今天，我国首个地铁北斗定位系统在北京地铁首都机场线开工建设，这是我国目前规模最大的室内空间导航定位系统。预计在今年内建成。

此次开工的地铁北斗定位系统，覆盖北京地铁首都机场线30公里运行线路和5座车站，是国家重点研发计划“超大城市轨道交通系统高效运输与安全服务关键技术”项目的重要配套示范工程。

北斗卫星导航系统能够提供定位、导航和授时服务，是我国重要的空间基础设施。但是在地下、水下、建筑物内等非暴露空间，由于受到遮挡导致卫星信号无法直接接收使用，是导航定位应用亟待拓展的领域。

中国卫星导航定位协会副会长 蔺陆洲：我们在地铁里面在采用室内外相结合的方式，在室外的暴露空间使用北斗，还有北斗的增强技术来实现高精度的定位，在室内通过和5G融合的这种定位基站和技术的部署，来实现室内定位信号的播发，然后使得用户来接收到导航定位的信号，实现高精度的定位。

据了解，地铁北斗定位系统将使地铁站地下空间的定位精度提高到优于2米，不仅可用于车辆调度、客运组织、应急处置等方面，同时乘客能够使用手机地图，通过三维立体导航实现地铁站内复杂空间的导航定位。该系统的建设在加快城市轨道交通的智慧服务、智慧维护，改善用户体验、提高运营效率、降低管理成本等方面将发挥重要作用。

据介绍，北斗铁路行业综合应用示范工程是中国国家北斗重大专项面向铁路行业的首批综合应用示范项目——围绕建设1个大数据中心，构建1个时空信息云平台，融合大数据、GIS、物联网、5G、云计算、BIM技术，面向铁路勘察设计、施工及运维三大阶段，在铁路工程测量、自动化监测系统、智慧工地系统、位置感知预警防护系统、铁路工务巡检、轨道测量及平顺性检测、“一带一路”中欧班列集装箱定位跟踪、高分遥感地质调查和高铁列控系统等9大铁路业务板块推广了8000余台套北斗终端设备。

“该项目在‘北斗+5G’服务于综合立体交通数字化转型、交旅融合、铁路架梁定位跟踪及抢修等领域进行了延伸应用。”铁五院北斗铁路行业综合示范应用项目总设计师饶雄说。

据了解，该示范工程同步完成了71项北斗知识产权布局和专利预警，助力打造了产品系列化、技术标准化、应用规模化、服务产业化、市场全球化的“五位一体”北斗应用产业。

北斗导航应用在非暴露空间有哪些用途？

何为非暴露空间？“非暴露空间是相对于暴露空间定义的，更多的是在室内或半室内的场景。”此次活动的承办方之一，香颂轨道交通技术有限公司总经理席威在接受大河网记者采访时介绍，目前，北斗导航应用正在向室内、水下、深空的综合PNT（定位、导航与授时）方向发展。其中，在城市轨道交通、隧道、煤矿、工厂以及商场、医院等非暴露空间有着广泛的用途。

“大家都没有习惯在室内使用导航，事实上我们是需要的。”席威举例，比如在商场停车，需要记住停在哪个区的几号停车位，很多时候怕忘记还要拍照，就这逛完商场找车还是很费劲，甚至会迷路。如果有精准的导航定位，直接定位车辆所在的车位，将会节省大量找车的时间。

席威告诉记者，香颂轨道交通技术有限公司是河南第一家开展非暴露空间定位业务的公司。“从全国来看，非暴露空间定位技术都在一个非常前期的孵化阶段，也存在不少难点。其一是技术的难点，并不是技术无法触达，而是技术的成本太高。再者是社会环境问题，市场是需要培育的，很多人并不了解需要这些。”

随着智慧城市与新基建的发展，对精准的定位技术需求更加迫切。“非暴露空间定位是世界上的一个技术难题，也是影响制约整个智慧城市发展的瓶颈。”香颂轨道交通技术有限公司总工程师李俊在接受大河网记者采访时说，他们研究了针对北斗的非暴露空间的时空体系，实现北斗在整个非暴露空间应用的补充、增强和备份，打破室内空间和室外空间的边界和壁垒。

