河南商報(bào)記者 郭丁然/文左冬辰/圖
說(shuō)起北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，都覺(jué)得很厲害，但又總感覺(jué)看不到摸不著，它缺少存在感。
其實(shí)，北斗這個(gè)“小朋友”已經(jīng)很有存在感了——每次，你打開(kāi)手機(jī)看時(shí)間，你到餐廳就餐，你騎上共享單車(chē)，還有你用到的電……背后都有北斗技術(shù)默默的身影。
在電力領(lǐng)域，70%的北斗授時(shí)芯片模組是咱鄭州造。據(jù)說(shuō)，鄭州即將投放加持北斗導(dǎo)航定位裝置的共享電動(dòng)車(chē)。
可以說(shuō)未來(lái)，所有需要定位、導(dǎo)航、授時(shí)的場(chǎng)景，都會(huì)出現(xiàn)北斗。
手機(jī)、高鐵、電力……北斗在提供納秒級(jí)精確時(shí)間
2020年6月23日，北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空。至此，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署比原計(jì)劃提前半年全面完成。
然而，對(duì)于大多數(shù)老百姓來(lái)說(shuō)，還是覺(jué)得，北斗在我們身邊缺少存在感。
其實(shí)，在你每次你點(diǎn)亮手機(jī)看時(shí)間的時(shí)候，背后就可能有北斗技術(shù)的默默支持。
這要從北斗系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能——“授時(shí)”說(shuō)起。
授時(shí)，就是給出準(zhǔn)確的時(shí)間，我們的手機(jī)、電腦等電子設(shè)備，只要聯(lián)網(wǎng)，就能自動(dòng)獲取準(zhǔn)確的時(shí)間。這背后就是衛(wèi)星授時(shí)的技術(shù)。
北斗如何提供授時(shí)？清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系教授謝小榮介紹，北斗衛(wèi)星上一般搭載3到4臺(tái)高精度（約0.3納秒級(jí)）原子鐘作為基準(zhǔn)時(shí)間源。衛(wèi)星播發(fā)的電文中含有軌道坐標(biāo)和衛(wèi)星時(shí)間，結(jié)合地面接收裝置，就能夠?qū)崿F(xiàn)授時(shí)功能。北斗的授時(shí)精度可達(dá)到10納秒級(jí)，這與GPS的精度相當(dāng)。
目前，華為、中興等國(guó)內(nèi)的通信基站制造商在基站中已經(jīng)有應(yīng)用北斗授時(shí)芯片。因此，你手機(jī)上接收的時(shí)間，很可能就是“北斗時(shí)間”。
時(shí)間基準(zhǔn)是一個(gè)國(guó)家安全的保障。高鐵、電網(wǎng)、股市、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、跨海大橋和海底隧道建設(shè)等等，都需要時(shí)間同步。
謝小榮舉例：一條100公里的500千伏輸電線(xiàn)路，如果兩端電壓相量測(cè)量的時(shí)間基準(zhǔn)差0.1毫秒，就可能產(chǎn)生27萬(wàn)千瓦的功率差異，相當(dāng)于30多萬(wàn)戶(hù)城鎮(zhèn)三口之家的平均用電；電力系統(tǒng)故障分析時(shí)，要求變電站時(shí)間同步精度優(yōu)于1微秒，否則可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的故障原因分析結(jié)果。
據(jù)媒體報(bào)道，目前國(guó)內(nèi)已有上千套變電站時(shí)間同步裝置接收北斗授時(shí)信號(hào)，超過(guò)20%的電力通信頻率網(wǎng)接收北斗授頻信號(hào)，相關(guān)產(chǎn)業(yè)估計(jì)達(dá)到數(shù)百、上千億元規(guī)模，并處于快速發(fā)展中。
電力領(lǐng)域，70%的北斗授時(shí)芯片模組是咱鄭州造
在北斗授時(shí)技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的背后，還有咱們河南本土公司的功勞。
作為北斗授時(shí)國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定單位，鄭州威科姆科技股份有限公司1999年就成立了圍繞北斗衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的衛(wèi)星應(yīng)用中心。他們研發(fā)生產(chǎn)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗授時(shí)芯片模組，市場(chǎng)占有率國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。
