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ました。
雄安新区は地下トンネル網の上にある。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。
雄安は河北省にある国家級スマートシティで、北京から約120キロメートル離れています。このプロジェクトは2017年に開始され、北京から移転した企業、政府機関、研究開発施設を収容することを目的としています。設計段階から、都市の地下には地下迷路が建設される予定でした。電気、ネットワーク回線、ガス、水道などの技術パイプラインが地下に敷設されています。また、物資輸送のために、高さ4メートル、幅16メートルの高速道路が建設されています。さらに、住宅地やショッピングモール用の大規模な地下駐車場も整備されています。
これらは、3階層、深さ22.5メートルの地下迷路を形成しています。合計で380キロメートルを超えるトンネルと22平方キロメートルの地下駐車場が建設中です。この複合施設の上には、すべての地上コミュニティと駐車場を結ぶ地下道路網が敷かれています。完成すれば、このプロジェクトはモントリオールを世界最大の地下都市の記録に押し上げることになります。このカナダの大都市は、12平方キロメートルをカバーするトンネルがわずか32キロメートルしかありません。一方、フィンランドのヘルシンキの地下都市は、地上面積100平方メートルあたり約1平方キロメートルの地下空間を有しています。雄安ではその比率は1/80です。
迷路の規模は、人間が広大な空間で迷子になりやすいため、ナビゲーションにおいて特に大きな課題となっている。この問題を解決するため、5Gと信号測位の経験を持つBUPTの情報通信工学部が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の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ます」とLu氏は述べた。
このような増幅器は、地上から5G信号を受信して近傍の宇宙空間に送信します。BUPTチームはこの装置を出発点としました。既存の中継システムを用いてBeiDou測位信号を送信できれば、低コストで高精度な地下測位システムを構築できると期待しました。研究者たちはまず、衛星から地上へ送信される微弱な信号を増幅するための専用の屋内装置を開発しました。BUPTのポスドク研究員であるChu Xinghe氏によると、この装置は有害な影響を防ぎながら、無関係な信号を除去することも可能とのことです。
しかし、地上10メートルという北斗システムの精度は、特に駐車場では高い測位精度が求められるため、地下での使用には不十分である可能性が高い。そこで研究チームは、北斗衛星信号、5G信号、そして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、2～3メートル以内という前例のない車両位置精度を実現した。衛星信号と5G信号の統合には、干渉の可能性といった課題も存在する。そこで研究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、既存の通信チャネルに影響を与えることなく、地下で北斗信号を送信することに成功した。
BUPTキャンパスで技術をテストした後、雄安市でのフィールド試験により、複雑な道路区間におけるナビゲーションシステムの精度が向上しました。車両は駐車場に進入するとナビゲーションの指示を受信し、正しい駐車スペースへと誘導されます。このシステムは雄安市の地下70万平方メートル以上に展開されています。
Wi-FiやBluetoothをベースとした他の屋内測位技術と比較して、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、空港ターミナルなどの複雑な環境への展開も期待できます。Lu氏は、この技術が河南省、福建省、広東省などの他の地域にも導入されることを期待しています。
アン・カン（ザ・スター紙によると）
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