12月14日,北斗衛星導航系統網站轉載了南方測繪官網的雜志文章——《北斗的研發需協同創新》,全文如下:
在中山市籌備北斗衛星導航產業園的一次會議上,劉經南院士向記者講了一個故事。他曾問姚明:“為什么我們的籃球和足球總是上不去,而其他的球進步得快?”,姚說是教育出了問題。“我很意外,怎么是我們教育的問題了?原來我們的教育從小就沒有協同訓練,打球在零點零幾秒鐘就要有個配合的動作,我們從小沒有受到這種教育,國外一般從小就有多種形式的協同訓練和教育。所以在中國,只要是與協同有關的競技體育就搞不好”。
現在國家倡導協同創新,協同創新最核心的一點:共識和共享。提高共識,對某一個目標大家是一致的;利益共享,把各個方面的利益機制建立好。激發每個人的積極性,發揮他們的優勢,就能以比較快的速度來趕超世界先進水平。
北斗衛星觀測實驗網不是單兵作戰
北斗全球衛星導航系統的政策是開放的。武漢大學在幾年前便在世界各地,籌備建立北斗全球衛星觀測實驗網。但是,這個全球實驗網絡不是武漢大學的單兵作戰,而是在全球通過大學之間、科學研究機構之間的合作,比較快速地在全球布了7-8個觀測站,包括歐洲荷蘭、非洲南非、澳洲、亞洲新加坡、印尼、香港,南極也建了一個站。全球布點是為了滿足國家科研的需求,國外也想參與北斗的研究,特別是科研機構、大學本身有和國際合作的優勢。國內也有六個點,包括西藏、新疆、黑龍江、湖北和廣東等,通過國內和國際的合作共建,觀測點把亞太地區基本覆蓋,所以算出來的軌道精度最高,比目前其他機構公布的數據精度要高出10倍左右。
衛星觀測實驗網可以幫助北斗進行監測評估,就是對北斗在太空中的運動狀態進行監測、性能評估。北斗的星歷10米左右就可以滿足定位導航的要求,靜止衛星切線方向可以達到1米左右,其他兩個方向甚至達到幾厘米。最難定的靜止衛星,沒有運動、幾何狀態不好,晚上衛星有點亂搖,姿態控制得差一些;白天向陽,姿態對著太陽板比較穩定。測繪人都知道,其他衛星都可以定到厘米級或者分米級的水平。衛星發下來的數據,我們可以排除到底測得好不好,是受什么原因影響,是星歷不好或者受衛星的運動狀態、陰影部分影響等等,都可以對于衛星工作狀態和運行狀態進行監測。
第二個利用這個網可以做一些未來的應用試驗,地基增強系統到底可以達到多高的精度。在國內布的觀測點做廣域精密定位的服務等等,目前研究結果很有價值。
再一個是開展未來精密應用的服務,檢驗到底可以達到多少精度,增加用戶用北斗的信心,為北斗將來的普及做基礎研究。目前,也取得了北斗將來做精密定位應用的服務的一些經驗、積累了一些技術。
高精度接收機芯片開發需要一個過程
精密定位方面的解算要復雜一些,數據處理要復雜一些。企業只有投入大量的精力、人力、物力,才能夠做出好的產品。做好的接收機有兩個方面,一個是核心芯片電路板也就是板卡要設計好,第二個是板卡上面要有比較好的解算軟件。這兩個是相輔相成的,板卡和芯片相對固定,可以通過不斷的優化軟件算法,比如說怎么樣降低信噪比,怎么樣減少多路徑的影響,怎么樣提高RTK的解算精度等等這些比較難的問題,如果對衛星定位的算法研究不夠或者水平還達不到的話,芯片質量就上不去。
硬件開發的周期比較長,在硬件已經確定的情況下。企業主要是做少量的硬件元件的修整,在部件板卡的基礎上或者芯片的基礎上,哪個地方加強,哪個地方信噪比減弱一點,補充一個元件上去。就像軟件開發一樣打一個補包,也可以使軟件解決問題,硬件也可以,加一個元件或者加一個電阻,實現一個功能解決問題,核心的芯片是不會改的,因為芯片很貴。必須形成規模化,降低成本,不斷地升級軟件,提升解算能力。
我們也要看到,國內企業開發北斗高精度接收機的芯片,還是要有一個過程。天寶發展有三十多年,有了一代一代的積累才走在前面。我們也要走這樣一個過程,當然有前車之鑒可以走的短一些,包括北斗衛星系統本身也是吸收了GPS很多的經驗。現在衛星客觀存在很多問題,其實GPS也經歷了同樣問題,比如衛星的某樣狀態正不正常,需要時間來慢慢解決。就像感冒,一輩子不可能一次都沒有。
芯片開發不僅是企業單兵作戰
北斗衛星導航系統最核心的就是芯片開發。但是,芯片開發同樣不能是企業單兵作戰,這是一項系統工程,需要國家和社會的合力。國家倡導的協同創新,共識和共享就是很好的訴求。
