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北斗三号系统2020年全面建成导航精度有望达到厘米级

2019-05-25
关键词: GPS 北斗三号

  我国的卫星导航事业经历了从无到有、从小到大、由弱到强的艰辛阶段。北斗系统的快速建设,正推动着中国导航产业相关技术的整体突破。如今,北斗已成为一张闪亮的“国家名片”。

  5月22日,第十届中国卫星导航年会在北京召开。中国卫星导航系统委员会主席王兆耀透露,今年我国将发射6至8颗北斗三号导航卫星,不断提升系统性能;2020年,建成世界一流的卫星导航系统(即北斗三号系统),提供更优质的服务;2035年,建成以北斗为核心,更加泛在、更加融合、更加智能的综合定位导航授时(PNT)体系。

  北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。

  五天前的深夜,从大凉山深处的西昌卫星发射中心起飞,长征三号丙运载火箭成功发射中国北斗卫星导航系统第45颗卫星。

  “中美贸易之间的龃龉这次深深地给中国人带来启示,‘备胎’不可或缺!北斗系统是行业定位应用不可或缺的‘备胎’,北斗的国家战略意义是非常明确的。”谈起5月17日的这次发射与北斗卫星导航系统的建网工作,南京隼眼电子科技有限公司创始人施雪松对第一财经做出了上述表示。

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  北斗三号系统2020年全面建成

  导航技术也是面向未来的关键核心技术。长期以来,美国的GPS(全球定位系统)牢牢掌控了全球导航定位市场,但是近期发生的中美贸易争端让人们越来越认清发展自主核心技术的必要性。

  在车载导航领域,北斗已经开始大规模进入乘用车辆前装市场,目前已经累计有超过200万辆车拥有“北斗芯”;在航空领域,中国商用飞机有限责任公司已在去年开始使用北斗导航……

  “中国不愿意受制于人,这是他们发展北斗导航的初衷。”马里兰大学航天工程系教授卡普兰(Marshall Kaplan)告诉第一财经记者。

  卡普兰说:“北斗导航系统已经成为中国工业的核心组成部分。”

  早在上世纪90年代,中国就开始寻求替代GPS导航的方案,着手打造北斗卫星导航系统。今天,北斗系统这一最初的“备胎”终于发展到“想转正就转正”的阶段了。

  王兆耀指出:“10年来,全球卫星导航事业蓬勃发展,从GPS和格洛纳斯(GLONASS)两大全球系统,发展到今天的GPS、格洛纳斯、北斗、伽利略四大全球系统。全球在轨运行的导航卫星数量也从40余颗增加到百余颗。”

  今年4月26日,第44颗北斗卫星成功进入工作轨道,开始与北斗全球导航组网星座一起,为我国和周边地区以及“一带一路”地区提供高精度全球导航服务。目前,国产北斗产品输出80多个国家和地区,覆盖了50多个国家、30多亿人口,是中国技术出口的典范。

  据中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其介绍称,从2017年11月5日至2018年11月19日,中国用1年时间完成了北斗三号系统“10箭19星”的超高密度发射,创造了世界航天史上的奇迹。

  2018年12月27日,北斗系统开始正式提供全球服务。截至今年4月,在轨服役的北斗导航卫星数量达到41颗。

  冉承其表示,除了今年将发射6至8颗北斗三号卫星外,明年计划将发射2至4颗北斗三号卫星,至2020年底全面完成北斗三号系统建设,届时将实现全球短报文通信、国际搜救等服务能力,持续为全球用户提供更好的服务。

  据悉,目前我国正在推动区域短报文服务平台,促进短报文与移动通信的融合,进一步发挥北斗系统的优势。

  行业初创公司蓬勃发展

  曾负责墨子号量子卫星工程的常务副总设计师,卫星系统的总指挥王建宇院士对第一财经记者表示:“目前GPS还是主导了市场,但是中国肯定要有自己的卫星导航技术。要实现可用的导航,一颗卫星肯定是不够的,需要发射很多颗卫星,组成星群。现在在国家的大力推动下,卫星已经好多颗上天了,接下来就是应用层面要跟上了。”

  按照发展规划,到2020年,北斗三号组网完成后可以实现全球覆盖。根据中国卫星导航系统管理办公室预测,到2020年,北斗导航将产生超过4000亿元人民币收入。

  中国在航空航天领域涌现出大量的初创公司对标美国企业,而随着北斗导航系统的部署完成,更将影响在中国开展业务的全球的手机制造商、汽车制造商和飞机制造商。

  统计数据显示,截至2018年年底,中国卫星导航专利申请累计总量已突破6万件,位于全球首位。2018年度专利公开量达到12684件,再次突破新高。

  5月20日,合众思壮发布了针对北斗三号系统研发的天琴二代基带芯片,以及基于天琴二代基带芯片和天鹰射频芯片的高精度板卡。天琴二代是全球首款全面支持北斗三号的高精度基带芯片,是北斗三号导航系统产业化应用的关键设备。

  合众思壮研发副总裁吴林对第一财经记者表示:“北斗三号系统和相关配套产业展示了中国核心技术持续创新的成果,代表了中国的新速度,也将为经济的高质量发展注入创新动能。”

  根据合众思壮2018年年报,北斗高精度业务收入和毛利率持续增长,2018年“北斗高精度业务”实现营业收入7.4亿元、毛利率高达47%。

  “这与我们在核心技术上的突破是分不开的。”吴林对第一财经记者表示。

  据介绍,天琴二代的研发工程师团队达100余人,总共研发投入超过5000万元。吴林告诉第一财经记者,天琴二代芯片建立在一代的基础上开发,实现了关键技术的突破,采用宽带接收机处理技术,支持31个频点,对北斗三号信号体制全面支持。同时,天琴二代采用新的芯片技术的接收机将更加简洁,元器件数量少,但功能更强,功耗更低。

