看司南导航的“中国芯”,如何让高精度应用在多领域开花?

上海转型发布 2023-08-04 10:54:07

编者按:什么样的企业最具备市场竞争力?不久前,发布,反映了本市专精特新企业的发展全貌和水平。近期,上海产业转型发展研究院将对排名前列的“小巨人”企业进行深度调研解析,以期为其它专精特新企业提供更具体的参考借鉴。

今天为大家解析的是荣获上海专精特新“小巨人”企业市场竞争力指数第7名的上海司南卫星导航技术股份有限公司(以下简称“司南导航”),它以“北斗高精度+”为概念,以北斗市场应用为拓展目标,曾打破美国天宝(Trimble)、加拿大诺瓦泰(NovAtel)等公司在高精度 GNSS市场的绝对垄断,实现北斗高精度卫星导航核心部件国产化。

一. 做延续司南向导使命的传人

指南针在古代叫作司南,是我国的四大发明之一,至今仍被广泛应用于航海、大地测量、旅行等方面,司南导航的命名就源自于此。公司延续了司南作为向导的用途,专注于为全球用户提供全方位、多领域的高精度北斗/GNSS芯片、板卡、终端和系统解决方案。

创始人王永泉在创立司南导航前,先后就职于广州南方测绘仪器公司、广州中海达测绘仪器有限公司,曾设计出中国第一台商用单频GPS接收机,和中国第一套商用RTK接收机。

2003年以前,全球卫星导航系统(GNSS)中的核心技术掌握在外国人手中,如最核心的部件也需要进口,为了使GNSS核心技术产品不再受制于人,王永泉2003-2008年在上海交大读博期间,和另外两位伙伴共同出资成立了华测导航,并主持设计了中国第一套商用双频GNSS板卡及接收机。

2012年,王永泉成立上海司南卫星导航技术有限公司并担任董事长、总工程师,决定采用自行培养人才的方式进行团队组建,通过自主研发来填补卫星导航领域上中国的技术空白。也正是在那个时候,北斗卫星导航系统16颗卫星全部发射成功,我国正式拥有自主建设独立运行卫星导航系统的能力,能够比肩美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统,以及欧洲的Galileo系统。

图片来源:司南导航官网

公司最早坐落在闵行区莲花路上,于2015年入驻嘉定区马陆镇,同年挂牌新三板。2023年5月23日,证监会批复司南导航在科创板公开发行股票注册的申请。成立至今,司南导航已经发展成拥有164名研发人员且半数人员具有硕士以上学位,员工数超过500人的企业。

公司始终坚持自主研发、持续投入、以市场需求为导向的研发策略,持续保持在核心技术研发上的高投入,从2012年成立以来,11年的研发投入占营业收入的比例达20%以上,为公司保持在行业内的领先优势提供支撑。截至当前,公司共拥有专利68项,其中发明专利46项(含美国发明专利7项)。

二. 走出“卡脖子”困境,产品应用多领域覆盖

与中国北斗卫星导航系统共同成长起来的司南导航,在10余年内已经形成“基础产品(芯片、板卡/模块)+终端+数据应用及系统解决方案”的产业链一体化业务模式,能够实现高精度GNSS板卡/模块的国产化替代。

根据北斗/GNSS(全球卫星导航系统)定位精度的不同,可以将卫星定位产品粗略分为精度在几米到几十米的“导航级”和定位精度在亚米、厘米甚至毫米级的“高精度定位级”两大类。在高精度定位领域,公司自主研发的高精度北斗/GNSS 技术能够动态实时达到厘米级,事后静态可以达到毫米级。

北斗/GNSS芯片、板卡/模块是所有高精度卫星导航定位终端产品和应用的核心部件,技术含量最高,决定了终端产品应用性能的高低,属于高精度卫星导航定位产业链上游。此外,司南导航还涉足了高精度卫星导航定位产业链的中游,研发了GNSS接收机以及专用配套设备、农机自动驾驶系统,同时根据不同行业的差异化需求,为客户提供数据和系统解决方案。应用范围覆盖测量测绘、形变监测、精准农业、交通运输、工程施工等传统领域,以及自动驾驶、无人机、户外机器人、物联网等新兴领域。

高精度卫星导航定位产业链结构图,图片来源:根据网络公开资料绘制

其中,由司南导航自主研发的M600 GNSS接收机等北斗高精度定位设备,就被应用在联通广东省境内深圳市和中山市的深中通道。海底沉管隧道施工阶段,该设备采用自研独有的Quantum-RTK算法,拥有完善的周跳探测与修复技术,充分利用全系统全频点的优势,通过多频组合、模型和参数估计等方法完全消除电离层、对流层、多径等误差,实现定位定向秒固定。在深水区等卫星信号受限、精准定位难度大的环境下,也可提供连续、高质量的定位数据,成功克服复杂环境等因素带来的影响,为水下沉管作业装上了准确无误、万无一失的“眼睛”。

深中通道海底沉管隧道施工建设 图片来源:网络公开资料

司南导航M600 GNSS接收机 图片来源:人民网《了不起的中国创造》

此外,司南导航还是上汽荣威Marvel X自动驾驶乘用车(该车型能够主动躲避障碍、自动泊车到指定位置,还能实现自主取车)的北斗高精度终端供应商,为其实现“最后一公里”自主泊车提供了高精度位置感知解决方案,让科幻电影中的自动驾驶汽车照进现实。

