让你在室内也能精准导航导航到室内 _小知识

极目新闻采访人员柯称
通讯员吴江龙
实习生刘清清
视频加载中...（视频由受访者提供）
手机导航一进隧道就不准了？在商场地下停车场找不到自己的车了？急着看病却在医院大楼里迷路？这些，今后都不是问题——武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室主任陈锐志教授，带领团队历时5年研发的音频室内定位技术正式投入商用，发布了全球首款基于RISC-V高精度音频室内定位芯片。在日前结束的第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛中，武汉大学师生团队正是凭借这一成果，斩获高教主赛道金奖。

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陈锐志教授发布Kelper A100芯片
让手机帮你“听声辨位”
随着北斗导航系统投用，我国的室外导航技术愈发成熟，但卫星导航存在室内空间不可用不可达、室内定位精度低的“先天缺陷” 。陈锐志团队承接的国家“十三五”重点研发计划项目，瞄准这一难题，以期达到室内外高精度导航无缝衔接的目标。陈锐志提出的解决方案是音频室内定位。
音频怎样定位？陈锐志举了一个通俗易懂的例子：在自然界，雷声与闪电同步发生，但是人们听到雷声与看到闪电存在时间差，利用该现象就能判断雷电的远近。
在陈锐志团队自主研发的音频定位成套方案中，需要给室内空间的多个点位安装上基站（发射器），基站不断发射电信号和声波，由于电信号像闪电一样“跑得快”，声波像雷声一样“跑得慢”，手机接收两种信号后就能分析出距离某个基站的距离，再根据多个不同基站的距离就能给自己准确定位，普通手机定位精度最高能达到0.42米。

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高精度音频室内定位优势
“现在人人都有手机，所以我们的方案首先针对手机来研发。”陈锐志介绍，该方案可以让普通用户不用额外投资，就能享受便利，“不仅是手机，还有智能手表、智能家居等，只要是有麦克风的设备，不用任何改装，就能听到我们的‘广播’，确定你目前的位置。”
那么，一直“广播”不会扰民吗？陈锐志笑着说，基站发送的音频波段手机可以听到，但人耳听不到，人们不会感觉到它的存在。
五年研发突破卡脖子难题
经过专家解释后，音频室内定位原理听起来很简单。可实际实现起来非常困难。
“基本上每推进一步都很难。”陈锐志教授回国任教后带的首届研究生郭光毅说。郭光毅五年来跟随陈锐志参与了该项目的研究全过程，目前在实验室做博士后工作。
郭光毅举例说，第一个大难题就是要寻找合适的音频波段，既不扰民，又不受别的声音信号干扰，还能广泛覆盖。当时测算，可用的资源仅有6K 。为寻找合适的环境友好型频段，团队用了近1年的时间，最终将频段确定为16kHz-23kHz 。“我们就像是手握一把米，还要做出丰盛的饭菜，让大家能吃、够吃。”陈锐志这样形容攻克窄带漫游技术难关。
另一个难题，团队成员也是经历了好几个月才攻克——声音在环境中会被玻璃、墙壁等障碍物反射，怎样智能识别反射信号与直达信号是决定定位精度的关键。

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陈锐志在办公室和学生讨论
“解决一个个问题，靠的是集思广益，我们常常就一个难点‘吵’得不可开交，最后搬出陈老师来当裁判。”郭光毅笑着说。采访人员看到，陈锐志的办公室里专门放置了一个长桌，墙上装着电子白板，就是为方便团队成员讨论。
小小芯片目标数百亿市场
音频定位成套方案逐渐成熟后，陈锐志团队将目光从消费级（手机适用）转向专业级（非手机设备）。
“室内定位的作用不仅仅在于普通市民可以室内导航，更是实现物联网的关键技术。比如，帮智能机器人省掉许多昂贵的定位传感器，让自动驾驶汽车可以不在隧道、停车场里失去‘向导’，帮助智能工厂更方便快捷调配物资。”陈锐志说，实现这些就必须有手机之外的设备。
于是，团队于2020年10月成立成果孵化企业知路导航研究院。不到一年时间，即推出了高精度音频室内定位“中国芯”Kepler A100 。

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Kelper A100芯片及核心开发板
该芯片相较于美国UWB专业级、Wi-Fi(RTT)消费级等各类定位技术，系统复杂度低，建设与维护成本低。使用Kepler A100及其系列产品，用户可开发或集成专用设备，可用于火车站、高铁站、地铁站、机场航站楼、会展中心、大型场馆和地下矿区等场景，服务于公共安全、工业生产、应急管理等重要领域。
目前，在南京南站、广州白云机场和德清会展中心，这款芯片已经投入使用，反响良好。在南京南站55万m2的超大室内场所，Kelper A100能够为公安民警提供实时位置服务，达到支撑警勤调配、联防联控的作用；在德清会展中心里，芯片为场馆方、参展方、游客提供一体化位置服务。
陈锐志团队测算，截至2021年，国内不同行业场景的高精度室内定位市场需求超千亿元，未来5年，希望基于武大造“中国芯”的音频定位技术，能占有四分之一的市场规模。
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