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巧借5G设施，将北斗导航延伸至地下******

　　在雄安新区容东片区的地下停车场，看不到纷繁复杂的线路，大量装备都被“隐藏”在专门的机房里。机房的墙壁上放置着3个小盒子，既有合路器，又有北斗卫星导航室内分布单元，还有运营商的5G基站。在这里，一条线路连接楼顶上方，以获取北斗等卫星的定位信号；一条室分线路连接多个“小蘑菇头”，以实现地下停车场信号无缝覆盖。

　　在复杂如“迷宫”的地下停车场，找不到自己的车或者开着车找不到出口，是人们经常遇到的尴尬又让人头疼的事情。

　　如今，在“地上一座城、地下一座城、‘云’上一座城”的河北雄安新区（以下简称雄安新区），精准室内导航技术正在改变这一现状。雄安新区利用“5G+北斗”技术，低成本快速实现了区域地下空间准确定位与导航。即便是身处地下停车场，“智慧”定位导航系统也能够随时告知用户的具体位置，以及下一步该往哪走，让地下通行更加便捷、高效。

　　瞄准地下精准定位导航难题

　　人们的切身体会是，在室内尤其是地下开阔空间，定位导航服务远不如地上来得精准且持续。在接受科技日报记者采访时，北京邮电大学信息与通信工程学院副教授路兆铭直言：“当前的室内定位技术解决了定位服务‘有与无’的问题，但尚未解决‘服务质量有保障’的问题。”

　　当前，雄安新区“地下一座城”已经初具规模。除去高标准建设的、埋藏在地下的城市“大动脉”——城市综合管廊外，城市中地下停车场的面积也非常大。

　　例如，在雄安新区首个集中建成区——容东片区，众多小区、楼宇的地下停车场全部联通。在大规模的地下空间中，会有大量的人、车、物流动，初入其中很容易迷路，如何实现精准定位导航成为雄安新区“地下一座城”建设过程中面临的问题。

　　2022年，国家重点研发计划设立“交通基础设施”专项，在5G通信与信号定位领域有长期积累的北京邮电大学信息与通信工程学院，成为“雄安新区交通设施数字化建设示范应用”项目的牵头单位，展开“5G+北斗地下空间组合式定位导航”的课题研究。

　　作为上述课题负责人，路兆铭告诉记者，为了解决无法实现地下精准定位的难题，“5G+北斗地下空间组合式定位导航”课题组在立项时便设定了三个层级的目标：高精度车辆定位与导航、亚米级人员定位与导航、地上地下一体化无缝定位。

　　“项目结项时，我们要在雄安新区超大规模地下停车场内实现这三个目标的示范应用，这对我们来说是一个不小的挑战。”路兆铭表示。

　　北斗卫星信号赋能地下精准导航

　　“手机在室内有信号，不是靠室外的铁塔基站来实现，而是靠室内分布系统。”路兆铭告诉记者，这个系统并不神秘，就是人们经常在楼道或者家门口看见的那种“小蘑菇头”（信号增强器）。

　　在雄安新区容东片区的地下停车场，记者举目四望，看不到纷繁复杂的线路，大量装备都被“隐藏”在专门的机房里。机房的墙壁上放置着3个小盒子，既有合路器，又有北斗卫星导航室内分布单元，还有运营商的5G基站。在这里，一条线路连接楼顶上方，以获取北斗等卫星的定位信号；一条室分线路连接多个“小蘑菇头”，以实现地下停车场信号无缝覆盖。

　　现代楼宇建筑多由钢筋混凝土建成，室外信号被墙体“屏蔽”，需要室内分布系统进行信号的全覆盖。特别是2018年，工业和信息化部要求5G室内信号实现共建共享，运营商将各路信号“混”入统一由中国铁塔股份有限公司提供的关键设备——合路器中。这样，运营商的标准5G室内信号便被合路器分散给各个“小蘑菇头”，以实现信号扩增。

