最近在国内外媒体上报道的几则新闻引起我们的关注：
一是中国空“芯”之忧：一年进口芯片总值远超石油。
“2012年中国进口的集成电路芯片是1920亿美元，这一数字超过了进口石油的1200亿美元。”iSuppli半导体首席分析师顾文军对《第一财经日报》记者表示，高端芯片最为紧缺，其开发过程需要雄厚的研发基础、资本投资以及多年积累，而中国厂商在这几方面都还比较薄弱。
二是美国卫星元件制造商违反ITAR（国际武器贸易条例）向中国转口抗辐射加固元器件而被罚800万美元。
美国一家从事航天和国防应用的抗辐射加固器件供应商未经美国国务院批准擅自向中国和印度转口受ITAR管控的抗辐射加固器件而被罚。
三是中央电视台《新闻频道》连续报道了携带国产低功耗北斗芯片的“北斗定位项圈”的藏羚羊迁徙产仔研究的实况。
这几则消息说明，我国在高端芯片和抗辐射加固元器件的核心技术上与发达国家存在相当大的差距，存在产业空“芯”之忧和受制于人的问题。但坚持不懈的研究和攻坚使得我国在核心芯片和抗辐照加固元器件研究取得了突破性进展，并获得了实际应用，同时将生产“北斗定位项圈”的中国航天科技集团公司九院772所展现于众人眼前。在卫星导航与位置服务产业中，772所异军突起。它掌握了西方国家对我国严密封锁的微系统集成和抗辐射加固集成电路设计两大核心技术。在民用集成电路芯片领域，完成了国内首个卫星导航芯片的开发，在宇航级专用器件领域，开发了抗辐射加固电路，有数字电路、AD/DA、星用国产化微处理器等核心抗辐射加固电路，为航天与卫星核心芯片的自主保障做出了重大贡献。
带着这些问题，我们专访了中国航天科技集团公司第九研究院772所所长赵元富和导航芯片部副毕波主任。
记者：772所是国内最重要的几大集成电路设计研制单位之一，也是目前国内为数不多的几家同时具备卫星导航终端的射频、基带处理和多媒体芯片能力的专业研究单位，在卫星导航芯片方面可谓硕果累累，请您介绍一下这方面的主要成果？
赵元富：772所从1995年就开始从事卫星导航产业核心芯片研发和应用推广，在卫星导航芯片技术和卫星导航应用系统两个方面做出了突出的贡献。针对导航芯片技术方面，产品包括基带芯片、射频芯片、导航软件、导航模块等，在为在用户提供芯片的同时还可以提供整体解决方案或者定制系统解决方案。在实现功能需求的基础上，针对用户具体应用还可以研发具体实施方案。如北斗用于藏羚羊迁徙路径监测。772所在卫星导航系统的技术路线是从初期做GPS、GLONASS芯片发展到目前的北斗芯片及各系统兼容的芯片。为解决我国北斗卫星导航产业的空“芯”之忧，2002年就研制成功用于北斗系统用户终端的芯片，到目前经历3代的研制和改进，功耗在不断下降，性能不断提升。第一代北斗芯片功耗约500毫瓦，第三代芯片功耗不到100毫瓦。772所研制的具备RDSS（无线电测定）功能的芯片在国内市场占有率超过90%以上。2012年自主研制的北斗双模卫星导航SoC芯片获得了我国卫星导航领域最高奖——卫星导航定位科学技术一等奖。该芯片是国内仅有的成功工程化应用的卫星导航芯片，兼备卫星导航和卫星通信功能使该芯片在众多国家经济命脉领域具有不可替代的重要地位。
记者：卫星专用的抗辐射加固元器件是以美国为首的西方国家对我国严禁出口的高技术产品，772所在这一关键技术领域为我国航天事业做出了重要贡献，请赵所长简要介绍一下相关情况。
赵元富：抗辐射加固技术是772所核心技术之一，并已达到国内领先水平。经过近十年的技术攻关和创新，初步构建了航天微电子产品体系，解决了多项宇航型号的重大技术瓶颈，奠定了一些工程元器件的国产化核心地位。目前，772所已经建立了一条0.5微米4英寸宇航二三极管生产线，具备了产品生产全流程控制能力，并列入了国防科工局宇航级元器件生产线规划。通过平台建设，完成了国内首款宇航二三极管的研制，是我国成为国际第二个掌握此技术的国家，成功打破了国外垄断。
记者：最近我们一直在关注引起社会广大反响的772所研制的“北斗定位项圈”用于藏羚羊迁徙研究的报道，让我想起这句名言“机会总是留给有准备的头脑。”由772所研制的“北斗定位项圈”已佩戴在藏羚羊脖子上，这是科考人员首次利用北斗卫星导航技术监测藏羚羊的迁徙与栖息。这对推动我国自主研制的北斗导航芯片产业化应用具有重要意义，同时也使我国对野生动物生态环境的保护和研究提升到一个新的高度。请毕波主任介绍一下这一创新应用的背景和实现过程?
