時間精度控制在億分之一秒！河南職業技術學院學生團隊這樣“參北斗”

說起北斗，大家并不陌生，古代，人們通過北斗七星來辨認方向，現在，北斗系統是我們日常生活中經常用到的導航。

現如今，北斗系統已經遍及我們的日常生活，無論是指路，工作、還是游戲都具有廣泛的應用。當然，在日常生活中用不到這么高精度的授時，但是在航天、金融、通信、電力等關系國計民生的領域，擁有獨立精準的計時能力和穩定可靠的授時能力十分重要。

近日，在中國國際大學生創新大賽（2024）河南省選拔賽中，河南職業技術學院電子與物聯網學院電子信息工程技術專業學生團隊憑借“華芯時空——北斗導航系統高精度定位授時模塊”項目，獲得一等獎。

該團隊歷經兩年多時間，通過對設備級接收機進行功能裁剪，程序移植、適配、調試等工作，成功研發出DO-033模塊。這個看起來只有半個手掌大小的路板，卻能將定位精度達到1米，時間精度控制到億分之一秒，團隊的這個成績放眼國內也能位居全國第一梯隊。

目前市面北斗接收機主要分為芯片級、模塊級和設備級三大類型產品，分別適用于不同的應用場景，但優缺點也非常明顯。芯片級體積小、價格低、但精度差，適用于物聯網、個人終端等民用設備，比如我們的手機里面的就是芯片級北斗接收機；大型設備級接收機精度高，但體積大、價格高，適用于工業、軍工等領域；在通信、信號處理、軟件無線電等對性能、體積、價格都有折中需求的領域，就需要模塊級接收機。據團隊負責人孫嵩斐介紹，目前國內的模塊級產品定位、時間精度低、體積大、電磁兼容優化性差導致穩定性差，國外產品價格昂貴，國內缺少一款功能全、精度高、價格低、體積小、穩定性好的模塊級接收機，這也是他們做這個項目的出發點。

兩年時間，無數個日夜，啃原理、想方法、做實驗……在歷經數次迭代后，團隊終于成功研發出了DO-033模塊，在保證性能的同時兼顧體積，極大地滿足了對體積和性能都有需求的應用場景。目前，DO-033模塊已進行第三方權威檢測，在定位、時間、頻率、精度等關鍵指標全面領先，已經達到了國外同類產品的性能，雖然體積比進口產品略大，但是價格不到其一半。

一個小模塊，竟然有這么大的能量，團隊是咋做到的？除了定位精度達到1米，時間準確度達到10納秒，頻率準確度達到2*10-12之外，該團隊在研發中，還突破了兩大技術創新點，一是采用一片以FPGA為核心的高速時頻處理硬件架構設計，處理精度提升一倍以上，體積減少約50%；二是采用高低壓模數電混合電磁兼容優化技術，提高電路密度，減小體積，保證電路穩定性，將體積進一步減小約30%。

回顧研究過程，團隊的每個人都深刻認識到團隊合作的重要性，在學院劉擁軍博士和陳群副教授的指導下，團隊從市場調研、痛點分析、技術研發到產品落地，每個環節都需要成員間相互配合完成，大家各展所長、交流提升，不斷開拓思維，確保了項目在每個階段的順利推進和最終實現。

目前，團隊已經成立公司，申請了8項專利，授權3項，其高超的技術水準讓多家單位和企業拋來合作“橄欖枝”，其打造的產品已在學校校企合作單位完成150套代加工小批量生產，經在無線電、通信等領域試用后，反響良好。其中，在軟件無線電行業，武漢一家公司考察后，直接采用該團隊研發的模塊代替了原有的進口模塊，該模塊在保證性能的情況下，成本降低了一倍；在時頻系統集成行業，鄭州一家公司試用該模塊代替原進口模塊后，單個設備成本降低8000多元；在信號處理行業，鄭州、成都各一家公司使用該模塊代替原有國產模塊，體積減小了約30%，性能提升50%以上；在應急救災通信系統，一頭部企業采用該模塊替代其原有國產模塊，價格相當的情況下，通信速率提升了約80%。截至目前，該項目已直接帶動就業13人，未來可間接帶動上下游產業鏈就業超200余人。

據悉，該團隊未來還將充分發揮技術創新和市場優勢，推出功能更齊全，性能更高的北斗模塊級接收機，提升設備的國產自主化程度和抗干擾性能，讓（北斗）天上好用，（DO-033模塊）地上用好，助力學校學科建設，實現創學互惠，推動我國北斗模塊實現換道超車。本項目也作為典型案例被運用到省級重點教改項目當中。

來源：河南職業技術學院