一城一北斗|珠海市兴业隧道北段工程“5G+ 北斗”建设项目

摘要：兴业隧道线(北段)呈“Y”型布置，线路全长约17.1km,为珠海“八横十一纵”骨架路网的核心组成部分，路况比较复杂，而这种地下空间里又没有北斗信号的覆盖，正常情况下车辆无法定位导航。项目采用融合组网的方式，通过技术创新，攻关融合算法等关键技术，将北斗信号引

申报单位：中移(上海)信息通信科技有限公司

联合申报单位：中国移动通信集团广东有限公司珠海分公司

主要完成人：蒋鑫、黄义雄、赵业祯、张太平、董永国、周萍

一、案例简介

兴业隧道线(北段)呈“Y”型布置，线路全长约17.1km,为珠海“八横十一纵”骨架路网的核心组成部分，路况比较复杂，而这种地下空间里又没有北斗信号的覆盖，正常情况下车辆无法定位导航。项目采用融合组网的方式，通过技术创新，攻关融合算法等关键技术，将北斗信号引入室内非暴露空间，构建室内外无缝覆盖的5G+北斗融合定位网络，各类卫星定位终端不需要任何改动，便可以在隧道内接收卫星信号并完成定位解算，并兼容主流地图应用，实现隧道、地下空间等室内场景中无缝导航。

项目自研2款室内北斗核心硬件设备，申请12项室内北斗相关专利，拓展重点数十个行业应用。通过转发式室内北斗算法研究、融合定位算法研究、时钟同步技术研究、星历接收转发技术研究，以及相关专利布局，打造具有软硬件完整自主知识产权的室内北斗基站和时钟同步单元等室内北斗核心设备，以此为基础构建的室内北斗定位系统，实现室内北斗定位精度：10~15m精度，结合室外北斗定位技术，实现室内、室外北斗的融合定位无缝覆盖。建设完成后，珠海市兴业隧道北段工程“5G+北斗”建设项目是国内首个实现导航信号全覆盖而且覆盖距离最长的公路隧道项目。

二、技术方案

基于5G云网底座及室内北斗基站、时钟同步单元、星历管理单元，搭建室内虚拟卫星信号系统，将北斗信号引入隧道内部，车载或导航设备(如手机)在隧道外根据卫星信号进行定位；当进入隧道后无缝切换到隧道定位系统定位信号，保持室内外定位导航的无缝切换，满足隧道交通管理需求及用户定位需求。

1)5G+北斗室内定位技术核心硬件：室内北斗基站，作为室内环境GNSS的信号源。可以同时支持北斗和GPS的导航信号，单个室内北斗发射机可以支持连接8个发射天线进行卫星信号的播发；手机定位精度8-10米。星历管理单元，在隧道外使用，用于接收隧道外在轨卫星信号及授时等信息并将接收到的外部卫星星历数据输出给室内北斗基站。时钟同步单元，采用独有的时钟同步专利技术，内置高性能的OCXO 时钟源，保证系统的时钟的高温度稳定性和精度；同步时钟传输支持光纤接口。手持定位终端，内置四臂

螺旋天线，定位效果好；支持室外北斗RTK,室内北斗，蓝牙定位；内置IMU,3840mAh锂电池；支持一键报警；体积小，重量轻。

2)时钟同步与定位系统：室内北斗时钟同步系统，室外卫星到室内室内北斗基站的同步精度20ns以内；室内室内北斗基站之间的同步精度在5ns以内。室内北斗基站定位系统，通过中继转发北斗导航信号，不同室内北斗基站对信号添加不同转发时延后通过室内北斗基站来转发卫星信号，实现达到隧道内室内北斗信号覆盖的目的，实现普适性定位终端定位精度在10-15米之间。

3)规模部署方案：室内北斗基站按1拖8室内北斗天线设计，天线间距按25+12.5m交替部署单个室内北斗基站的覆盖距离为150m;兴业隧道Y子型的3条隧道的左侧和右侧分别部署室内北斗基站。室内北斗天线采用特殊的赋型天线可以减少多径效应，以提高定位精度，室内北斗同步方案采用星型时钟同步和信号传输，保证了系统的稳定性。室内北斗天线部署及基站部署间距说明，结合单卫星基站的覆盖精度与室内北斗实际部署间距，意味着当隧道内有应急需求时，保证车辆或搜救人员移动250m即可收到通信信号，助力应急工作。

4)运维管理设计：智慧隧道中心调度平台，3D可视化程序基于HTML5、WebGL的2D、3D图形渲染引擎，结合GIS地图，以B/S技术架构打造一套实现智慧隧道全联接、全智能的可视化管理方案一智慧隧道中心调度平台。以隧道综合管控为导向，提升设备控制、事件预警、流程管理、应急处置等综合业务能力。助力隧道运营管控朝着更智慧、更安全、更便捷的方向发展，推动交通行业的数字化转型升级

三、创新亮点

应用一种室内北斗基站定位技术，实现卫星信号盲区连续覆盖。采用星型部署方案进行时钟信号的同步传输，时钟信号通过高性能北斗接收机接收，然后通过时钟同步单元跟室内北斗基站进行同步，确保跟隧道外部的时钟同步。提出一种基于室内室内北斗定位技术与复杂地形(隧道、停车场、多路口)的车流分流导航方法，解决了复杂地形(隧道、停车场、多路口)中图上指挥、图上调度，实现车辆监控与分流引导。在全国团体标准信息平台发布团体标准《隧道北斗定位系统应用场景要求》;在团体标准中定义了北斗定位系统在隧道内提供定位服务的民用应用场景以及性能指标。