毕波：772所研制的“北斗定位项圈”仅是我所的成功案例之一，也属于机缘巧合。在研发成功北斗核心芯片的同时，我们也一直在寻找能发挥北斗导航与通信功能优势的应用方向，让老百姓知道北斗系统与GPS相比的突出优点。中央电视台策划了一期有关藏羚羊的节目，与全球最领先并持续做了很多年藏羚羊研究的西北濒危动物研究所合作。该所每年都有持续的研究计划，并采用了一些先进研究手段，比如法国Argos卫星系统设备，但其数据精度和时效性受到限制，且数据服务费和设备费用较高。适逢北斗系统正式提供服务，节目组意识到将藏羚羊与北斗结合会产生极大的新闻价值。于是节目组找到了具有成熟北斗核心芯片技术的772所，该项目很快通过了可行性论证和初步评估。2013年5月底开始方案构思、明确具体任务、细化方案、确定安装时间节点。但由于监测迁徙路径需要提前至产仔地，因而“北斗定位项圈”交付时间又被提前。所幸772所具有良好的技术积累，经过技术攻关，保证一个月时间内完成了该项任务，于6月27日交付设备并投入使用，目前设备运行状况良好。
记者：请您介绍一下“北斗定位项圈”的具体功能和性能参数？针对EMC（电磁兼容）是如何考虑的?
毕波：藏羚羊监测系统由“北斗定位项圈”和监控平台两大部分组成。“北斗定位项圈”主要完成两大功能：一是定位；二是把定位结果实时发回到位于北京等地的监控平台。由于研制时间比较紧，目前该系统功能比较单一，只具备位置报告功能，即跟踪藏羚羊的迁徙路径。除此之外，下一步经完善后还可实时监测藏羚羊体征参数（包括心跳、体温等）、环境参数（包括环境湿度、温度等），并将这些现场采集的信息通过北斗卫星传回监控平台。
“北斗定位项圈”中所用的北斗导航芯片是772所研制的一款中国目前同行中功耗最低的芯片，比其他同类芯片可节省一半功耗，“工作+待机”时长设计指标达18个月。“北斗定位项圈”将电池、导航模块、微处理器控制器三大部分集成于牛皮项圈之上。“北斗定位项圈”功率为6W，其中发射功率为5W。
目前“北斗定位项圈”与监控平台之间是定时自动发送模式，即何时发送定位数据已经通过预先编程设置。由于短信的发送频次取决于电池的容量，为了尽可能延长北斗项圈的使用寿命，信息发送频次被根据监测任务情况预先设定，也就是在藏羚羊迁徙的日期，从上午7点到晚上8点之间，每隔一个半小时回传1次定位数据，每天最多可以传10次。在活动不频繁的其他季节，每天只发送一次。这样可以大大提高藏羚羊科考的有效性和准确性，也可以延长电池电量维持时间。下一步改进后将实现“北斗定位项圈”与监控平台交互式控制，实时控制短信息的发送时间和频次。
从2013年6月底到9月底三个多月是藏羚羊迁徙最频繁、最关键的三个月，“北斗定位项圈”基本上完成了监测任务。到目前为止，整个“北斗定位项圈”工作状态良好。后续工作将继续实现“北斗定位项圈”小型化、美观。
给藏羚羊佩戴项圈需要通过林业局批准，所以EMC问题肯定会考虑。“北斗定位项圈”平时不工作，绝大多数是休眠状态，到指令时间唤醒，唤醒时刻功率不高，几乎没有辐射。工作时间比较短暂，大约为十几秒，发射的几十毫秒时间有20-30毫秒的脉冲辐射，这种辐射对动物几乎没有影响。
