潜心30年!中国科学家在卫星导航系统方面取得重大突破

快人一步预约仪器做实验_易科学

在我国远洋捕捞的渔船上,搭载着北斗导航系统终端,每年服务上亿人次。

在东北和新疆广袤的农场里,无人耕种机械接收着来自北斗卫星的定位信号,在大田里循着既定路线自助耕作……


郁文贤(右二)和他的项目团队在一起

曾经,我国95%的民用导航市场被美国主导的GPS全球定位系统所垄断;如今,我国自主知识产权的北斗导航系统快速发展,市场份额不断扩大。近日,由上海交通大学牵头,上海司南卫星导航技术股份有限公司、上海复控华龙微系统技术有限公司,上海华测导航技术股份有限公司等8家单位共同承担,郁文贤教授主持的“北斗导航与位置服务关键技术及其产业化”项目,获得了2016年度上海市科技进步特等奖。      

以国家重大专项为依托,项目团队在核心算法、基础产品和特色应用三个技术层面取得重要突破,直接催生和持续带动了上海西虹桥北斗产业园的快速崛起,建立的北斗应用系统在智能公交、精准农业、海洋渔业等六个典型行业取得了广泛应用。

国之重器说什么也要争取突破


“上世纪80年代,我们还在设想卫星导航时,导师就跟我说,美国的GPS 已经研发出来了;上世纪90年代,美国已将GPS技术用于导弹发射了,我们的卫星导航技术才刚刚起步。”郁文贤说,关系国家战略和核心竞争力的技术,困难再多、花再长的时间,也要争取突破。


卫星导航系统及其产业是国家安全的重要支撑,研制具有自主知识产权的全球定位系统,既是国家战略需求,也是大国核心竞争力的重要体现。

卫星导航技术是否先进,关键是误差要小,信息处理的速度要快,而且定位结果要稳定,而这主要取决于算法长期以来,我们卫星导航与位置服务产业面临的核心技术瓶颈就是缺少适应场景的高精度、高稳定、高可信的定位算法,因此卫星导航应用一直卡在“最后1米”和最后一步。于是,研发一套高可靠高精度卫星定位的核心算法,成了研究团队的“一号课题”。

由交大和项目单位组成的联合研发团队经过联合攻关,实现了复杂环境下的高精度定位算法及系统。“这意味着,如果在路上开车,可以精确到你在哪一根车道;即使在室内,通过多种传感器技术的融合,也可知道你在哪个房间。”团队成员、上海交大上海北斗导航与位置服务重点实验室的陈新说。


卫星导航的竞争说到底是产业的竞争


打赢导航产业的争夺战,单有先进的算法不够,还要有先进的芯片制造业和完善的产业链才能实现。

通常,高校的特长是破解原理性问题,解决基础研究到应用型基础研究中的技术难题,而要将技术实现,则需要产业来对接。

2009年,上海专门成立卫星导航产业技术创新联盟,由政府持续进行投入,产学研由此成为一个有机整体。国家相关部委和上海市政府为课题组配套支持了“长三角卫星导航应用示范工程”“上海智慧城市北斗综合应用示范工程”等重大科技专项。

“卫星导航的竞争,说到底是导航产业的竞争。”郁文贤告诉记者,整个协同创新团队中,除了交大,还有上海产业技术研究院,以及微系统领域、芯片制造领域、导航领域等的7家企业。有了这样的研发构架,项目才能取得丰硕成果。


与此同时,上海的芯片设计、制造和封装行业在国内一直处于领先水平,也使得团队的科研成果能够最终走向产业化。

通过这一协同创新平台,项目成果得到了广泛应用:北斗车载终端在国内商用车前装市场占有率达30%以上;北斗智能公交系统实现了公交车辆的精确到站预报和智能化管理,平均到站时间预报误差小于1分钟;室内地图数据库已被高德、腾讯等公司采用,日访问量达到千万人次。 


核心技术突破支撑产业快速发展


核心技术的突破,往往会带来整个产业的升级,提升相应的市场占有率,加速推动产业的发展。而市场的提升,反过来又会“倒逼”技术升级。

就在不久前,北斗导航系统副总设计师杨元喜透露,今年我国将发射6至8颗新一代北斗卫星。到2020年,我国将建成由30颗卫星组成的北斗卫星导航系统网络,提供覆盖全球的高精度、高可靠的定位、导航和授时服务。

“眼下我们正在研发的是,利用视觉传感器配合北斗导航系统,实现真正的无人驾驶。未来,北斗系统还将更多地应用于机器人工厂。”郁文贤告诉记者,2020年,整个北斗系统将建成全球系统,为全世界提供导航服务。

核心技术的突破,有力支撑了产业的快速发展。3年来,上海导航产业的增长率保持在30%以上,新增直接产值16.4亿元,带动间接产值约100亿元。项目沿途还孵化出了4家新三板上市导航企业;本月21日,“华测导航”在深圳创业板上市,成为上海第一家上市的导航相关企业。

目前,上海西虹桥的北斗产业园内已有100多家与导航相关的企业入驻,涵盖上游技术研发企业和北斗系列产品用户企业。未来,他们将推动上海北斗导航领域的产业集聚,为上海建设具有全球影响力的高精度导航位置服务技术创新中心和新兴产业策源地,奠定重要基础。


本文转自上海交通大学

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