中国工程院院士邓中亮： 融合通信与导航，让空间定位更精准

来源：滚动播报

（来源：科创中国）

邓中亮院士

邓中亮，中国工程院院士，郑州航空工业管理学院院长，北京邮电大学教授、博士生导师，长期从事无线通信与高精度定位领域研究。作为“羲和计划”核心带头人，攻克空天地一体化室内外无缝定位关键技术，主持多项国家级重大项目，在通信网增强导航、应急定位与重大工程保障等方面形成系统性创新成果。曾获国家技术发明奖、国家科技进步奖、光华工程科技奖、全国创新争先奖等。

地下停车场的导航精准锁定爱车位置，无人机物流在城市楼宇间精准穿梭，矿山隧道里的作业设备实现毫米级定位——这些正在改变我们生活的“精准时刻”，与中国工程院院士、北京邮电大学教授、郑州航空工业管理学院院长邓中亮的多年攻关密切相关。

　　近日，科技日报记者专访了邓中亮，听他讲述自己深耕无线定位领域20余年，带领团队实现全空域、全时域精准定位的攻关历程。

　　逆向思维方案破解室内定位难题

　　记者：您深耕无线定位领域20余年，创新性地融合通信与导航技术，破解了高精度、广覆盖、室内外无缝隙定位的国际难题。您最初为什么会想到把这两个看似无关的技术联系起来？

　　邓中亮：我致力于融合通信与导航技术，是为了解决因卫星信号盲区导致导航失效的问题。2003年，全球共有四大卫星导航系统。但这些系统，包括当时占据主导地位的美国GPS系统和处于起步阶段的我国北斗系统，都存在一个共性短板——卫星信号从3.6万公里高空传输到地面后，在室内、隧道、高楼密集区等遮蔽环境下会严重衰减甚至完全消失，形成定位盲区。当时城市中40%—50%的区域因遮挡无法有效接收卫星信号，其定位需求长期得不到满足。

　　与此同时，地面通信基站已遍布城乡，2G、3G网络的覆盖优势十分明显，但仅用于语音通话和数据传输，资源利用率有待挖掘。这让我想到，通信网覆盖的“生活密集区”，恰恰是卫星导航的盲区，如果把这两张网融合起来，或许能以更低成本构建全空域定位服务体系。

　　记者：我了解到，当时国际上已有学者提出类似思路，但始终未能实现。这一技术路径面临的最大挑战是什么？

　　邓中亮：通信追求高数据率，导航需要高精度的相位测量与测距，二者原理不同，要将它们融合在一起，难度极高。但我始终坚信，别人做不出来，不代表我们做不出来。

　　当时我们面临两大世界级难题。一是通信网频率资源极其宝贵，新增定位信号必然影响正常通信。二是通信基站分布稀疏，按传统导航原理至少需要3—4个基站才能定位，而很多区域只有1个基站。

　　记者：您和团队如何解决这两个问题？

　　邓中亮：我们提出了逆向思维方案：既然无法新增频率资源，就把定位信号“藏”在背景噪声里。这样既不需要额外频率，也不影响正常通信。

　　我们耗时3年，在许多城市的导航盲区采集信号数据，反复设计信号、建立模型、优化算法。最终我们攻克了三大核心技术：发明导通互嵌信号设计技术，实现定位与通信信号同频共传；创立异构多元协同定位理论，解决单基站定位难题；构建广域无缝融合定位技术体系，实现从室外到室内的连续定位。

　　让我感触比较深的是，相关领域的专家都很支持我的想法。2010年我国启动“羲和计划”，我作为通信网定位导航技术牵头人，带领团队进行攻关，2G网络定位误差可从100米缩小至5米。后续，我们在4G、5G网络上持续攻关，研发出“5G+北斗”广域无缝融合定位技术，将定位精度提升至亚米级，推动我国在无线测量与定位领域实现了从跟跑到领跑的跨越。

