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1. 痛點(diǎn)問(wèn)題 元宇宙時(shí)代三維成像基礎(chǔ)設(shè)備和數(shù)字終端成像及顯示設(shè)備都將需要革命性的提升。同時(shí)，工業(yè)智能和基礎(chǔ)科學(xué)的快速發(fā)展也對(duì)感知和成像極限提出了更高的需求。 現(xiàn)有的成像技術(shù)，即攝像頭模組和3D成像模組，存在諸多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的缺陷，如抗擾動(dòng)性能差、占據(jù)空間大、功耗大、成本高等，特別是隨著傳感芯片像素?cái)?shù)的增加，傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)需要多級(jí)較大的昂貴鏡片才能實(shí)現(xiàn)高分辨率的成像性能，很難應(yīng)用于手機(jī)等小型化設(shè)備上，不足以適應(yīng)科技的高速發(fā)展。 “智能視覺(jué)感知芯片”將達(dá)成光學(xué)感知的技術(shù)革新并有效解決現(xiàn)存問(wèn)題。通過(guò)數(shù)字自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)矯正系統(tǒng)像差和環(huán)境像差、實(shí)現(xiàn)高速重構(gòu)目標(biāo)景物高精度三維信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)使用普通的低成本小型化單鏡片即可實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，同時(shí)該芯片能夠適用于不同的光學(xué)系統(tǒng)，包括大口徑天文成像，實(shí)現(xiàn)高分辨率遠(yuǎn)距離成像，克服大氣湍流干擾。 2. 解決方案 團(tuán)隊(duì)提出“智能視覺(jué)感知芯片”概念，該種芯片擁有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：全球領(lǐng)先的4D感知技術(shù)，自適應(yīng)抗干擾；創(chuàng)新的透鏡設(shè)計(jì)方案結(jié)合自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)算法，可通過(guò)單攝像頭模組實(shí)現(xiàn)原多攝像頭模組功能，大幅降低現(xiàn)有成本、體積和功耗，顯著提升分辨率。通過(guò)對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行多維度的密集采樣，將多維度的耦合信息解耦，重構(gòu)傅里葉面的非期望相位分布，實(shí)現(xiàn)高速大范圍的自適應(yīng)光學(xué)矯正，顯著降低光學(xué)成像系統(tǒng)尺寸與成本，提升成像效果，同時(shí)具備三維深度感知能力。 合作需求 尋求消費(fèi)電子等領(lǐng)域有相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)、市場(chǎng)推廣經(jīng)驗(yàn)，能推廣本技術(shù)落地的高科技企業(yè)，可以進(jìn)行深度合作。

作為信息化時(shí)代各領(lǐng)域發(fā)展的重要基礎(chǔ)與保障，信息安全是一個(gè)不容忽視的國(guó)家安全戰(zhàn)略。當(dāng)今信息安全領(lǐng)域廣泛使用的公鑰密碼體制主要都是基于經(jīng)典計(jì)算機(jī)“難以求解”的數(shù)學(xué)問(wèn)題所設(shè)計(jì)構(gòu)造的。近些年來(lái)，隨著量子計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)公鑰密碼體制不再安全。一方面，Shor算法、Grover搜索算法、量子傅里葉變換等算法相繼被提出，從理論上證明這些算法在量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行可以顯著縮短傳統(tǒng)公鑰密碼體制所依賴數(shù)學(xué)問(wèn)題的求解時(shí)間。