北京邮电大学邓中亮：广域高精度位置云计算与服务 原创

2018年7月23日-25日，由工业和信息化部、国家发展和改革委员会、北京市人民政府、中国科学技术协会指导，中国电子学会主办，至顶网协办的第十届中国云计算大会在北京国家会议中心召开。本届大会以“聚力云上生态 赋能实体经济”为主题，邀请海内外权威嘉宾出席，继续为业界搭建一个云计算大数据技术、产业和应用多领域最具影响力的交流和传播平台。

北京邮电大学教授，智能通信、导航与微纳系统实验室主任邓中亮

在25日上午的大会中，北京邮电大学教授，智能通信、导航与微纳系统实验室主任邓中亮发表了“广域高精度位置云计算与服务”的主题演讲。邓中亮从位置服务与云计算、位置云计算的现状、位置云计算存在的挑战、无线网络高精度位置感知与云服务以及未来展望五个方面介绍了位置云计算服务的现状和未来。

以下为邓中亮现场主题演讲实录：(内容根据现场速记整理，未经发言嘉宾确认，仅供参考，谢绝转载)

邓中亮：尊敬的各位来宾上午好！非常荣幸有机会今天到这边来跟大家一起交流，我要报告的题目是“广域高精度位置云计算与服务”。我从五个方面给大家做一个简单汇报。

昨天到今天大家都讲的是云计算，一提云计算大家就想到互联网，就想到这么一个自云里雾里，到今天为止，云计算大会开了十年，收获很大，不管是国家，还是世界发展速度非常快。从上个世纪60年代开始到现在，计算发生了多次变革，分为四个周期，未来的计算连接需求，是随域计算、感知计算，精确计算、智慧计算，我今天跟大家介绍的是融合位置的按需计算服务。

云计算的特性是它把所有的东西，把计算资源、存储、平台、应用服务都做成一种服务模式，大家知道供应商做的是服务，今天在座的各位大多数做的是IT服务。服务的特征包括技术特点很明确从可度量、快速弹性、共享，共享很重要，昨天我们讨论共享源从哪儿来？谁给你？可不可信？安不安全？还有普遍的访问，最终是按需自服务。从技术特点来讲可以分八个方面，大规模、虚拟化、永不停机、免费、高级安全、自动化管控、面向服务的软件等。

今天讲的位置服务，是在我们的日常生活、工作，包括运行、信息发展、国防建设当中的位置。位置服务可以简单这么划分，一个是云端，包括计算网络，加上互联终端设备，合起来叫做位置服务，位置服务作为国家信息的基础设施发挥了非常重要的作用，这里面不管是智慧城市物联网也好，还有我们的应急救援、公共安全大家都知道需要精准的位置。

在国家安全里面，我们可以把军事战场统一，建立陆海空天电一体化信息平台，保障国防安全和我们国家的重大战略。

云计算对于个人来讲，在位置服务方面，就是位置+身份+网络+账户+手机+人像等目标信息融合计算，为实现全球任意区域目标监控和反恐维稳提供重要的技术支撑，今天发生很多故事，包括叙利亚战争等等，现在打仗是信息战，这里面有很多事件不展开一一说了。

我们建设智慧城市，包括智慧海洋需要物联网、云计算，一个是高精度，一个是高安全，我们最近正在建设的雄安，我们叫做智慧雄安，我们提出来可以建设透明雄安，雄安很多地面的东西都跑到地下区域里面，但是地面看得见，地下看不见，达到这种透明怎么办？需要大量的计算支撑，也需要信息系统，包括大数据、通讯网络、物联网等等一系列基础设施，还需要智慧交通、安放、市政等高效率的运营。

位置云计算服务，在智能交通方面大家感受很深，包括昨天下雨打车就不方便了，但大城市还好一点。滴滴平台，大家常用的，我不知道有滴滴的朋友今天在不在，据统计每天可以产生70TB数据，相当于三万部电影。每天处理超过90亿次的路径规划请求，不多，现在路径规划请求一天超过1000亿人次，所有的位置服务都是第三方给你提供的，你自己只能定位，但是你自己没有服务，服务目前都是第三方提供的。日均定位数据超过130亿，2016年订单是14.3亿，2017年是74.3个亿的订单，2016年里程是128亿公里，累计环绕中国行使29圈，累计行驶时间达4.9亿小时，这只是滴滴平台，不包括其他的。

