新的認知，源自不斷地求索。
1982年，鄧中亮剛剛走進大學校門，選擇了當時的熱門專業(yè)機械制造，在畢業(yè)后從事汽車制造工作的過程，認識到國內外制造水平的差距，誕生了對新的專業(yè)知識的渴望。
工作幾年之后，鄧中亮選擇回到了校園，在北京航空航天大學學習計算機輔助設計與制造以及在清華大學學習超精密加工理論技術期間，他在復雜型面數(shù)控加工研究與細菌加工技術方法探索中，需要結合電子科學和微電子等相關學科知識，就這樣鄧中亮無形中開展了機械制造、微電子、通信等學科的交叉研究。
這種跨領域的研究，會有助于打破思維的禁錮，因而在鄧中亮對導航技術產生興趣之后，他發(fā)現(xiàn)了通信和測繪學科在導航領域中不同的思路和方法，在嘗試從測繪角度解決導航問題的同時結合了通信技術，最終形成了新的研究方向。
歐亞科學院院士，災備技術國家工程研究中心的主任，鄧中亮
這位如今的歐亞科學院院士，災備技術國家工程研究中心的主任，鄧中亮也看到了他所主導的“高精度、高可信定位導航技術”與國家戰(zhàn)略相結合，為國家科技發(fā)展貢獻力量的可能。
“如果能夠最終為國家戰(zhàn)略增添一份力量，無論花多長時間，都是有意義的?！编囍辛琳f。
01
天地一張網(wǎng)，解題“高精度”
衛(wèi)星導航系統(tǒng)，通常有定位、航定位與授時三個指標。
有了高精度的定位，精準農業(yè)讓農民不再靠天吃飯，災害精準預測可以將受災的人群和損失最小化；而高精度導航對產業(yè)的意義，則早已深入人心。既有我們所熟悉的車輛導航，也有代表著高精尖技術的航空導航和航海導航，在軍事方面的價值自然也不言而喻；授時則可以提供全球性、全天候、快速、高精度的標準時間信息，在現(xiàn)代社會的方方面面都離不開精確的授時。
正因為高精度導航，對國家安全和產業(yè)創(chuàng)新的意義之大。在2008年，科技部羲和計劃正式啟動。
中國傳統(tǒng)神話中，羲和是太陽神的母親，是我國上古時代時間歷法的創(chuàng)始人。取名羲和計劃的寓意，就是向大眾提供全空域、全時域、室內外無縫導航定位服務。
鄧中亮，一直是羲和計劃中無線網(wǎng)絡定位負責人和學術帶頭人。他所在解決的，正是困擾整個無線網(wǎng)絡定位導航業(yè)界的，那關鍵的三個字：“高精度”。
衛(wèi)星定位導航可以達到從米級到分米級、厘米級，甚至毫米級的定位精度，但在收不到任何信號的遮蔽空間就完全沒有用武之地，在建筑物之間等半遮蔽空間，定位精度也會大受影響。
所以，羲和計劃的目標也是有兩個：首先，提高北斗在地面應用的精度與能力；其次，解決全球導航系統(tǒng)在遮蔽和半遮蔽空間中無法定位的問題。
很多國內外的科研組織也提出了很多技術解決方案，他們或將技術攻堅的重點放在了衛(wèi)星導航技術上，雖有進步但收效甚微，或在室內采取激光等解決方案，成本卻又居高不下。
鄧中亮則提出了一個新的思考：如果通信網(wǎng)絡能夠達到與衛(wèi)星導航相媲美的定位服務能力，那么這張網(wǎng)絡無疑將變得非常實用。
“通信和導航之間實際上是有關聯(lián)的，首先，由于衛(wèi)星信號在遮蔽和半遮蔽空間的覆蓋存在問題，通信系統(tǒng)可以對此進行覆蓋互補，以實現(xiàn)室內外全時空的覆蓋。其次，對于通信系統(tǒng)來說，它也需要位置感知來確定用戶的分布，如5G等業(yè)務需要知道用戶的具體位置。因此，將這兩者合并整合成一體，就形成了天地一體的廣域無縫定位網(wǎng)?！?鄧中亮說。
