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打造北斗“芯”技术 助力交通信息化
5月 2日, 2012年

2010年5月召开的中国首届卫星导航学术年会上,北斗卫星导航系统总设计师孙家栋院士宣布,中国的北斗卫星导航系统将在2020年左右建成覆盖全球的卫星导航系统。北斗卫星导航系统工程副总设计师谭述森研究员进一步描述道:“在2020年左右,我们的生活中将出现4大卫星导航系统(美国的GPS卫星导航系统、俄罗斯的Glonass卫星导航系统、欧盟的伽利略卫星导航系统和中国的北斗卫星导航系统)并存的情况,共有100多颗卫星在空中为全球的民众提供卫星导航服务。” 这种局面的出现,对于全人类来说是巨大的福祉,我们的生活将变得更加便利。但是,卫星导航系统领域的竞争也会异常激烈,“技术和性能领先的系统将成为主导,而技术性能落后的系统将被逐渐边缘化。”

2011年5月召开的第二届中国卫星导航学术年会以“设计北斗的未来”为主题,体现了社会各界对北斗卫星导航发展的高度关注。

2012 年5 月,第三届中国卫星导航学术年会即将在广州保利世贸博览馆召开。这必将成为令人期待的我国卫星导航产业的又一次年度盛宴。

当前,除了GPS系统已经建成外,其他几个系统仍然处于建设阶段,而未来10年是各系统建设的关键时期。加速建立自主卫星定位导航系统,提高卫星导航应用的基础保障能力,大力促进卫星导航终端设备的产业化,是中国卫星应用产业发展的方向。加快发展北斗卫星导航系统是中国卫星应用产业发展的关键所在,这需要社会各界齐心协力。

一、政策引导发展方向

早在2007年,国防科工委和国家发展改革委就联合发布了《关于促进卫星应用产业发展的若干意见》(以下简称《意见》)。《意见》明确了我国卫星应用产业发展的主要目标:到2020年,完成应用卫星从试验应用型向业务服务型转变,地面设备国产化率达80%,建立比较完善的卫星应用产业体系,促进卫星应用综合业务的发展,形成卫星通信广播和卫星导航规模化发展、卫星遥感业务化服务的产业局面;使卫星应用产业产值年均增速达到25%以上,成为高技术产业新的增长点。

《意见》北斗卫星导航系统提出了明确的要求:加快形成建立以北斗卫星导航系统为核心的民用导航产业体制。建立统筹协调机制,研究制定北斗卫星导航系统民用应用政策,促进北斗卫星导航系统的产业化应用;对于涉及国家经济、公共安全的重要行业领域须逐步过渡到采用北斗卫星导航兼容其它卫星导航系统的服务体制,鼓励其他行业和领域采用北斗卫星导航兼容其它卫星导航系统的服务体制。

《意见》就促进卫星导航运营企业和卫星导航终端设备的产业化发展要求指出:大力推动卫星导航运营业的规模化、规范化发展;鼓励自主知识产权卫星导航接收芯片、关键元器件、电子地图、用户终端等产品的标准化和产业化。

不难看出,鼓励创新、支持北斗卫星导航系统的发展是大势所趋,这是有我国的国情和北斗卫星导航系统的优势所决定的。正如孙家栋在中国首届卫星导航学术年会上所言,“与其他系统相比,北斗卫星导航系统最大的创新在于其把导航与通信紧密地结合起来。也就是说,既能知道‘我在哪里’,也能知道‘你在哪里’。以海洋渔业为例,‘我在哪里’使渔民通过船载设备实现自主定位;‘你在哪里’则使岸上的人通过监控知道渔船在哪里”。

二、企业瞄准北斗“芯”

终端芯片是北斗产业链发展的核心,只有我国自主开发的北斗终端芯片在市场上占住了主要地位,才能说我们真正把北斗的技术和应用掌握在自己手中。2010年9月25日,和芯星通科技(北京)有限公司(以下简称“和芯星通”)研发的、完全自主知识产权芯片——和芯星云(Nebulas)多系统多频率高性能SoC芯片研制成功,改写了我国卫星导航产业有机无芯的历史。国家最高科学技术奖获得者、“两弹一星”功勋科学家、北斗卫星导航系统工程总设计师孙家栋院士曾对Nebulas芯片给予了高度肯定,称“这个具有自主知识产权的产业化项目,为中国人争了一口气,在世界上表现了北斗强国的梦想!”

