上(shàng)海交大(dà)團隊破解北鬥導航技(jì)術(shù)

       未來(lái)，他們将推動上(shàng)海北鬥導航領域的産業集聚，為(wèi)上(shàng)海建設具有(yǒu)全球影(yǐng)響力的高(gāo)精度導航位置服務技(jì)術(shù)創新中心和(hé)新興産業策源地，奠定重要基礎。

      在我國遠洋捕撈的漁船(chuán)上(shàng)，搭載着2萬多(duō)台套北鬥導航系統終端，每年服務3億人(rén)次以上(shàng)。僅去年一年，就有(yǒu)上(shàng)百名海上(shàng)遇險的漁民利用北鬥導航的精确定位得(de)到了救援。

      在東北和(hé)新疆廣袤的農場(chǎng)裏，2000多(duō)套無人(rén)耕種機械，接收着來(lái)自北鬥衛星的定位信号，在大(dà)田裏循着既定路線自助耕作(zuò)……

      曾經，我國95%的民用導航市場(chǎng)被美國主導的GPS全球定位系統所壟斷；如今，大(dà)部分市場(chǎng)份額已被我國自主知識産權的北鬥導航系統所取代。這場(chǎng)揚我國威的導航産業之戰背後，是上(shàng)海交大(dà)郁文賢教授團隊潛心30年的科研攻關。就在昨天，郁文賢領銜的“北鬥導航與位置服務關鍵技(jì)術(shù)及其産業化”項目，獲得(de)了2016年度上(shàng)海市科技(jì)進步特等獎。

      以國家(jiā)重大(dà)專項為(wèi)依托，項目團隊在核心算(suàn)法、基礎産品和(hé)特色應用三個(gè)技(jì)術(shù)層面取得(de)重要突破，直接催生(shēng)和(hé)持續帶動了上(shàng)海西虹橋北鬥産業園的快速崛起，建立的北鬥應用系統在智能公交、精準農業、海洋漁業等六個(gè)典型行(xíng)業取得(de)了廣泛應用。

  國之重器(qì)說什麽也要争取突破

  “上(shàng)世紀80年代，我們還(hái)在設想衛星導航時(shí)，導師(shī)就跟我說，美國的GPS已經研發出來(lái)了；上(shàng)世紀90年代，美國已将GPS技(jì)術(shù)用于導彈發射了，我們的衛星導航技(jì)術(shù)才剛剛起步。”郁文賢說，關系國家(jiā)戰略和(hé)核心競争力的技(jì)術(shù)，困難再多(duō)、花(huā)再長的時(shí)間(jiān)，也要争取突破。

      衛星導航系統及其産業是國家(jiā)安全的重要支撐，研制(zhì)具有(yǒu)自主知識産權的全球定位系統，既是國家(jiā)戰略需求，也是大(dà)國核心競争力的重要體(tǐ)現。

      衛星導航技(jì)術(shù)是否先進，關鍵是誤差要小(xiǎo)，信息處理(lǐ)的速度要快，而這主要取決于算(suàn)法。長期以來(lái)，我國衛星導航與位置服務産業面臨的核心技(jì)術(shù)瓶頸就是缺少(shǎo)高(gāo)精度、高(gāo)穩定、高(gāo)可(kě)信的定位算(suàn)法，因此我國的衛星導航系統一直卡在“最後1米”。要知道(dào)，誤差哪怕隻有(yǒu)0.1米，定位的精确性也差很(hěn)多(duō)。

     于是，編制(zhì)一套高(gāo)精度衛星定位的核心算(suàn)法，成了郁文賢團隊的“一号課題”。自打1993年從國防科技(jì)大(dà)學畢業，郁文賢就一直從事數(shù)據融合與目标識别技(jì)術(shù)研究，他參與、領銜的科研課題和(hé)國家(jiā)項目幾乎都與導航技(jì)術(shù)相關。“還(hái)記得(de)研發北鬥一号衛星時(shí)，得(de)專門(mén)制(zhì)造一個(gè)超大(dà)的機櫃來(lái)接受并處理(lǐ)衛星信号，每次要花(huā)很(hěn)長時(shí)間(jiān)；而現在，處理(lǐ)萬級平方米的數(shù)據，1分鍾都用不了。”

      郁文賢從北鬥一号開(kāi)始參與研制(zhì)，現在已是第三代北鬥衛星了。目前，這套系統在複雜環境下的單點定位精度優于0.8米，動态定位精度優于5厘米，室內(nèi)定位精度優于1米，達到了分米級。“這意味着，如果在路上(shàng)開(kāi)車(chē)，可(kě)以精确到你(nǐ)在哪一根車(chē)道(dào)；即使在室內(nèi)，通(tōng)過多(duō)種傳感器(qì)技(jì)術(shù)的融合，也可(kě)知道(dào)你(nǐ)在哪個(gè)房(fáng)間(jiān)、坐(zuò)在哪張桌子前。”團隊成員、上(shàng)海交大(dà)上(shàng)海北鬥導航與位置服務重點實驗室的陳新告訴記者。