　　通导融合是数字经济的关键基础设施

　　记者：听了您介绍，我感觉通信与导航融合技术拥有极高优越性，可应用于很多场景。

　　邓中亮：是的，通信与导航融合技术是数字经济的关键基础设施，已在多个领域实现规模化应用，且应用场景还在不断拓展。

　　例如，“5G+北斗”融合定位技术已经渗透到民生服务、工业生产、重大赛事保障等多个领域，从日常出行到国家安全，都能看到它的身影。在2025年哈尔滨第九届亚洲冬季运动会期间，我们的室内外无缝导航技术亮相哈尔滨国际会展中心，为观众提供精准座位导航，同时支持无人机对场馆进行无死角监控，大幅提升了赛事运行效率和安全保障能力。

　　通信与导航融合技术的应用场景还有很多。在智慧城市领域，它能为城市治理提供全时空感知能力，实现停车管理、交通调度、应急救援的智能化；在工业制造领域，它可支撑智慧工厂的无人驾驶机器人作业，提高生产效率和安全性；在农业领域，它能为农机自动驾驶、精准灌溉、病虫害监测提供定位导航服务；在应急救援领域，即使在地震、洪水等灾害导致地面通信中断的情况下，它也能通过卫星与地面通信的协同，为救援人员提供精准定位和通信保障。

　　记者：当前，您正在积极将通信与导航融合技术应用于商业航天。它对于提升我国商业航天竞争力有什么帮助？

　　邓中亮：商业航天竞争日益激烈，如何降低成本成为一个关乎我国商业航天可持续发展的关键问题。但降低成本不能仅靠单一环节的优化，而要从系统架构层面寻求突破。通信与导航融合技术为降低商业航天成本提供了一条有效路径。

　　一方面，通过在低轨卫星上集成通信导航融合载荷，可以实现资源共享。一颗卫星同时承担通信和导航增强任务，平台、能源、测控等公共资源得以高效利用，摊薄了单颗卫星的成本。另一方面，在地面侧，利用无处不在的5G/6G网络作为导航信号的“延伸”，可以大幅减少商业航天对昂贵的地面监测站和增强站的依赖，从而降低整个系统的建设和运维成本。这种“天—地”协同降本模式，是我国商业航天实现高质量、规模化发展的必由之路。

　　筑牢空天地一体化产业发展根基

　　记者：空天地一体化通信网络被视为继地面移动通信（5G/6G）之后的下一代通信网络核心形态。在空天地一体化通信网络建设方面，我国当前处于什么发展阶段？

　　邓中亮：我国空天地一体化通信技术已进入全球第一梯队，正处于技术积累向规模应用转变的关键阶段，已从跟跑向并跑跨越，在手机直连卫星、天地协同等领域走在国际前列。目前我国已规划了多个低轨卫星星座计划，包括1.3万颗卫星组成的GW星座计划以及1.5万颗卫星组成的千帆星座，未来将实现“全球全方位、多层次、全天候”的连续通信覆盖。

　　记者：在空天地一体化通信网络建设领域，您和团队正在开展哪些关键技术攻关？

　　邓中亮：在这一领域，我们依旧面临三个方面的挑战。一是技术短板，星间高速传输与通感算一体化仍是关键难题，卫星的星上处理能力有限，大部分数据需传回地面处理，导致延迟增加、带宽占用。二是成本高，卫星制造、火箭发射、终端设备的高成本制约了产业普及。三是标准不统一，地面网络与卫星网络的协议、接口不一致，导致设备兼容性差、运营成本高，阻碍规模化应用。

　　在持续攻关北斗—5G NTN（非地面网络）高精度全域定位技术的同时，我们团队还在参与6G技术研发。空天地一体化是6G的核心基础技术之一，6G要求的“通感算一体化”能力，正是解决当前技术短板的关键方向。我们还主导了“卫星互联网通信体制”的行业标准论证，积极参与3GPP NTN标准制定，目标是为产业规模化发展扫清障碍。