记者：请您介绍利用“北斗定位项圈”为藏羚羊迁徙保驾护航、对迁徙路径进行准确、无障碍追踪的过程的工作过程？如何将定位、天地图和三维山川地貌等地理信息结合？
毕波：“北斗定位项圈”通过定位功能获取精确度的时间、经纬度和海拔高度等有效信息，并实时运用通信功能向卫星发回数据，将短信息回传到控制中心，完成监测迁徙路径的任务。
北斗定位精度可到达十几米，定位及通信功能已经被设置成自动启动模式，所以可以对藏羚羊迁徙路径进行准确、无障碍追踪。
对于科研人员来说，北斗定位提供的没有标识点的数据并不能直观说明藏羚羊的位置和迁徙路径。为了更直观显示位置及路径，将北斗定位结果通过数据协议，通过数据解析后提供给地图作为数据输入接口，定位结果实时显示在具有主要标识物的三维地貌图上。将北斗定位结果与地理信息相结合，借助于来源于资源卫星的“天地图”影像资源和三维山川地貌模型直观、立体地展示藏羚羊分布情况、迁徙路线等生态环境现状，为科考和环境物种保护提供了科学的参考依据。
记者：请您介绍一下“北斗定位项圈”的具体功能和性能参数？针对EMC（电磁兼容）是如何考虑的?
毕波：藏羚羊监测系统由“北斗定位项圈”和监控平台两大部分组成。“北斗定位项圈”主要完成两大功能：一是定位；二是把定位结果实时发回到位于北京等地的监控平台。由于研制时间比较紧，目前该系统功能比较单一，只具备位置报告功能，即跟踪藏羚羊的迁徙路径。除此之外，下一步经完善后还可实时监测藏羚羊体征参数（包括心跳、体温等）、环境参数（包括环境湿度、温度等），并将这些现场采集的信息通过北斗卫星传回监控平台。
“北斗定位项圈”中所用的北斗导航芯片是772所研制的一款中国目前同行中功耗最低的芯片，比其他同类芯片可节省一半功耗，“工作+待机”时长设计指标达18个月。“北斗定位项圈”将电池、导航模块、微处理器控制器三大部分集成于牛皮项圈之上。“北斗定位项圈”功率为6W，其中发射功率为5W。
目前“北斗定位项圈”与监控平台之间是定时自动发送模式，即何时发送定位数据已经通过预先编程设置。由于短信的发送频次取决于电池的容量，为了尽可能延长北斗项圈的使用寿命，信息发送频次被根据监测任务情况预先设定，也就是在藏羚羊迁徙的日期，从上午7点到晚上8点之间，每隔一个半小时回传1次定位数据，每天最多可以传10次。在活动不频繁的其他季节，每天只发送一次。这样可以大大提高藏羚羊科考的有效性和准确性，也可以延长电池电量维持时间。下一步改进后将实现“北斗定位项圈”与监控平台交互式控制，实时控制短信息的发送时间和频次。
从2013年6月底到9月底三个多月是藏羚羊迁徙最频繁、最关键的三个月，“北斗定位项圈”基本上完成了监测任务。到目前为止，整个“北斗定位项圈”工作状态良好。后续工作将继续实现“北斗定位项圈”小型化、美观。
给藏羚羊佩戴项圈需要通过林业局批准，所以EMC问题肯定会考虑。“北斗定位项圈”平时不工作，绝大多数是休眠状态，到指令时间唤醒，唤醒时刻功率不高，几乎没有辐射。工作时间比较短暂，大约为十几秒，发射的几十毫秒时间有20-30毫秒的脉冲辐射，这种辐射对动物几乎没有影响。