鄭州威科姆科技股份有限公司董事長(zhǎng)賈小波介紹，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是世界“四大”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一，主要應(yīng)用有定位、授時(shí)和短報(bào)文發(fā)送。他們首先在“北斗”衛(wèi)星授時(shí)應(yīng)用，也就是多點(diǎn)位置的時(shí)間同步，開(kāi)展了長(zhǎng)期的科技攻關(guān)。
以前，我國(guó)的基站和變電站都是依靠美國(guó)的GPS進(jìn)行時(shí)間同步的。而威科姆在國(guó)內(nèi)率先研發(fā)了5ns（納秒）的北斗衛(wèi)星高精度授時(shí)產(chǎn)品，產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，目前已在眾多電力變電站和通信網(wǎng)絡(luò)基站等實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化應(yīng)用，國(guó)內(nèi)電力市場(chǎng)占有率達(dá)70%。北斗授時(shí)芯片，已成為國(guó)家電力安全的保障。
鄭州威科姆科技股份有限公司時(shí)頻實(shí)驗(yàn)室 銫原子鐘等設(shè)備
鄭州威科姆科技股份有限公司時(shí)頻實(shí)驗(yàn)室 銫原子鐘等設(shè)備
5G時(shí)代，北斗授時(shí)將迎來(lái)井噴
由于5G通信技術(shù)是高頻信號(hào)，每個(gè)基站的覆蓋面積相比4G基站更小，因此需要建設(shè)更多通信基站。
在2020年6月6日，工業(yè)和信息化部信息通信管理局副局長(zhǎng)魯春叢表示，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，基礎(chǔ)電信企業(yè)建成5G基站超過(guò)25萬(wàn)個(gè)。中國(guó)工程院院士鄔賀銓預(yù)計(jì)，到2020年年底，我國(guó)5G基站數(shù)可能達(dá)到65萬(wàn)個(gè)。
5G基站的建設(shè)如火如荼，也給北斗授時(shí)行業(yè)帶來(lái)巨大機(jī)遇。
“我們預(yù)測(cè)，5G時(shí)代將迎來(lái)北斗授時(shí)芯片的爆發(fā)期。”鄭州威科姆科技股份有限公司董事、副總裁王連備說(shuō)。
他介紹，以前通訊授時(shí)模組領(lǐng)域由瑞士廠商u-blox占據(jù)“壟斷地位。而威科姆研發(fā)的北斗授時(shí)模組，可以為中國(guó)的5G應(yīng)用提供高精度的授時(shí)服務(wù)，打破了這種格局，為國(guó)內(nèi)下游廠商提供了新的選擇。
目前，他們正在和華為、大唐等通信設(shè)備商商討有關(guān)5G基站北斗授時(shí)的合作計(jì)劃。
鄭州威科姆科技股份有限公司 SMT車(chē)間的生產(chǎn)線(xiàn)
鄭州威科姆科技股份有限公司 SMT車(chē)間的生產(chǎn)線(xiàn)
北斗定位將應(yīng)用于鄭州的共享電動(dòng)車(chē)
除了授時(shí)，北斗系統(tǒng)最為人熟知的應(yīng)用領(lǐng)域就是定位導(dǎo)航。
河南商報(bào)曾經(jīng)報(bào)道，在鄭州體驗(yàn)一把無(wú)人駕駛公交，如今已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。
從2015年自動(dòng)駕駛客車(chē)在鄭開(kāi)大道公開(kāi)路試，到2019年5月17日龍子湖智慧島上正式試運(yùn)行的全球首條在開(kāi)放道路上運(yùn)行的5G無(wú)人駕駛公交線(xiàn)路，再到2020年自動(dòng)駕駛公交試運(yùn)行在中原科技城啟動(dòng)，5年來(lái)，自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新在鄭州正一步一個(gè)腳印逐步落地。自動(dòng)駕駛公交車(chē)的精準(zhǔn)行駛、停靠都得益于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的支持。
“北斗系統(tǒng)作為一種基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)研發(fā)配套的車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，把導(dǎo)航信號(hào)傳輸給車(chē)輛，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的精準(zhǔn)定位。”宇通公司相關(guān)工作人員介紹。
那么在民用領(lǐng)域北斗導(dǎo)航還會(huì)有哪些應(yīng)用？
7月7日，在鄭州國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)的威科姆產(chǎn)業(yè)園北斗導(dǎo)航衛(wèi)星應(yīng)用研發(fā)中心，研發(fā)人員正在緊張地測(cè)試一款車(chē)載北斗定位裝置。
