北京邮电大学：实现5G通信导航授时一体化

在智慧交通的建设过程中，高精度定位授时是其建设运营的重大基础。例如，车路协同与智能驾驶迫切需要亚米级精准定位与毫秒级行为响应控制。5G具有大带宽、低时延、高接入能力等优势，为智慧交通发展提供了有力支撑条件。

在复杂场景中传统定位导航授时技术面临严峻挑战。北斗等全球卫星导航系统已经在户外场景中为我们提供了较为精确的定位与授时服务，但在高楼密集的城市环境、地下停车场等场景中，卫星信号容易被阻挡，导致无法准确进行定位授时。多设备协同运作也需要精确时空信息以及通信系统的调度，而单一的通信、定位、授时系统在协同运作时存在额外的成本和巨大的性能损失，因此难以在复杂场景中满足多设备协同的需求。为解决这一问题，需要对通信、定位、授时进行一体化的设计，通过融合的方法共同传播信号，提升效率、降低成本，并确保系统在各种环境下的可靠性。

北京邮电大学在5G通信导航一体化领域已取得重大突破。北京邮电大学邓中亮教授团队在解决通信导航一体化问题上已经取得了显著成果，尤其是在5G共频带定位技术的创新上，实现了“有通信信号的地方就能定位”的目标，成功应对了高楼、地下等复杂环境中的定位挑战。邓中亮教授首创了隐嵌信噪定位理论，设计了5G共频带与带内定位参考信号体制，建立了5G通信网高精度定位理论体系，形成了5G高精度定位国际标准和多项北斗+5G国际/国家标准，并创新提出了异构多源协同定位系列方法，突破了多源异构特征融合高精度定位瓶颈，实现了分米级乃至厘米级的定位。

数字交通全场景网络授时服务构建取得了新的突破。基于5G网络的低成本、广覆盖高精度授时体系建设对数字城市建设具有重大意义。基于5G网络的高精度授时建设面临无线信道的随机性强、频率资源受限、传统高精度授时成本高等因素的挑战。相比定位，授时不仅需要高时间分辨率的信号，还需要在多设备、多区域的网络中确保全系统的一致性，这对传输链路的稳定性和信号处理技术提出了更高要求。

北京邮电大学邓中亮教授团队在重点研发计划《雄安新区交通设施数字化建设示范应用》项目的支持下，提出了建设“高精度同步授时高速路”的设想，开展了5G空口授时时间误差模型、时间误差自适应智能补偿方法等研究，成功突破了5G高精度授时信道稳定性差、误差耦合性强、电磁资源有限等难题，创新提出了5G共频带通信定位授时一体化信号体制、累积定时时间测量算法、时间智能相位偏移估计法等新技术，打破了传统卫星导航系统信号覆盖能力的限制，在国际上率先通过5G网络实现纳秒级高精度授时，有效解决了路侧设备到终端间无线高精度授时的难题。此外，根据系统设计，路侧设备与控制中心间通过有线授时。为此，课题参与单位行道雄安科技有限公司突破了网络授时过程的时延精确测量技术，通过有线和无线授时网络融合，北邮、行道和雄安城市创新联合会共同构建了5G+北斗共视与授时服务平台，并制订了系列团体标准。“通过’高精度同步授时高速路’的建设，大幅提升了城市智能交通系统的安全性和运行效率，也为5G万物互联提供重要抓手，对推动国家数字城市建设具有重大意义。”课题负责人尹露说。

为城市智慧交通通信导航授时体系建设探索了新的途径。基于上述研究成果，我们已在雄安新区容东片区开展了应用示范，具备超过100万数字交通终端的接入能力，为智慧交通系统提供了纳秒级高精度授时服务，实现了城市监控设备、公交站台、交通调度系统和自动驾驶车辆等设备的精准时空同步，极大提升了城市交通的安全性与效率。

展望未来，基于上述研究成果在雄安新区开展应用示范的成功经验，将为我国乃至世界提供智慧交通建设参考。通过这些技术的应用与推广，中国将在未来的全球技术竞争中占据重要的领先地位。