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北斗在郑州人身边的存在感:吃饭、骑车、用电、看手机……

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-07-07  浏览次数:11064
核心提示:生活背后都有北斗技术默默的身影。
河南商报记者 郭丁然/文左冬辰/图

说起北斗卫星导航系统,都觉得很厉害,但又总感觉看不到摸不着,它缺少存在感。

其实,北斗这个“小朋友”已经很有存在感了——每次,你打开手机看时间,你到餐厅就餐,你骑上共享单车,还有你用到的电……背后都有北斗技术默默的身影。

在电力领域,70%的北斗授时芯片模组是咱郑州造。据说,郑州即将投放加持北斗导航定位装置的共享电动车。

可以说未来,所有需要定位、导航、授时的场景,都会出现北斗。


手机、高铁、电力……北斗在提供纳秒级精确时间

2020年6月23日,北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空。至此,北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。

然而,对于大多数老百姓来说,还是觉得,北斗在我们身边缺少存在感。

其实,在你每次你点亮手机看时间的时候,背后就可能有北斗技术的默默支持。

这要从北斗系统的一项重要功能——“授时”说起。

授时,就是给出准确的时间,我们的手机、电脑等电子设备,只要联网,就能自动获取准确的时间。这背后就是卫星授时的技术。

北斗如何提供授时?清华大学电机工程与应用电子技术系教授谢小荣介绍,北斗卫星上一般搭载3到4台高精度(约0.3纳秒级)原子钟作为基准时间源。卫星播发的电文中含有轨道坐标和卫星时间,结合地面接收装置,就能够实现授时功能。北斗的授时精度可达到10纳秒级,这与GPS的精度相当。

目前,华为、中兴等国内的通信基站制造商在基站中已经有应用北斗授时芯片。因此,你手机上接收的时间,很可能就是“北斗时间”。

时间基准是一个国家安全的保障。高铁、电网、股市、计算机网络通信、跨海大桥和海底隧道建设等等,都需要时间同步。

谢小荣举例:一条100公里的500千伏输电线路,如果两端电压相量测量的时间基准差0.1毫秒,就可能产生27万千瓦的功率差异,相当于30多万户城镇三口之家的平均用电;电力系统故障分析时,要求变电站时间同步精度优于1微秒,否则可能导致错误的故障原因分析结果。

据媒体报道,目前国内已有上千套变电站时间同步装置接收北斗授时信号,超过20%的电力通信频率网接收北斗授频信号,相关产业估计达到数百、上千亿元规模,并处于快速发展中。

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电力领域,70%的北斗授时芯片模组是咱郑州造

在北斗授时技术大规模应用的背后,还有咱们河南本土公司的功劳。

作为北斗授时国家/行业标准的制定单位,郑州威科姆科技股份有限公司1999年就成立了围绕北斗卫星应用技术研究和产品开发的卫星应用中心。他们研发生产了具有自主知识产权的北斗授时芯片模组,市场占有率国内领先。

郑州威科姆科技股份有限公司董事长贾小波介绍,北斗卫星导航系统是世界“四大”卫星导航系统之一,主要应用有定位、授时和短报文发送。他们首先在“北斗”卫星授时应用,也就是多点位置的时间同步,开展了长期的科技攻关。

以前,我国的基站和变电站都是依靠美国的GPS进行时间同步的。而威科姆在国内率先研发了5ns(纳秒)的北斗卫星高精度授时产品,产品性能指标达到了国际领先水平,目前已在众多电力变电站和通信网络基站等实现了规模化应用,国内电力市场占有率达70%。北斗授时芯片,已成为国家电力安全的保障。

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郑州威科姆科技股份有限公司时频实验室 铯原子钟等设备

5G时代,北斗授时将迎来井喷

由于5G通信技术是高频信号,每个基站的覆盖面积相比4G基站更小,因此需要建设更多通信基站。

在2020年6月6日,工业和信息化部信息通信管理局副局长鲁春丛表示,在网络建设方面,基础电信企业建成5G基站超过25万个。中国工程院院士邬贺铨预计,到2020年年底,我国5G基站数可能达到65万个。

5G基站的建设如火如荼,也给北斗授时行业带来巨大机遇。

“我们预测,5G时代将迎来北斗授时芯片的爆发期。”郑州威科姆科技股份有限公司董事、副总裁王连备说。

他介绍,以前通讯授时模组领域由瑞士厂商u-blox占据“垄断地位。而威科姆研发的北斗授时模组,可以为中国的5G应用提供高精度的授时服务,打破了这种格局,为国内下游厂商提供了新的选择。

目前,他们正在和华为、大唐等通信设备商商讨有关5G基站北斗授时的合作计划。

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郑州威科姆科技股份有限公司 SMT车间的生产线

北斗定位将应用于郑州的共享电动车

除了授时,北斗系统最为人熟知的应用领域就是定位导航。

 河南商报曾经报道,在郑州体验一把无人驾驶公交,如今已经成为现实。

从2015年自动驾驶客车在郑开大道公开路试,到2019年5月17日龙子湖智慧岛上正式试运行的全球首条在开放道路上运行的5G无人驾驶公交线路,再到2020年自动驾驶公交试运行在中原科技城启动,5年来,自动驾驶技术的发展创新在郑州正一步一个脚印逐步落地。自动驾驶公交车的精准行驶、停靠都得益于北斗卫星导航系统的支持。

“北斗系统作为一种基础设施,通过研发配套的车联网系统,把导航信号传输给车辆,实现厘米级的精准定位。”宇通公司相关工作人员介绍。

那么在民用领域北斗导航还会有哪些应用?

