时间精度控制在亿分之一秒！河南职业技术学院学生团队这样“参北斗”

说起北斗，大家并不陌生，古代，人们通过北斗七星来辨认方向，现在，北斗系统是我们日常生活中经常用到的导航。

现如今，北斗系统已经遍及我们的日常生活，无论是指路，工作、还是游戏都具有广泛的应用。当然，在日常生活中用不到这么高精度的授时，但是在航天、金融、通信、电力等关系国计民生的领域，拥有独立精准的计时能力和稳定可靠的授时能力十分重要。

近日，在中国国际大学生创新大赛（2024）河南省选拔赛中，河南职业技术学院电子与物联网学院电子信息工程技术专业学生团队凭借“华芯时空——北斗导航系统高精度定位授时模块”项目，获得一等奖。

该团队历经两年多时间，通过对设备级接收机进行功能裁剪，程序移植、适配、调试等工作，成功研发出DO-033模块。这个看起来只有半个手掌大小的路板，却能将定位精度达到1米，时间精度控制到亿分之一秒，团队的这个成绩放眼国内也能位居全国第一梯队。

目前市面北斗接收机主要分为芯片级、模块级和设备级三大类型产品，分别适用于不同的应用场景，但优缺点也非常明显。芯片级体积小、价格低、但精度差，适用于物联网、个人终端等民用设备，比如我们的手机里面的就是芯片级北斗接收机；大型设备级接收机精度高，但体积大、价格高，适用于工业、军工等领域；在通信、信号处理、软件无线电等对性能、体积、价格都有折中需求的领域，就需要模块级接收机。据团队负责人孙嵩斐介绍，目前国内的模块级产品定位、时间精度低、体积大、电磁兼容优化性差导致稳定性差，国外产品价格昂贵，国内缺少一款功能全、精度高、价格低、体积小、稳定性好的模块级接收机，这也是他们做这个项目的出发点。

两年时间，无数个日夜，啃原理、想方法、做实验……在历经数次迭代后，团队终于成功研发出了DO-033模块，在保证性能的同时兼顾体积，极大地满足了对体积和性能都有需求的应用场景。目前，DO-033模块已进行第三方权威检测，在定位、时间、频率、精度等关键指标全面领先，已经达到了国外同类产品的性能，虽然体积比进口产品略大，但是价格不到其一半。

一个小模块，竟然有这么大的能量，团队是咋做到的？除了定位精度达到1米，时间准确度达到10纳秒，频率准确度达到2*10-12之外，该团队在研发中，还突破了两大技术创新点，一是采用一片以FPGA为核心的高速时频处理硬件架构设计，处理精度提升一倍以上，体积减少约50%；二是采用高低压模数电混合电磁兼容优化技术，提高电路密度，减小体积，保证电路稳定性，将体积进一步减小约30%。

回顾研究过程，团队的每个人都深刻认识到团队合作的重要性，在学院刘拥军博士和陈群副教授的指导下，团队从市场调研、痛点分析、技术研发到产品落地，每个环节都需要成员间相互配合完成，大家各展所长、交流提升，不断开拓思维，确保了项目在每个阶段的顺利推进和最终实现。

目前，团队已经成立公司，申请了8项专利，授权3项，其高超的技术水准让多家单位和企业抛来合作“橄榄枝”，其打造的产品已在学校校企合作单位完成150套代加工小批量生产，经在无线电、通信等领域试用后，反响良好。其中，在软件无线电行业，武汉一家公司考察后，直接采用该团队研发的模块代替了原有的进口模块，该模块在保证性能的情况下，成本降低了一倍；在时频系统集成行业，郑州一家公司试用该模块代替原进口模块后，单个设备成本降低8000多元；在信号处理行业，郑州、成都各一家公司使用该模块代替原有国产模块，体积减小了约30%，性能提升50%以上；在应急救灾通信系统，一头部企业采用该模块替代其原有国产模块，价格相当的情况下，通信速率提升了约80%。截至目前，该项目已直接带动就业13人，未来可间接带动上下游产业链就业超200余人。

据悉，该团队未来还将充分发挥技术创新和市场优势，推出功能更齐全，性能更高的北斗模块级接收机，提升设备的国产自主化程度和抗干扰性能，让（北斗）天上好用，（DO-033模块）地上用好，助力学校学科建设，实现创学互惠，推动我国北斗模块实现换道超车。本项目也作为典型案例被运用到省级重点教改项目当中。

来源：河南职业技术学院