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位置:第82期>>第14版:北斗的研发需协同创新
 
北斗的研发需协同创新
 
 
2012-11-13 17:20 编辑:陈会 浏览量:5376人
 
 

 
 

    

采访刘经南院士现场

 

在中山筹备北斗卫星导航产业园的一次会议上,刘经南院士向记者讲了一个故事。他曾问姚明:“为什么大家的篮球和足球总是上不去,而其他的球进步得快”?姚说是教育出了问题,“我很意外,怎么是大家教育的问题了?原来大家的教育从小就没有协同训练,打球在零点零几秒钟就要有个配合的动作,大家从小没有受到这种教育,国外一般从小就有多种形式的协同训练和教育。所以在中国,只要是与协同有关的竞技体育就搞不好”。现在国家倡导协同创新,协同创新最核心的一点:共识和共享。提高共识,对某一个目标大家是一致的;利益共享,把各个方面的利益机制建立好。激发每个人的积极性,发挥他们的优势,就能以比较快的速度来赶超世界先进水平。


北斗卫星观测实验网
    北斗全球卫星导航系统的政策是开放的。武汉大学在几年前便在世界各地,筹备建立北斗全球卫星观测实验网。但是,这个全球实验网络不是武汉大学的单兵作战,而是在全球通过大学之间、科学研究机构之间的合作,比较快速地在全球布了7-8个观测站,包括欧洲荷兰、非洲南非、澳洲、亚洲新加坡、印尼、香港,南极也建了一个站。全球布点是为了满足国家科研的需求,国外也想参与北斗的研究,特别是科研机构、大学本身有和国际合作的优势。国内也有六个点,包括西藏、新疆、黑龙江、湖北和广东等,通过国内和国际的合作共建,观测点把亚太地区基本覆盖,所以算出来的轨道精度最高,比目前其他机构公布的数据精度要高出10倍左右。
    卫星观测实验网可以帮助北斗进行监测评估,就是对北斗在太空中的运动状态进行监测、性能评估。北斗的星历10米左右就可以满足定位导航的要求,静止卫星切线方向可以达到1米左右,其他两个方向甚至达到几厘米。最难定的静止卫星,没有运动、几何状态不好,晚上卫星有点乱摇,姿态控制得差一些;白天向阳,姿态对着太阳板比较稳定。测绘人都知道,其他卫星都可以定到厘米级或者分米级的水平,卫星发下来的数据,大家可以排除到底测得好不好,是受什么原因影响,是星历不好或者受卫星的运动状态、阴影部分影响等等,都可以对于卫星工作状态和运行状态进行监测。
    第二个利用这个网可以做一些未来的应用试验,地基增强系统到底可以达到多高的精度。在国内布的观测点做广域精密定位的服务等等,目前研究结果很有价值。
    再一个是开展未来精密应用的服务,检验到底可以达到多少精度,增加用户用北斗的信心,为北斗将来的普及做基础研究。目前,也取得了北斗将来做精密定位应用的服务的一些经验、积累了一些技术。

高精度接收机芯片开发需要一个过程
    高精度接收机方面,国防科大、电子第五十四所、二十所、航天科技集团503主要还是面向军工、部队、科研,在民用化方面投入精力还不是很多。民用方面,据了解,和芯星通现在抢先了一步,今晚开什么特马更快已经出产品,合众思壮还在试验阶段。但是产品化的成熟情况,要在投入市场应用时才能有定论。其他企业正式投入市场的好像还没有看到,只是当做试验产品用于测试,目前还是以导航为主。
    精密定位方面的解算要复杂一些,数据处理要复杂一些。企业只有投入大量的精力、人力、物力,才能够做出好的产品。做好的接收机有两个方面,一个是核心芯片电路板也就是板卡要设计好,第二个是板卡上面要有比较好的解算App。这两个是相辅相成的,板卡和芯片相对固定,可以通过不断的优化App算法,比如说怎么样降低信噪比,怎么样减少多路径的影响,怎么样提高RTK的解算精度等等这些比较难的问题,如果对卫星定位的算法研究不够或者水平还达不到的话,芯片质量就上不去。
    硬件开发的周期比较长,在硬件已经确定的情况下。企业主要是做少量的硬件元件的修整,在部件板卡的基础上或者芯片的基础上,哪个地方加强,哪个地方信噪比减弱一点,补充一个元件上去。就像App开发一样打一个补包,也可以使App解决问题,硬件也可以,加一个元件或者加一个电阻,实现一个功能解决问题,核心的芯片是不会改的,因为流片很贵。必须形成规模化,降低成本,不断地升级App,提升解算能力。
    大家也要看到,国内企业开发北斗高精度接收机的芯片,还是要有一个过程。天宝发展有三十多年,有了一代一代的积累才走在前面。大家也要走这样一个过程,当然有前车之鉴可以走的短一些,包括北斗卫星系统本身也是吸取了GPS很多的经验。现在卫星客观存在很多问题,其实GPS也经历了同样问题,比如卫星的某样状态正不正常,需要时间来慢慢解决。就像感冒,一辈子不可能一次都没有。