智能驾驶汽车北斗高精度位置感知解决方案技术原理,图片来源:司南导航官网

北斗自动驾驶在精准农业上也玩出了新花样。今年5月,延寿县信合有机稻米专业合作社12000亩有机水稻插秧,就采用了司南导航自主研发的北斗农机自动驾驶系统。搭载司南导航农机自动驾驶系统的插秧机在田间匀速穿行,精准无误地将秧苗插入土壤中,横平竖直,深浅一致,一排排整齐的水稻苗为肥沃的黑土地披上“新衣”。

司南导航农机导航插秧作业中 图片来源:司南导航官网

此外,司南导航还为国家“西电东送”骨干工程——溪洛渡水电站安装了水电站大坝安全监测系统,在两岸边坡布设了110个监测点,大范围规模化应用司南导航北斗+GPS双星系统进行库区滑坡安全监测,为全国大型水利水电工程的自动化监测做了应用范例。

溪洛渡水电站 图片来源:司南导航官网

司南导航高精度接收机及其倾斜测量功能更是走出国门,为阿塞拜疆、沙特阿拉伯、布基纳法索等国家和地区提供历史建筑修复与翻新测绘,轻轨施工勘测、地形测量、供水系统勘测,以及医院建设的国土勘测方面的助力;累计为包括东盟国家老挝、柬埔寨等在内的全球合作商搭建超过5000+座北斗连续运行参考站,让北斗高精度赋能各行各业提效升级。

司南导航设备助力沙特阿拉伯轻轨施工勘测,图片来源:司南导航官网

2019年,司南导航联合上汽集团、上港集团在上海洋山深水港启动了全球首次“5G+自动驾驶重卡”示范运营,实践了“智能汽车、车队管理、物流调度、港口作业”的全流程管理,成功实现了港区特定场景下的L4级自动驾驶、精确停车、自动化港机设备的交互以及东海大桥队列行驶。其中,精准停车环节仅需要70秒钟,大幅释放了人力,缩短了泊车时间,同时还提高了东海大桥的通行能力。2022年,司南导航又为上港集团集装箱码头自动化改造项目提供北斗高精度定位定向服务,通过港区5G专网环境,实现定位终端与中央数据平台的安全交互,为港区内车辆提供精准定位,赋能智慧港口的升级改造。

洋山港5G+自动驾驶重卡项目,图片来源:网络公开资料

2020年疫情期间,搭载司南导航高精度板卡的北斗高精度设备还承担起了重大的社会责任,驰援火神山、雷神山医院建设,提高了地形测量的效率。

由此可见,司南导航的设备产品在全国多点开花,贯穿了测量测绘、精准农业、形变监测、智能驾驶、数字施工、人员定位等领域,渗透了日常生活的各个方面,助力工程施工、防灾减灾、农业耕种等作业效率的提升。

三. 乘北斗之风,扬自主创新之帆

今年5月18日,中国卫星导航定位协会发布《2023中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》。白皮书显示,2022年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达到5007亿元人民币,同比增长6.76%,自去年以来,北斗系统加速融入电力、自然资源、农业、通信、交通等行业的基础设施建设的步伐,大幅提升了高精度位置服务的能力水平,逐步形成深度应用、规模化发展的良好局面。国家层面,“十四五”规划明确提出了大力推动北斗规模化应用,促进北斗产业高质量发展的要求。

2023世界人工智能大会上更是提出了“5G+北斗”将地上与天上两网融合,实现“通导一体化建设”、室内外无缝定位的发展趋势,而司南导航在洋山深水港项目中就已经在尝试了。

公司发展至今,共参与制定或修订的各类已实施标准共21项,其中国际标准4项、国家标准4项、行业标准6项以及团体标准7项,6次承研国家北斗重大专项,数十次参与国家和上海市高精度卫星导航类科研项目。创始人王永泉也先后荣获国家、上海市科学技术进步奖、上海领军人才、上海市优秀学术/技术带头人、第十一届北斗卫星导航年会“北斗奖”等荣誉。2020年7月31日,北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在人民大会堂举行,作为中国卫星导航事业的先锋企业,司南导航多款核心技术产品精彩亮相,接受国家领导人检阅。

人民大会堂中展出的司南产品 图片来源:网络公开资料

公司自主研发的高精度GNSS芯片、板卡/模块及相关技术,达到了国内领先、国际先进水平,并已向应用市场大规模推广。截至2022年底,公司累计售出超过70万片具有完全自主知识产权的高精度GNSS板卡/模块,2021年,公司占有国内高精度GNSS板卡/模块产品领域的市场份额约为四分之一,产品销售覆盖100多个国家和地区。

司南导航被央视新闻评价为“是北斗在高精度应用领域走向全球的成功典范”,被《人民日报》称赞“司南导航是中国北斗卫星导航系统全产业链100%自主知识产权在海外拓展的一个缩影”。

作者:林欣蓝

编辑:詹晓东

审核:夏   雨

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