智慧物流大家很熟悉，我看这次会议有京东参加，是那是需要云计算+位置服务，他们提出来有无人机、智能驾驶汽车，云计算+位置服务成为下半场的核心业务和技术，推动现代服务业线上线下的高度融合。大家买东西在网上买东西的一大堆，包括吃饭都在网上，这样可以开始全新的互联网时代。包括我们的智能交通，智慧物流里面，全国的民用车辆3.1亿辆，2018年的无人机达到182万架，国家民用的航空也就3000多架，无人机在北京是5万里不能飞，不安全，怎么叫安全？咱们目前的智慧物流运输量一天突破1亿件，但损失也挺大，损失几千万元以上，智能交通位置服务需要达到精度到米级到亚米级，你们先开的汽车目前提供给你的地图至少是米级，你只能看到左边和右边，看不到车道，我们要使用自动驾驶就必须达到亚米级，按照你车的行进速度、加速度，包括人平均的反应速度，我们自动驾驶一秒钟精确急速反应过来，左边和右边的误差不能超过分米级，前后还可以没有问题，踩刹车来得及，是汽车自己踩。自动驾驶不仅需要驾驶图，同时需要高精度、大规模、快速的计算，有人曾经统计关过，自动驾驶汽车四颗照相图，每秒产生的数据是950多兆，相当于一个G，现在我们的4G手机100兆，远远满足不了要求，按这个速度算，大家可以想象一下。

还有我们的智慧医疗，医院的数据现在不能共享，但是我们希望它共享，这个数据很大，TB级的数据，这块的数据共享，包括资源共享成为全社会发展的关注的一个焦点。

但有人说智能手机的计算大幅提升，智能手机的终端与平板电脑的界限越来越模糊，咱们一个手机叫8核，也有4个核的，计算力很强，这种资源将来怎么样利用云计算提供服务？我们云计算逐渐的向边缘计算的过程，这已经成为了发展趋势。

第二个我们看看位置云计算的发展现状。位置云计算的需求，第一要满足移动中人和物的需求，第二个是泛在、实时、连续、无缝的导航服务需求，包括静态位置的后计算。有人分成了四个层面，第一个就是位置的SaaS，不关心地理信息系统软件是否被他人同时租用地理数据是否及时更新。第二个就是位置PaaS，不关心地理信息系统软件操作系统以及软件底层资源的物理配置，我们几乎每个手机都装了一系列的软件。第三个是位置IaaS，他不关心地理服务中心所在的位置地理，我点开能用就行。这一系列的东西标志着云计算和位置服务的紧密关联。

这里面最典型的云服务平台，高德地图大家很熟悉，它的模式是互联网+社会化大数据等等一路畅通，这里面位置大数据和位置云计算就显得十分重要了，它的目标要躲避拥堵路线需要很大的计算。第二个百度LBS，大家很熟悉，通过云端数据存储、检索、展示、编码、位置服务计算满足各种各样的需求。还有超图云，利用地理信息作为基础，加上云计算、大数据、容器、物联网面向各行各业开展定制化的服务。北斗，全国的用户都关心北斗的性能如何，能不能赶上或者超过GPS，GPS是美国的，北斗是咱们国家的重大专项，所有的卫星系统信号在屋里是没有的，在这个地方打开你的手机没有位置，科技部就启动了羲和计划，它的目的是利用地面广泛覆盖的无线信号，大家知道我们卫星导航是通信技术，所有的卫星导航系统都用的是通信技术，空天地一体化，室内外无缝，2G、3G、4G，在每个地方都能打电话，反过来讲能不能提供精准的位置服务。第二，室外能不能对卫星信号再进行增强，来赶上或者超过GPS，大家知道我们的卫星导航精度可以做到静态的2个毫秒，也就是这个房子偏移一下也能测量出来。地面通讯网多的是，能不能做到这个水平？这就是羲和计划想干的两件事情。

这个是做的效果，这是中国版图，上面的用户是一亿一千三百多万，这个是反映一个城市的重点区域能源的分布密度，卫星把外面的搞明白，我们可以把屋里地下搞明白，这个是反映每个人在哪儿，第一行是他的号，第二行是坐标，第三行是时间戳，时间精确到一秒，位置精确到一米，你那个号全球唯一，你在中国知道你是谁，到了美国也知道你是谁，每个人员的分布在哪个柜台、哪个区，咱们今天这个地图没有，今天的地图就可以知道每个人坐在什么位置，这样一来，我们就可以构建出一个从室外到室内的服务覆盖，有了精确的位置，我们的智慧城市、物流网才有可能快速的向前发展。要把这个位置获取，除了这个技术以外，当然还包括人工智能、导航、控制，所以没有大的计算不可能得到你的精确位置。

