公路隧道定位难题如何破解？北斗这项技术给出答案

专家观点

为什么一进入隧道，导航就“漂移”甚至直接“失联”？车辆在长隧道内发生事故，救援人员如何快速精准锁定位置？“两客一危”重点车辆途经隧道，怎样才能实现全程可管、可控、可预警？随着一项关键技术的突破，这些问题正迎来解决方案。

近日，长沙北斗产业安全技术研究院发布了公路隧道北斗扩展定位系统重大成果，该成果以自主创新北斗覆盖增强技术，破解隧道卫星信号“消失”难题。

在第二十八届高速公路信息化大会举办期间，长沙北斗产业安全技术研究院产业发展中心主任李路康作了题为《北斗伴侣：公路隧道北斗扩展定位系统》的报告，从政策趋势、技术痛点及解决方案等维度，对这一技术进行了解读。

行业痛点

隧道“定位盲区”的安全隐患和体验短板

李路康^[1]介绍，当前，我国公路隧道建设规模持续扩大，已成为跨山跨江的关键交通枢纽，承载大量“两客一危”重点车辆的通行，其安全畅通直接关系驾乘人员的生命财产安全与区域交通的高效运转。目前隧道通信设施已基本完善，三大运营商无线通信基站、光纤型紧急电话与广播系统的全面布设，解决了语音和短信的通信难题，但定位功能的缺失成为制约隧道安全管理与智能化升级的核心痛点，主要存在以下几个方面的安全隐患。

一是监管存在盲区：“两客一危”等重点车辆进入隧道后卫星信号一旦失联，管养单位无法实时获取运行数据，难以实现动态监管与风险预警，易造成事故多发、监管失效，还可能引发车辆违规误判与不当处罚。

二是救援不够精准：隧道内事故发生后，救援人员无法通过肉眼确认位置，若缺乏精准定位，将严重延误黄金救援时间。

三是拥堵预报模糊：定位失效导致路况数据依赖模拟推演，无法精准识别拥堵源头与实时态势，导致后方来车无法提前预警，制约了智能交通的调度效率。

四是授时难以同步：隧道内的摄像头、通信、监控等机电设施如果没有统一的时间基准，数据时序容易错乱，导致事件回溯困难、协同联动失效。

此外，隧道定位“盲区”也给用户体验带来两大痒点：

一是智驾体验差：主流地图软件在隧道内定位失效、位置漂移，路况信息依靠模拟推送，真实性与准确性较差，影响驾乘人员的导航体验与出行决策。

二是技术落地受阻：隧道内信号遮挡、定位精度不足、环境感知不连续，无法为智能网联汽车提供高可靠、连续稳定的定位服务，成为技术瓶颈。

政策驱动

北斗与交通基础设施融合发展

近年来，国家及地方密集出台相关政策，推动北斗与交通基础设施融合。

2022年，国务院新闻办公室发布《新时代的中国北斗》白皮书，提出要构建国家综合定位导航授时体系，发展多种导航手段，推动服务向室内、地下延伸。

2024年，财政部、交通运输部印发《关于支持引导公路水路交通基础设施数字化转型升级的通知》，明确提出要“推动北斗导航等新技术与交通基础设施深度融合，对通道基础设施安全监测、运行管控和应急指挥调度体系进行数字化改造”。

此外，有业内人士^[2]指出，北斗是公路水路交通基础设施数字化转型的核心时空底座，亟需在隧道等重点区域补密增强设施，实现无盲区亚米级定位授时。

技术破局

基于“卫星信号再生”的隧道扩展定位系统

针对上述痛点，长沙北斗研究院创新研发了公路隧道北斗扩展定位系统，核心采用“卫星导航信号再生”技术。与传统的Wi-Fi、蓝牙、UWB等室内定位技术相比，该系统在“两客一危”监管、路网授时、大众导航体验等交通核心需求上具备显著优势，工程造价中等、性价比突出，是智慧隧道导航“补盲”的最优方案。

技术原理

系统由接收天线、授时管理中心、室内卫星基站、发射天线四部分组成。接收天线接收在轨北斗/GPS等卫星信号，传输至授时管理中心；授时管理中心确保系统与真实在轨卫星的绝对时间一致，并接收系统管理工作站下发的指令，实时向工作站上传各卫星基站的状态信息及卫星健康情况；室内卫星基站通过数仿、基带一体化的片上仿真技术，生成与在轨北斗导航卫星完全一致的信号，通过发射天线播发卫星定位信号至用户导航终端，实现隧道内外信号无缝衔接。

该技术并非简单的转发信号，而是为隧道内每个点位定制精准的位置信息，确保车辆从隧道外驶入时，导航终端无感知切换，全程轨迹无断点，保持10～12颗卫星稳定连接，定位精度满足行业要求。

技术优势

（1）无缝兼容，零改造体验：系统兼容手机、车载导航、“两客一危”专用终端等，是国内首个无需改变用户终端及用户习惯的无缝导航“补盲”解决方案。

（2）高稳定冗余设计：室内卫星基站间隔15～20米部署，支持多点组链、多链组片、立体多层组网方式，支持超大区域隧道覆盖；同时采用主备冗余双链路+随机故障旁路保护，单条链路故障不影响整体信号覆盖。

（3）易施工快交付：安装无需封路，依托隧道侧壁支架快速布设，设备一体化设计、易维修，可批量交付，适配隧道群规模化部署。

目前，该系统已在湖南雪峰山特长隧道、大湾隧道群完成铺设，在山东智能网联北斗隧道、国道G340改线工程北斗隧道完成信号覆盖。

有业内人士^[2]指出，在已获批的20个公路水路交通基础设施数字化转型升级省份中，涉及北斗时空感知技术的应用规模已相当可观。未来工作的重点是“体系化、标准化、质量控制”，促进北斗与雷达、视频融合感知、惯性导航等多源感知技术的融合应用。

参考资料：

[1] 李路康：《北斗伴侣：公路隧道北斗扩展定位系统》

[2] 张炳琪：《公路数字化转型中的时空信息感知现状与展望》