7月7日,在郑州国家高新技术产业开发区的威科姆产业园北斗导航卫星应用研发中心,研发人员正在紧张地测试一款车载北斗定位装置。

这些装置采用了威科姆自主研发生产的北斗导航定位芯片。芯片只有指甲盖大小,却能提供亚米级的精准定位。

王连备介绍,这些装置将会在共享电单车上使用,这批载有北斗导航技术的共享电单车即将投放郑州市场。有了北斗技术的加持,城市管理者可以更加精准地掌握车辆位置信息,助力对车辆的有序管理。

王连备也表示,未来随着技术的不断成熟,他们的车载北斗定位模块也可以应用在乘用车领域,为自动驾驶技术提供技术支撑。

北斗技术的应用不仅在国内,还走出了国门。贾小波透露,他们正在把北斗定位服务沿着“一带一路”开展推广。目前,威科姆正在利用北斗导航定位技术,为泰国2000万辆摩托车管理进行服务。

为无人机配上“天眼”

如果说,你每天餐桌上的粮食背后也有北斗技术的身影,你相信吗?

“根据后台数据显示,今年我们公司服务的67架植保无人机,上半年在驻马店和周边地区作业面积约29万亩。”河南驻马店无人机植保创业者、80后小伙申飞告诉河南商报记者。他曾经从事传统农机领域,2017年开始创业,做植保无人机销售和售后服务。

他的这些客户,一般上半年会在驻马店本地进行植保服务,下半年转战新疆加入棉花植保的大军中。

他告诉河南商报记者,他们使用的极飞植保无人机,喷洒农药的理论作业效率是人工的70倍。在实际操作中,由于地块分散等原因,实际每架无人机每天能喷洒200-300亩农田,一台机器顶20个劳动力。

“每亩喷洒的收费是10元。”申飞说,一台机器搭配一个“飞手”(他们对植保无人机创业者的称呼),一年下来能赚5-6万元。

这些“飞手”,并不需要操控无人机遥控器,他们在手机地图上为无人机指定喷洒区域后,无人机就能通过 AI芯片的计算实现智能航线规划,自动进行喷洒作业。北斗卫星导航系统是这些无人机的“天眼”,这些无人机也同时支持其他三大卫星定位系统。

“天上的北斗卫星和地面的 RTK 导航基站配合,实现无人机的高精度定位导航。”极飞科技相关负责人告诉河南商报记者,定位精度在厘米级。也就是说,如果需要,无人机可以围绕某一棵植物进行作业。

他还透露,目前极飞是全球农业领域规模最大的北斗卫星定位使用者。截至 2020 年 1 月 1 日,极飞已经以北斗卫星导航系统为基础,在中国架设了数千个 RTK 导航基站,覆盖超过 35,000 个农村,遍布 29 个省区市。

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郑州威科姆科技股份有限公司 时频实验室

未来,郑州高新区将打造北斗云谷

北斗,是国之重器。北斗卫星导航产业是未来物联网、智慧交通、智慧城市的基础,也是国家战略性新兴高技术行业。除了以上案例,近几年来,北斗已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾、智慧城市和公共安全等诸多领域。

河南省曾推出《河南省北斗导航产业三年(2016—2018年)发展行动计划》。而今,北斗产业在河南的发展已经初具成效,郑州在北斗产业发展中也崭露头角,2019年,中国卫星导航与位置服务第八届年会暨中国北斗应用大会在郑州举行。会上,郑州国家高新技术产业开发区党工委副书记张良才介绍,全区在北斗应用产业围绕布局授时终端、智能装备制造、北斗应用系统集成、北斗位置服务等四大领域,初步形成了‘研发+制造+应用+资本’的北斗产业链条。高新区将以打造“郑州北斗云谷”为目标,力争在2025年打造成千亿级科技新城。

作为国家批准设立的第一个航空经济先行区,郑州航空港经济综合实验区也在加速推动北斗产业落地。2019年11月,航空港实验区通过国资平台兴港投资集团着手布局“北斗+”新兴信息技术产业,取得北斗导航领域龙头企业合众思壮实控权,加速推进相关产业在航空港实验区落地。合众思壮是国内进入卫星导航定位(GNSS)领域最早、技术储备最深厚、产业布局最完备的企业之一,致力于把时空技术应用于各个行业领域,并推动北斗的全球化发展。目前已实现从芯片板卡、终端设备、解决方案到服务平台的全产业链布局,产品与服务广泛应用于测量测绘、精准农业、公共安全等领域。

河南商报记者注意到,2020年4月,郑州市工信局组织召开了郑州市5G及北斗产业发展规划专家评审会,并审议通过了相关规划。根据规划,未来郑州将构建5G+北斗全产业链生态体系,努力打造全国具有重要影响的5G产业发展先行区、创新应用示范区和北斗产业集聚发展高地,为国家中心城市建设提供坚实产业支撑。

“其实北斗离我们普通老百姓的生活也已经很近了,并且会越来越紧密。随着万物互联时代的到来,卫星导航定位服务将全天候、全空间地通过智能手机、无人自动驾驶、可穿戴式设备等走进大众生活,无时不在、无处不在、无所不在。”中国卫星导航定位协会会长于贤成说。


统筹:赵强
编辑:周茜
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