大家猜想一下，全球61所技术服务如果都参与计算的话，它的计算是多少？第二，每秒钟输出是一次位置，还是每五秒钟刷新一次位置，大家再可以算算猜猜这个位置数字到底多大，计算量到底是多少，所以这个计算是一个海量计算，它不光是算人，同时我们还可以算物，所有的物品位置都参与，这是一个真正庞大的计算量。我们用手机可以做到一米，在5G里面会接到0.5米，虽然我们可以在室外可以做到1毫米到5毫米。在国家重大工程建设、公共安全、反恐、救援关爱和商业经济等中发挥关键作用。有人提了，我的位置你都知道，那我的安全是不是有问题了？但这个东西我们运行了四年，大家觉得好像没有那么多的威胁。

刚才说的位置云计算发展现状，需求非常迫切。我们看看现在存在什么挑战？

咱们知道2020年我们国家的北斗卫星完成全部建设，前不久发射了第32颗卫星，咱们一共有35颗，35颗卫星建成了以后，我们为全球提供位置服务，当然你们的手机，国产的基本上都装上了，美国高通的是把北斗GPS在一起，全球覆盖以后要面向全球提供精准的时空位置，有的人把它扩展成定位导航。我们在建设当中，我们在国家建设1800多颗差分站，这个差分站的好处是什么呢？一般手机的定位精度也就10米左右，用到差分站就1米以下了，这样我们的自动驾驶就有希望了，刚才说了信号被遮挡就很难定位，所以要在城市区域里面自动驾驶目前还有一系列的技术设施有待完善，暂时做不到，你要在北京市城里面转来转去，对不起，一小时事故概率至少70%。有了这张网我们可以提供分米级精确定位导航，这是算出来的。我们还需要进行厘米级，甚至毫米级的位置服务能力。

刚才提到卫星解决不了室内的一公里问题，它信号进不来，太弱，通信信号覆盖很多，所以全世界开始致力发展不依赖卫星，或者跟卫星互补的导航体系，大家知道80%的人和物在室内，无线信号，包括广播网到处都是，大家也常用wifi，wifi的覆盖率不到四分之一，用这张网能不能做高精度的位置服务？

大家也体会到，以前欢迎您来北京，但是不知道人在哪儿，但是现在欢迎来北京，就知道你在哪儿，这里面就需要一系列的精确计算分析。我们国家移动基站有四个版本，5G至少增加三个版本，5G是面向物联网，2、3、4G面向人的服务，这么多的计算资源怎么用起来？我们的通信计算大家很熟了，要做位置计算，这个资源是非常丰富的。

这张图反映全世界所有的通讯资源对位置的支撑能力，我分成两大类，一个是广域的，2、3、4G，2G是100米，3G是40米，4G是30米，5G大家要求就到1米以下，你的左边、右边、前面、后面是谁要搞的明白，5G我们正在做的过程当中。第二个是局域无线网，wifi覆盖10米半径，就在这儿跑不了，有些是满足日常应用，有些满足工业级的应用。定位记录是1到3米，因为楼层不超过3米，水平面9平米的话，你的定位精度不能超过3米，90米、100米是不可能的，但是美国从1996年一上网开始就制定了法规，要求你必须提供这项服务。法规要求定位能力就是100米，所以在美国叫1911也好，欧洲也提出了法规要求，包括日本2009年提出了法规要求，咱们国家的法规还在路上，怎么样保障隐私安全还在路上，引起这么大误差的原因很多，主要有几个方面。第一个，信号太复杂，干扰太多，咱们卫星定位导航减四个方程，到10个定位导航减40个方程，大家想想我们的手机都算不出来，计算机也未必能算出来，误差一般平均有人测量过城市里面超过5倍。第二个，多个网络的融合，我们有2G网，大家知道2G网有很多标准，3G网三个标准，4G网四个标准，5G网一个标准，那么多网存在，有时候用移动打电话不好使，用联通的可能好使，或者用电信的好使，但是好多网络会交织在一起，但是他们存在很多复杂问题，你要计算和融合才有可能获得更高的进步。

海量的位置服务，巨量的位置感知请求，从昨天到今天听了很多的数据，包括经济效应的分析，1000亿人次是什么概念？一次下载地图收你1分钱多吗？一天就10多亿的收入，2分钱就二三十亿的收入，一年就是八九千亿的收入。所以到2020年，我们羲和计划制定用户1万亿，千亿量级的位置服务请求要计算，这个很显然是很大的难题，而且我们现在地图还只是个平面地图，你要做三维地图放在下面，大家可以再猜想一下我们的计算资源、资源能力，包括我们的计算模式、服务方式会发生根本性的改变。