這些裝置采用了威科姆自主研發(fā)生產(chǎn)的北斗導(dǎo)航定位芯片。芯片只有指甲蓋大小，卻能提供亞米級(jí)的精準(zhǔn)定位。
王連備介紹，這些裝置將會(huì)在共享電單車(chē)上使用，這批載有北斗導(dǎo)航技術(shù)的共享電單車(chē)即將投放鄭州市場(chǎng)。有了北斗技術(shù)的加持，城市管理者可以更加精準(zhǔn)地掌握車(chē)輛位置信息，助力對(duì)車(chē)輛的有序管理。
王連備也表示，未來(lái)隨著技術(shù)的不斷成熟，他們的車(chē)載北斗定位模塊也可以應(yīng)用在乘用車(chē)領(lǐng)域，為自動(dòng)駕駛技術(shù)提供技術(shù)支撐。
北斗技術(shù)的應(yīng)用不僅在國(guó)內(nèi)，還走出了國(guó)門(mén)。賈小波透露，他們正在把北斗定位服務(wù)沿著“一帶一路”開(kāi)展推廣。目前，威科姆正在利用北斗導(dǎo)航定位技術(shù)，為泰國(guó)2000萬(wàn)輛摩托車(chē)管理進(jìn)行服務(wù)。
為無(wú)人機(jī)配上“天眼”
如果說(shuō)，你每天餐桌上的糧食背后也有北斗技術(shù)的身影，你相信嗎？
“根據(jù)后臺(tái)數(shù)據(jù)顯示，今年我們公司服務(wù)的67架植保無(wú)人機(jī)，上半年在駐馬店和周邊地區(qū)作業(yè)面積約29萬(wàn)畝。”河南駐馬店無(wú)人機(jī)植保創(chuàng)業(yè)者、80后小伙申飛告訴河南商報(bào)記者。他曾經(jīng)從事傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)領(lǐng)域，2017年開(kāi)始創(chuàng)業(yè)，做植保無(wú)人機(jī)銷(xiāo)售和售后服務(wù)。
他的這些客戶(hù)，一般上半年會(huì)在駐馬店本地進(jìn)行植保服務(wù)，下半年轉(zhuǎn)戰(zhàn)新疆加入棉花植保的大軍中。
他告訴河南商報(bào)記者，他們使用的極飛植保無(wú)人機(jī)，噴灑農(nóng)藥的理論作業(yè)效率是人工的70倍。在實(shí)際操作中，由于地塊分散等原因，實(shí)際每架無(wú)人機(jī)每天能?chē)姙?00-300畝農(nóng)田，一臺(tái)機(jī)器頂20個(gè)勞動(dòng)力。
“每畝噴灑的收費(fèi)是10元。”申飛說(shuō)，一臺(tái)機(jī)器搭配一個(gè)“飛手”（他們對(duì)植保無(wú)人機(jī)創(chuàng)業(yè)者的稱(chēng)呼），一年下來(lái)能賺5-6萬(wàn)元。
這些“飛手”，并不需要操控?zé)o人機(jī)遙控器，他們?cè)谑謾C(jī)地圖上為無(wú)人機(jī)指定噴灑區(qū)域后，無(wú)人機(jī)就能通過(guò) AI芯片的計(jì)算實(shí)現(xiàn)智能航線(xiàn)規(guī)劃，自動(dòng)進(jìn)行噴灑作業(yè)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是這些無(wú)人機(jī)的“天眼”，這些無(wú)人機(jī)也同時(shí)支持其他三大衛(wèi)星定位系統(tǒng)。
“天上的北斗衛(wèi)星和地面的 RTK 導(dǎo)航基站配合，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的高精度定位導(dǎo)航。”極飛科技相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴河南商報(bào)記者，定位精度在厘米級(jí)。也就是說(shuō)，如果需要，無(wú)人機(jī)可以圍繞某一棵植物進(jìn)行作業(yè)。
他還透露，目前極飛是全球農(nóng)業(yè)領(lǐng)域規(guī)模最大的北斗衛(wèi)星定位使用者。截至 2020 年 1 月 1 日，極飛已經(jīng)以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在中國(guó)架設(shè)了數(shù)千個(gè) RTK 導(dǎo)航基站，覆蓋超過(guò) 35,000 個(gè)農(nóng)村，遍布 29 個(gè)省區(qū)市。
鄭州威科姆科技股份有限公司 時(shí)頻實(shí)驗(yàn)室
鄭州威科姆科技股份有限公司 時(shí)頻實(shí)驗(yàn)室
未來(lái)，鄭州高新區(qū)將打造北斗云谷
北斗，是國(guó)之重器。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)、智慧交通、智慧城市的基礎(chǔ)，也是國(guó)家戰(zhàn)略性新興高技術(shù)行業(yè)。除了以上案例，近幾年來(lái)，北斗已成功應(yīng)用于測(cè)繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運(yùn)輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)、智慧城市和公共安全等諸多領(lǐng)域。
