地鐵北斗定位系統(tǒng)首都機(jī)場線示范應(yīng)用研究項(xiàng)目舉行了啟動儀式，我國首個(gè)地鐵北斗定位系統(tǒng)在北京地鐵首都機(jī)場線開工建設(shè)，這是我國目前規(guī)模最大的室內(nèi)空間導(dǎo)航定位系統(tǒng)，預(yù)計(jì)今年年內(nèi)建成。高鐵應(yīng)用北斗技術(shù)項(xiàng)目通過驗(yàn)收、地鐵應(yīng)用北斗技術(shù)項(xiàng)目開工建設(shè)，預(yù)示我國軌道交通技術(shù)將由于“北斗+5G”等時(shí)空技術(shù)的賦能而面臨變革。

國鐵集團(tuán)依托國家發(fā)展和改革委員會工程項(xiàng)目，形成了鐵路北斗應(yīng)用服務(wù)平臺，面向鐵路勘察設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維三大階段，在鐵路工程測量、自動化監(jiān)測系統(tǒng)、智慧工地系統(tǒng)、位置感知預(yù)警防護(hù)系統(tǒng)、鐵路工務(wù)巡檢、軌道測量及平順性檢測、“一帶一路”中歐班列集裝箱定位跟蹤、高分遙感地質(zhì)調(diào)查、高鐵列車控制系統(tǒng)等9大鐵路業(yè)務(wù)版塊進(jìn)行了示范應(yīng)用，將北斗三號高精度定位和北斗短報(bào)文通信技術(shù)應(yīng)用于鐵路列車接近預(yù)警應(yīng)用場景。示范工程同步完成了71項(xiàng)北斗知識產(chǎn)權(quán)布局和專利預(yù)警，編制了4項(xiàng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)性技術(shù)文件，有力促進(jìn)了中國北斗和中國高鐵兩張“國家名片”的深度融合。

時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)與空間定位信息已成為以萬物互聯(lián)、人工智能和大數(shù)據(jù)應(yīng)用為特征的智慧城軌建設(shè)的基礎(chǔ)。上述鐵路北斗應(yīng)用主要用于暴露空間。長期以來，非暴露空間中的定位、導(dǎo)航、授時(shí)和通信一直被認(rèn)為是世界級技術(shù)難題，它已成為制約智慧城軌應(yīng)用北斗技術(shù)的瓶頸。建設(shè)以北斗為基礎(chǔ)的高精度定位網(wǎng)、高精度時(shí)間同步網(wǎng)、高通量通信網(wǎng)和空間數(shù)字化平臺，可以對智慧城軌的建設(shè)起到基礎(chǔ)性的支撐作用。

地鐵北斗定位系統(tǒng)是國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃——超大城市軌道交通系統(tǒng)高效運(yùn)輸與安全服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目的重要配套示范工程，基于北斗智慧定位導(dǎo)航系統(tǒng)，可應(yīng)用于實(shí)景導(dǎo)覽、檢修定位、輔助施工、高效調(diào)度等地鐵場景。北京地鐵首都機(jī)場線示范工程覆蓋30 km運(yùn)行線路和5座車站，部署完成后，可使地鐵車站地下空間定位精度提高至優(yōu)于2 m，實(shí)現(xiàn)全景地圖導(dǎo)覽及高精度定位導(dǎo)航。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完善，到2025年全球空間定位精度將提升到厘米級別。綜合應(yīng)用“北斗+5G+云平臺”等技術(shù)，構(gòu)建由高精度定位網(wǎng)、高精度時(shí)間同步網(wǎng)、高通量通信網(wǎng)和城軌云平臺組成的時(shí)空體系網(wǎng)絡(luò)，打破城軌暴露空間與非暴露空間之間的壁壘，形成城軌時(shí)空基準(zhǔn)信息網(wǎng)絡(luò)，并將其作為智慧城軌建設(shè)和運(yùn)營的基礎(chǔ)設(shè)施，為城軌提供統(tǒng)一、連續(xù)的空間與時(shí)間信息以及定位、授時(shí)、通信服務(wù)。

交通數(shù)據(jù)是典型的時(shí)空數(shù)據(jù)，不僅具有時(shí)間維度屬性，還對空間維度有著較強(qiáng)的依賴性。隨著不同軌道交通信息系統(tǒng)之間的融合發(fā)展，高精度的空間定位與時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信息顯得更為重要。目前，我國正在建設(shè)以北斗系統(tǒng)為基礎(chǔ)的綜合定位、導(dǎo)航與授時(shí)(Positioning, Navigation and Timing，簡稱PNT)體系。該體系可利用基于不同原理的多種PNT信息源，經(jīng)過云平臺控制、多傳感器高度集成和多源數(shù)據(jù)融合，生成統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)并實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)、水下、深度空間等領(lǐng)域的覆蓋。

城市軌道交通每年有近200億位乘客，在地鐵里乘客利用手機(jī)上網(wǎng)的需求強(qiáng)烈，城市軌道交通引入5G公網(wǎng)有天生優(yōu)勢。城軌的5G專業(yè)應(yīng)用可以通過5G公網(wǎng)的廣域切片，通過QoS(Quality of Service,即服務(wù)質(zhì)量)、網(wǎng)絡(luò)切片等手段實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯隔離，滿足對特定網(wǎng)絡(luò)速率、時(shí)延及可靠性的優(yōu)先保障需求，并按需靈活配置。 也可通過局域切片，利用邊緣計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流量卸載、本地業(yè)務(wù)處理，滿足數(shù)據(jù)不出場、超低時(shí)延等業(yè)務(wù)需求，為客戶提供專屬網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

隨著軌道交通智慧化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化發(fā)展，構(gòu)建具有高精度定位網(wǎng)、高精度時(shí)間同步網(wǎng)的5G公專網(wǎng)絡(luò)和LTE-M(Long Term Evolution for Metro,這里指技術(shù)上可長期演進(jìn)的、服務(wù)于城市軌道交通的車地通信系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)用“北斗+5G”等時(shí)空技術(shù)助力旅客服務(wù)質(zhì)量提升、智慧車站建設(shè)、智能裝備換代、智能運(yùn)維推廣的軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營新時(shí)代即將到來。