世界最大の地下都市の測位システム

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中国の研究者らは、雄安新区の地下を走る全長380キロメートルのトンネル網向けに、低コストで高精度な測位システムを開発している。

雄安新区は地下トンネル網の上に位置している。写真：新華社 — 雄安新区は地下トンネル網の上に位置している。写真：*新華社*

北京郵電大学（BUPT）の呂兆明准教授率いる研究チームは、中国の北斗技術と5Gネットワークを組み合わせ、世界最大の地下都市となる測位システムを開発した。

雄安は北京から約120キロ離れた河北省にある国家レベルのスマートシティです。このプロジェクトは、北京から移転する企業、政府機関、研究開発施設を収容するために2017年に着工した。設計段階から、都市の地下に地下迷宮を建設することが計画されていた。電気、ネットワーク回線、ガス、水道などの技術的なパイプは地下にあります。高さ 4 メートル、幅 16 メートルの高速道路は、貨物の輸送を目的として建設されました。さらに、住宅地や商業地向けの地下駐車場も多数あります。

これらを合わせると、3 つのメインフロアと 22.5 メートルの深さからなる地下迷路が形成されます。合計で380km以上のトンネルと22km2の地下駐車場が建設中です。この複合施設の上には、地上のすべての住宅街と駐車場を結ぶ地下道路網があります。このプロジェクトが完成すれば、モントリオールから世界最大の地下都市の記録を奪うことになる。カナダの大都市には、12 km2 の面積をカバーするトンネルがわずか 32 km あります。一方、フィンランドのヘルシンキの地下都市では、地上面積100平方メートルにつき約1平方キロメートルの地下空間がある。洪安の比率は1/80です。

上記の迷路の規模は、人間が広大な空間で簡単に迷子になる可能性があるため、特にナビゲーション上の課題を引き起こします。この問題を解決するため、5Gと信号測位の経験を持つBUPT傘下の情報通信工学科が2020年から研究を主導してきた。「携帯電話は信号増幅器から信号を受信するため、地下空間でも電話をかけたり、ウェブサイトを閲覧したりできる」とルー氏は述べた。

このような増幅器は地上から5G信号を受信し、近くの空間を介して送信します。 BUPT の研究チームはこの装置を出発点として使用しました。既存の中継システムを利用して北斗の測位信号を送信できれば、低コストで正確な地下測位システムを構築できることになる。まず研究者らは、衛星から地上に送信される微弱な信号を増幅するための特殊な屋内装置を開発した。 BUPTの博士研究員であるChu Xinghe氏によると、この装置は有害な影響をブロックしながら無関係な信号をフィルタリングすることもできるという。

しかし、北斗システムの地上10メートル以内の精度は、特に駐車場では高い測位精度が求められるため、地下の要件を満たすには不十分である可能性が高い。そこでチームは、BeiDou 衛星信号、5G 信号、デバイスからのフィードバックを統合する測位アルゴリズムを開発しました。新しいアルゴリズムにより、車両の位置を 2 ～ 3 メートル以内というこれまでにない精度で計算できるようになります。衛星信号と5G信号を組み合わせると、干渉が発生する可能性があり、課題も生じます。そのため、チームはフィルタリング機能と電力パラメータを調整し、利用可能な通信チャネルに影響を与えることなく、地下で北斗信号を正常に送信することに成功しました。

BUPT で技術をテストした後、Hung An でのフィールドテストにより、複雑な道路区間での測位システムを改良することができました。車は駐車場に入った瞬間からナビゲーションの指示を受信し始め、正確な駐車スペースへと誘導します。このシステムは、洪安の地下70万平方メートル以上のエリアに導入されている。

Wi-FiやBluetoothをベースにした他の屋内測位技術と比較すると、このプロジェクトのコストは約半分で、病院、商業施設、鉱山、空港ターミナル、その他多くの複雑な環境に拡大する可能性があります。ルー氏は、この技術が河南省、福建省、広東省などの他の地域でも展開されることを期待している。

アン・カン（ザ・スター紙によると）

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