文 魏 路

“北斗”突破核心技術(shù)瓶頸六大典型產(chǎn)業(yè)應(yīng)用推廣

文 魏 路

作為“十三五”開局之年的2016年，上海市科學(xué)技術(shù)取得重大突破，首次同時誕生兩項特等獎。上海交通大學(xué)郁文賢教授主持的“北斗導(dǎo)航與位置服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化”項目（以下簡稱“北斗”）榮獲2016年度上海市科技進(jìn)步特等獎，是其中之一。

自2012年恢復(fù)設(shè)立特等獎以來，除了有1項前沿基礎(chǔ)研究、1項重大發(fā)明創(chuàng)造和1項大科學(xué)工程的成果榮獲特等獎外，特等獎時有空缺。

上海交通大學(xué)科學(xué)技術(shù)發(fā)展研究院常務(wù)副院長關(guān)新平激動地說：“這也是上海交大獲得一等獎后，時隔多年首次獲得科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎。希望未來上海交大能為國家戰(zhàn)略發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)?！?/p>

起步再晚也要打破技術(shù)壟斷

我國北斗系統(tǒng)比美國GPS起步晚20年，目前國內(nèi)95%的民用市場被GPS壟斷。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)乎國家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展核心利益，是我國參與全球科技競爭的重大戰(zhàn)略方向。為打破美國GPS壟斷，我國建立重大科技專項，自主建設(shè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，計劃到2020年提供全球供應(yīng)。郁文賢教授主持的“北斗”主要以“長三角衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用綜合示范工程”等國家重大科技專項課題和上海市系列配套創(chuàng)新課題為支撐，集聚上海衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟主要技術(shù)力量，以共性基礎(chǔ)技術(shù)定位算法為核心，以芯片/板卡/地圖基礎(chǔ)導(dǎo)航產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)為重點，以行業(yè)跨界融合為特色，整合創(chuàng)新鏈，開展全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用創(chuàng)新。

郁文賢教授告訴《華東科技》記者，“現(xiàn)階段，我國北斗導(dǎo)航技術(shù)已在汽車導(dǎo)航、民用導(dǎo)航等技術(shù)方面打破了GPS的壟斷，并在核心算法、基礎(chǔ)產(chǎn)品和特色應(yīng)用三個層面協(xié)同開展系統(tǒng)深入的技術(shù)攻關(guān)，推動了我國導(dǎo)航技術(shù)集群創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展?！?/p>

核心技術(shù)瓶頸突破 創(chuàng)新成果豐碩

由于地理環(huán)境因素的復(fù)雜性，使得城市、峽谷等環(huán)境存在信號不當(dāng)、多徑反射等干擾，導(dǎo)致衛(wèi)星導(dǎo)航定位精度嚴(yán)重惡化。而建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜性對室內(nèi)場景進(jìn)行低成本、高精度、高可信的定位也成為世界性難題。

“北斗”創(chuàng)新成果之一——高精度定位算法，即高精度衛(wèi)星定位算法與高精度室內(nèi)定位算法，提出了基于載波相位的多模多頻單點定位、結(jié)合運動情景感知的多源信號融合定位等算法，實現(xiàn)了復(fù)雜環(huán)境下單點定位精度優(yōu)于0.8米，動態(tài)PTK定位精度優(yōu)于5厘米，室內(nèi)定位精度優(yōu)于1米，有效提升了高精度定位產(chǎn)品的應(yīng)用性能，成功解決了城市環(huán)境下的高精度定位難題以及室內(nèi)高精度定位的需求。

據(jù)郁教授介紹，該項技術(shù)在開闊環(huán)境下的定位精度和穩(wěn)定性方面與代表國際最高水平的加拿大NovAtel公司、美國Trimble公司產(chǎn)品性能處于同一水平，在多徑干擾環(huán)境下定位精度改善優(yōu)于20%。

高性能導(dǎo)航芯片關(guān)鍵技術(shù)，是針對星載/彈載/單兵等武器裝備高性能導(dǎo)航芯片信號捕獲耗費時間長，集成難度大等難題，所取得的另一項創(chuàng)新成果。該項目突破了低功耗CMOS導(dǎo)航射頻芯片設(shè)計瓶頸技術(shù)，研制出面向軍用手持/車載終端的高性能多模衛(wèi)星導(dǎo)航基帶芯片，實現(xiàn)了高集成、低功耗軍用導(dǎo)航領(lǐng)域核“芯”產(chǎn)品的國產(chǎn)化。

對于專業(yè)測繪領(lǐng)域PVT（載波相位實時差分）定位收斂速度慢、集成度低等難題，三系統(tǒng)八頻點高精度板卡的研制成功，集成了多徑誤差抑制等先進(jìn)算法，提高了載波相位模糊度固定率，使基于雙核異構(gòu)的板卡運行功耗降至1.26W，成功實現(xiàn)了核心部件國產(chǎn)化，性能位居國際前列。

我國傳統(tǒng)室內(nèi)地圖主要采用人工方法，存在著標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范趨勢、制圖效率低下等問題?！氨倍贰碧岢隽?2類室內(nèi)空間要素抽象與關(guān)聯(lián)模型，研制了標(biāo)準(zhǔn)化快速室內(nèi)地圖采集與建模工藝，建立了行業(yè)領(lǐng)先的標(biāo)準(zhǔn)化快速與發(fā)展室內(nèi)地圖采集與建模工藝，見圖效率提高了一倍。

“目前，該項目已建成全國最大規(guī)模的室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)庫，擁有18000套、330萬個POI信息，實現(xiàn)了每人每天1萬平方米的分米級室內(nèi)地圖建圖效率，而美國Google、Micello等國際公司的室內(nèi)建圖效率為每人每天0.2萬平方米?！庇艚淌谙颉度A東科技》記者透露。

