北斗三号信号终端产品及核心部件调研分析.pdf

北斗三号信号终端产品及核心部件调研分析杨其华，刘 凯，韩春阳何 涛（江苏北斗卫星导航检测中心有限公司；南京市计量监督检测院；北京卫星导航中心；江苏北斗农机科技有限公司）摘要：本文从北斗三号卫星导航芯片、模块、板卡、天线等核心部件和终端产品在国内的分布、种类、数量、研制进展，以及关键性能参数方面进行系统性梳理，并提出发现的问题和建议。关键词：北斗三号；芯片；模块 ：，：；引言北斗三号全球卫星导航系统正式开通以来，不断推进北斗产业应用，北斗已全面融入生产生活，产业呈蓬勃发展态势。目前，北斗系统全面服务于交通运输、农林牧渔、防灾减灾、公共安全等行业领域，融入电力、金融、通信等基础设施，广泛进入大众消费、共享经济和民生领域，深刻改变着人们的生产和生活方式，产生了显著的经济效益和社会效益，为各领域带来了巨大的变化 。在北斗三号系统应用中，终端产品核心部件具有重要的桥梁作用。该核心部件直接面对消费者，其性能的优劣会影响北斗三号的规模化应用。然而，目前市面上缺少较为系统性、全面性的有关北斗三号芯片、模块、板卡、天线及终端应用技术发展现状相关研究。概况北斗卫星导航芯片、模块、天线、板卡等基础产品，是北斗系统应用的基础。通过卫星导航专项的集智攻关，我国实现了卫星导航基础产品的自主可控，形成了完整的产业链，逐步应用于国民经济和社会发展的各个领域。随着互联网、大数据、云计算、物联网等技术的发展，北斗基础产品的嵌入式、融合性应用逐步加强，产生了显著的融合效益。而北斗三号全球卫星导航系统的正式开通，使国内涌现出许多企业从事北斗三号卫星导航芯片、模块、天线、板卡等相关研究，并推出了各自的产品。为较为全面的掌握北斗三号卫星导航基础产品的研制进展情况，在相关部门的组织下开展了相关研究。北斗三号终端产品框架图如图 所示。北斗三号终端产品及核心部件调研分析该调研工作是通过相关部门组织开展，重点是对国内涉及北斗三号芯片、模块、板卡、终端生产企业的产品进行系统性、全面性的关于产品性能和研 计量与测试技术 年第 卷第 期制进展情况调研。?图 北斗三号终端产品架构图 北斗三号芯片调研分析 国内分布该项目调研的生产北斗三号芯片的厂家见表，其中：家支持单 （卫星无线电导航业务），共 款芯片；家支持单 （卫星无线电测定业务），共 款芯片；家同时支持 和 （其中仅 家支持 ），共 款芯片。表 支持北斗三号芯片的厂家汇总表被调研厂家具有支持北三芯片类型的数量 （含 、）（含 ）（含 和 ）（含 ）和芯星通泰斗微电子华大北斗武汉梦芯上海司南合众思壮星桥恒远成都天奥广州润芯北方雷科复控华龙上海华测长沙海格广州海格北方联星北京李龚导航由表 可知，市场上北斗三号产品中 产品较多，产品较少；在 产品中较为常见的 频点为 ；能同时支持北斗三号 频点和 频点中的 频点的芯片较少。关键参数（见表 ）表 支持北斗三号芯片的关键参数分析汇总表芯片工艺单点定位精度测速精度时间精度（）（）（水平）（）（高程）（）（）捕获灵敏度跟踪灵敏度冷启动时间热启动时间（）（）（）（）由表 可知，关键性能参数方面存在差异性。如有的厂家单点定位精度达到 （水平），而有的厂家只能达到 ，差距较为明显。目前关于芯片检测的相关标准较少，多为厂家自检测。若性能较差的产品把关不严，流入市场后，则会造成不良影响。北斗三号模块调研分析 厂家分布调研的生产北斗三号模块的厂家见表 ，其中：家支持单 北斗三号模块，共 款模块；家支持单 北斗三号模块，共 款模块；家同时支持 和 北斗三号模块（其中仅 家支持 ），共 款模块。表 支持北斗三号模块的厂家分布汇总表被调研厂家具有支持北三芯片类型的数量 （含 、）（含 ）（含 和 ）（含 ）和芯星通华大北斗武汉梦芯合众思壮北方雷科星宇芯联远东华强复控华龙上海华测长沙海格广州海格北方联星河北晶禾电子 关键参数（见表 ）表 支持北斗三号模块的关键参数分析汇总表单点定位精度测速精度捕获灵敏度（）（水平）（）（高程）（）（）跟踪灵敏度冷启动时间热启动时间（）（）（）模块在芯片基础上，集成了电源管理架构及其杨其华等：北斗三号信号终端产品及核心部件调研分析他功能控制电路。由表 可知，模块的性能参数与芯片的参数密切相关，两者具有一致性。一般生产芯片的厂家会生产模块，最终以模块形式出售给板卡及终端客户。北斗三号板卡调研分析 厂家分布目前，调研的生产北斗三号板卡的厂家共有 家，见表 。其中 家支持单 北斗三号板卡，共 款板卡；家同时支持 和 北斗三号板卡，共 款板卡。由于支持北斗三号的板卡厂家数量较少，因此，大部分为 板卡，还未发现单 板卡，而 板卡只有一家。