行业简报 | 上海卫星导航产业信息简报 2021 年第13期 / 总第 161期

空间原子钟将推进空间飞行体的自主化

曹  冲

根据美国喷气推进实验室（JPL）文章报道：美国宇航局（NASA）的深 空原子钟正致力于为深空的太空探索者提供更多的导航自主权。在发表于《自 然》杂志上的一篇新论文中，该任务报告了他们在提高天基原子钟长期持续测 量时间能力方面取得的进展。这一特性被称为稳定性，也会影响帮助人们在地 球上导航的 GPS 卫星的运行，因此这项工作也有可能增加下一代 GPS 航天器 的自主性。探索月球以外的航天器依靠与地球上地面站的通信来确定它们的位 置和去向。为了计算远处航天器的轨迹，工程师们从航天器向地球发送信号并 接收返回信号。他们在地面上使用冰箱大小的原子钟来记录这些信号的时间， 这对于精确测量航天器的位置至关重要。但对于火星上或更遥远的目的地的机 器人来说，等待信号所进行的旅行可能会迅速增加数十分钟甚至数小时。 

如果那些航天器携带原子钟，它们可以计算出自己的位置和方向，但时钟 必须高度稳定。GPS 卫星携带原子钟以帮助我们到达地球上的目的地，但这些 时钟每天需要更新数次以保持必要的稳定性水平。深空任务需要更稳定的天基 时钟。深空原子钟由位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室管理，自 2019 年 6 月以来一直在通用原子公司的轨道试验台航天器上运行。这项新研究报告 称，该任务团队创造了长期原子钟稳定性的新记录，达到当前天基原子钟的 10 倍以上，包括 GPS 卫星上的原子钟。所有原子钟都有一定程度的不稳定性， 导致时钟时间与实际时间存在偏差。如果不纠正，偏移量虽然很小，但会迅速增加，而且随着航天器的导航，即使是很小的偏移量也可能产生重大的影响。 

深空原子钟任务的主要目标之一是在越来越长的时间内测量时钟的稳定 性，以了解它如何随时间变化。在论文中，该团队报告了一定程度的稳定性， 在运行 20 多天后时间偏差小于 4 纳秒。“作为一般规则，1 纳秒的时间不确定 性对应于大约 1 英尺的距离不确定性，”喷气推进实验室任务的原子钟物理学 家、该论文的合著者埃里克·伯特说。“一些 GPS 时钟必须每天更新数次才能 保持这种稳定水平，这意味着 GPS 高度依赖与地面的通信。深空原子钟将这 一时间推迟到一周或更长时间，从而可能为 GPS 等应用提供更多自主权。”论 文中报告的稳定性和随后的时间延迟比团队在 2020 年春季报告的要好大约五 倍。这并不代表时钟本身的改进，而是团队对时钟稳定性的测量有所进步。更 长的运行周期和几乎一整年的额外数据使得提高测量精度成为可能。

深空原子钟任务将于 8 月结束，但美国宇航局宣布这项技术的工作仍在继 续：深空原子钟是尖端计时器的改进版本，将搭载 VERITAS（金星发射率的 缩写，无线电科学、InSAR、地形学和光谱学）金星任务。与其前身一样，新 的太空时钟是一项技术演示，这意味着其目标是通过开发目前尚不存在的仪 器、硬件、软件等来提升太空能力。由喷气推进实验室建造并由美国宇航局太 空技术任务理事会(STMD)资助，使用该技术生成的超精密时钟信号有助于实 现自主航天器导航并增强对未来任务的无线电科学观测。

 “美国宇航局在 VERITAS 上选择深空原子钟，说明了这项技术的前景，” 喷气推进实验室深空原子钟首席研究员兼项目经理托德伊利说。“在 VERITAS 上，我们的目标是让这个下一代太空时钟步入正轨，并展示其在深空导航和科学方面的潜力。”深空原子钟托管在科罗拉多州恩格尔伍德的通用原子电磁系 统公司提供的航天器上。它由位于阿拉巴马州亨茨维尔的 NASA 马歇尔太空 飞行中心的 STMD 技术演示任务计划和 NASA 人类探索和运营任务理事会内 的 NASA 空间通信和导航(SCaN)计划赞助，JPL 管理该项目。

