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    自主射频和基带芯片获突破 北斗三号系统精度有望达到厘米级

    2019-05-28 第一财经

    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。

    北京时间5月17日23时48分,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。

    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。

    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。

    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。

    自研射频和基带芯片取得全面突破

    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。

    中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其5月22日在第十届中国卫星导航年会上表示,目前国产北斗芯片、模块等关键技术全面突破,性能指标与国际同类产品相当。“支持北斗三号新信号的28nm工艺射频基带一体化SoC芯片,已在物联网和消费电子领域得到广泛应用。最新的22nm工艺双频定位芯片已具备市场化应用条件,全频一体化高精度芯片正在研发,北斗芯片性能将再上一个台阶。”

    合众思壮天琴二代基带芯片和天鹰射频芯片的高精度板卡

    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。

    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。

    海格通信发布 “海豚一号”基带芯片和北斗三号RX37系列射频芯片

    在5月22日举办的第十届中国卫星导航年会上,海格通信对外同时发布了两款全频点覆盖的卫星导航高精度芯片——“海豚一号”基带芯片和北斗三号RX37系列射频芯片。这两款芯片的组合应用可为移动互联网、物联网,以及自动驾驶无人机和机器人等人工智能设备提供精准位置服务解决方案,是国内首个支持北斗三号应用的基带+射频全芯片解决方案。

    “海豚一号”芯片展示

    据介绍,“海豚一号”芯片具有完全自主知识产权,最高100Hz的定位更新率,在同类芯片中处于领先地位。它可以为快速运动的物体提供精确到厘米级的高精度位置感知,让社会和生活更加智能。

    北斗三号RX37系列多模多频导航射频芯片,是全球导航卫星系统和全球短报文系统射频芯片,一颗芯片,即可满足几乎所有卫星导航和全球短报文系统应用场景。

    北斗星通发布22nm高精度车规级定位芯片Nebulas-IV和22nm超低功耗双频双核定位芯片Firebird-II

    卫星导航领域芯片研发上市公司北京北斗星通导航技术股份有限公司在5月23日举办的第十届中国卫星导航年会上发布新十年芯片战略,布局开发22nm高精度车规级定位芯片Nebulas-IV和22nm超低功耗双频双核定位芯片Firebird-II。

    北斗星通集团副总裁黄磊表示,22nm工艺在全球卫星导航芯片领域属最先进,其中的Firebird-II在今年底可在用户侧实际使用。此次两款22nm定位芯片平均已经过2至3年时间研发。22nm车规级全系统全频高精度定位芯片在高精度领域具有里程碑的意义,采用22nm工艺射频基带一体化设计,可使高精度RTK(Real - time kinematic,载波相位差分技术)定位模块面积进一步从30mmx40mm缩小到12mmx16mm,面积减少84%,模块功耗比前代削减67%。该芯片将面向智能驾驶、无人机、机器人等高端应用。

    同样采用22nm工艺,Firebird-II定义为超低功耗双频双核定位芯片,可实现业界最低功耗。黄磊表示,Firebird-II通过更先进的工艺在同等面积下可实现更高精度定位,定位精度在米级,面向消费类无人机、车载及物联网等大众应用。目前该芯片仍处于研发测试阶段,今年底可在用户侧实际使用。

    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。

    同样对于高精定位有需求的,还有无人机、风能发电机等大量智能终端。

    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。

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