河南省曾推出《河南省北斗導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)三年(2016—2018年)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》。而今，北斗產(chǎn)業(yè)在河南的發(fā)展已經(jīng)初具成效，鄭州在北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展中也嶄露頭角，2019年，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)第八屆年會(huì)暨中國(guó)北斗應(yīng)用大會(huì)在鄭州舉行。會(huì)上，鄭州國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)黨工委副書(shū)記張良才介紹，全區(qū)在北斗應(yīng)用產(chǎn)業(yè)圍繞布局授時(shí)終端、智能裝備制造、北斗應(yīng)用系統(tǒng)集成、北斗位置服務(wù)等四大領(lǐng)域，初步形成了‘研發(fā)+制造+應(yīng)用+資本’的北斗產(chǎn)業(yè)鏈條。高新區(qū)將以打造“鄭州北斗云谷”為目標(biāo)，力爭(zhēng)在2025年打造成千億級(jí)科技新城。
作為國(guó)家批準(zhǔn)設(shè)立的第一個(gè)航空經(jīng)濟(jì)先行區(qū)，鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)也在加速推動(dòng)北斗產(chǎn)業(yè)落地。2019年11月，航空港實(shí)驗(yàn)區(qū)通過(guò)國(guó)資平臺(tái)興港投資集團(tuán)著手布局“北斗+”新興信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)，取得北斗導(dǎo)航領(lǐng)域龍頭企業(yè)合眾思?jí)褜?shí)控權(quán)，加速推進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)在航空港實(shí)驗(yàn)區(qū)落地。合眾思?jí)咽菄?guó)內(nèi)進(jìn)入衛(wèi)星導(dǎo)航定位(GNSS)領(lǐng)域最早、技術(shù)儲(chǔ)備最深厚、產(chǎn)業(yè)布局最完備的企業(yè)之一，致力于把時(shí)空技術(shù)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，并推動(dòng)北斗的全球化發(fā)展。目前已實(shí)現(xiàn)從芯片板卡、終端設(shè)備、解決方案到服務(wù)平臺(tái)的全產(chǎn)業(yè)鏈布局，產(chǎn)品與服務(wù)廣泛應(yīng)用于測(cè)量測(cè)繪、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、公共安全等領(lǐng)域。
河南商報(bào)記者注意到，2020年4月，鄭州市工信局組織召開(kāi)了鄭州市5G及北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃專(zhuān)家評(píng)審會(huì)，并審議通過(guò)了相關(guān)規(guī)劃。根據(jù)規(guī)劃，未來(lái)鄭州將構(gòu)建5G+北斗全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)體系，努力打造全國(guó)具有重要影響的5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展先行區(qū)、創(chuàng)新應(yīng)用示范區(qū)和北斗產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展高地，為國(guó)家中心城市建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)產(chǎn)業(yè)支撐。
“其實(shí)北斗離我們普通老百姓的生活也已經(jīng)很近了，并且會(huì)越來(lái)越緊密。隨著萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)將全天候、全空間地通過(guò)智能手機(jī)、無(wú)人自動(dòng)駕駛、可穿戴式設(shè)備等走進(jìn)大眾生活，無(wú)時(shí)不在、無(wú)處不在、無(wú)所不在。”中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)于賢成說(shuō)。
統(tǒng)籌：趙強(qiáng)
編輯：周茜
