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北斗如何弯道超车GPS?

北斗在天上,北斗也在地上。 去年,作为第一条智能高铁的京张高铁,刷爆了朋友圈。借助北斗卫星导航系统(以下简称为北斗系统)等尖端科技,时速350公里的复兴号高铁在世界上首次实现自动驾驶。

2020年第19期《中国经济周刊》封面

2020年第19期《中国经济周刊》封面

《中国经济周刊》 记者  贾璇 | 北京、上海报道

北斗在天上,北斗也在地上。

去年,作为第一条智能高铁的京张高铁,刷爆了朋友圈。借助北斗卫星导航系统(以下简称为北斗系统)等尖端科技,时速350公里的复兴号高铁在世界上首次实现自动驾驶。

今年,湖北武汉火神山、雷神山医院能在十几天内拔地而起,离不开北斗系统在测绘方面的神奇技能,测量和画线一次成型,向世界再次展示了“中国速度”。

5月27日,2020珠峰高程测量登山队成功登顶世界第一高峰珠穆朗玛峰。此次珠峰测高综合运用多种传统和现代测量技术,其中,全球导航卫星系统(GNSS)卫星测量是重要一环,并以我国北斗卫星导航系统数据为主。

21 共享单车的电子围栏《 中国经济周刊》记者 贾璇I摄

共享单车的电子围栏《中国经济周刊》记者 贾璇|摄

城市中,共享单车是否停进了电子围栏,小孩老人佩戴的智能手表定位,产业园区中送外卖的无人机……身上都有着同样的印记——北斗。

10年来,我国卫星导航与位置服务产业总体产值年均增长20%以上,2019年达到3450亿元,2020年有望超4000亿元。

22 安装在阅兵坦克方阵上的北斗系统高精度引航系统

安装在阅兵坦克方阵上的北斗系统高精度引航系统

23 安装在阅兵坦克方阵上的北斗系统高精度引航系统

安装在阅兵坦克方阵上的北斗系统高精度引航系统

23-1 《 中国经济周刊》记者 王雨菲I摄

《中国经济周刊》记者 王雨菲|摄

23-2 司南导航北斗农机自动驾驶设备

司南导航北斗农机自动驾驶设备

23-4 华测导航北斗高精度定位设备在珠峰GNSS 同步观测点作业

华测导航北斗高精度定位设备在珠峰GNSS 同步观测点作业

高精度导航或为北斗弯道超车GPS机遇

在中国抗战胜利70周年阅兵仪式上,600多辆军车组成的方队驶过天安门广场时,世界为整齐划一的“钢铁雄狮”惊叹。

据公开数据显示,各方队之间距离误差在10厘米以内,各方队整体车速控制在10千米/小时,骑线偏差不超过1厘米。

这离不开背后的“秘密武器”——北斗系统的高精度引航。设备提供与技术支持方是上海司南卫星导航技术股份有限公司。

上海司南卫星导航技术股份有限公司总经理王昌对《中国经济周刊》记者解释,人们日常使用手机和车载导航时的标准,被称为一般精度导航。“导航精度好起来是几米,也会差几十米甚至百米。像北京和上海的高架桥,桥面和地面相差20米左右,导航就分不清楚你在桥上还是桥下,造成你和司机都找不到具体位置的问题”。

高精度导航的精度可以分成几个级别:亚米级、厘米级、毫米级。“如果用高精度定位,那么车就一定能找到你,停在你的面前”。

目前,一般精度多在消费领域,高精度应用在测绘、无人机、农业等专业领域。随着高精度导航模块体积、功耗、成本的降低,高精度卫星导航已逐步向消费领域进军,汽车辅助驾驶正是一个典型的消费级应用。

在高精度导航领域,北斗有弯道超车GPS的机会。8月18日,中南大学与北云科技发布高精度测试报告显示,在开阔环境下,北斗信号和GPS信号性能相当。在树荫遮挡、水池多径和各类干扰环境下,北斗的定位精度都明显高于GPS,信号质量指标(抗多径能力、信号稳定跟踪和周跳探测与修复的能力)整体优于GPS。

“北斗在长沙地区的高精度定位效果能够优于GPS,一方面是因为北斗拥有更现代化的三频导航信号,另一方面是因为北斗在亚太地区可见卫星达到20多颗,为GPS的两倍。”湖南北云科技有限公司CEO向为说。

业内人士分析,北斗系统发展民用导航市场,除了要在高精度导航领域发力,在一般精度导航领域势必要和GPS正面竞争。作为后来者,北斗系统面临升级芯片等设备带来的成本挑战。

CHIP全球测试中心中国实验室主任罗国昭表示,“北斗要赶超,就必须在芯片端和专利授权端将成本降得更低。”

自动驾驶拖拉机从无人问津,到有人主动上门咨询

大规模量产是降低成本最直接的方法,市场需求就显得格外重要,被央视多次报道的司南导航北斗农机自动驾驶设备,已广泛应用于黑龙江、新疆、山东、内蒙古、湖北、广西、上海等地的农业生产中。

