第五届中国(国际)物联网博览会
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时间:2019年7月11-13日
人工智能


汤璇:5G:人工智能的移动通信

发布时间:2018-11-29


 

 我来自中科院海西研究院,海西研究所是由污垢所成立的,下属有6个研究所,在厦门2个,厦门稀土所以及环境研究所。我们的研究所名字叫泉州装备智造研究所,主要的领域是移动通信系统、物联网相关的智能穿戴技术以及大力推的人工智能技术。

 

泉州装备所大概有200多人,在人工智能领域投入的课题组有10个左右,包含了电力电子、物联网移动通信技术、智能穿戴技术、机器人领域、深度学习。

 

我的报告分为两部分:一、5G和人工智能的关系。

 

随着物联网的快速发展,移动通信技术渗透到各个新型应用领域,比如说智慧家居、智能穿戴系统、车联网相关领域。随着这些领域的应用不断推广、移动终端高数量发展,现在大数据高速率重新需求正在形成趋势。所以新型移动通信技术的需求是满足更高的私密性,更低的时延、更高的可靠性、高效的利用带宽。随着移动应用流量的爆发式增长,现在可通信的频普变的越来越拥挤,因此我们所能实现的在5G新型移动通信领域大力推广的是拓展频普的应用范围,比如使用更高的频段。包括毫米波波段以及可见光通信波段、红外/紫外无限光通信波段。

 

移动互联网流量的持续增长,在全球水平到2020年移动通信的数据流量将实现200倍的增长,到2030年预计实现2万倍的增长。但中国的移动数据流量远远高于世界平均水平,几乎与到2020年时中国移动数据流量将出现3万倍增长,2030年将出现4万倍的增长,由此在中国频普带宽会显得更加拥堵。为了实现高速率大流量的技术需求,我们也在不断地寻找新的技术方式。 现在全球范围内各位专家所关注的是新型的频普拓宽以及新型的调质技术,例如使用OFDM技术满足新型移动通信技术的需求。

 

二、简单介绍一下5G在人工智能方面的应用

在5G移动通信系统比较典型的在福建进行推广的是智慧泊车系统,智慧泊车系统使用的是华为公司设计的NBLT的芯片,但NBLT的芯片优点在于覆盖面积比较广、能耗比较低、成本比较低,但现在NBLT芯片并不成熟,在推广应用过程中遇到了很多技术上的难题。

 

我们课题组所做的产品主要是基于无线Wifi、无线光混合的网络。无线Wifi的好处是因为Wifi技术比较成熟,已经实现了局部的网联,并且无线Wifi的成本比较低。在可见光通信波段好处是可以借助照明系统(LED)实现通信数据的传输,并且带宽比Wifi的通信频率高、带宽要高,传输数据流量可以达到10G左右。无线光通信包括无线红外/紫外通信,优点在于频率高、带宽大,并且免频率区,不需要向政府交额外的费用。更多的好处包括没有电池辐射和电池干扰。

 

如果在人口密集的区域大密集使用Wifi网络就需要基站去覆盖这一片区域,但基站会有较强的辐射。因此相关部门的规定大型基站不能建设在居民区附近以及人流量比较高的场景。所以有局限性的场所要求不能大面积使用Wifi的情况下可以推荐的是使用具有普事性的可见光通信技术。我们在传感器上进行了二次开发,传感器上具备Wifi的通信是同时加上自己设计的可见光驱动电路实现了混合网络的智慧泊车系统。

 

另外混合无线网络试用的例子是智慧家居,现在都是简单地使用摇控器控制光、家电设施,但我们想要做的到是开电即可实现智慧家居。照明时信号覆盖出去,覆盖到家电以及小型遥控设备上,这时信号可以通过灯光发送到家电设备,实现打开/关闭功能。在室外还是需要借助于Wifi、无线激光通信实现远程信号的传输和覆盖。

 

在实验室搭建的智慧家居系统主要是在室内实现扫地机器人精确位置控制,在室内对扫地机器人可见光控制精度分为两种,大概的定位精度是半米左右,室内房间高度是3米,3米灯光打下来覆盖的区域是办米。高精度的定位必须要控制LED灯的安装位置,现在可以达到的定位精度是1cm。