5G 定位扬帆起航

王 奇

【作者简介】

王奇，任职于华为技术有限公司，负责室内数 字化产品线全球市场品牌营销工作。拥有 15 年以 上移动通信行业及市场营销工作经验，对室内覆盖 领域、移动通信技术演进及相关解决方案有深刻理 解。

近日，工信部联合十部委发布《5G 应用“扬帆”行动计划（2021-2023 年）》（下面简称“《扬帆行动》”）。其中关于 5G 网络强基行动就明确指出，要 加快提升高精度室内定位等关键技术支撑能力，推进面向行业的 5G 覆盖及 5G 行业虚拟专网建设。在 5G 应用生态融通行动中也指出，要重点支持建设与 5G 结合的室外北斗高精度定位、室内 5G 蜂窝独立定位等共性技术平台，提供跨 行业的 5G 应用基础能力。 

5G 定位在《扬帆行动》中出现不下 5 次，是典型的高频词。为何 5G 定 位如此受重视，它将在 5G 应用发展壮大中扮演什么角色？5G 定位自身还有 哪些挑战？本文将做重点解读。 

一、行业有需求  

基于位置信息的服务是企业迈向智能化的关键  

各行各业的数字化、智能化转型正在加速进行，除了基于传统的 IT 或 CT 技术进行数字化升级来提升生产和工作效率，基于位置信息的服务也在不断发 展，并且逐步成为企业迈向智能化的关键技术之一。企业园区，比如制造园区、 机场、医院、仓库等，存在大量的定位应用需求，包括资产和物料管理、人员管理、车辆与车队管理、工具和设备管理等。有了定位技术的支撑，企业才有 可能实现全场景全流程的透明可视管理，“智能化”才有了基础。 

高精度和低功耗定位是各行各业的共性需求  

在众多的行业定位应用中，可以大致归纳为针对人员、车辆、物料的管理， 目的是提升生产管理效率。定位精度自然是最重要的指标之一，比如资产盘点 需要 3~5 米精度，人员技能防呆、叉车定位需要 1~3 米精度，仓库物料管理需 要亚米级精度。除了精度，定位终端低功耗也是刚需。企业里人员和物料数量 巨大，定位终端类型基本是手环、标签，频繁充电会消耗企业大量的管理资源。因此，半年、甚至一年以上的电池续航能力是行业定位终端的普遍需求。 

二、技术有优势  

传统定位技术面临诸多障碍  

全球卫星导航系统（GNSS）主导了室外位置服务领域，助力包括车辆导 航和智能手机应用等业务广泛使用。在室内领域，当前已有蓝牙、UWB（超 宽带）、WiFi 等多种无线定位技术在各行业部署应用。但其仍面临着一系列主 要障碍，包括技术复杂、技术碎片化以及端到端安装和维护成本高昂。它们大 都采用非授权频谱，信号容易受干扰，精度便难以保证。除去以上障碍，这些 传统无线定位技术还需要解决终端标签功耗的问题，以满足电池运行数月或数 年的需求，而不仅是几周或几天。 

5G 定位有 N 大关键优势 

与卫星定位相比，4G 时代理论上定位精度可达到 10 米左右，但真正面向 工业等行业场景时 4G 的定位能力与卫星定位相比差距明显，因此在 4G 时代 无线蜂窝在定位方面没有任何核心竞争力可言。5G 时代，除了大容量、大带宽、低延时特性，5G 最大的价值就是定位。 

5G 定位与 4G 或其他无线定位技术相比，能提供更高的同步精度、更强大的 基站算力、更宽的频谱，这对提供更高定位精度非常重要。而且 5G 是授权频 谱，与非授权频谱相比，信号质量更好，安全级别更高。 

不仅如此，5G还有一个最大的优势在于建设一张网络可以同时提供eMBB （增强宽带）、uRLLC（超低时延）、高精度定位服务，一网多用降低综合建设 成本。 

今年移动运营商已经在火车站、地铁站台等多个场景完成了 5G 定位功能验证，在纯视距场景下精度可达 2~3 米，非视距场景下精度可达 3~5 米。验证 结果符合业界的预期，为后续商用部署提供了有力支撑。

 三、产业待发展  

5G 定位具备天然的优势，被产业界广泛看好。但迈向光明未来的道路上， 还需要解决几个关键挑战。

 挑战 1：低功耗能力缺失，全球标准需演进 

众所周知，5G 定位的首个 3GPP 全球标准是在Release16 定义的，并于 2020 年中正式发布。该版本定义了精度标准，并未定义终端低功耗的技术标准。因 此，3GPP 组织在 2021 年 3 月正式立项了 5G 定位的增强功能 LPHAP（低功 耗高精度定位），该增强功能将在 Release17 和 Release18 版本中持续制定技术 标准来实现亚米级精度以及一年的终端续航能力。 