這個設想本身非常有推動落地應用的重要意義。國家通信網(wǎng)在4G到5G的建設投入總額接近兩萬億，是衛(wèi)星系統(tǒng)投入的20倍以上。如果能夠形成天上一張網(wǎng)與地上一張網(wǎng)的融合，它所蘊含的價值潛力，幾乎是無限大。
當然，這個設想既需要在理論和技術上實現(xiàn)突破，還需要結合具體場景的實踐。如果方向準確，那么在技術上是否可以實現(xiàn)呢？
02
解決困擾全球的技術難題
我們知道，如果無線通信網(wǎng)的精度不夠高，即使將通信網(wǎng)和衛(wèi)星的定位合并在一起，也無法獲得更高的定位精度。因此，需要解決通信網(wǎng)在遮蔽和半遮蔽空間中定位精度差的短板問題，提高它的定位服務能力。這等于為通信網(wǎng)賦予了新的時空感知和定位服務能力，以實現(xiàn)全時空的覆蓋，包括室外、室內以及地下的定位服務。
再將通信網(wǎng)和衛(wèi)星融合在一起后，“天網(wǎng)”與“地網(wǎng)”在覆蓋層面上形成互補：在室外，衛(wèi)星定位表現(xiàn)優(yōu)秀；而在室內和遮蔽空間，通信網(wǎng)的優(yōu)勢顯現(xiàn)。兩張網(wǎng)絡融合，就可以實現(xiàn)全空間的高精度定位服務。
因此，將通信網(wǎng)與衛(wèi)星導航系統(tǒng)融合，實現(xiàn)高精度導航，也驅動從定位導航產業(yè)化到位置服務商業(yè)化的轉變。
對于鄧中亮而言，他則要解決長期困擾全球的高精度、廣覆蓋、室內外、無縫隙、低成本定位的基礎性問題……
第一個關鍵，就是新技術的定位精度。
傳統(tǒng)技術，比如在室內采用WI-FI、藍牙或超寬帶技術，定位的精度最高可達3到5米左右，這在實際應用中是完全不能接受的。
通過羲和計劃的推動，“我們取得了重大的突破：定位精度在與國際巨頭的比較中處于領先地位，超過他們一個數(shù)量級，。這表明我們在定位導航領域取得了顯著的進步和成就，未來的目標是將通信網(wǎng)的定位精度進一步提高到厘米級甚至毫米級。”鄧中亮說。
客觀地說，對于個人用戶來說，米級定位精度是足夠的，但對于智能駕駛、機器人服務等應用來說，分米級或者厘米級的精度才可以解決大部分需求，而毫米級的精度則主要用于滑坡監(jiān)測等特定領?？梢哉f，鄧中亮的這次在定位精度上的突破，讓精準定位在產業(yè)中的應用寬度得到了大幅的提升。
第二個關鍵，是解決運營商通信資源緊缺的問題。
成本，是任何技術能否成功市場化的重要考量。在定位時，通常需要收集來自至少三個基站的信號來計算定位位置，這對運營商來說會因為加密基站信號增加成本，同時基站密度的增加也不是一個經濟上可行的解決方案。
所以鄧中亮的目標是：實現(xiàn)資源共享復用，既不影響正常通信，也不需要獨立頻率資源，同時不改變基站的分布密度。在一種逆向思維的邏輯驅使下，鄧中亮建立了一個定位信號與通信信號同頻融合的體系，對時域、頻域、碼域等進行了創(chuàng)新設計。此舉首次實現(xiàn)了在不占用獨立頻率、不改變原通信能力，也不改變基站分布前提下的廣域精確定位！
第三個關鍵，是無線網(wǎng)絡的高精度定位魯棒性的難題
