让无人机在室内“长眼”，北邮室内导航“黑科技”助力亚冬会

无人机在大型室内体育场馆中如何“长眼”丝滑穿行？观众进入赛场后如何快速找到自己的位置？遇到突发情况赛场管理者如何进行应急调度？……2025年第九届亚洲冬季运动会今日在哈尔滨拉开帷幕，在这次冰雪运动盛会上，观众和赛事管理者都将拥有与众不同的全新体验。

包括北京邮电大学在内的多所高校通过“黑科技”加持，让亚冬会的比赛场馆更加智慧。由北京邮电大学教授邓中亮及团队研发的“5G+北斗”广域无缝融合定位技术，可以实现从室外到室内的无缝导航，便捷地把观众引导到所想要去的座位上，提升观众的观赛体验，助力管理方对于场馆运行和人流情况的实时掌握。

该项技术突破了室内卫星信号弱、无人机无法起飞的行业痛点难题，将在此次亚冬会上进行应用，为赛事的安全管理及应急保障提供强大数据支持。据悉，这也是该项技术在大型体育赛事中首次进行应用。

北京邮电大学博士生王润民在现场进行算法调试。受访者供图

解决场馆内无卫星信号的痛点

“观众进入场馆后，怎么知道自己在什么位置？要找的座位离自己多远？路线怎么走？有突发情况出现的时候，如何知道出口在哪？最短逃生路径是什么？……”北京邮电大学教授邓中亮一直在思考室内精准定位的应用模式。

“定位、导航”听起来很寻常，但实际上背后隐藏着一个容易忽略的技术难题。大多数人在日常生活中已经对于卫星定位导航习以为常，卫星导航系统虽然功能强大，但主要解决的都是室外空旷环境的定位问题。在室内、地下、高山峡谷、水下、干扰环境等场景中，由于遮挡和干扰等原因，无法接收到卫星信号，也就不能通过卫星定位技术获取精准的位置信息。

在室内体育场馆中也存在同样的问题。体育场馆内卫星信号弱，无法进行定位导航服务，大家找不到位置怎么办？一旦有突发紧急事件，人群怎么疏散，管理者如何进行应急调度管理？此外，从室外到室内怎么进行连续性的定位导航服务，实现信号网络的无缝切换？……这些都是需要解决的问题。

“场馆内没有卫星信号，但是有通讯信号。”邓中亮团队选择从在室内覆盖更为广泛强大的5G通讯信号网络入手来解决这一问题。正是基于团队多年来致力研究的“5G+北斗”广域无缝融合定位技术，此次亚冬会上也实现了室内外连续定位。这种定位方式不仅提高了定位的准确性，还解决了室内外切换时的定位断续问题，消除定位盲区。

具体到此次赛事，需要基于上述技术做到场馆的“透明化管理”。邓中亮指出，“需要把场馆抽象成一个几何模型，让观众和管理者对赛场的情况了如指掌。这个模型要做到三维立体，从哪个角度看都可以随意调取，还要做到实时动态，而且响应速度越快越好。”

他进一步解释，这个模型类似于人们日常使用的车道级导航地图。“因为整个场馆的座位、通道是高低错落的，所以需要一张高精度的三维图。基于这样的几何模型，便可实现‘数字孪生’。”

这样一来，每个人都可以通过导航软件便捷地找到自己的目的位置，在应急救援情景下，管理者也能够迅速了解人们在什么地方并进行救援调度指挥……“消除时空障碍，一切都很透明，这就是智慧场馆。”邓中亮说道。

给自动驾驶无人机装上“眼睛”

如何进行高精度的三维建模？团队把这项工作交给自动驾驶无人机。

无人机的工作是完成场馆内部环境的快速三维建模，并不定时进行更新维护。在有突发情况的时候，无人机需要快速进行升空，从空中监控整个场馆的人流方向、灾害发生点等实时性高的突发状况，为观众有序离场和救援人员有序进场提供实时的信息支撑。

那么，无人机在室内飞行时如何感知周围事物？如何精准将每把座椅和对应的编号准确呈现在三维建模里？……这就要求无人机拥有机器视觉。

“给无人机装上‘眼睛’，它要知道遇到什么东西需要躲开，例如哪里是墙、哪里是电梯口，还要知道如何识别障碍物，例如座椅长什么形状……它必须要测绘到厘米级的精度才可以精准地服务于定位导航。”这也是研发过程中需要突破的一大难点。

对此，邓中亮团队研发了无人装备室内外自主探索系统，为无人机提供了连续穿梭于室内外复杂环境的能力；同时，基于视觉信息与AI算法的保障，实时构建大型建筑物内部的三维地图，尤其对于长走廊、多出入口等复杂场景提供了极高的适配性。

据悉，这一技术融合了视觉采集信息，采用了基于AI算法的高精度实时定位和路径规划技术，可以为无人机在室内定位的准确性提供技术支撑。

“强大的5G网络，能够把无人机前端采集到的信息传递到服务器，通过无人机快速建图，可以生成实时的数字孪生系统。在北斗信号触及不了的地方，完成从室内到室外连续的无人自主的作业。”作为团队核心成员之一，北京邮电大学博士后张耀解释道。

