目前,中國北斗導航低端芯片技術已接近發(fā)達國家水平,但高性能測繪級衛(wèi)星導航芯片技術還控制在國外公司手里。而彼時才上大一的曹鼎,只上過一些相關專業(yè)理論課,遑論動手研發(fā)芯片了。
“剛進實驗室時,我東摸一下西摸一下,像個孩子似的,什么都不懂。那時就覺得研發(fā)芯片是不可能完成的事。”回憶當時的笨拙,曹鼎笑著說。
但指導老師卻認同曹鼎這個“天真”的建議,并鼓勵團隊勇敢探索。從以為“老師下達任務是在開玩笑”,到憑借《高性能數(shù)字基帶定位導航芯片設計》作品奪得第十四屆“挑戰(zhàn)杯” 省級特等獎和國賽資格,打破國外公司對我國導航芯片市場的控制,剛上大四的曹鼎感慨地說:“沒想到不可能的事情成了真。”
“北斗”科技創(chuàng)新團隊成員以大三和大四的本科生為主,專業(yè)涵蓋通信工程、電子信息工程和測控技術與儀器等,絕大部分來自學校卓越工程師計劃“3+1”試點班和集成電路設計“2+2”實驗班。依托學校的“IC集成電路基地”,2013年1月立項,9月實施,團隊開始設計芯片的征程。
冷啟動速度,是衡量高性能測繪級衛(wèi)星導航芯片先進的指標之一。剛開始,團隊用普通的算法做冷啟動代碼,結果冷啟動速度很慢,效果并不好。
“最初跟普通人通過網絡知識弄出的定位效果差不多。然而我們不斷修改,修改到根本沒有什么進步空間的時候,效果依舊不理想。”曹鼎說,僅僅花在改進算法的時間,就用了足足半年。當時,找不到攻關的路徑,解決不了難題,是團隊最為艱難的時刻。
這時候,指導老師提醒:可以試試用國外的一種算法。團隊的攻堅之路豁然開朗。
回過頭來看,曹鼎反省當初的固化思維。“本科生做一個突破性的東西很難,在參考別人經驗的基礎上慢慢摸索。中國這方面的起步較遲,我們所查到的資料較少,想學但找不到突破點”。
后來,團隊成員逐漸學著看英文論文,拓展思維與視野。“英文水平不高,英文論文不僅看得慢,還有抵觸心理。”曹鼎笑著說,一份十幾頁的英文論文,他曾用了一個多星期才懵懵懂懂看完。“但還是要全心全意去看,不懂就邊翻譯邊看”。
采用了新穎技術及優(yōu)化的信號處理算法,芯片的GPS信號的冷啟動速度達到了26s,這個速度與現(xiàn)在的世界紀錄持平。
而衡量芯片先進的另一指標——水平定位精度也達到世界級標準。該芯片的獨立定位水平精度經廣東產品質量監(jiān)督檢驗研究所鑒定為1.55米,這表明,該芯片不僅可以用于國防、電力和通信同步上,還可以安裝在移動網基站上,為手機、車載提供高精度的差分服務,達到世界上精度最高的亞米級(1米以內)定位。
“北斗”科技創(chuàng)新團隊研發(fā)和設計的高性能測繪級衛(wèi)星導航芯片不僅打破了國外公司對我國導航芯片市場的控制,對提升國內衛(wèi)星導航數(shù)字基帶信號芯片的研發(fā)技術水平也具有重要的參考價值。
團隊負責人曹鼎也收獲頗豐,他以第一作者身份申報了3項發(fā)明專利。
目前團隊正在積極備戰(zhàn)“挑戰(zhàn)杯”國賽。“把系統(tǒng)調試到穩(wěn)定狀態(tài),進一步提高精度和冷啟動速度,將錯誤代碼剔除……”曹鼎表示,如果項目成熟穩(wěn)定后,將進行“流片”程序。流片,意味著該芯片進入商業(yè)化階段。
“研發(fā)芯片是一個漫長的過程,漫長卻不難熬。一步一步做出來,每到一個階段很有成就感。”曹鼎說。