北斗GNSS全球精密新时空微系统与量子加密应用

山东大学

宋雨恒，赵晨昕，刘淑娟，林佳成，王学林，邢建平

1 作品介绍

本项目团队研发出的国内首款五星八频导航定位模块—“新时空芯片微系统”，突破了多项关键技术，提出北斗GNSS/INS/DR 敏捷精准微系统技术，采用创新的组合导航算法，使得产品水平单点定位精度小于1.2 m，DGPS 定位精度小于0.5 m，RTK 定位精度小于0.01 m，实现稳定亚米级定位和实时动态毫米级定位（RTK）。与市面上主流产品相比，定位精度提升64%，应用成本减少65%。

本产品以其小模块、大作用、低成本的特点倍受市场青睐，其定位精度、定位效率已达到全国领先水平，是国内首款五百元级RTK 高精度定位模组，实现了价格与性能的双平衡。产品以自动驾驶、精准农业和场站管理等对高精度位置有较大需求的行业作为目标市场，以导航定位终端设备厂商作为目标用户。

2 技术原理

针对GNSS/INS/DR 敏捷精准测控微系统，主要研究低成本高精度四系统单频GNSS/INS/DR 模块设计，高低频分流算法确保动态数据的高采样率、无延迟差分定位，单频RTD、RTK 高效率解算问题，GNSS/INS/DR 紧组合算法，组合导航算法中的运动学约束方案。目前测绘领域高精度板卡成本较高、功耗较大、体积较大且实时动态性较差，现有车载导航定位精度较低不能满足车道级定位、智能控制及精细化管理的需求。为此，本项目提出了使用GNSS 作为时间同步的双GNSS 芯片拼接、兼容INS 和载体运动信息等多传感器数据的北斗GNSS/INS/DR 敏捷精准测控微系统架构，并设计出对应微处理单元。

3 创新点及应用前景

本产品支持北斗星基增强；采用高低频误差分流，解决实时动态定位中的延时问题；建立GNSS/INS 紧组合模型，实现RTK 模式与PPP 模式毫米级定位精度；还实现了在高精度定位同时，提供惯导功能，并支持差分；实现了芯片的“无缝替换”，适配于市面上大部分设备。

北斗新时空芯片微系统在精准农业方面保证了设备定位数据的持续稳定，并能实现厘米级定位精度，解决了之前定位精度低、轨迹不连续、数据丢失、位置漂移、时间不确定等问题，达到作业面积零复查、作业状态实时显示的目的，有效解决了政府和农民关心的诸多问题，为农业可持续发展、农业现代化推进做出重要贡献。高精度定位成为制约自动驾驶发展的技术瓶颈，凭借本产品的高精度和高性价比优势，能够解决自动驾驶中传统GNSS 定位精度低、机器视觉定位硬件资源消耗大和激光雷达定位笨重等问题，为自动驾驶的技术突破提供强大支撑。产品应用场景如图1所示。

图1 智能建造

本产品以北斗产业链中的前端企业作为目标用户，主要面向自动驾驶、AGV、精准农业、场站管理等行业。根据《广证恒生2019年高端装备股权中期策略：自动驾驶渐行渐近》中的数据显示，我国2018年无人车需求为3.38 万台，在未来十年内增长迅速，2021年将达到27.68 万台，2025年更会突破100 万台，届时无人车定位市场空间将超过66 亿元。目前我国AGV 本体企业已超120 家，市场规模已超过100 亿元，未来发展势头迅猛。因此本产品将有很大的市场潜力。