     衛星導航的競争說到底是産業的競争

     打赢導航産業的争奪戰，單有(yǒu)先進的算(suàn)法不夠，還(hái)要有(yǒu)先進的芯片制(zhì)造業和(hé)完善的産業鏈才能實現。

     通(tōng)常，高(gāo)校(xiào)的特長是破解原理(lǐ)性問題，解決基礎研究到應用型基礎研究中的技(jì)術(shù)難題，而要将技(jì)術(shù)實現，則需要産業來(lái)對接。當郁文賢團隊的高(gāo)精度、高(gāo)可(kě)靠性核心算(suàn)法有(yǒu)所突破時(shí)，面臨的最大(dà)難題就是，要将這一算(suàn)法用于星載芯片上(shàng)。

     為(wèi)了驗證郁文賢團隊這一算(suàn)法的可(kě)靠性，2009年，上(shàng)海專門(mén)成立衛星導航産業技(jì)術(shù)創新聯盟，由政府持續進行(xíng)投入，産學研由此成為(wèi)一個(gè)有(yǒu)機整體(tǐ)。國家(jiā)相關部委和(hé)上(shàng)海市政府為(wèi)課題組配套支持了“長三角衛星導航應用示範工程”“上(shàng)海智慧城市北鬥綜合應用示範工程”等重大(dà)科技(jì)專項。

   “衛星導航的競争，說到底是導航産業的競争。”郁文賢告訴記者，整個(gè)協同創新團隊中，除了交大(dà)，還(hái)有(yǒu)上(shàng)海産業技(jì)術(shù)研究院，以及微系統領域、芯片制(zhì)造領域、導航領域等的7家(jiā)企業。有(yǒu)了這樣的研發構架，項目才能取得(de)豐碩成果。

    與此同時(shí)，上(shàng)海的芯片設計(jì)、制(zhì)造和(hé)封裝行(xíng)業在國內(nèi)一直處于領先水(shuǐ)平，也使得(de)團隊的科研成果能夠最終走向産業化。

    通(tōng)過這一協同創新平台，項目成果得(de)到了廣泛應用：北鬥車(chē)載終端在國內(nèi)商用車(chē)前裝市場(chǎng)占有(yǒu)率達30%以上(shàng)；北鬥智能公交系統實現了公交車(chē)輛(liàng)的精确到站(zhàn)預報和(hé)智能化管理(lǐ)，平均到站(zhàn)時(shí)間(jiān)預報誤差小(xiǎo)于1分鍾；室內(nèi)地圖數(shù)據庫已被高(gāo)德、騰訊等公司采用，日訪問量達到千萬人(rén)次。

    核心技(jì)術(shù)突破支撐産業快速發展

    核心技(jì)術(shù)的突破，往往會(huì)帶來(lái)整個(gè)産業的升級，提升相應的市場(chǎng)占有(yǒu)率，加速推動産業的發展。而市場(chǎng)的提升，反過來(lái)又會(huì)“倒逼”技(jì)術(shù)升級。

    就在不久前，北鬥導航系統副總設計(jì)師(shī)楊元喜透露，今年我國将發射6至8顆北鬥三号衛星。到2020年，我國将建成由40顆衛星組成的北鬥衛星導航系統網絡，提供覆蓋全球的高(gāo)精度、高(gāo)可(kě)靠的定位、導航和(hé)授時(shí)服務。

   “眼下我們正在研發的是，利用視(shì)覺傳感器(qì)配合北鬥導航系統，實現真正的無人(rén)駕駛。未來(lái)，北鬥系統還(hái)将更多(duō)地應用于機器(qì)人(rén)工廠。”郁文賢告訴記者，2020年，整個(gè)北鬥系統将建成全球系統，為(wèi)全世界提供導航服務。

    核心技(jì)術(shù)的突破，有(yǒu)力支撐了産業的快速發展。3年來(lái)，上(shàng)海導航産業的增長率保持在30%以上(shàng)，新增直接産值16.4億元，帶動間(jiān)接産值約100億元。項目沿途還(hái)孵化出了4家(jiā)新三闆上(shàng)市導航企業；本月21日，“華測導航”在深圳創業闆上(shàng)市，成為(wèi)上(shàng)海第一家(jiā)上(shàng)市的導航相關企業。

     目前，上(shàng)海西虹橋的北鬥産業園內(nèi)已有(yǒu)100多(duō)家(jiā)與導航相關的企業入駐，涵蓋上(shàng)遊技(jì)術(shù)研發企業和(hé)北鬥系列産品用戶企業。未來(lái)，他們将推動上(shàng)海北鬥導航領域的産業集聚，為(wèi)上(shàng)海建設具有(yǒu)全球影(yǐng)響力的高(gāo)精度導航位置服務技(jì)術(shù)創新中心和(hé)新興産業策源地，奠定重要基礎。