咱们看看目前的无线网络高精度位置感知与云服务的进展情况。

前面针对这些问题在羲和计划之下做了一系列的研究，我们提出新的理论方法，可以降到1到3米，实际上我们测距可以到5毫米。我这样理解，在那个阶段把你定位定到5毫米级是正常的，当然有别的因素影响。现在用现在的网络就可以给你算到米级，刚才我们看的录像片就是米级。第二个，我们提出了异构多无线网络融合定位，解决的问题很多，同步、融合、优化，很显然同步、融合、优化都离不开我们的计算模式，与此同时我们解决了多网融合的最优问题。第三个，无线定位只是定了你的位置在哪儿，但是它看不见，原来的定位能看，后来我们想既然人是两只眼睛，无人机没有眼睛，就给它装摄像头，这个合在一起就可以达到厘米级的服务。与此同时，提出了定位、通信深度融合的测量方法，把所有的通讯网变成了高精度的定位信号网，这个信号我们可以提供跟所有的通信装备升级换代，大家知道京东很多的通道融合了通信、导航、定位在一起，这个方法可以给通道解决很好的问题。厘米级、毫米级是没有问题的，不改变现有通讯网的状态下就可以得到毫米级，从基础设施到应用服务到支撑全部是一张网形成一张图。这里面点开工程应用，从感知到数字记录、引擎到应用服务等。大家看这张图有两种颜色，再把图匹配起来，你走到哪儿都能找到，很方便，这个就可以用领先的高精度的定位技术，还可以弥补信号接口的不足，咱们知道北京市地铁每天超过1000万人次乘坐地铁，安全就变得很重要。第二个，图像不能解决全部的问题，卫星不能解决全部的问题，最后把无线网加到一起，这样可以提供服务，保障生产的安全可视。在多个城市，大家看看首都机场，凡是去过机场的朋友们你们的数据都有了，去那儿肯定是安全的。城市重点区域里面室外和室内，只要无线网覆盖的地方都能找到你，只要你带着手机。我们在全国200多个城市应用了这个服务，在座的大部分人手机里面这个东西已经存在了。

最后就是展望，刚才前面从位置、服务到云计算，到云计算与位置服务的结合支撑了我们国民经济建设与国家安全，包括我们的日常生活。

最后一点想简单的跟大家总结一下，就是位置服务云计算发展与展望。第一个，云计算云感知、传输、控制一体化，刚才给大家看的是中国版图，但是我很希望看见世界版图，全球的每个所及物在哪儿？第一发生灾害我们可以救援，第二一旦发生战争我们可以保护人民财产的安全，但我们现在可以多加一个服务，是不是我们可以对全世界提供相应的位置服务？大家知道国土是有国界的，卫星是没有国界的，卫星是全球转，北斗、GPS是单向的，它不是双向定位，什么意思呢？在终端的定位到网和端不能定位，大家知道无线通信网是双向可以定位的，终端可以定位，终端可以不定位，网络可以定位，手机里面今天有个绿灯一闪的，你根本不用打电话就把你的位置找到了，通讯卫星有这种能力的，可以双向通讯，假设把所有的通讯卫星把通讯和导航融合在一起，提供全球的信号覆盖就可以做全球所有的手机用户被精确位置的感知和计算，全世界都希望能够通过通讯卫星解决进一步的全球化的定位导航问题。所以构建一个新型的、泛在的、无缝、通导一体化位置服务基础设施，并且实现能通信就能精确定位，这里面离不开我们的计算。

它的好处，我们北斗走向全球就成为了一个重要的支撑平台，我们可以实现北斗+，北斗+服务，加所有的，实现全时空。北斗和通导融合，可以实现全空域、时域、全频域，凡是通讯就能做精确定位，后面紧跟着就是云计算，满足高可用、高可信、高可靠的PNT云计算和泛在的服务能力，服务全球。

刚才提到5G网，这个是面向互联网，不光是包括地面网的通信标准，同时也包括卫星的通信标准，所以通道融合解决了一个校园的问题，而正在泛在计算是解决全球化和位置服务能力。刚才5G网可以实现广域实时差分，可以提高更精确的位置服务，这个计算要通过云雾霾的方式来提供，还有互联网LBS云计算位置服务要泛在化，要创建新的移动服务业务，基于位置的技术信息提供新服务，服务城市建设，构建一个智慧城市，构筑一个云计算的安全保障体系，也离不开我们的位置和通讯。同时，推动导航位置云计算服务标准化，最终要用政策、机制创新推动云计算的良性发展，构建一个云计算好的生态环境。

我的汇报就到这儿为止，谢谢大家。