從跟蹤性的研究和開發走向創造性的、引領性的研究和開發,企業要實現這個轉型,光靠自己也可以,但是要像蘋果、IBM、惠普那樣實力相當雄厚,建立自己的研究隊伍。國外與產業結構聯系多的研究與開發一流研究機構在大公司,第二流研究機構在國家大的實驗室和高校實驗室,高校在基礎科研上是領先的。當然,資金的支撐和投入取決于產品的技術含量本身,產值上去了,企業才有精力把錢拿回來投入再生產,這是一個良性循環,投入的越多,技術越先進,越能引領世界潮流,越能占領技術的前端。
但是,受國內市場環境、政府管理水平等多方面因素的影響,科技引領產業的良性循環,國內企業并沒能感受到。而北斗衛星導航這樣的產業,政府必須站出來進行有效地規劃和引導,有所作為。其實,我國現在在科技方面的成果不少,包括對北斗應用的研究,但是對高新技術產業的轉移還是貢獻不大,也是國家困擾的一個問題。原因就在于,沒有達成目標共識、沒有建成利益共享機制。最近有一個國家級科技管理會議,就是探討科技怎么和產業對接。所以,一方面企業要積極謀求轉型,另一方面,政府也要轉換思維和管理模式,提高管理水平。
作為一個大國,重要的不是GDP規模多大,而是GDP里高新技術產業引領世界的這些部分占多大。北斗全球衛星導航系統的崛起,使得中國在科技實力以及在政治影響力方面有了話語權,和歐美平起平坐。但是,北斗衛星導航產業最核心技術的開發和應用,在企業參與的前提下,需要政府多扶持,共同推進。
北斗將來會有廣闊的精密應用
在采訪中,劉經南院士說:“精密應用在國外發展的比較快。除了在科學上,包括地殼運動的監測、時間的對比、大氣氣象的預報。在精密農業和工程領域的應用都是有廣闊前景的。精密農業是個大有前景的領域。在國外精密農業的應用差不多將近十幾年,網絡RTK和廣域差分一開始就應用,96年我第一次到美國去參觀他們精密農業的時候,在克羅拉多州,他們就在大田里、拖拉機上都裝著GPS,當時的精度是1米左右,很快RTK普及以后,他們就要求到0.25米了,就是1英尺,就是所謂的亞米級了。如果是有些精密的種子,例如黃豆,馬鈴薯的播種,要求更高,有的精度就是20-30厘米,要到RTK的水平。
將來北斗的實時精密定位會應用于土地和農田的整理和管理,北斗終端裝在拖拉機和收割機等農業機械上能夠以0.1m的定位精度實現對農田的精密耕作。我們現在耕種面積是以畝為單位的,大概是660平方米,將來是以0.1×0.1平方米的精度水平進行工作。
將來北斗會在工程技術上有廣泛的應用。包括建筑物、橋梁、大壩和高鐵的變形監測。比如對大壩進行監測,監控大壩毫米級、亞毫米級的變形;再就是橋梁的施工監控以及橋梁完成以后的變形監控,利用衛星定位技術能夠在兩個塔頂上,以及在橋面施工過程中間保持準確的對接,并在工程以后,進行橋梁負載變形的監測。北斗將來完全可以做類似的工程上的應用。”
企業學“供血”,產業待“強芯”
劉經南特別指出,企業要把北斗產品做得更強,前期大量的研發和投入,包括芯片、實驗性的研究都要有國家政策的支持,最近幾年,很多部門、單位和企業也都申報了不少國家專項資金的支持。
在取得國家政策和資金支持的同時,企業也需要提升自身的“供血”能力。表現在,聯合高校加強產學研結合實踐,加大核心研發技術的投入力度,加快科研成果向產業化轉化的進程,拓展市場等諸多方面。打鐵要靠自身硬。政府的支持只是強心劑,但要想跑得遠、走得穩健,還是要靠自身的體制。
而北斗最基礎、最核心的問題始終是芯片。年底北斗正式運行,向全球免費提供服務的時候,強勢的歐美企業介入北斗領地時,單純依靠企業的力量是不夠的,核心的芯片發展還是需要國家的支持。
芯片產業國家一定要大力扶持,這個事國家一定要做。芯片是北斗產業里的基礎設施。如果中國發射了北斗衛星,芯片業不發展,有星無芯,核心技術都掌控在別國手里,等于是為別人提供了空中的基礎設施保障。芯片的研發制造,國家要采用各種最有效、最強勢的方法來支持和保障一定不被打垮,只有這樣,北斗產業中才能真正形成自主知識產權的東西。
我們不會阻擋外國企業生產北斗芯片,但是要有最核心、最基礎的支持保障——北斗自主知識產權的芯片,這才是北斗應用產業的關鍵之所在。
那么,用什么方式來夯實芯片產業,讓企業穩定地生存、逐步產生競爭力,即使在國際巨頭和大企業沖進中國市場的時候,也仍然能站穩腳跟?這是一個宏大的命題。目前,國家正在醞釀出臺相關政策,鼓勵企業參與到芯片的研發中。(陳會)
北斗網鏈接:http://www.beidou.gov.cn/2012/12/14/20121214013a603100db4183b145fed640d91875.html
南方測繪雜志原文鏈接:http://m.66taoli.com/public/dianzhineiye.php?id=292