“从卫星信号到通讯信号，再到机器视觉，通过这些联合构建起一个多元定位导航系统。”邓中亮告诉记者。赛事期间，这项技术可赋能亚冬会无人机安防，应急管理和室内导览等需求。低空安防方面，通过高精度定位技术，可以实时监控无人机等低空飞行物，确保赛事安全；应急管理方面，高精度定位技术可以快速定位事故现场，为救援人员提供准确的导航信息；室内导览方面，通过三维地图建模，可以为观众提供清晰的室内导航服务，提升观赛体验。

邓中亮团队成员在亚冬会场馆内进行测试。受访者供图

20余年科研突破室内定位导航的国际难题

据邓中亮介绍，团队从去年4月份开始接到运营商提出的这一需求，设计方案、通过认证、实验验证、现场测试、调整优化……经过一系列复杂周密的幕后工作，终于能让观众们在此次赛事中获得前所未有的全新体验，全方位保障赛事顺利进行。

实际上，邓中亮团队对于此次亚冬会相关问题的迅速响应和突破，依赖于其在该领域内20多年来不断突破打下的技术基础。

“大家对用通讯信号打电话、发消息很熟悉了，但是不一定了解用通讯信号进行定位导航。用通讯信号做定位导航，挑战性很大，最早是一个世界性的难题。”邓中亮告诉记者，其中的主要瓶颈在于，通过原来的技术，要想精准测量通讯信号，很容易出现巨大误差，很难实现在室内短距离范围内的精准定位。

“我们一直在研究这个问题。能不能利用丰富的通讯网络资源，用技术为它重新赋能来解决高精度的定位导航问题。这样一来，很多问题就都好解决了。”邓中亮说。

据悉，邓中亮长期致力于无线网络定位科学研究与工程实践，率领团队在基于移动网络的广域室内外定位关键技术方面取得了重大突破。

团队在多个北斗重大专项、国家重点研发计划、863计划等国家重大项目支持下，首创了TC-OFDM通导融合定位新体制。该体制在移动通信网络的通信信号背景噪声下嵌入一个可连续测量的定位信号，攻克了多径与非视距识别测量、定位-通信耦合测距、相关干扰等系列难题，与室外卫星导航系统结合，形成了广域无线网络室内定位理论与技术体系，建立了室内外多尺度无线网络定位导航架构，实现了导航通信一体化，室内外广域实时定位精度优于1米，成功解决了“无线通信网高精度定位与低成本应用”国际难题。据悉，经业内多位院士专家鉴定，该技术已达到国际领先水平。经过团队多年努力，这项技术也演变成了5G国际标准中的一部分，使5G网络拥有了室内外高精度定位能力。

这样一个多元定位导航系统，涉及多个学科交叉融合。通讯、电子、控制、测绘……邓中亮所率的团队就有着多学科交叉的背景。记者了解到，这个团队中，有不少是青年教师，还有大量的博士生、硕士生成为研究的主力军。

邓中亮指出，硕士生、博士生的创新能力是在面向国家重大需求的项目中，提取关键技术与科学问题、进行突破来培养的。“比较艰苦，但只有经过这个过程才能更好地创新，成为高水平人才。”

“有问题、有挑战才有研究价值，做科研就是要寻找问题、解决问题，对我来说，这是一种乐趣，我乐在其中。”邓中亮说道。

“5G+北斗”融合将创造大量新应用模式

“5G+北斗”广域无缝融合定位技术的成功应用，展示了科技赋能体育赛事的广阔前景。随着技术的不断进步和应用场景的拓展，这项突破性成果不仅可服务于体育场景，还能够在物流运输、应急救援、工业自动化等领域创造更多价值。

伴随着“一带一路”“互联网+”“中国制造2025”等重大战略的提出，以及移动互联网和电子商务的快速发展，对室内外位置服务的需求与日俱增。记者了解到，室内外无缝位置服务已成为我国发展战略新兴产业的重大需求，是国际科技经济竞争焦点。

而5G可以助力北斗解决室内“最后一公里”问题。“北斗和5G的融合会产生质的变化。”邓中亮介绍，二者可以相互配合形成“卫星主外、5G主内”的局面，从而为海量用户提供室内外无缝高精度的时空信息服务。5G网络可以利用自身优亚米级的定位能力，与北斗形成室内外定位覆盖互补。

这项技术为国家应急救援、公共安全及广域室内外导航定位服务提供了重要的技术基础，具有广泛的应用前景。

他进一步指出，人们生活中80%的信息与“位置”有关，室内外位置服务（LBS）已成为人们日常工作、生活所必须的一项基本服务需求，尤其在大型复杂的室内环境中，如大型商超群、机场、医院、地下矿井等区域。精准室内外位置服务在国家安全、应急救援、车辆导航、反恐维稳、特殊人群关爱等领域至关重要。

同时，室内外无缝的高精度时空信息也是支撑国家安全、智慧城市、移动互联以及多业态服务的重要基础。“随着智慧医疗、智慧工厂、智慧楼宇、智慧交通等应用场景的普及，海量位置服务数据请求将对现有的北斗定位系统提出挑战。我们要从消费互联网走向工业互联网。不只是为人服务，而是成为万物智联的基础。”

邓中亮表示，“5G+北斗”的融合将创造出大量的新型应用模式，推动未来虚拟现实、智能制造、自动驾驶等垂直行业应用落地，对国家安全和智慧社会的发展具有重大的战略意义。

新京报记者 冯琪

编辑 缪晨霞 校对 杨利