司南导航农机自动驾驶系统基于北斗系统提供的高精度定位信息运行,农户只要按照步骤提前设置好程序,即可按照期望路径进行自动驾驶,无需全程掌握方向盘,只要在转弯时调整拖拉机作业方向即可。

“农忙时,一位司机的月工资能达到数万。加装自动驾驶系统后,农田里开始出现女性机手,甚至3岁的孩子也可以耕种,只需要坐在拖拉机上,按一下启动键就可以了。”王昌说。

好技术在推广时却遇了难题。因为相关设备未能大规模量产,加装了自动驾驶系统的拖拉机,售价比原来高不少,农民们望而却步。

“最开始我们要在拖拉机上加装设备,没有厂商同意,怕价格贵了销路不好。我当时在新疆待了三个月,就为了推广技术。一年后的一天,终于有人跑去拖拉机厂问,有没有出厂就带自动驾驶的拖拉机,开始有厂家找到我们要合作。”王昌回忆道。

近年来,随着惠农政策不断出台,司南导航农机自动驾驶设备已纳入国内多个省份的补贴范围,真正让广大农民感受到实惠。

北斗6颗静止轨道卫星,“罩着”中国企业走出去

除了开拓国内市场,北斗三号还提供全球化服务,为中国厂家走出去拓展海外市场提供了很多便利。

今年5月27日,珠峰高程测量登山队员在峰顶连接的是华测导航技术有限公司(以下简称“华测导航”)的北斗高精度定位设备,精度达到毫米级。这是我国首次全程采用国产设备进行珠峰高程测量。

除了导航等传统应用,华测导航还在智慧城市、自动驾驶、农业自动化等领域提供高精度的产品和解决方案,产品销往全球100多个国家和地区。

华测导航副总裁胡炜对《中国经济周刊》说,在只有GPS的时候,华测的农业机械在海外很多地方推广不了,设备只能收到几颗卫星,而且GPS的卫星一直围着地球转,地面所在的位置不是随时都能有好信号。

“我们的北斗有6颗静止轨道卫星,3颗在地球静止轨道,3颗在倾斜地球同步轨道,它们始终在我们上方。现在在比较恶劣的条件下,例如房角屋檐或者树荫下,都可以进行测量,这对我们测绘的体验是大大改善的。同时,对于我们开拓海外市场,尤其在‘一带一路’沿线国家有很大帮助。”

千寻位置首席执行官陈金培表示,“以前大家使用北斗导航系统,最大的顾虑有两个。”第一,虽然我国厂商生产的产品集成了北斗系统,但产品被卖往的有些地方不能享用北斗服务,产品服务和能力被降级。第二,因为当地没有北斗服务,欧洲的手机厂商、汽车厂商首选的卫星导航系统不会是北斗,只有在进入中国市场时,才会集成北斗系统。

上海西虹桥导航技术有限公司副总经理万松,呼吁有关部门能够适度规范行业标准,规定进口手机厂商兼容北斗系统,提高北斗系统在智能手机端的市场份额,进一步推动北斗应用。

智研咨询发布的《2020—2026年中国北斗卫星导航系统产业运营现状及发展前景分析报告》数据显示,目前中国已同30个国家和地区以及3个国际组织签署了98份北斗导航合作协定,涉及“一带一路”国家和地区11个。

随着北斗三号加速建设,北斗产业将进入发展的重要机遇期。

24-2 《 中国经济周刊》记者 王雨菲I摄

《中国经济周刊》记者 王雨菲|摄

24-1 国产CNSS 高精度全星座全频点基带芯片

国产CNSS高精度全星座全频点基带芯片

北斗芯片突围战

作为卫星导航产品的核心部件与产业链源头,芯片在北斗产业链中占有关键地位。

8月27日,北京北斗星通导航技术股份有限公司(以下简称“北斗星通”)在相关产业论坛上首次向公众展示了北斗最新一代的22纳米定位芯片,并透露该芯片有望于2021年上半年实现量产。

据悉,目前国际上导航定位芯片还处在40纳米的平均制程水平。北斗星通22纳米芯片新品,尺寸是上一代高精度芯片的1/4,功耗是上一代的1/5,能满足自动驾驶、无人机等市场高端应用需求,在厘米级高精度定位领域具有开创意义。

该芯片实现量产,意味着北斗导航芯片至少在工艺上已经领先全球平均水平两代。

据中国卫星导航定位协会发布的《2020中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》显示,国产北斗兼容型芯片及模块销量已突破1亿片,国内卫星导航定位终端产品总销量突破4.6亿台,其中具有卫星导航定位功能的智能手机销售量达到3.72亿台。

北斗22纳米芯片的量产,不仅对北斗下游产业有强大带动作用,同时也带领国产芯片杀出“突围”。

(本文除署名外均由华测导航提供)

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