創(chuàng)新成果落地 六大典型產(chǎn)業(yè)應(yīng)用推廣

“北斗”所取得突破性創(chuàng)新成果順利實現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力惠及于民。目前，北斗智能公交系統(tǒng)已部署浦東3600多輛公交，覆蓋300多條線路，實現(xiàn)了公交車輛的精確到站預(yù)報和智能化管理，平均到站時間預(yù)報誤差小于1分鐘。每天服務(wù)上百萬次群眾出行，幫助公交企業(yè)降低了10%的運營成本，形成了貼近百姓需求的浦東公交模式，使得北斗交通服務(wù)成為老百姓喜聞樂見的應(yīng)用。

北斗精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)采用高精度導(dǎo)航+農(nóng)機精準(zhǔn)控制技術(shù)，已經(jīng)在十多家大型農(nóng)場使用2000多套，實現(xiàn)了農(nóng)機作業(yè)的自動化，作業(yè)效率提高了30%以上。

北斗海洋漁業(yè)智能信息服務(wù)系統(tǒng)利用北斗的定位導(dǎo)航與特有的短報文通信功能，實現(xiàn)了導(dǎo)航、漁訊、遙感、生命久遠(yuǎn)等綜合服務(wù)能力?，F(xiàn)階段，該系統(tǒng)已裝備漁船終端2萬余臺套，年均服務(wù)3億人次，為管理部門遠(yuǎn)洋執(zhí)法、海洋資源保護(hù)提供了決策支持。

在上海青浦示范區(qū)開展的面向?qū)W生、老人以及游客等不同受眾群體的，校車安全管理服務(wù)系統(tǒng)、社區(qū)醫(yī)生APP、北斗賽事服務(wù)系統(tǒng)等位置服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了低功耗無縫北斗大眾定位終端服務(wù)，目前已推廣北斗個人終端27164套。

除此之外，宇通客車等國內(nèi)主流車廠已經(jīng)采用了北斗車載終端，商用車前裝市場占有率達(dá)到30%以上；無線電指向標(biāo)-差分北斗船載導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于我軍新型主力驅(qū)逐艦；室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)庫也已經(jīng)被高德、騰訊等公司采用，日訪問量達(dá)到千萬人次。

“北斗”用數(shù)據(jù)來說話

“69項中國專利、2項國際專利、69篇SCI/EI論文、35項軟件著作權(quán)、1項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?！北倍穼?dǎo)航與位置服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化項目不僅在知識產(chǎn)權(quán)方面碩果累累，經(jīng)濟(jì)效益方面也可圈可點。

近三年，“北斗”帶來新增產(chǎn)值16.4億元，利稅3億元，帶動間接產(chǎn)值約100億元，并孵化了4家新三板上市導(dǎo)航企業(yè)，1家進(jìn)入創(chuàng)業(yè)板IPO導(dǎo)航企業(yè)，支撐上海導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)以超過30%的高增長率快速發(fā)展，并直接催生了中國北斗產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新西虹橋基地的發(fā)展，企業(yè)集聚效應(yīng)顯著。目前，西虹橋已成為我國最有影響力的北斗產(chǎn)業(yè)園，以上海為首的長三角北斗導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)區(qū)域綜合競爭優(yōu)勢已經(jīng)位居國內(nèi)前列。為上海建設(shè)具有全球影響力的高精度導(dǎo)航位置服務(wù)科技創(chuàng)新中心和產(chǎn)業(yè)發(fā)展高地奠定了重要基礎(chǔ)。

在我國國防裝備建設(shè)與武器研制方面，該項目也發(fā)揮了重要作用，基帶多模導(dǎo)航芯片軍用板卡采用率超過40%；北斗CMOS射頻芯片應(yīng)用于重大國防工程與武器裝備；國產(chǎn)高精度板卡市場占有率超過70%，并遠(yuǎn)銷海外60多個國家和地區(qū)，未來還將計劃在非洲建立科研平臺。

“北斗”的未來更精彩

從基礎(chǔ)研究到核心技術(shù)難題的攻克，最后到項目成果落地形成產(chǎn)業(yè)化惠及于民，上海努力構(gòu)建科創(chuàng)中心的定位和產(chǎn)業(yè)布局同時為科研發(fā)展與科研成果產(chǎn)業(yè)化提供了的時代環(huán)境。上海全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新的介入，一起推動資源整合優(yōu)勢，為科研發(fā)展提供了豐富的資源。除了上海衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟為“北斗”提供了有利的技術(shù)支持，在上海市科學(xué)技術(shù)委員會的牽頭作用下，上海交通大學(xué)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化功能型平臺也正在為固化加快人才流動不斷努力。

“北斗”取得如此重大的創(chuàng)新成果，關(guān)院長表示贊賞：“郁老師是從基礎(chǔ)研究、到技術(shù)研發(fā)到項目成果落地，擁有全產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計的人才。目前，上海交通大學(xué)與20家大型企業(yè)建立了產(chǎn)學(xué)研合作模式，實現(xiàn)人員互聘，完成從高校到企業(yè)的融合。希望解決科學(xué)技術(shù)與市場間無縫對接，形成技術(shù)支撐產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)化支撐科研的格局。”

郁教授卻謙虛地表示：現(xiàn)在的世界競爭太激烈，我們的研究成果只是階段性的。室內(nèi)定位技術(shù)，如室內(nèi)地下車庫定位技術(shù)或?qū)⒂诮衲昴陜?nèi)有力解決。未來，核心導(dǎo)航產(chǎn)品技術(shù)是未來研究創(chuàng)新的重點，核心的利民的天線技術(shù)、低功耗技術(shù)、高精度空間位置數(shù)據(jù)分析等是未來研究的主要方向。