另一方面，實(shí)際可行的量子計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，2019年，Google宣布制造出53量子比特的量子處理器“懸鈴木”，在絕對(duì)零度條件下可以在200秒完成超級(jí)計(jì)算機(jī)1萬(wàn)年的計(jì)算任務(wù)。在即將到來(lái)的“后量子時(shí)代”，我們需要更安全的密碼體制來(lái)保護(hù)隱私，也就是后量子密碼（Post-QuantumCryptography,PQC）。未來(lái)10年商用量子計(jì)算機(jī)將面世，在量子計(jì)算機(jī)面前，構(gòu)造傳統(tǒng)公鑰密碼體制所基于的數(shù)學(xué)難題將毫無(wú)安全性可言，進(jìn)而依賴密碼體制而構(gòu)建的信息安全系統(tǒng)及各種應(yīng)用將面臨著嚴(yán)峻的安全問(wèn)題，甚至存在被完全破解的潛在威脅，亟待研究抵御量子攻擊的密碼體制及其芯片實(shí)現(xiàn)技術(shù)。 2022年美國(guó)政府正式簽署安全法案，首次將后量子密碼納入美國(guó)國(guó)家安全備忘錄，同時(shí)還提出《量子計(jì)算網(wǎng)絡(luò)安全準(zhǔn)備度法案》，旨在指導(dǎo)推動(dòng)信息安全系統(tǒng)向后量子密碼學(xué)過(guò)渡。2022年9月7日，美國(guó)國(guó)家安全局(NSA)發(fā)布了《商業(yè)國(guó)家安全算法套件2.0》，其中將入選第三輪抗量子密碼標(biāo)準(zhǔn)化選擇的CRYSTALS-KYBER(以下簡(jiǎn)稱Kyber)算法列為國(guó)家安全系統(tǒng)未來(lái)過(guò)渡遷移的必備算法。我國(guó)也在后量子密碼領(lǐng)域積極跟進(jìn)，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，于2020年發(fā)布國(guó)內(nèi)首份量子安全白皮書(shū)，廣泛布局后量子密碼安全技術(shù)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)生態(tài)。目前后量子密碼算法的研究正在逐漸走向成熟與標(biāo)準(zhǔn)化，未來(lái)將有數(shù)十億新舊設(shè)備完成從傳統(tǒng)公鑰密碼體制向后量子密碼算法的遷移過(guò)程。在充分考慮安全性能、算法性能、便利性和合規(guī)性的前提下，研制出符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)且具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的后量子密碼SoC芯片并應(yīng)用，對(duì)于我國(guó)加快搶占后量子密碼國(guó)際領(lǐng)先地位，保障量子時(shí)代下的信息安全具有重要意義。 圖1 后量子密碼在未來(lái)信息安全領(lǐng)域的應(yīng)用 本成果提出一種應(yīng)用在云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心加密中的高性能隨機(jī)數(shù)生成哈希核心算子，實(shí)現(xiàn)了具有靈活性和高吞吐量的可配置Keccak核心。該核心可配置為支持多個(gè)采樣策略，通過(guò)高吞吐量隨機(jī)數(shù)擴(kuò)展發(fā)生器新型結(jié)構(gòu)達(dá)到11.7Gbps的吞吐率，性能表現(xiàn)為目前世界最高水平。 圖2 高性能后量子密碼哈希核心算子 在國(guó)際上首次提出了具有側(cè)信道SPA攻擊防御機(jī)制的可配置BS-CDT高斯采樣器。該設(shè)計(jì)基于CDT反演高斯采樣算法，通過(guò)真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器和隨機(jī)化功耗特性的電路結(jié)構(gòu)，采取隱藏相關(guān)數(shù)據(jù)的防御機(jī)制，高效獲取安全性更好的均勻分布隨機(jī)數(shù)，并可以有效抵御時(shí)間攻擊和潛在的功耗分析攻擊，顯著提高安全性。電路采樣精度可達(dá)112bit，新型多級(jí)快速查找表結(jié)構(gòu)極大縮短了概率函數(shù)分布表搜索時(shí)間，性能相較于同類設(shè)計(jì)提升近18倍。