记者：请您介绍利用“北斗定位项圈”为藏羚羊迁徙保驾护航、对迁徙路径进行准确、无障碍追踪的过程的工作过程？如何将定位、天地图和三维山川地貌等地理信息结合？
毕波：“北斗定位项圈”通过定位功能获取精确度的时间、经纬度和海拔高度等有效信息，并实时运用通信功能向卫星发回数据，将短信息回传到控制中心，完成监测迁徙路径的任务。
北斗定位精度可到达十几米，定位及通信功能已经被设置成自动启动模式，所以可以对藏羚羊迁徙路径进行准确、无障碍追踪。
对于科研人员来说，北斗定位提供的没有标识点的数据并不能直观说明藏羚羊的位置和迁徙路径。为了更直观显示位置及路径，将北斗定位结果通过数据协议，通过数据解析后提供给地图作为数据输入接口，定位结果实时显示在具有主要标识物的三维地貌图上。将北斗定位结果与地理信息相结合，借助于来源于资源卫星的“天地图”影像资源和三维山川地貌模型直观、立体地展示藏羚羊分布情况、迁徙路线等生态环境现状，为科考和环境物种保护提供了科学的参考依据。
为藏羚羊佩戴项圈
记者：由于监测藏羚羊的特殊工况，对功耗要求可谓苛刻，请问如何实现长达18个月的工作和待机时长？如何保障天线对准？
毕波：在藏羚羊“北斗定位项圈”研制过程中，由于772所具有完善的技术积累，整个研制过程比较顺利。研制重点是如何保障在高寒、高海拔的西藏高原这样的恶劣情况下保障项圈重量轻、寿命长的问题。电池质量约100克，整个项圈控制在500克以内。为了实现长达18个月的工作和待机时长做了两方面的工作。一方面基础功耗低，非工作状态下漏电控制到最低，基本上是微安级漏电，毫安级功耗，除了定时向卫星报告位置，以及驱动芯片里的时钟外，完全不用耗电，功耗控制在几十毫瓦。另一方面提供工作效率，芯片针对藏羚羊监测进行功能简化，同时经过程序优化，控制工作时间，以最快速度捕获卫星信号，以最快速度定位，每次定位时间仅需十几秒，最快1-2秒可以完成定位，并以最快速度把定位结果送出去，尽可能地节约用电。整个北斗定位模块工作功耗在国内最低，整个设备具备了快速捕获，快速定位，快速通信功能。该北斗定位项圈已经通过极限次数的定位通信测试，可确保长达18个月的工作和待机时长。
通过对“北斗定位项圈”的天线进行配重来实现对准天顶。项圈底部和顶部重量是3:1的关系，下面重些可以确保天线对准。藏羚羊在卧倒的时候项圈可能会偏斜，但行走的时候由于配重经过晃动又会重新对准。
记者：据报道，此前安装在藏羚羊身上的是法国Argos卫星系统设备，难以满足科考的需求、数据和精度也受到限制。与国外卫星跟踪设备相比，请您介绍一下此款北斗导航定位项圈如何应用了北斗短信息服务功能的优势？
毕波：“北斗卫星定位项圈”可与GPS定位设备和法国Argos卫星系统设备进行比较。
一是与GPS定位设备比，除了定位功能外增加了通信功能，一个设备可以解决2个设备的问题。由于地面网络覆盖不到无人区，因此利用地面网络的通信基本无法实现。“北斗定位项圈”解决了GPS等系统无法无法回传数据的问题，不仅提高了监测的频度、精度，还延长了监测的时间，电池有效时间长达18个月以上，完全足够监测藏羚羊一整年的迁徙路径。