 

在实验室还设计出了基于无线光通信的智慧医疗,智慧医疗传输端是我们自己设计的模块,接受端是购买的传感器。传感器可以测试人的心跳,当然传感器可以换成其他类型的传感器,比如测试高血压以及其他人体功能参数的。传感器收集到数据信息通过线路、无线、有线的方式发送到模块,发送模块和传感器设置在一个PCD、DSP的电路板上。发射端的模块通过非常小型、微型的LED光源,将信号以光的形式传输到接受端,接受端安装在电脑的PC端上,收集到信号后将光信号转化成电信号,电信号通过协调后续终端的信息处理在电脑屏显示器上实时显示出当前人的身体状态。

 

下一步希望和福建省医院进行合作,将智慧医疗系统进行推广,包括实现人员的定位以及人体参数的监控。好处在于无线光通信没有电磁辐射、电磁干扰,相比较现在市面上可购买到的可穿戴医疗系统对人体是没有危害的。

 

另外的应用是包含可见光的应用,在大棚蔬菜内要安装的是LED灯,LDE灯不仅可以照明,并且可以帮助蔬菜生长,同时光可以进行信号的传输。在大棚外,之前和福州德亿电子科技有限公司进行合作,他们在郊区的菜棚想把所有的信号传输出来,但限制只能用激光传输。但激光和可见光两个技术的比较在于光源的不同,导致安装方式以及成本不同,激光的光比较集中,所以导致传输距离会比较远,可以达到10几公里,但由于激光的光束非常集中会对人眼进行损伤,如果人直视激光的光源会造成视网膜的脱落,在这种情况下激光光源在传输信号时必须要架设到人眼高度以上的范围内。

 

这是实验室设计的另外一套室内定位系统,这就是刚刚我提到的高精度扫地机器人。可见光通信系统适用的范围是在电磁静默的情况下。比如说在矿山下使用电磁波会造成火花,如果造成火花在矿山就会对人体安全造成非常重大的影响,可能会引起爆炸。光缆隧道在地下,是Wifi覆盖不到的范围,类似的场景包括行车隧道。像福建省多山,像高铁会在山里进行穿梭移动,这种情况下就收不到WIFI信号,通过山体情况下可以将照明LED灯将信号发送到手机上实现无缝连接。

 

在智慧超市系统已经在美国、韩国、日本率先推广应用,在室内超市通过可见光的照明系统,将信号发送到小推车的智慧终端,智慧终端收集到信号后可以实时显示产品信息、购买的食物原产地、新鲜程度、打折情况,这样超市可以对商品进行强制性的推送、促销活动,有助于实现超市的盈利。

 

我的报告就到此结束,在结束之前还想简单介绍一下我们课题组的情况。我们课题组在泉州装备所成立了近4年,发展规模达到了20人,包括了中科院正研究员、副研究员、博士后,并且现在和福建省当地的多家企业开展横向合作,和中科院本单位也开展纵向的项目合作,欢迎各个听众席上有兴趣的科研院所、公司、企业和我们进行广泛的对接,希望可以由技术能提炼出来进行更广泛的推广和应用。

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指导单位:新华网、中国投资协会、福建省经济和信息化委员会、中国拥军优属基金会惠军工程专项基金管理委员会

主办单位:厦门市工业和信息化局、物联中国团体组织联席会

联合主办:北京物联网学会、 北京物联网智能技术应用协会、 上海市物联网行业协会、 重庆市物联网产业协会、 山东省物联网协会、 河南省物联网行业协会

湖南省物联网行业协会、 陕西物联网产业联盟、 福建省物联网行业协会、 山西省物联网产业技术联盟、 物联网创新联盟、 杭州市物联网行业协会

成都物联网产业发展联盟、 工业4.0俱乐部、 青岛市物联网协会、 无锡“感知中国”物联网商会、 珠海市物联网行业协会、 宿迁市物联网行业协会

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特别支持单位:华为

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承办单位:厦门市物联网行业协会、厦门中传物联网产业开发股份有限公司

执行单位:厦门中传商务有限公司

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