地下导航技术

“5G+北斗”实现地下环道精准导航

由中国移动重庆公司与中国移动上海研究院等单位联合开发的“5G+北斗”精准导航系统正式在渝中区解放碑地下环道上线，该工程通过5G技术，填补了国内地下隧道无北斗GPS卫星导航的技术空白，有效解决市民的出行困难，为市民带来更便利、更智能的出行体验。

“5G+北斗”精准导航系统实现了5G与北斗卫星导航系统的深度融合，使得5G大带宽、低时延、广连接的技术优势和北斗卫星导航系统导航、定位、授时、短报文通信的优越能力得到充分应用与发挥，两者相互赋能，彼此增强，能为地下环道提供全天候、亚米级的高精度定位服务，切实解决了地下环道的导航难题。

5G与北斗的融合真正实现了天地一体和通导一体，有效促进万物智联与精准协同，它将成为新基建数字化、智能化发展升级的重要技术支撑。

目前，解放碑地下环道一期工程联接9个地下停车库，导航工程已经建成开通，未来将联接26个车库，7个出入口，2.1万个车位。采用该技术以后，解放碑地下环道每日通车量有明显的提升。不仅如此，该系统还兼容数以10亿计的智能手机、车载导航等存量定位、导航设备，能够与室外北斗、GPS系统快速切换、无缝衔接，为市民提供更多智能化信息服务。

地磁定位导航水陆空均适用

地磁定位导航具有不易受到人为干扰的特殊优势，逐步进入人们的视野。2014年9月百度公司曾投资了一家研发地磁定位与导航技术公司，该公司研发的室内地磁定位导航数据采集和应用系统效果明显，基本能达到理想的精确度。地磁定位与导航技术作为一种无源自主导航方法, 具有抗干扰能力强、无积累误差和精度适中的优点，还是唯一不受外界影响而可正常工作的导航系统。地磁定位导航不仅适用于水下、地下、高空，也同样适用于城市的导航。

地磁场是稳定、可靠、公共的自然资源，地球上每一点的地磁矢量是唯一确定的。在直角坐标系下，地磁要素有 (7个)：磁偏角D、磁倾角I 、总磁场强度T 、垂直磁场强度Z、水平磁场强度H（包含水平X分量(北向)、水平Y分量 (东向)）。

地磁定位导航技术路线是首先通过航测或其他手段采集地磁信息，建立地磁场模型，利用地震观测台观测地磁数据对该地磁场模型进行补偿修正，根据修正后的模型，计算出地磁场数据库，并对应于诸如北斗系统等定位导航系统提供的地球地理坐标。在载体上装载高响应速度的磁传感器进行地磁测量，测量出这一区域点的磁场特征量并绘制成实时在线图，通过对比实图和参考图进行相关匹配，计算出载体的实时坐标位置，为载体解算导航图形匹配信息，形成三维地磁图的数字化模型；利用磁向量匹配信息矫正导航系统，将地磁图匹配结果作为卡尔曼滤波的观测量对导航系统进行滤波并结合相关算法，给出引导方向与目标方向、引导方向和前进方向的偏差、导航物体所处的位置信息；通过路径规划和控制策略等成熟技术，实现高精度定位导航。

跟传统的GPS、惯导、GLONASS、Galileo、北斗相比，在水下、室内等特殊环境下，地磁定位导航更加可靠、保密、稳定和精确，具有很强的综合优势。地磁测量不受位置和环境的影响，可以实现全天候和全地域导航；地磁测量属于被动测量，隐蔽性好。地磁匹配定位导航误差不会随时间累积。地磁场为矢量场，可以提供丰富的导航参考信息。

作为一种新型无源自主导航方法，地磁定位导航在无人机、船舶、水下机器人等领域有着巨大实用价值和广阔应用前景，也因此成为行业发展的新热点、新方向，未来或可替代现有导航技术，并被用来和卫星导航、惯性导航互相组合使用，便于其中一种或数种导航技术设备失灵时启动使用备选定位导航技术设备，确保定位导航安全。

地上空间已然殆尽，不少国家、地方均打起了地下空间的“主意”，由于岩石、土地的遮挡，传统的卫星定位导航无法派上用场，上述这些地下导航定位技术的重要性将不言而喻，非暴露空间导航与位置服务产业需求强烈，预计未来市场空间将达千亿。到2025年有望达到约3000亿元市场规模。

文章来源：大河网，美国侨报网，微磁传感，上游新闻，央视新闻