解決了高精度需求與采樣速度不匹配的沖突問(wèn)題，優(yōu)化了概率函數(shù)分布表的存儲(chǔ)資源，靈活劃分密碼系統(tǒng)中的高斯采樣值，并有效加固了后量子密碼系統(tǒng)數(shù)據(jù)前級(jí)的側(cè)信道安全性。 圖3 多模域計(jì)算兼容可重構(gòu)算術(shù)單元 針對(duì)后量子密碼計(jì)算量大，數(shù)據(jù)復(fù)雜的痛難點(diǎn)，優(yōu)化格數(shù)學(xué)難題中的數(shù)論變換（NTT）算法，實(shí)現(xiàn)了一種高性能NTT硬件加速單元。采用雙倍位寬乒乓式對(duì)稱存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)突破訪存限制，改進(jìn)模乘運(yùn)算單元關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，提高多項(xiàng)式運(yùn)算的效率，相比同類運(yùn)算操作下最先進(jìn)的設(shè)計(jì)快3.95倍。 圖4 靈活指令集型后量子密碼安全處理器芯片架構(gòu)及版圖 針對(duì)后量子密碼算法的多樣化計(jì)算需求，創(chuàng)新性地提出了一種多模域計(jì)算兼容型可重構(gòu)核心算子，能夠配置為不同模域下的關(guān)鍵運(yùn)算結(jié)構(gòu)，靈活支持Karatsuba、Toeplitz、NTT等運(yùn)算結(jié)構(gòu)。在配置為NTT結(jié)構(gòu)的運(yùn)算下，運(yùn)算性能與美國(guó)MIT研究團(tuán)隊(duì)在IEEEISSCC發(fā)表的相關(guān)成果保持國(guó)際同步水平，并具備更強(qiáng)的靈活性與通用性。 圖5 多模域計(jì)算兼容型可重構(gòu)核心算子 在團(tuán)隊(duì)積累多年的后量子密碼相關(guān)先進(jìn)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，在SMIC40nm工藝下實(shí)現(xiàn)了兩款后量子密碼芯片，能夠兼容國(guó)際最新標(biāo)準(zhǔn)的CRYSTAL-Kyber后量子密碼算法。后量子密碼Kyber芯片采用了高性能流水線結(jié)構(gòu)的蝶形運(yùn)算單元及高速NTT運(yùn)算單元，解決了加解密運(yùn)算中訪問(wèn)存儲(chǔ)器所帶來(lái)的速度瓶頸問(wèn)題。靈活指令集型后量子密碼芯片采用可編程自定義指令集架構(gòu)，基于多模域計(jì)算兼容的可重構(gòu)算術(shù)單元與可配置多功能哈希/隨機(jī)采樣核心算子，在實(shí)現(xiàn)高性能的后量子密碼運(yùn)算的同時(shí)提高了芯片的靈活性與適應(yīng)性。 圖6 后量子密碼Kyber處理器芯片架構(gòu)及版圖 圖7 靈活指令集型后量子密碼處理器芯片架構(gòu)及版圖

博志金鉆技術(shù)團(tuán)隊(duì)在磁控濺射領(lǐng)域深耕二十余年，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、單晶金剛石、單晶碳化硅覆銅板的量產(chǎn)，三英寸陶瓷覆銅板月產(chǎn)能10萬(wàn)片，包括各類種子層方案，銅層厚度0.5-100um，表面無(wú)毛刺、劃痕、色差等異樣，350度加熱平臺(tái)烘烤5分鐘不起泡。 一、項(xiàng)目進(jìn)展 已注冊(cè)公司運(yùn)營(yíng) 二、企業(yè)信息 企業(yè)名稱 蘇州博志金鉆科技有限責(zé)任公司 企業(yè)法人 潘遠(yuǎn)志 注冊(cè)時(shí)間 2022/3/31 注冊(cè)所在省市 江蘇省 蘇州市 組織機(jī)構(gòu)代碼 91610131MA712U7Q06 經(jīng)營(yíng)范圍 