问题——地下空间导航“失联”制约出行与安全管理。
随着城市快速路、跨江跨海通道、综合管廊等基础设施建设提速,隧道里程与地下空间利用强度持续增加。
然而,卫星导航信号在穿透土体、混凝土结构时衰减明显,隧道深处易形成定位“盲区”,影响驾驶员路径引导、应急救援定位、交通组织调度以及智慧交通系统的精细化运行。
在北京东六环改造工程中,部分路段采用地下隧道方案以减轻地面环境影响,但随之带来的导航连续性问题,成为工程运行保障需要直面的现实挑战。
原因——卫星信号传播特性与地下场景复杂性叠加。
卫星导航依赖视距传播,用户终端需要稳定接收多颗卫星信号并完成时间同步与解算。
隧道封闭空间对信号遮挡强、反射多,传统移动通信补点虽能提供网络服务,但并不等同于可直接替代卫星导航的高可靠时空基准。
对车辆导航而言,定位不仅要“能用”,更要“连续、可信、可校核”,并与道路运营管理系统形成统一时间与位置参考,这也是地下场景长期难以达到地面同等体验的重要原因。
影响——从“导航体验”升级为“城市治理能力”的关键环节。
在交通领域,地下定位中断容易造成导航路径跳变、出入口识别不准,影响通行效率与行车安全;在突发事件处置中,定位信息的不连续可能延误救援力量到达与人员疏散组织。
进一步看,城市运行正加速迈向数字化、网联化,面向车路协同、精细化养护、智能巡检等应用,稳定、统一、可追溯的时空信息正成为基础性公共能力。
北斗服务从“天上可用”向“地上地下泛在”延伸,关系到智慧城市与智慧交通的底座质量。
对策——“引星入地”实现隧道内外无缝衔接,终端无需改造。
据介绍,“北京东六环隧道北斗定位导航系统”通过在隧道外布设接收天线获取真实北斗信号,在地下控制环节实现高精度时间同步与信号处理后,再通过隧道内密集布设的信号发射基站进行转发覆盖,实现隧道空间内北斗信号“可接收、可连续”。
该方案的一项突出特点是对用户侧友好:手机或车载终端无需更换软硬件,使用常见导航应用即可获得与地面相近的定位服务,降低了推广门槛与社会使用成本。
同时,该技术路径具备较强的工程可复制性:对新建隧道可在设计施工阶段同步集成,对既有隧道亦可通过加装设备与天线实现升级改造。
相关技术已在部分既有隧道改造中应用,并正向地下停车场、大型交通枢纽、地下矿山、综合管廊等场景拓展,推动北斗服务从单一定位功能向“时空信息基础设施”深化。
前景——在轨升级叠加下一代北斗建设,时空服务迈向更高精度与更强可用性。
此次北斗系统在轨升级信息的发布,释放出持续提升服务能力的明确信号:一方面,通过系统级优化增强稳定性与可用性;另一方面,通过地基增强与“引星入地”等工程化手段补齐复杂环境短板,形成“天基为主、地基增强、室内外协同”的综合服务能力。
面向更长远的发展,我国已明确下一代北斗系统建设路线。
根据《北斗卫星导航系统2035年前发展规划》,在确保北斗三号系统稳定运行基础上,将全面建设具备“精准可信、随遇接入、智能化、网络化、柔性化”等特征的下一代系统:2025年完成关键技术攻关,2027年前后发射先导试验卫星,2029年前后启动组网卫星发射,2035年完成系统建设。
相关专家表示,未来定位精度、定位速度与服务连续性将进一步提升,向分米乃至厘米级能力迈进,并与多源技术融合,构建以北斗为核心的国家综合时空体系,更好支撑万物互联与智能化应用。