　　路兆铭科研团队成员“就地取材”，利用现有的4G/5G的室内分布系统，在5G基础设施上混搭北斗卫星导航信号，无需重建基础设施，只用一个简单的“加法”，就让北斗信号“混”入5G信号，构建出了一个精准的地下定位导航系统。

　　看似简单的操作，背后依靠的是融合定位算法的创新。“我们团队创新性地提出由信号SLAM（即时定位与建图）架构的‘5G+北斗组合式定位算法’，实现时空信息融合，使室内分布系统支持地下1米精度的定位与导航。”路兆铭表示。

　　从理论上来说，要给物体做空间定位，至少需要3个角度的观测值，而且观测值越多、定位越精准。“好比说，如果一辆车旁边站着10个人，每个人眼中车的位置都是1个观测值，那么当把10个观测值全部融合起来，车辆定位就会更精确。”路兆铭表示，“5G+北斗组合式定位算法”正是将北斗卫星导航信号、5G信号、加速度计等多源位置观测信息融合在一起，精确解算出车辆的当前位置。

　　除了创新定位算法，路兆铭科研团队还在算法的实际场景应用与优化方面做了大量工作。当技术成型后，2021年初，路兆铭科研团队先在北京邮电大学校园搭建环境进行了算法和技术验证，当年6月到雄安新区容东片区杏秋苑地下停车场搭建了试点，开展了为期一年的驻场技术研发和创新。在这期间，路兆铭科研团队解决了三四十种问题，例如异形路段、从地上到地下的定位与导航衔接等，使地下定位导航系统越来越适用于具体场景。

　　把导航服务送到更多地下停车场

　　随着大规模推广示范，目前地下定位导航系统已覆盖容东片区超过20万平方米的地下停车场。

　　利用“5G+北斗”定位导航技术，在雄安新区可实现停车场人员和车辆准确位置导航。路兆铭告诉记者，这套技术还可以被集成到百度地图、高德地图、雄安行等应用程序中，用户通过手机就能够实现精准定位导航。

　　路兆铭科研团队在容东片区地下停车场的测试结果显示，他们研发的地下定位导航系统，其室内导航定位精度在2米左右，可以实现找车位等功能。经测算，与此前技术方案相比，这套拥有完全自主知识产权的技术方案可以将整个建设成本节省50%以上。

　　“现如今，不光是容东片区，容西片区、启东区的地下空间也将推广使用这套地下定位导航系统。”路兆铭表示，作为在雄安新区示范应用的创新技术，这套地下定位导航方案未来还有望被推广至医院、商业综合体、地下矿区、航站楼等地上地下一体化的复杂场景中。

　　“雄安新区为技术创新提供了现实需求，更为创新技术应用提供了极好的验证平台。”路兆铭表示，借助雄安新区先进的设计理念和丰富齐全的场景需求，潜藏在论文里的新技术与方法得到了转化应用。

　　“未来，地下精准定位导航技术还将在河南、福建、广东等地不断推进建设。”路兆铭希望，能把精准定位与导航服务送到更多地下停车场中。（科技日报记者 何 亮）

体测跑800米是噩梦？学会这招轻松跑完******

　　最近，不少大学进行了体测，很多跑完800米、1000米的大学生们都会咳个不停。其实，跑完咳个不停，和不当的呼吸方式有关。

　　1　跑完步我们为什么会咳嗽？

　　当我们跑步速度不快时，用鼻子呼吸就可以满足身体对氧气的需求，而且鼻子呼吸，可以帮助过滤空气中灰尘等颗粒物，气温低时可起到加热空气作用，减少冷空气对气管、肺部的刺激。

　　但是当我们进入加速阶段时，仅靠两个鼻孔无法满足对氧气的需求，这时就需要用嘴巴呼吸，但是由于秋冬天气寒冷，气候干燥，寒冷干燥的空气直接进入口腔，会刺激我们的口腔、咽喉和气管黏膜，大脑会判断呼吸道有异物入侵，于是我们就会咳嗽以排除异物，所以跑完咳嗽是我们身体的正常反应。