定位服務也需要一種確定性，尤其在面向各種行業(yè)復雜場景應用時，高精度定位要能夠表現(xiàn)出更強的可靠性。
這對鄧中亮來說，則要力求極致的表現(xiàn)?！敖涍^一系列技術突破后，我們在室內和室外可以實現(xiàn)納秒級的同步，相當于0.3米的測量誤差，同時我們采用分層融合的方法，大幅度提升了可靠性的同時，也提高了定位精度。最終，形成了一個龐大的技術體系，涵蓋了精準測量、網(wǎng)絡協(xié)同和智能控制。使得整個系統(tǒng)能夠更加精準地測量位置，實現(xiàn)網(wǎng)絡之間的協(xié)同工作，并融入智能控制，以應對各種復雜場景?！?/p>
03
做千行百業(yè)數(shù)字化轉型的“創(chuàng)新底座”
事實上，我們能夠感知到精準定位技術，對文明社會前行的價值不斷在向上攀升。
在今天的智能社會時代中，如果缺乏高精度、時空感知和互聯(lián)的條件，就不能稱之為真正的智慧。
鄧中亮認為，“全世界對于時空感知的要求不斷提高。在上世紀，百米級的定位精度已經算是不錯的，隨后發(fā)展到十米級、米級的定位精度。而現(xiàn)在，人工智能自動駕駛已經要求達到分米級的定位精度。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，如果定位精度無法達到米級以下，很多問題將無法解決。這種高精度時空感知要求正是構建全行業(yè)互聯(lián)的底座，為智能社會的發(fā)展提供支持?！?/p>
確如此言，我們看到在制造業(yè)，高精度定位從原來的數(shù)十米精度提高到米級，可以實時監(jiān)測移動目標，為工廠的安全管理帶來了很大的改進，如果出現(xiàn)意外事故，工廠可以更快速響應和決策，而不再需要被動應對，這種技術的應用，使得工業(yè)事故得到了有效的控制和防范，為工業(yè)安全帶來了顯著的好處。
再比如在智能駕駛領域，如果車輛的定位精度不能達到分米級，就可能發(fā)生車輛之間的撞車、刮蹭等事故。這種高精度定位甚至還在疫情監(jiān)控、疫情救援和特殊人群關愛等應用場景中發(fā)揮出應有的光芒。
還有綠色能源領域正在面臨的巡檢難題，使得無人機巡檢成為一個有效的解決方案。而無人機可以快速準確地巡檢高壓線路、太陽能電池板和風力發(fā)電機等設施，也有賴于高精度定位技術的應用。
很明顯，高精度導航將產生巨大的經濟效益，帶動更大規(guī)模的服務業(yè)，為經濟發(fā)展和轉型做出貢獻，已經可以稱之為千行百業(yè)數(shù)字化轉型的“創(chuàng)新底座”。
除此之外，鄧中亮特別指出了這項技術對北斗系統(tǒng)的“反哺”?！癎PS比北斗建設早二十，GPS在全球導航市場上已占據(jù)了90%的份額，這意味著北斗系統(tǒng)如果要超越GPS來爭取更大的市場份額，就必須尋找新的商業(yè)模式和新抓手來突破現(xiàn)狀。而信息域是一個重要的市場領域，通過在信息域中引入新的抓手和技術突破，可以帶來市場洗牌，為北斗贏得更大的市場份額提供機會?！?/p>
因此，北斗系統(tǒng)必須與通信網(wǎng)絡結合，提供更強大的能力支持，在全球開放服務的背景下，去搶占市場和保持領先地位。
“我國的衛(wèi)星導航和移動通信及其融合走在世界領先地位，我們將繼續(xù)努力保持這一領先地位，為世界的科技進步和社會發(fā)展做出更大的貢獻?！编囍辛琳f。