一般項(xiàng)目：技術(shù)服務(wù)、技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)咨詢、技術(shù)交流、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)推廣；金屬表面處理及熱處理加工；新材料技術(shù)研發(fā)；新材料技術(shù)推廣服務(wù)；電子元器件制造；集成電路制造；信息安全設(shè)備制造；通信設(shè)備制造；光通信設(shè)備制造；雷達(dá)及配套設(shè)備制造；光電子器件制造；真空鍍膜加工；表面功能材料銷售；金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料銷售；合成材料銷售；有色金屬合金銷售；半導(dǎo)體器件專用設(shè)備制造；新型陶瓷材料銷售；電子元器件零售；電子元器件批發(fā)；泵及真空設(shè)備制造；泵及真空設(shè)備銷售；通用設(shè)備制造（不含特種設(shè)備制造）；玻璃、陶瓷和搪瓷制品生產(chǎn)專用設(shè)備制造；電子專用材料研發(fā)；電子專用材料制造；特種陶瓷制品銷售；半導(dǎo)體器件專用設(shè)備銷售；集成電路設(shè)計(jì)；機(jī)械設(shè)備租賃；租賃服務(wù)（不含許可類租賃服務(wù)）（除依法須經(jīng)批準(zhǔn)的項(xiàng)目外，憑營(yíng)業(yè)執(zhí)照依法自主開(kāi)展經(jīng)營(yíng)活動(dòng)） 企業(yè)地址 江蘇省 蘇州高新區(qū)長(zhǎng)亭路8號(hào)大新科技園3幢二樓 獲投資情況 2021/07/01蘇州匯伯壹號(hào)創(chuàng)業(yè)投資合伙企業(yè)（有限合伙）天使輪1000萬(wàn)元 2022/03/22蘇州融享進(jìn)取創(chuàng)業(yè)投資合伙企業(yè)（有限合伙）preA輪2500萬(wàn)元 三、負(fù)責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時(shí)間 潘遠(yuǎn)志 鄧敏航 楊添皓 電子與信息學(xué)部/自動(dòng)化 2020/2024 陶佳怡 管理學(xué)院/大數(shù)據(jù)管理 2020/2024 林子涵 電氣工程學(xué)院/電氣工程及其自動(dòng)化 2020/2024 袁子涵 電氣工程學(xué)院/電氣工程及其自動(dòng)化 2020/2024 牟國(guó)瑜 電氣工程學(xué)院/電氣工程及其自動(dòng)化 2020/2024 楊志鵬 能源與動(dòng)力工程學(xué)院/強(qiáng)基（核工程與核技術(shù)） 2020/2024 田繼森 航天航空學(xué)院/工程力學(xué) 2020/2024 孫浩然 機(jī)械工程學(xué)院/機(jī)械工程 2020/2024 鄭力愷 電氣工程學(xué)院/電氣工程及其自動(dòng)化 2019/2023 王羿淮 管理學(xué)院/工商管理 2019/2025 李青卓 材料科學(xué)與工程學(xué)院/材料科學(xué)與工程 2018/2023 四、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 宋忠孝 材料學(xué)院/材料系 教授、博士生導(dǎo)師 核電領(lǐng)域；電化學(xué)、催化、電池領(lǐng)域；器件、封裝領(lǐng)域：高溫抗氧化燒蝕、高壓抗電弧燒蝕領(lǐng)域；輕量化領(lǐng)域硬質(zhì)涂層領(lǐng)域 王小華 電氣學(xué)院/電機(jī)電器及其控制 教授/博導(dǎo)，國(guó)家級(jí)人才計(jì)劃入選者（特聘教授），國(guó)家級(jí)青年人才計(jì)劃入選者（青年學(xué)者），教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才，陜西省青年科技標(biāo)兵。西安交通大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院/現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院副院長(zhǎng)、實(shí)踐教學(xué)中心（工程坊）副主任、教務(wù)處副處長(zhǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院副院長(zhǎng)，CIGRE開(kāi)關(guān)設(shè)備狀態(tài)評(píng)估工作組成員，中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電器智能化系統(tǒng)及應(yīng)用專委會(huì)委員 開(kāi)關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與壽命評(píng)估 田高良 管理學(xué)院/會(huì)計(jì)與財(cái)務(wù) 教授、博士生導(dǎo)師 財(cái)務(wù)預(yù)警；內(nèi)部控制與風(fēng)險(xiǎn)管理；資產(chǎn)評(píng)估；信用管理等 五、項(xiàng)目簡(jiǎn)介 蘇州博志金鉆科技有限責(zé)任公司是一家專門從事高功率半導(dǎo)體封裝材料研發(fā)生產(chǎn)的公司。