表 支持北斗三号板卡的厂家分布汇总表厂家具有支持北三板卡类型的数量 合众思壮星宇芯联上海华测西安北斗星 关键参数（见表 ）表 支持北斗三号板卡关键性能参数统计表 精度码差分精度单点精度（）（水平）（）（高程）（）（水平）（）（高程）（）（水平）（）（高程）支持北斗频点冷启动时间热启动时间 ，（）（）由表 可知，板卡在导航定位方面的性能参数与芯片和模块相一致，且集成了许多配套电路，实现了电源管理、抗干扰设计、解算方式优化等功能。同时，已接近小型化成品，能用于独立导航定位。北斗三号天线调研分析北斗三号频段范围与北斗一号、北斗二号区别不大，因此一般情况下，只要频段覆盖就可正常使用，并且除频段外，还增加了抗干扰要求。同时，通过调研国内较为知名的天线厂家可知，其性能参数与北斗一号和北斗二号天线基本一致。北斗三号终端调研分析 厂家分布北斗三号终端（民用）在性能参数与北斗二号基本一致，但其增加了相应的频点，部分项目有所提升。通过调研可知：产品较多；产品较少；产品中较为常见的 频点为 ；同时支持北斗三号 频点和 频点中的 频点的产品较多，大部分处于研制阶段。北斗三号民用终端的厂家和终端分布见表 。表 支持北斗三号终端厂家与终端类型汇总表被调研厂家具有支持北三芯片类型的数量 （含 、）（含 ）（含 和 ）（含 ）星桥恒远北方雷科星宇芯联远东华强上海华测长沙海格广州海格北京创宇合众思壮中海达成都国星 关键参数（见表 ）表 支持北斗三号终端关键性能参数统计表 精度码差分精度单点精度（）（水平）（）（高程）（）（水平）（）（高程）（）（水平）（）（高程）重捕获时间冷启动时间热启动时间（）（）（）终端产品会面对消费者，其关键性能的优劣直接影响消费的使用规模。由表 可知，终端产品的性能会根据终端的实际使用需求表现不同的差异性。因此，北斗三号导航定位终端关键性能参数需相应的规范性文件提出要求。发现的问题和后续工作开展建议（）北斗三号卫星导航芯片、模块及终端产品主要集中于规模较大、资金和研发实力强的企业中。（）性能参数方面分布较为集中，且满足现有北斗二号相关标准要求。（）调研中存在 芯片和 芯片产品分布不平衡、缺少相应的 产品标准规范文件等问题。因此，调研材料可为后续开展北斗三号标准的编写提供技术支撑。（下转第 页）计量与测试技术 年第 卷第 期面，可通过创建包容体筛选大量的无关面。首先，每个匹配零件分别创建最小包容体，并向每个方向进行一定偏置，如图 （）所示；然后，将最小包容体与对手件进行简单干涉，如图 （）所示；最后，生成干涉体，且干涉体减少了模型 左右的面，如图（）所示。由此可知，生成完干涉体后，可在干涉体上进行所述间隙面差识别。若每个零件减少 的匹配面，则能减少 的匹配时间，将大大提高间隙面差识别时间。?图 包容体缩小匹配范围过程图（）面差面补漏方法面差面识别过程中，可能会引起面差面缺失，如图 所示，该情况在数模碎面较多的时候比较常见。因此，为了提高识别准确率，需对识别后的面差面进行修补。首先，将识别的面差面进行两两配对，并检查两个面是否相邻。若不相邻，则需分别获得识别的面差面 、上的所有邻面，并对比邻面是否有重叠。若重叠，则为缺失面。完成所有面差面两两配对后，即完成面差面的修补。?图 面差面缺失示意图 结论为解决现有的车身钣金件间隙面差三维公差标注前期标注的精细化程度低、耗时长的问题，本文提出一种基于 二次开发技术的间隙面、面差面识别方法，对车身钣金件的间隙面、面差面基于几何定义进行自动识别。同时，提出优化算法，提高了识别速度和识别准确度。高效解决了汽车钣金件设计过程中间隙面差三维公差标注的实际难题，大大减少了三维公差标注时间，提高了准确率。参考文献 张中日，李明，韦庆癑 基于 虚拟匹配间隙面差计算分析研究 计量与测试技术，（）：张妮，刘伟军 非接触式激光测量系统平台的搭建与实现 微计算机信息，（）：杨金涛，李明，韦庆癑，等 基于 虚拟匹配间隙面差测量规范研究 计量与测试技术，（）：（上接第 页）（）北斗的三号天线方面常用频段分布更为分散，需天线具有多频段或全频段工作的特性而，从而增加抗干扰性能。（）北斗三号终端方面，民用北斗三号终端现有的数量较少。很多正在研制中，各家终端在性能参数上与北斗二号基本一致，应增加北斗三号的相应频点，使部分项目提升。（）终端的研制进展情况受制于相关的标准和规范文件，只有健全和完善相关的指导性文件才能推进终端的应用发展。因此，建议加快相关指导性文件的出台。结束语本文针对北斗三号终端产品及核心部件研制进展调研分析，重点统计该产品及核心部件在国内的分布和关键性能参数情况，对发现的问题提出了相关意见，为拓展北斗三号卫星系统应用服务领域，完善测试能力升级研究提供了参考。参考文献 梁楠，高志军，代洪卫 北斗三号格式化短报文传输技术与推广应用 中国自动识别技术，（）：俞毅 北斗三号技术在海事中的应用与展望 中国海事，（）：杨双，支春阳，郝立芳 基于北斗三号的人防警报控制系统及应用 卫星应用，（）：柴海山，陈克杰，魏国光，等 北斗三号与超高频 同震形变监测：以 年青海玛多 地震为例 武汉大学学报（信息科学版），（）：计量与测试技术 年第 卷第 期