全球卫星导航系统(GNSS)在全世界范围内为人们提供不间断的定位、导航和定时服务,已经深入各行各业的应用,并与人们每天的生活息息相关。可以想象,一旦我们已形成依赖的卫星系统出现故障或失效,世界运转将陷入巨大的混乱之中。
但事实是,目前的卫星导航系统在备份系统的建立方面,尚不完备。以全球定位系统GPS为例,上一次的备份系统不仅已经过时,于2010年被拆除,而且由于种种原因,GPS的备份系统一直没有再建立起来。所以,作为关系国防民生的重要系统,GPS在过去十年一直在没有安全网的情况下运行,没有备用系统。
直到去年,中东战争中出现的GPS信号失效导致美军一度丧失精确打击能力,使这一问题重新引起重视。目前,美国交通部和国防部共同领导,开启加速寻找GPS替代技术的步伐,并预期将在今年9月份之前筛选出一个或多个方案,作为潜在GPS备份技术,提交给National Executive Committee for Space-Based Positioning,Navigation,and Timing(PNT),进行演示评估。
此次项目已经进入演示阶段,参与演示的公司包括风险投资支持的初创企业和行业领头者,共获得约250万美元的演示奖金。经过一些列筛选,目前11名候选公司参加了为期两周的演示,演示了在GPS受到干扰、欺骗或其他问题而失效时,作为备份PNT系统如何提供保障。
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时间备份系统崭头角
在参与演示的多家企业中,初创企业OPNT一支独秀,是所有参与者中唯一一家提供基于精密时间网络的备份系统的最终入围者。相较于其他企业,该方案通过引入国家授时源而非卫星网络进行定位,能够完全独立于现有卫星系统,适用于所有卫星无法覆盖的场景。
该技术起源于欧洲核子研究组织(European Organization for Nuclear Research, CERN),实现基于光纤的网络时钟同步协议,通过时间维度的精度提升解决定位精度问题,并且能够完全避免受到干扰和入侵而失效的情况发生。
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亚纳秒级高精度定时技术
清华大学苏州汽车研究院、江苏省智能网联汽车创新中心联合合肥更鼓电子科技有限公司共同研发了亚纳秒级高精度定时技术,能够同时实现时间同步、相位同步以及事件同步。为从几米到几十公里范围部署的终端节点提供亚纳秒量级的时间同步,参考时钟,时间触发以及高速数据传输。
目前,高精度定时技术能够实现亚纳秒级(10-10s)时间同步精度,可基于光纤网络构建基础设施,能够在保证高定时精度和广覆盖范围的同时,兼顾成本效益。
高精度定时技术与上文的定时技术具有相似的实现路径和同等的技术指标,但高精度定时技术同时具有自主研发的算法内核,形成核心技术能力,可实现从内核到协议的深度定制,提升了信道传输的安全性,加强了终端节点的灵活性,并为专用IC的开发铺平道路。
创新中心联合更鼓电子为用户提供多种形态的产品和方案,覆盖标准机架型、桌面紧凑型以及可深入融合的板载型解决方案,满足从标准产品到可深度定制的全场景,多行业应用需求。
作为完整的地面精准时钟网络解决方案,致力于以标准时钟平台满足对定时准确性、可靠性和价格有要求的应用场景,同时能够与北斗系统相融合,作为有效的卫星备份系统,增强可靠性和安全性的同时,扩展国内PNT体系的应用。
为卫星系统提供可靠备份
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亚纳秒时钟助力移动通信网突破厘米级定位精度
高精度定时技术是实现高精度定位的基础,亚纳秒时钟可助力移动通信网突破厘米级定位精度。清华汽研院联合创新中心、更鼓电子推出了基于移动通信网的高精度定位系统,是目前业内唯一能够实现100ps(10-10秒)同步精度的系统,能够将由时钟引入的定位误差,缩减到3厘米,将定位精度提升200倍!
基于移动通信网的高精度定位系统可为未来自动驾驶、智能交通、智慧城市建设提供稳定可靠的高精度定位服务。