挑战 2：终端成本过高，产业链普及待加速 

当前 5G 终端以智能手机和 CPE 为主，不适用于行业场景定位需求。即使 今年 5G 工业模组价格已降至 499 人民币，还是无法在企业定位场景规模部署。3GPP 标准正在定义的新终端类型 REDCAP 预计将于明年上市，具备通信+定 位功能的同时还可实现低于 100 人民币的价格，将极大助力 5G 定位行业终端 的普及。 

挑战 3：应用生态薄弱，平台及接口开放需标准化

 5G 定位势必带来传统无线定位产业关系的重构，基于 5G 定位平台之上 的应用生态繁荣既是 5G 定位成功的关键，也是定位生态伙伴的新机遇。因此， API 接口开放的标准化就显得尤为重要，需要产业链相关利益方一起来定义并 执行，推动 5G 定位上层应用的繁荣发展。 

结束语： 

5G 定位头戴 5G 光环而来，前途光明但也面临现实的挑战。随着 3GPP 标 准的加速演进，5G 定位的综合实力不断提升，可以逐步满足行业的应用需求。在工信部《扬帆行动》的持续推进下，5G 将在千行百业得到更深更广的应用 落地，5G 定位也将迎来扬帆起航之势。

北斗卫星导航系统亮相中国共产党历史展览馆

为迎接中国共产党成立 100 周年，党中央领导建设了中国共产党历史展览 馆，并在馆内设置了“‘不忘初心、牢记使命’中国共产党历史展览”常设展。作为中国共产党领导下取得的重大科技创新成果，北斗卫星导航系统精彩亮相 党史展览馆。

浙江省发改委印发《浙江省航空航天产业发展“十四五”规划》

7 月 28 日，浙江省人民政府网站发布省发展改革委关于印发《浙江省航 空航天产业发展“十四五”规划》的通知。《规划》指出，浙江省将大力发展 商业航天，计划新增 2 家航空航天上市公司，加快培育湖州航天产业基地、嘉 兴港区航空航天产业园、宁波航空航天智慧城平台，并预计到 2035 年跻身全 国航空航天制造强省之列，打造创新型的航空航天产业集群。 

根据规划，浙江省在北斗应用层面，将依托杭州、宁波、温州、嘉兴、湖 州、金华、舟山等地，加快发展高精度定位终端和服务运营商，支持低轨卫星 组网计划，推进北斗省域化应用，推动卫星数据与地理信息及互联网数据的深 度融合，形成多元化北斗应用场景，支持和发展一批集成导航定位、通信、信 息增值服务的位置运营服务平台。

北斗地基增强站监测“7.20”河南省极端降雨过程

近日，利用河南省 220 个北斗地基增强站的观测数据，由高校和研究院所 组成的研究团队，对“7·20”河南省极端降水过程进行了反演分析。 

极端降雨的产生是一个非常复杂的过程，大气中的水含量是产生降雨的主 要因素。由于常规的气象监测手段对大气可降水量监测的时间和空间分辨率都 很低，因此对局部地区短期极端降雨灾害的快速准确预报预警非常困难。 

根据卫星导航原理，当北斗卫星信号穿过大气层时，由于大气中水含量的 影响，对电磁波信号的传播产生时间延迟，该团队通过精确测定这个延迟量， 从而精确反演大气中的可降水含量。这一技术可以实现分钟级时间分辨率和 20 分里空间分辨率的大气可降水量精准监测，经过与降雨记录数据的初步比 较分析，强降雨之前的 0.5-3 小时，大气中的水含量都有较明显提高，因此为短期降雨的快速预报提供有力技术手段。该团队正在研发基于北斗的实时大气 监测系统，期望为极端降雨灾害的快速预报预警提供科学的数据支撑。

北斗三号区域短报文海事业务完成实船海测

近日，在“深海 01”轮上开展的北斗三号区域短报文海上遇险与安全通 信测试取得重大进展，顺利完成了全流程海事业务验证，标志着北斗三号区域 短报文海事服务能力已初步形成。 

