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在公交站臺邊上的太陽能電子站牌上,乘客可以清楚地看到線路上公交車目前停靠的站點,并且能夠對到站時間進行精準預報,誤差時間小于1分鐘。在浦東,已經有3600多輛公交車部署了這樣的智能公交位置服務系統,覆蓋300多條線路,每天服務上百萬次群眾出行。通過公交調度、實時客流采集,這套系統能夠降低公交公司10%以上的運營成本。如此便民的浦東公交模式,得益于北斗衛星定位系統。而將北斗系統成功運用到公交上的,是上海交大教授郁文賢團隊。
在3月22日舉行的上海市科學技術獎勵大會上,上海交大教授郁文賢主持領銜、8家產學研單位合作的“北斗導航與位置服務關鍵技術及其產業化”項目,榮獲上海市科技進步獎特等獎。
目前,項目共申請中國專利69項,其中已授權發明專利27項,并申請國際專利2項。項目成果近3年新增產值16.4億,利稅3億,帶動間接產值約100億,支撐了上海導航產業近三年以30%的增長率快速發展。國產北斗高精度板卡的市場占有率超過70%,在“走出去”方面已遠銷海外約70個國家和地區。按規劃,到2020年,由數十顆導航衛星組成的我國北斗全球系統建成,提供全球服務。
衛星導航,產業競爭是關鍵
目前,我國北斗衛星導航系統已有23顆衛星在天,未來2年到3年,我國還將密集發射10顆以上北斗導航衛星。到2018年前后,“北斗”初步具備提供全球服務的能力,在軌組網衛星達到35顆。北斗衛星已上天,產業應用需落地。郁文賢教授表示:“衛星導航的競爭,最終是衛星導航產業的競爭。”
郁文賢舉了個例子:北斗芯片價格超過100元,系統終端機4000-5000元,而GPS芯片僅十幾元,終端機僅1000元。和GPS相比,北斗系統起步晚近20年,國內民用市場95%被GPS壟斷。產業核心技術和產品存在差距。然而,北斗導航定位系統要想實現應用,面臨著一系列“卡脖子”的難題。
面對國外技術封鎖,北斗系統的核心技術瓶頸是復雜城市環境下定位精度無法保證,高集成、小型化終端設計有待提高。歸根到底,就是缺乏高精度、高穩定的定位算法;低功耗、高靈敏度、高集成度導航芯片/板卡/終端;高精度位置服務綜合集成應用。
解決全產業鏈技術應用難題
在國家重大科技專項等支持下,郁文賢團隊“對癥下藥”,集聚技術創新優勢單位,以共性基礎技術定位算法為核心,以芯片、板卡、地圖基礎導航產品關鍵技術為重點,以行業跨界融合集成應用為特色,整合創新鏈,系統解決了全產業鏈中的技術和應用難題。
城市高樓大廈鱗次櫛比,素有“城市森林”之稱。復雜環境存在信號遮擋、多徑反射等干擾,對衛星導航定位精度提出了挑戰。
本項目提出的算法,即使沒有直視衛星信號的情況下,也能實現高精度定位。實驗顯示,在城市等實際應用環境下定位精度優于5厘米,在開闊場景、海上鉆井平臺等環境下定位精度優于0.8米。和國際頂尖企業相比,該技術在開闊環境下的定位精度和穩定性方面旗鼓相當,但在城市等存在信號遮擋的環境下,本項目技術定位精度改善超過20%。
在建筑結構復雜多變的室內場景實現低成本、高精度、高可信的定位,是一個世界性的難題。目前國際上主流的技術是WiFi/藍牙算法,不但需要輔助設備,而且安裝維護成本高。本項目技術基于慣性傳感器、地圖和WiFi提出的定位算法,無需額外輔助設備,且成本低廉。并且室內定位精度優于1米,有效提升了高精度定位產品的應用性能。
除了算法,郁文賢團隊還研制出面向軍用手持/車載終端的高性能多模衛星導航基帶芯片,實現軍用導航領域核“芯”產品國產化;高精度板卡實現核心部件國產化,性能位居國際前列。