中国工业报记者 左宗鑫
“智能成为社会发展的重要生产要素，跟工业社会、农业社会相比，生产力、生产关系都发生了一系列变化。”国际欧亚科学院院士、北京邮电大学教授、郑州大学学术副校长、郑州航空工业管理学院校长邓中亮在9月17日，由中国工业报社、中工智库举办的“锚定向‘新’·‘智’造未来——问道‘十五五’中国制造业高质量发展研讨会”上表示，最早的整个社会建立在物理时空上，后来发展至信息社会，如今称之为智慧时空，时间、空间均发生变化，生产力、生产关系也随之发生演进。所以，从工业社会到现代社会再到智慧社会，原来是人跟人之间的信息相互传递，后来发展到人与机、物与机、机与机、物与物信息交互。
国际欧亚科学院院士、北京邮电大学教授、郑州大学学术副校长、郑州航空工业管理学院校长邓中亮
时空感知是万物互联的关键
“就工业互联网领域而言，其真实的时空架构，特别是工业大模型的应用，成为驱动新一轮智慧制造变革的核心支撑力量。”邓中亮表示，当前，每天会产生极为庞大的数据规模，由此也引发两大核心关切点：
其一是数据本身的含金量到底有多高？过往，曾有相关案例分析显示，针对西部某大数据中心的建设与运营模式存在多种设想：有人提议将我国东部的数据经由通信网络传输至西部大数据中心进行处理；也有人考虑采用刻录光盘的方式将数据乘车至西部。令人颇感意外的是，有人分析，以光盘为载体传输数据至西部大数据中心进行处理的成本最为低廉。在此背景下，如何在数据处理与挖掘过程中实现对时空信息的高效管控、降低成本等愈发凸显其重要性。一方面需考量数据的固有价值，另一方面则要重视挖掘数据所需付出的成本代价。
其二是关于提高大数据使用效率，以及如何有效降低数据挖掘成本。我国拥有海量的数据资源，大数据的应用既蕴含着全新的发展机遇，也面临着诸多挑战。而时空技术的融入有望为这一领域提供新的解决方案，助力突破空间大数据挖掘过程中的成本瓶颈。
今年以来，深圳、广东等多地积极布局低空经济发展规划，计划实施百万架无人机规模的低空运行管理体系。邓中亮认为，相较于地面车辆（一个城市日均超五六百万辆将会事故频发），无人机具备独特的载货优势，可承载50公斤货物在不同高度（如300米、600米乃至更远）执行任务。然而，随之而来的安全问题不容忽视，例如，50公斤重物从高空坠落可能造成严重后果。因此，在物流配送、文化旅游消费、公共事务管理及生产作业等领域应用无人机时，必须建立健全相应的管理技术和政策法规体系。目前面临的主要难题包括无人机无法主动呼救、视觉盲区以及管控难度大等问题，这些问题的有效解决是低空经济健康发展的前提。
现阶段，自动驾驶技术要求达到分米级精度以满足无人驾驶需求，那对于无人机而言，其飞行过程中的空间控制精度应设定为多少才合适呢？民用航空飞机航线间的距离通常达公里级。“就时间维度而言，当下手机的同步精度已达106量级。借助信号来实现时间与空间的同步定位时，经观测其精度仅能维持在几十米范围内。”邓中亮表示，值得注意的是，当前，人们约80%的时间处于封闭环境之中，这些区域，卫星信号难穿透，而地面基础设施则以各类通信网络为主，包括2G、3G、4G、5G等系统，以及无线网络等多种技术形态。利用原子钟可将同步能力提升至1014量级以上，但具备纳秒级同步功能的设备造价约为3万至5万元；回顾过往，美国早年研发的芯片原子钟成本仅为100美元，其同步精度可达10-11量级，而我国在此领域尚未实现同等价位的突破。因此，技术演进过程中涌现出的一系列创新成果，无疑将为相关领域提供坚实支撑。
构建天地海一体化的时空服务体系
“虽然GPS当前仍居全球市场主导地位，但随着‘十四五’‘十五五’‘十六五’三个五年规划的推进，全球市场格局重构与产业洗牌已成为战略重点。”邓中亮表示，以导航为核心的时空服务体系正孕育着新的发展机遇与挑战。
据统计，2023年，我国导航产业总产值达5300亿元，其中三大通信运营商营业收入突破2万亿元大关。“迄今为止，导航领域尚未形成成熟的商业化服务模式——无论是历经51年发展的GPS，还是运营31年的北斗系统，均未实现以最低成本完成全球室内外无缝覆盖，诸多区域仍存在信号盲区。”邓中亮直言，“相较之下，通信网络自2G时代起便具备随时随地接入的能力，而导航系统尚无法达成此目标，室内、地下、水下等封闭和半封闭空间没有信号。”地面基站网络与卫星系统的互补性凸显：在城市建筑密集区及室内环境等卫星信号薄弱区域，地面基站网络可有效补充覆盖。目前，我国5G地面网络建设总投资约1.2万亿元，但全球地面通信网络仅覆盖地球表面不到20%，剩余80%区域亟待拓展；反观卫星系统，仅需600亿元投入即可实现全域覆盖。二者协同发展将充分释放各自优势，成为业界关注的焦点议题。
“最终目标是构建天地海一体化的全时空服务体系，涵盖三维空间维度，为各领域提供强有力的时空信息支撑，尽管这一进程仍面临诸多技术难题。我们的服务场景正从基础应用向复杂场景延伸，服务对象也从个人用户扩展至机械设备领域。在供给侧卫星端可实现毫米级高精度定位，但在用户侧的应用需求远超预期，因此，可靠性、安全性与智能化水平在工业及民生领域的重要性日益凸显。”邓中亮指出。
加速时空服务商业化
对于人类用户而言，米级精度已基本满足定位服务需求，但对机器设备尤其是高速铁路等高端应用场景，则要求更高的可靠性指标。若无法达到相应标准，将严重影响系统稳定性。邓中亮表示，自“十四五”规划起，产业重心正加速向时空位置服务的商业化转型，这有望通过技术创新突破现有瓶颈，打破GPS长期主导的市场格局。基于四颗卫星和基站的定位方案可实现米级、亚米级乃至厘米级、毫米级精度，为工业领域的高精度应用提供有力支撑。
在邓中亮看来，地面环境复杂多变，测量目标聚焦于基站信号至终端设备的传输路径，该距离可通过时间计量并转换为物理空间距离参数。若时间精度可达1纳秒其测距误差将控制在0.3米以内，即便信号经历多次反射、绕射，通过误差识别与补偿，仍能实现米级、分米级、亚米级乃至毫米级的高精度定位。值得注意的是，频谱资源稀缺性与基站建设成本高昂形成双重挑战：一方面需通过加密覆盖确保信号接收质量；另一方面通信网络基站仅需一重信号覆盖率即可满足通信需求，而定位需要三重以上信号覆盖，要求三大运营商协同组网。
邓中亮指出，所有无线通信系统均面临噪声干扰问题，频谱短缺常导致无线定位信号生成受阻。经过其团队的研究验证，采用精确定位赋能方案，可在不增加成本的前提下，避免对正常通信产生干扰，使各频段各司其职。更关键的是，该方案能在保持原有通信服务质量的同时，赋予网络新的定位导航功能特性。
而在卫星导航方面，通过天地一体化融合设计，可实现从太空到地面乃至海洋的全域通信互联，达成全时空覆盖与定位、导航、授时等目标。
请输入验证码