  导航精度有望达到厘米级

  中国卫星导航定位协会最新发布的《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书(2019)》显示,2018年我国卫星导航与位置服务产业的自主创新能力显著增强,包括国产北斗芯片、模块等关键技术进一步取得全面突破,性能指标与国际同类产品相当,并已形成一定价格优势。

  根据美国国会下属的美中经济与安全审查委员会(USCC)2017年的报告,北斗导航系统将最终能够提供精度为1米甚至更高精度的定位,而目前GPS的定位精度为2.2米;假设辅以增强系统,北斗导航的精度将能够提高到厘米级别。

  未来北斗导航系统将不仅在自动驾驶中发挥作用,同时也会减少智能手机和车载导航对美国GPS的依赖。

  “北斗导航全球覆盖对自动驾驶的定位精度会有很大的提高,有助于自动驾驶的发展。汽车收取的卫星定位信息越多,定位就越精准。”国内电子地图提供商四维图新(002405.SZ)CEO程鹏此前对第一财经记者表示,“另一方面,出于国家安全考虑,发展北斗导航系统也很有必要。”

  程鹏向第一财经记者介绍道,目前四维图新的地图产品分三级,第一代导航地图的精度为10米,第二代辅助驾驶导航ADAS的精度在1米左右,而目前刚刚开发完成的第三代高精地图的精度达到10厘米左右,并且即将量产。

  在车载导航领域,北斗已经开始大规模进入乘用车辆前装市场,目前已经累计有超过200万辆车拥有“北斗芯”,这将对进口车与合资车厂产生影响,它们需要对设计做出变更。

  施雪松对第一财经记者表示:“地图厂商现在要做两件事情,第一,确定足够用于自动驾驶的高精地图的标准,因为精度、属性和数据量是矛盾的,所以要统一。第二,实际道路的高精地图测绘与数据生产,因为地图的测绘是离不开精度定位的。”

  不过,施雪松坦言,设备厂商通常会从成本考虑做选择,这将成为北斗在应用领域推广的一个障碍。“兼容全球几个定位系统的芯片要比只支持GPS芯片的成本高出不少,因此只有考虑到长久安全性的应用单位才会率先使用。”

  在航空领域,中国商飞已在去年开始使用北斗导航,空客和波音未来也有望跟进。在其他行业市场方面,交通运输和海洋渔业的北斗应用已全面深入,并在市政电力、综合安防、精准农业等领域扩大规模化应用。

  合众思壮发布“天琴二代”基带芯片,首次全面支持北斗三号

  5月20日消息,日前,北京合众思壮科技股份有限公司以“创芯无止境”为主题召开了2019新品发布会,发布了针对北斗三号系统研发的天琴二代基带芯片,以及基于天琴二代基带芯片和天鹰射频芯片的高精度板卡。天琴二代是全球首款全面支持北斗三号的高精度基带芯片,是北斗三号导航系统产业化应用的关键设备。

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  2018年年底,北斗三号基本系统建设完成,开始提供全球服务。目前,覆盖了50多个国家、30多亿人口,国产北斗产品输出80多个国家和地区。预计2020年北斗三号组网完成后可以实现全球覆盖。

  据中国卫星导航定位协会发布的《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书(2019)》显示,2018年,我国卫星导航与位置服务产业的自主创新能力显著增强,包括国产北斗芯片、模块等关键技术进一步取得全面突破,性能指标与国际同类产品相当,并已形成一定价格优势。

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  在这些技术创新中,芯片技术的突破无疑是最核心的部分。为全面支持北斗三号系统信号,合众思壮的天琴二代芯片在基础技术上实现了突破。天琴二代是完全拥有自主知识产权的芯片产品,研发工程师团队达100余人,研发投入超过5000万元。天琴二代芯片采用宽带接收机处理技术,支持31个频点,实现了对北斗三号信号体制的全面支持。采用新的芯片技术的接收机将更加简洁,元器件数量少,但功能更强,功耗更低。

  此外,合众思壮在此次发布会上,还介绍了其搭载天琴二代和天鹰芯片的板卡。新一代板卡全面支持北斗信号,实现了稳定的毫米级定位和0.08度的定向。这将全面提升各行业的导航、定位和测量的精度,为精准农业、精准检测、机械控制、地震监测、房屋监测、铁路监测、民航导航等多种应用场景带来全新的想象空间。

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  据介绍,合众思壮的新一代板卡,还能以成本优势为多个行业创新铺平道路。比如在农业领域,搭载导航终端设备的农机具可以基于北斗导航系统实现无人驾驶、自动作业。

  北斗系统是我国自主建设、独立运行,可在全球范围,全天候、全天时,为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。自20世纪90年代开始,北斗系统启动研制,从区域到全球,从有源到无源,先后建成北斗一号、北斗二号、北斗三号系统,走出了一条中国特色的卫星导航系统建设道路。

  目前,北斗系统已广泛应用于交通、海事、电力、民政、气象、渔业等多个行业,在智能网联汽车、民航、海洋观测等新兴市场也得到应用。随着北斗系统推进快速组网,以及像合众思壮等配套设备企业的技术突破,北斗系统将实现对传统行业的全面改造,并为中国经济增长注入创新动力。


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