　　机智的网友可能会问：那我不用嘴呼吸，全程用鼻子呼吸不就不咳嗽了吗？

　　只用鼻子呼吸可能确实不会咳嗽，但当你需要提速时，只用鼻子呼吸，身体的摄氧量就达不到，就会难受，坚持不下来，否则就只能一直慢跑，无法提速。

　　用嘴还是鼻子其实取决于身体对氧气的需求量，并没有绝对统一的标准。所以，跑步时不是绝对地不要用嘴巴呼吸，毕竟嘴巴呼吸可以增加我们的供氧量，提高我们的速度。我们要学会的是正确地用嘴巴呼吸，而不是张嘴，让冷风无情地往里面灌。

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　　2　学会腹式呼吸

　　我们正常呼吸的时候，使用的是胸式呼吸，主要用的肺的中部和上部呼吸，吸气的时候，腹部提起变小；呼气的时候，腹部放下变大。这种呼吸方式会增加我们的肺部和心脏负担。肺部和心脏必须工作得更勤快，才可以确保氧供应充足。

　　腹式呼吸简单地来说就是“鼻吸口呼”。与胸式呼吸相反，腹式呼吸时，吸气的时候腹部鼓起来，呼气的时候腹部下沉。整个过程是靠横膈肌的活动完成的，当吸气时，横膈膜收缩并向下移动，胸部的肌肉收缩以使胸腔扩大，这些动作会扩充胸腔的容量，并将空气吸入肺部，让肺扩张到最大限度，并最大限度地吸入空气，进而可以提高每一次呼吸的氧气吸入量。

　　与横膈膜相连的其他解剖结构 图源：《高效呼吸训练：舞蹈、瑜伽、普拉提的功能性练习》，埃里克·富兰克林

　　如果找不到感觉，可以把手放在腹部，吸气的时候去感受腹部和手的对抗，呼气的时候感受手随着我们的腹部一起下陷。

　　如果呼吸的时候出现憋气或不顺畅，可以保持平静的呼吸，放松之后再进行腹式呼吸。

　　学会用腹式呼吸法跑步，鼻吸口呼，寒冷的空气不会直接进入我们的口腔，可以有效避免跑完咳嗽的困扰。

　　3　呼吸的进阶——韵律呼吸

　　如果你已经学会了腹式呼吸，想在跑步提速的同时更加轻松，可以尝试韵律呼吸。

　　韵律呼吸建立在腹式呼吸的基础上，但在节奏上进行了创新，认为应该采用奇数的呼吸模式，即三步一吸，两步一呼，或者两步一吸，一步一呼。

　　跑步时，当我们的脚在开始呼气的时候落到地面，会产生最强的冲击力，此时身体的稳定性最差的。如果采用两步一吸，两步一呼，或者三步一吸，三步一呼这种偶数的呼吸模式时，呼气的时候总是落在同一只脚上，身体的冲击力完全由同一只脚承担，容易给脚部造成伤害。

　　而韵律呼吸提倡的奇数呼吸模式可以让我们的左右脚落地时轮流呼气，让左右脚均匀地承担身体的冲击力。

　　至于是采取三步一吸，两步一呼，还是两步一吸，一步一呼，取决于我们跑步的状态。

　　如果是长跑或对速度没有什么要求，可以采取三步一吸，两步一呼，数到3时吸气，再数到2时呼气。如果在比赛时冲刺，或者需要提速，可以采取两步一吸，一步一呼，数到2时吸气，再数到1时呼气。

　　感兴趣的朋友不妨尝试一下，学会了呼吸，也许800/100米就不再是噩梦了。

　　资料来源：科普中国、全民较真-腾讯新闻、《跑步时该如何呼吸》《高效呼吸训练：舞蹈、瑜伽、普拉提的功能性练习》

　　整理：党敏

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）