芯片开发不仅是企业单兵作战
    北斗卫星导航系统最核心的就是芯片开发。但是,芯片开发同样不能是企业单兵作战,这是一项系统工程,需要国家和社会的合力。国家倡导的协同创新,共识和共享就是很好的诉求。
    从跟踪性的研究和开发走向创造性的、引领性的研究和开发,企业要实现这个转型,光靠自己也可以,但是要像苹果、IBM、惠普那样实力相当雄厚,建立自己的研究队伍。国外与产业结构联系多的研究与开发一流研究机构在大企业,第二流研究机构在国家大的实验室和高校实验室,高校在基础科研上是领先的。当然,资金的支撑和投入取决于产品的技术含量本身,产值上去了,企业才有精力把钱拿回来投入再生产,这是一个良性循环,投入的越多,技术越先进,越能引领世界潮流,越能占领技术的前端。
    但是,受国内市场环境、政府管理水平等多方面因素的影响,科技引领产业的良性循环,国内企业并没能感受到。而北斗卫星导航这样的产业,政府必须站出来进行有效地规划和引导,有所作为。其实,我国现在在科技方面的成果不少,包括对北斗应用的研究,但是对高新技术产业的转移还是贡献不大,也是国家困扰的一个问题。原因就在于,没有达成目标共识、没有建成利益共享机制。最近有一个国家级科技管理会议,就是探讨科技怎么和产业对接。所以,一方面企业要积极谋求转型,另一方面,政府也要转换思维和管理模式,提高管理水平。
    作为一个大国,重要的不是GDP规模多大,而是GDP里高新技术产业引领世界的这些部分占多大。北斗全球卫星导航系统的崛起,使得中国在科技实力以及在政治影响力方面有了话语权,和欧美平起平坐。但是,北斗卫星导航产业最核心技术的开发和应用,在企业参与的前提下,需要政府多扶持,共同推进。



 
北斗将来会有广阔的精密应用
    在采访中,刘经南院士说:“精密应用在国外发展的比较快。除了在科学上,包括地壳运动的监测、时间的对比、大气气象的预报。在精密农业和工程领域的应用都是有广阔前景的。
    精密农业是个大有前景的领域。在国外精密农业的应用差不多将近十几年,网络RTK和广域差分一开始就应用,96年我第一次到美国去参观他们精密农业的时候,在克罗拉多州,他们就在大田里、拖拉机上都装着GPS,当时的精度是1米左右,很快RTK普及以后,他们就要求到0.25米了,就是1英尺,就是所谓的亚米级了。如果是有些精密的种子,例如黄豆,马铃薯的播种,要求更高,有的精度就是20-30厘米,要到RTK的水平。
    将来北斗的实时精密定位会应用于土地和农田的整理和管理,北斗终端装在拖拉机和收割机等农业机械上能够以0.1m的定位精度实现对农田的精密耕作。大家现在耕种面积是以亩为单位的,大概是660平方米,将来是以0.1×0.1平方米的精度水平进行工作。
    将来北斗会在工程技术上有广泛的应用。包括建筑物、桥梁、大坝和高铁的变形监测。比如对大坝进行监测,监控大坝毫米级、亚毫米级的变形;再就是桥梁的施工监控以及桥梁完成以后的变形监控,利用卫星定位技术能够在两个塔顶上,以及在桥面施工过程中间保持准确的对接,并在工程以后,进行桥梁负载变形的监测。北斗将来完全可以做类似的工程上的应用。”

 
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