以先進(jìn)的陶瓷表面金屬化技術(shù)為核心形成了包括（1）粉體表面改性；（2）熱壓燒結(jié)；（3）研磨、拋光；（4）陶瓷金屬化；（5）增厚、刻蝕；（6）預(yù)制金錫焊料；（7）激光切割等環(huán)節(jié)的完整高端熱沉材料生產(chǎn)體系。公司擁有完整的熱沉材料生產(chǎn)體系，致力于成為“國(guó)產(chǎn)化功率半導(dǎo)體器件熱沉材料領(lǐng)跑者”，為我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展添磚加瓦。 博志金鉆技術(shù)團(tuán)隊(duì)在磁控濺射領(lǐng)域深耕二十余年，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、單晶金剛石、單晶碳化硅覆銅板的量產(chǎn)，三英寸陶瓷覆銅板月產(chǎn)能10萬(wàn)片，包括各類種子層方案，銅層厚度0.5-100um，表面無(wú)毛刺、劃痕、色差等異樣，350度加熱平臺(tái)烘烤5分鐘不起泡。博志金鉆目前蘇州主體工廠面積超過(guò)5000平米，含萬(wàn)級(jí)潔凈間。擁有20余臺(tái)研磨拋光設(shè)備、10余臺(tái)燒結(jié)爐、4條臥式連續(xù)鍍膜設(shè)備、5臺(tái)立式鍍膜設(shè)備，以及超聲清洗、噴淋甩干等完善的配套設(shè)備。博志金鉆的工藝流程包括粉體表面改性、熱壓燒結(jié)、研磨/拋光、陶瓷金屬化、增厚/刻蝕、預(yù)制金錫焊料、激光切割，博志金鉆已經(jīng)建立了完善的產(chǎn)品生產(chǎn)管理及質(zhì)量監(jiān)控體系來(lái)進(jìn)行管控，完成了包括ISO9001、14001等認(rèn)證，并不斷完善產(chǎn)品檢測(cè)設(shè)備及手段，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。 公司積極進(jìn)行產(chǎn)品迭代和技術(shù)儲(chǔ)備，在高功率半導(dǎo)體封裝材料研發(fā)生產(chǎn)領(lǐng)域有著二十余年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。中國(guó)科學(xué)院院士孫軍教授和國(guó)家萬(wàn)人計(jì)劃領(lǐng)軍人才宋忠孝教授作為本公司首席科學(xué)家領(lǐng)銜公司技術(shù)研發(fā)，進(jìn)行陶瓷金屬化和半導(dǎo)體封裝基板領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的探索。潘遠(yuǎn)志帶領(lǐng)公司與西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心、金屬材料強(qiáng)度國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作進(jìn)行前沿技術(shù)開(kāi)發(fā)，團(tuán)隊(duì)與蘇州市產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、高新區(qū)共同設(shè)立蘇州思萃材料表面應(yīng)用技術(shù)研究所，是公司的技術(shù)支持和組織依托。目前公司已完成天使輪、preA輪數(shù)千萬(wàn)融資交割，公司投后估值逾2億元。