据了解,Nebulas芯片支持全部现有卫星导航系统(北斗1 S/L、北斗2 B1/ B2/B3、GPS L1/L2/L5、GLONASS L1/L2 和GALILEO E1/E5a/E5b)及上述系统的所有频点,在一颗芯片上可同时支持高达6路不同频率的卫星信号,真正实现了多系统融合。此外,Nebulas芯片通过内嵌CPU实现了算法功能一体化,达到了单芯片可以自主定位的目的,而且不同系统的任意四颗星均可联合定位。Nebulas芯片支持接收机自主完好性检测,使得位置信息的安全性和可靠性得到了充分保障。该芯片获得2011年卫星导航定位科技进步奖一等奖、2011中关村十大创新成果等荣誉。

和芯星云(Nebulas)多系统多频率高性能SoC芯片研制成功关键得益于和芯星通科技(北京)有限公司的“多系统融合、全北斗兼容”的先进理念。该设计理念将不同国家的卫星导航系统统一在一个空间框架和时间框架内,将全球已有的GNSS系统变成一个统一的卫星系统,保证不同系统的任意可用卫星均可参与联合定位。任何国家或联盟都可在遵守“兼容”原则的条件下对系统进行扩展。北斗卫星系统的RDSS双向测距能力和短报文通信能力都是北斗对第三代GNSS的贡献。以此为基础,在2010年ICG第五届大会上,和芯星通总裁韩绍伟博士创新性地提出了“第三代卫星导航系统”和“第三代卫星导航接收机设计”的理念。

三、北斗助力交通信息化

2012年12月27日起,北斗卫星导航系统开始试运行,在保留北斗卫星导航试验系统有源定位和短报文通信服务的同时,向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。目前,加快信息化建设是发展现代交通运输业的重要内容,是提高交通行业管理效率和公共服务水平的重要保障。在交通信息化建设中,北斗卫星导航系统能对包含道路、航线等基础设施的信息化和对车辆、船只等交通参与者的信息化监控,具体体现在如下两个方面:

一方面,基于北斗和GPS双模四频RTK的高精度测量测绘型板卡及终端设备,可用于道路规划勘探,航路勘探测绘等建设过程中的精确数字地图测绘,以及交通工程验收检验。为交通信息化建设提供基础数据。同时,高精度测量测绘型还可用于铁路路基、桥梁、隧道等重要交通设施的形变检测,能够及时排查交通隐患。

另一方面,基于北斗的导航模块可兼容GPS,为车辆、船舶等提供不间断的定位监控服务。交通运输部正在开展的重点运输过程车辆监控管理、服务示范系统工程,以现有全国重点营运车辆联网联控系统为基础,通过集中开发相关应用系统和组织安装兼容北斗的车载导航定位终端,可重点解决“两客一危”,即公众关心的客运班车、旅游包车、长途危险品运输车在运输过程中的监管和服务问题,可以有效地提高监管效率,减少道路交通事故,大大提高出行的安全。该工程将促进北斗卫星导航系统在交通运输行业的广泛应用。

为促进北斗导航系统在全社会范围内的应用,应用示范工程成为我国政府和各级部门促进国产导航系统发展的重要手段。广东省基于北斗的公务车辆管理服务示范,为公务用车监管提供了新的途径,也取得了明显的效益。广州市公务用车使用管理信息系统(以下称公车管理系统)于2011年8月份在全市正式启用以来,公车规范使用工作取得明显成效。全市各区(县级市)和市直单位共999个车属单位8360辆车安装了北斗车载终端设备。全市各单位启用公车管理系统后,每月每车平均行驶里程从原来的1769.97公里下降为1265.24公里,下降了28.5%。目前全市各级党政机关的公务用车行为不断规范,行政成本明显下降。和芯星通公司为广州市公务用车项目提供了一万余套UM220 北斗/GPS双模导航模块,是北斗导航领域第一个一万以上量级的批量应用,有利支持了该项目和后续推广工程的开展,也证明了北斗的实用性能和价值。