本次测试由中国卫星导航定位应用管理中心和交通运输部海事局共同组 织推进，由北京卫星导航中心、中国交通通信信息中心和深圳海事局在对标国 际海事组织（IMO）有关全球海上遇险与安全系统（GMDSS）卫星服务提供 方认可标准的基础上联合实施；先后在北京、成都两地完成了业务功能测试， 在大鹏湾水域、珠江口水域开展了为期 3 个月的海上真实环境测试，并在深圳 西部公共航道、铜鼓航道、矾石水道进行了海事业务应用测试，成功验证了基 于北斗三号区域短报文的遇险报警、海上安全信息播发等 6 类海事通信业务， 为推动北斗报文服务系统加入 GMDSS，促进北斗三号区域短报文在国际海事 领域标准化、体系化应用提供了有力支撑。

空间信息技术助力河南地区抗洪抢险

近日，河南省多地遭受极端强降雨，通讯信号一度中断。为更好地支援前 线救援工作，7 月 23 日，从河南省测绘地理信息技术中心了解到，该中心已 安排河南省测绘工程院 CORS 管理中心于 22 日下午，在河南省卫星导航定位 基准服务系统中紧急开通了免申请、免注册、全天候的北斗高精度定位信号接 口，为来河南救援的无人机、车辆等提供免费的、厘米级高精度定位信号。 

另从中国航天科技集团八院获悉，风云二号、风云三号和风云四号等多颗 在轨业务运行卫星，均第一时间获取了灾区卫星观测资料，为气象服务提供数 据保障。据悉，为紧急有效应对郑州暴雨灾害天气，第一时间为郑州灾区提供 气象服务数据保障，八院按照“边测试、边应用、边服务”的原则，在确保卫 星安全的前提下，星地密切合作，于 7 月 21 日 10 时 30 分紧急启动风云四号 B 星快速成像仪高频次连续观测模式，将视野对准河南上空，实时监测河南雨 势、雨情变化，为实时天气形势研判和后续灾情评估提供高技术天基观测支持。 

据国防科工局重大专项工程中心官方公众号“中国高分观测”报道，截至 7 月 21 日，高分三号卫星、高分六号卫星已经对灾区进行监测，其中高分卫星已经安排卫星成像 2 次，获取灾区有效数据 3 景，共享历史数据 3 景，第一 时间将数据提供给应急管理部国家减灾中心、水利部信息中心等 8 家单位。

美国太空军宣布第五颗 GPS III 卫星完成运行验收

据 C4ISRNET 网站 2021 年 7 月 16 日报道，美国太空军宣布对第五颗 GPS  III 卫星实现运行控制，卫星将播发更可靠的定位、导航和授时（PNT）信号。第五颗 GPS III 卫星于 2021 年 6 月 18 日由 SpaceX“猎鹰”9 号火箭发射升空。

首颗准天顶卫星的替代星将于今年发射

第一颗准天顶卫星 Michibiki 的替代星预计将于今年发射。首颗准天顶卫 星于 2010 年 9 月由日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA)发射，并于 2017 年移 交给内阁办公室。替换卫星目前正在神奈川县的卫星制造商设施——三菱电机 株式会社镰仓制作所进行原型测试。测试完成后，卫星将被运送到种子岛航天 中心，并将于今年晚些时候进行发射。

u-blox 发布首款双输出车载惯导（ADR）模块

u-blox 宣布推出 NEO-M9L 和 M9140-KA-DR 全新车载 GNSS 定位系列产 品。基于内置的 u-blox M9 GNSS 技术平台，采用最新惯导算法，该系列产品 即使在卫星信号不佳时，也能提供高精度的定位服务。 

u-blox 车规级 NEO-M9L-20A 和 NEO-M9L-01A 模块以及 M9140-KA-DR 芯片是首次专为汽车前装市场而设计。NEO-M9L-01A 的工作温度范围可达到 105℃，适合集成在车顶、挡风玻璃后或发热较高的电子控制单元（ECU）内， 可用于车载信息娱乐系统（IVI）和车载主机，车联网控制单元（TCU），以及 V2X 等多种集成导航系统。

黄浦江新设北斗航标保障通航安全

近日，上海航标处“海巡 167 轮”在黄浦江成功增设了 5 座航标，这 5 座航标运用北斗终端，可以实现全时段、全天候的导航功能，对船舶在黄浦江弯 头水域航行具有极强的指导意义。 

