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所属领域
卫星导航、高精度定位、集成电路
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项目介绍
2.1 痛点问题
近年来，以智能驾驶汽车、智能无人设备、测绘和基建等为代表的众多应用对广域、多样化室外环境下卫星导航定位结果的高精度、高可信度和高可用性提出了迫切的要求。目前被广泛使用的基于码伪距的单点定位技术的定位精度仅为米级，并且在城市峡谷等复杂环境下精度和可用性会急剧恶化，无法满足新兴应用对高精度定位的需求。卫星导航高精度定位技术产业化应用面临如下痛点问题：
复杂环境对GNSS卫星信号的反射造成多径误差，导致输出不可信结果；
恶意干扰和欺骗会对智能驾驶汽车、智能无人设备等智能控制的安全造成更严重的风险；
在城市环境中受遮挡环境影响大，此时卫星信号容易被遮挡或信号强度微弱，符合可信高精度要求的定位结果可用性低；
当前的GNSS高精度模块集成度较低，大部分未集成北斗三号等系统的多星多频信号。
2.2 解决方案
清华大学电子工程系卫星导航实验室从2011年起就开始在新一代GNSS接收机技术方向上开展相关的研发工作。在自然科学基金和民航重点研发项目等课题的支撑下，研制了面向民航机场场站导航信号质量监测和高精度差分数据播发应用的多模多频兼容互操作接收机的工程样机。
技术简介如下：
（1）接收导航信号类型
（2）观测量精度
伪距测量精度：优于10cm；
载波相位测量精度：优于1mm。
（3）技术特色
具有接收处理四大导航系统民用导航信号和星基增强系统播发增强信号的能力；
支持高精度定位的抗干扰和反欺骗技术，提高了设备在各类环境下的定位可用性；
特殊设计的不受采样率限制的任意间距多路相关器结构，可实现导航信号质量的实时监测和高性能多径抑制算法；
采用软件无线电的设计架构，接收机工作模式、工作参数灵活可配置，便于功能扩展和性能提升。
2.3 竞争优势分析
国内卫星导航高精度定位市场长期以来以国外产品为主， Trimble、Novatel、Septenrio、Ublox等国外公司在测绘、基建、智能农机等领域起步早于国内，产业化更成熟。近些年来，国内的和芯星通、司南导航、华大北斗等公司以芯片和模块等形式，逐步进入传统的高精度互操作应用市场。本技术成果集成了抗干扰和反欺骗的措施，在高精度定位结果的可信性和可用性等方面具有明显技术优势。与国外产品相比，产业化重点需要考虑集成度和成本的问题。随着智能时代的到来，相比于已有的模块、板卡，全系统全频点低成本互操作高精度芯片将是未来的方向。
2.4 市场应用场景根据中国卫星导航定位协会发布的《2021中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》显示，2020年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达4033亿元人民币，较2019年增长约16.9%。其中，包括与卫星导航技术研发和应用直接相关的芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设备、基础设施等在内的产业核心产值同比增长约11%，达到1295亿元人民币，在总体产值中占比为32.11%，增速略高于去年。白皮书指出，进入新的发展阶段，卫星导航与位置服务的产业生态正在发生显著变化，精准时空服务正逐渐取代目前的位置服务成为产业发展的核心方向。预计到2025年，预期综合PNT发展将直接形成5-10亿/年的芯片及终端市场规模，总体产值预计达到8000-10000亿元规模。可见，本成果具有广阔的市场应用前景。
2.5 发展规划
目前的存量市场以消费和车载的标准精度设备为主，高精度互操作设备的产值占比不足10%，但预计高精度产品的占比将快速增长，到2025年占比将超过25%。随着2020年北斗三号全球组网成功，在国内各行业的政策引导下，定位设备国产化是未来的大趋势。
图1 北斗机载导航应用示意图
图2 多模多频兼容互操作接收机的关键技术和工程样机图
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合作需求
希望能够引入地方政府、孵化基金和商业资本的支持，加速高精度定位芯片产业化进程，打造行业领先的时空感知高新技术企业，完成项目落地。
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团队介绍
项目负责人：崔晓伟，电子工程系副研究员，博士生导师。长期担任中国卫星导航系统重大专项应用推广与产业化专家组专家，负责十二五、十三五导航专项基础类核心芯片模块产业化项目的指南论证工作。作为项目负责人承担二代导航重大专项、国家自然科学基金、民航重大专项、国内外企事业单位合作项目等50余项。
团队负责人：陆明泉，电子工程系教授，博士生导师，PNT中心负责人。长期担任中国卫星导航系统重大专项总体专家组专家，在北斗系统建设和应用领域有很高影响力。国际导航协会（ION）Fellow，2020年获国际导航协会（ION）瑟洛奖，在国际导航学术界享有盛誉。
团队成员还包括李洪副教授、姚铮副教授、刘刚助理研究员。
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联系方式
联系人：刘老师
E-mail : liuyi2017@tsinghua.edu.cn
成果编号：2021061
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