如何采用射频信号数据定位马航MH370精确位置？

2021-12-16 14:15:30 杭州研一智控科技有限公司

马航MH370失联7年，近日，一位英国航天工程师理查德·戈弗雷（Richard Godfrey）声称使用新技术确定了MH370坠海的精确位置。

根据他的报告，MH370在3月8日早上8点19分时，与印度洋上空卫星进行了最后一次连接，并于大约一分钟后坠毁，飞机坠落到在澳大利亚城市珀斯以西1933公里处，坐标33.177°S 95.300°E的位置撞击海洋，并且下沉到下方4000公尺海洋高原上。

采用了什么新技术？

在新技术之前，我们先来了解一下此前国际采用的卫星搜索方案：国际海事卫星组织的卫星数据从飞机出发开始，大约每一个小时进行一次卫星数据通信，由此确定卫星与飞机之间的距离和相对速度，最后推算出一个区域来进行搜索。

图源见水印

戈弗雷的创新之处在于，在卫星通信数据的基础上，添加了WSPR（Weak Singal Propagation Report）弱信号传播数据填补关键区域空白，并采用了全新的测绘分析和精准定位算法。

功率极低（10mW）的微弱射频信号在衰减到无法被识别前，事实上可以经由大气和地面反射传输极远的距离，全球任何人都可以通过WSPR接收终端接收这些微弱射频信号，内容包含发送者的位置信息、编码、接收强度等，各终端在接收信号的同时也会上传记录到网页服务器，戈弗雷采用的WSPRnet数据库就是一个汇总了全世界WSPR接收终端收到的信息，并提供公开查询的网站。

该分析利用微弱射频信号 “在大气和地面之间反射” 与 “在大气和飞机之间反射” 之间的不同，通过算法分析事发时间段全球微弱射频信号数据，进而测绘出卫星通信断开时期MH370坠海位置。对比卫星通信数据分析的巧妙之处在于，全球无时无刻发射的微弱射频信号就像一张覆盖全球的网，飞机在某一点的扰动有数百个可追踪的信号，从而在卫星线性定位的基础上实现精准定位。

2014年3月8日，马航MH370失踪后，国际上进行了为期4年、耗资2亿美元的搜索工作，搜索面积超过12万平方公里，但至今仍未找到飞机的残骸。而根据戈弗雷的定位结果，此前7年的搜索工作距离这个地点仅偏离了28公里。

MH370出事之后，人们惊讶地发现在互联网时代里，人类竟然不能实时定位每一架民航飞机的位置，全世界70%以上的空域是空白的。无论戈弗雷的发现是否会被用于未来对MH370的搜索工作，至少我们看到，沉积七年的微弱射频信号传播数据经由数据挖掘和算法为马航MH370定位带来了希望。

创新的启示与数字化未来

戈弗雷利用数据挖掘和算法对沉积数据的创新探索并非孤例，在实验室领域，数字化探索也正在为悬而未决的问题带来新的可能。如利用自然语言处理（NLP）技术分析海量文献、试验报告，提出新假说；利用机器学习（或深度学习）技术学习已知化学反应，开展化合物合成预测和过滤筛选；利用智能机器人改善传统实验的操作和试验方式，避免重复常见的遗漏、安全问题……这一切都不是毫无联系的个案，也不是无缘无故的巧合，信息化技术的不断发展正深刻启示着实验室领域的所有探索、建设和管理。

实验室领域数字化浪潮处于临界点

为什么我们说实验室领域数字化只是“临界点”而非“在路上”？我们不妨将目光放远，参考人类历史上第一场数字化战争：

1991年1月17日凌晨，以美国为首的多国部队发动对伊拉克的战争，面对装备4200辆坦克、2800辆装甲车的50多万伊军，联军仅以340人阵亡、776人战斗受伤的微小代价，取得了战争史上少见的一边倒完胜。在这场战争中，虽然双方作战人员的总人数、总坦克数相差无几，但在每一个孤立战斗中，美军总能调集数倍于伊军的资源实现空地一体战，最终参战伊军2.5万人阵亡，7.5万人负伤，8.6万人被俘，损失绝大部分的飞机和坦克，双方的战损比约为330：1。

联军与伊军的案例深刻揭示了数字化成熟的标志：技术先进的装备是决胜的充分条件，但更为必要的是组织形式的革新。

智能化技术是量变，智能化组织才是质变

当实验室从组织形式的角度看未来，看到的一定不止是某个 “点” 上的技术应用或某个智能设备，而是一个支持实验人员实现其目标的配套体系。

今天的实验室已经大范围实现网络化、信息化，甚至一些前沿环节已向智能化、自动化迈进，以现有系统和算力完全可以克服其复杂性及仪器结果的差异性，实现人员、设备、物资、方法、环境、测试数据的互联互通，在每一个 “点” 上都发挥出极致能力。正如以上那场震惊世界的数字化战争，当实验室在组织形式和人员理念上适应新技术的变化，其惊人成效将会以完胜传统工业化组织的方式向世界展现出来。

帮助实验室建立新型智能化组织

研一智控深谙实验室领域数字化的未来，以数据库和算法为核心将成熟技术进行场景落地。从实验室组织运行最基础的「物资」要素入手，构建覆盖全流程全生命周期的数据治理工具，以软硬件一体解决方案的形式帮助实验室建立严谨的物资运行机制；在AIDC（Auto Identification and Data Collection）自动标识与数据采集环节突破性的引入RFID（Radio Frequency Identification）射频识别技术，服务于高效的物资流转需求；积极探索第三方数据接入、环境/状态监测、AS/RS(Automated Storage and Retrieval System，自动存取系统)等要素边界，以建立新型智能化实验室组织为最终目标，助力组织人员效能、管理协同最大化。