据了解，近年来因外界客观因素变化，航经黄浦江水域的海船数量大幅增加，拥堵的通航现状叠加弯头水域复杂的通航环境，极易导致船舶搁浅、触损、 碰撞等水上交通事故险情。上海航标处全力保障黄浦江水域船舶通航安全，与海事部门积极配合，经过科学多方面推演，对辖区水域辖区内助导航设施进行 了调整优化，运用北斗系统极力保障了黄浦江水域的船舶通航安全。近日，上海航标处“海巡 167 轮”在黄浦江成功增设了 5 座航标，这 5 座

千寻位置与应急管理部国家灾研院达成战略合作

千寻位置近日与应急管理部国家自然灾害防治研究院（简称“国家灾研 院”）达成战略合作，双方将促进自然灾害防治中北斗卫星导航系统的技术研 究与应用领域的科技创新，支撑构建新时代高效科学的重特大自然灾害防治和 应急管理科技体系。 

国家灾研院是应急管理部与中国科学院联合共建的我国第一家国家级自然灾害综合性防治科研机构，主要承担自然灾害防治重大政策、基础理论、关键技术、重要装备研究，以及科技成果转化和应用示范等工作。 

根据合作协议，双方将充分利用北斗卫星导航系统的高精度导航定位、授 时、大容量短报文、地壳形变监测、大气层和电离层环境监测等优势，逐步实 现重特大自然灾害风险“超前感知、智能预警、精准防控、高效救援”应急科 技减灾目标。

北斗助力神经重症救治，升级智慧医疗

7 月 20 日，上海市第十人民医院神经外科与多家单位签署合作协议，共 建上海十院“神经重症智慧医学诊治中心”，推动北斗系统与智慧医疗领域的 深度融合发展。

据相关人员介绍：“神经重症的救治并不应仅仅局限于医院中， 而是应该前移到意外发生的现场，在院前急救阶段神经外科医生就应该介入， 这样才能提升救治成效，而这需要北斗等多项技术支撑。”有了北斗系统的帮 助，即便在荒郊野外遭遇突发性事故，也可以第一时间得到专科医务人员的专 业意见，该终端还可以智能规划患者转运线路、自动避开拥堵、危险路段，确 保患者在最短时间送至医疗机构。

我国完成首次低轨宽带卫星与 5G 专网融合试验

7 月 25 日，我国首次低轨宽带卫星与 5G 专网融合试验在北京和济南完成， 此次试验利用低轨宽带卫星构建起北京、济南两地 5G 专网间的骨干网络，代 替了需要预先铺设的地面光纤，实现了低轨卫星和 5G 专网的融合。 

此次试验模拟的是济南的一个厂房内发生危险品泄漏，北京的工作人员远 程对事故进行处置。利用低轨宽带卫星将北京与济南试验现场的 5G 专网相连 接，使得北京的工作人员能够实时观察现场情况，操控济南的无人车接近危险 品目标，并且控制机械臂最终完成危险品处理。

复旦微电子首次公开发行股票并在科创板上市

近日，上海复旦微电子集团股份有限公司首次公开发行人民币普通股（A 股）。本次发行价格为 6.23 元/股，发行总规模 7.4760 亿元。 

此前招股书显示，复旦微电子拟募资 6.6 亿元，扣除发行费用后全部用于 可编程片上系统芯片研发、产业化项目及发展与科技储备资金。 

早在今年 3 月 31 日，复旦微电子在科创板上市的申请已经上海证交所科 创板股票上市委员会审议通过。6 月 1 日，证监会官微发文称，同意上海复旦 微电子集团股份有限公司科创板首次公开发行股票注册。

Hexagon AB 成功收购 AR 云服务商 Immersal

据外媒报道，瑞典测量技术公司 Hexagon AB 已经收购了芬兰的 AR 云技 术公司 Immersal。Immersal 是一家拥有空间映射和视觉定位技术的 AR 云技术 公司，基于该公司面向 AR 应用开发者而推出的 SDK，开发者可通过图像识别 空间扫描，从而进行空间映射，进而设置锚点实现在现实空间中同步 AR 显示 3D 对象。另一方面该 SDK 还支持开发者通过人工智能和机器学习的空间识别 算法以及云位置同步实现高精度 AR 云。此次收购 Immersal，Hexagon AB 旨 在“通过叠加数字信息和扩大视野，更多地利用用户所看到的东西”，该公司 希望通过采用 AR 技术进一步完善所提供的服务。