　　年轻人要敢创新、有韧劲

　　记者：您目前担任郑州航空工业管理学院院长。您认为高校应如何发挥自身优势，服务地方经济社会发展？学校对此做了哪些探索？

　　邓中亮：高校是教育、科技、人才的交汇点。郑州航空工业管理学院是原航空工业部所属的6所院校之一。近年来，随着我国商业航天、低空经济等新兴产业的发展，学校通过科学调整学科专业，紧密对接国家战略和区域发展需求。

　　一方面，学校优化了学科专业布局。学校近年来重点加强了在导航、通信、测控、智能无人系统等方向的建设，目的是为河南乃至全国的航空航天产业培养急需的高素质应用研究型人才。

　　另一方面，学校强化有组织科研，聚焦通信与导航融合、低空智联网等前沿方向，力争产出更多能够解决产业实际问题的原创性成果。我们的目标是让学校的科研和人才培养工作，真正成为驱动地方新质生产力发展的强大引擎。

　　当前，河南省已将商业航天作为重点发展的未来产业。鹤壁、郑州等多地已经初步形成了涵盖卫星制造、火箭配套、测运控、数据应用等环节的产业链条，这是一个非常好的开端。

　　高校可以在推动区域商业航天发展过程中扮演“创新策源地”和“人才输送港”的双重角色。我们正在与地方企业共建联合实验室、工程技术中心，将学校的科研优势与企业的工程化、产业化能力结合起来，加速技术成果转化。同时，通过订单式培养、建设现代产业学院等模式，为地方产业集群精准输送专业人才，解决企业发展的“人才之渴”。我相信，在政产学研用的共同努力下，河南完全有能力打造具有全国影响力的商业航天产业高地。

　　记者：作为教育工作者，您最看重学生的哪些特质？

　　邓中亮：我想以自己的经历来回答这个问题。我在硕士研究生阶段曾开展一个课题——用数控技术实现美术雕刻。这个课题的核心难题是如何用数学语言定义“美”。我是工科背景，这个课题却涉及大量艺术知识，而且在20世纪80年代，我找不到任何参考资料，完全是从零开始探索。

　　为了解决这个问题，我系统学习了相关数学知识，深入研究艺术大师作品的特征规律，建立了自由轨迹分布数学模型，最终实现了计算机对艺术雕刻轨迹的自动生成。

　　这段经历让我明白，创新往往源于跨学科的碰撞。要有跨学科的意识，更需要敢于挑战“看似不可能”的韧劲。科研中没有绝对的边界，只要能找到新的科学方法，就能把看似不相关的领域打通。科学研究的价值就在于探索未知、突破边界。

　　在敢于质疑、不被既有思维定式束缚的同时，要注重打基础。只有筑牢理论根基，才能在关键核心技术上实现真正的突破。

　　我还想说，科学研究没有止境，我希望青年科研人员能把个人理想融入国家发展大局，在科技创新的赛道上持续奋力奔跑。

　　[观点聚焦]

　　低空经济是未来产业的重要增长点，在保障低空经济高质量发展方面，通信与导航融合技术能发挥关键作用。

　　低空经济的发展必须满足“飞得起来、飞得安全、飞出效益”三大需求，这离不开高精度时空信息的保障。低空飞行器要穿行于云层、飞鸟、建筑、山体之间，面临的地理空间环境极为复杂，光靠卫星定位远远不够，必须与地面通信网络深度融合。

　　我们团队研发的北斗—5G NTN（非地面网络）亚米级至厘米级全域定位技术，融合了北斗卫星的高精度定位能力与5G NTN的广覆盖特性，可实现厘米级精度的全域定位，相当于为无人机、电动垂直起降飞行器（eVTOL）等低空装备植入了“空间坐标感知神经”。

　　这项技术能解决低空飞行器的三大核心问题。一是精准定位，确保飞行器在复杂环境中不迷路、不碰撞。二是路径规划，通过地理空间智能实现最优航路设计。三是安全管控，结合地面通信网络实现对低空飞行的实时监控。

　　——邓中亮

（来源：科技日报 作者：操秀英）