二是与法国Argos卫星系统设备相比，定位和通信的精度和频度大大提高。Argos卫星是极地轨道卫星，导航和定位功能比较弱，数据频度低，定位精度较差，有时误差达几公里，而北斗定位可以到十几米。此前安装在藏羚羊身上的法国Argos卫星跟踪设备返回的数据不均匀，时快时慢，基本上为4天提供一次藏羚羊的位置。但是藏羚羊的奔跑速度极快，可达60km/h，4天一次的定位数据显然难以满足科考的需求，而且定位数据的有效性和精度有限，最终数据只能从国外的数据中心获取，且数据精度分好几个级别，研究人员反映说很多数据非实时、精度太低、可用性差。现在通过北斗定位项圈获得的实时数据很准，精度较高，通过实时通信可以监测藏羚羊的位置数据。该系统最大的优势在于由772所自主研发，其过程完全可控，且可以获得珍稀动物研究的第一手资料，不再需要依靠外国的技术支撑来购买昂贵的数据。
记者：“北斗定位项圈”作为低功耗北斗导航芯片开发的典型应用，请您介绍一下该产品的应用前景。
毕波：“北斗定位项圈”只是低功耗北斗导航芯片一个简单的典型应用，北斗导航应用面临的整体问题，是充分利用导航加通信功能，用于应急救灾、船载导航通信、特种车辆监控、环境监测、海洋浮标定位监测等领域。“北斗定位项圈”还可以通过不断改进、优化和完善，可以做得集成度更高、重量更轻、精度更高、功耗更低、交互式控制等，在诸多需要实时定位和监测的产业领域得到更广泛的应用。
记者：“据报道，基于北斗导航低功耗芯片的应急预警项目目前已在试点省份偏远山区进行示范应用，请您介绍一下该示范应用的情况。
毕波：基于北斗导航低功耗芯片的应急预警示范应用项目，主要解决突发灾区的实际问题。该应急预警项目已经在试点省份偏远山区应用。该项目可在地震、泥石流等自然灾害发生时，且受灾地区电力、通信、交通中断的情况下，通过北斗卫星系统实现灾区与外界去的沟通联系，有效服务于灾区应急预警和灾后救援。以前利用公众网络也实现过类似功能，但在受灾后出现过失效情况。中国面积大，我国手机移动通信网络覆盖区只占国土面积30%左右，且西部地广人稀，住得比较分散，但地震、泥石流等自然灾害更严重一些。北斗可以解决应急通信问题，且项目具有可复制性，可以先从小的试点地区做起，成功后可以向全国推广。在应急预警应用项目中，所需北斗设备从一个地级市的几千套可以发展到一个省的几万套，因此便可以形成北斗产业，可以逐渐解决北斗所面临的市场问题。
通过利用北斗导航定位项圈助力藏羚羊保护这一项目的开展，一方面可为藏羚羊研究提供有效的技术手段，为展现我国生态环境保护成果提供数据支持，同时更为北斗导航应用开拓出一个新的方向，并在延长北斗终端工作时间和高原恶劣环境应用等方面进行有效的技术尝试。据悉，今年利用北斗导航项圈将可以解决藏羚羊去哪栖息、路径如何的问题，明年这些佩戴项圈的藏羚羊去哪产仔的问题也将会得到解答，中央电视台也将历时两年对此做出相关报道，让我们共同期待中国北斗“芯”揭晓谜底的时刻！