作為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的后起之秀，我國(guó)自主北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(BDS)近年來(lái)迅猛發(fā)展?！笆濉奔拔磥?lái)“十三五”期間，已有和正在發(fā)展大規(guī)模的各類地基北斗 /GPS 站網(wǎng)(CORS 網(wǎng)、GNSS/MET 網(wǎng)等)，同時(shí)，空基(無(wú)人機(jī)、有人機(jī))和天基觀測(cè)載荷 研制已提上日程。所有這些觀測(cè)數(shù)據(jù)將形成天空地一體化網(wǎng)絡(luò)的北斗大數(shù)據(jù)資源。隨著導(dǎo)航、 定位、授時(shí)等北斗傳統(tǒng)應(yīng)用的日趨成熟(圖 1)，北斗大數(shù)據(jù)附加值發(fā)掘及新型應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn) 業(yè)鏈的拓展將前景廣闊。本項(xiàng)目為導(dǎo)航衛(wèi)星創(chuàng)新增值應(yīng)用及北斗大數(shù)據(jù)信息的深度挖掘，將干擾導(dǎo)航定位精度的大氣折射、地表反射等誤差源，“變廢為寶”為遙感探測(cè)的信號(hào)源，在突破我國(guó)自主導(dǎo)航衛(wèi) 星遙感探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，從地基探測(cè)和空基(無(wú)人機(jī)、有人機(jī))探測(cè)兩個(gè)層面，實(shí)現(xiàn) 軟硬件一體化的北斗/GPS 雙模氣象水文生態(tài)多要素綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。方案及成果將面向行業(yè) 應(yīng)用需求，引進(jìn)吸收國(guó)際前端技術(shù)，緊密結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢(shì)，打造內(nèi)蒙古自治區(qū)成為國(guó)內(nèi)率 先開(kāi)展北斗氣象水文生態(tài)增值創(chuàng)新應(yīng)用的省份，拓展北斗大數(shù)據(jù)在氣象預(yù)報(bào)、智慧農(nóng)業(yè)、智 慧水利、生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用(圖 1)。圖 2 為北斗/GPS 環(huán)境多要素智能監(jiān)測(cè)與大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)總體方案。圍繞“數(shù)據(jù)獲取——數(shù)據(jù)存儲(chǔ)——分析挖掘——應(yīng)用服務(wù)”這一主線進(jìn)行。其中: 數(shù)據(jù)獲取分為地空天三類:(1)自主研發(fā)的低成本北斗/GPS 環(huán)境多要素智能監(jiān)測(cè)設(shè)備;(2)無(wú)人機(jī)搭載北斗/GPS 智能監(jiān)測(cè)傳感器;(3)GNSS 遙感衛(wèi)星。 環(huán)境監(jiān)測(cè)要素包括:農(nóng)業(yè)環(huán)境生態(tài)(土壤濕度、植被水分等)、氣象水文(大氣水汽、積雪深度、水位等)、海洋(潮位、風(fēng)場(chǎng)、鹽度、海冰等)。 該方案將充分發(fā)揮導(dǎo)航衛(wèi)星無(wú)源探測(cè)、高時(shí)空分辨率、低成本高產(chǎn)出、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，方案涉及的監(jiān)測(cè)要素及方法可實(shí)現(xiàn)同衛(wèi)星遙感(高分衛(wèi)星、降水衛(wèi)星、重力衛(wèi)星等) 監(jiān)測(cè)的有效結(jié)合和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，作為國(guó)土資源實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，共同實(shí)現(xiàn)國(guó)家級(jí)、 區(qū)域級(jí)空天地一體化物聯(lián)網(wǎng)遙感大數(shù)據(jù)智能監(jiān)測(cè)服務(wù)。清華大學(xué)在利用地基、空基北斗/GPS 觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行氣象水文生態(tài)要素監(jiān)測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)、 產(chǎn)品研發(fā)、軟硬件研發(fā)集成等方面具備豐富的研究積累，尤其針對(duì)我國(guó)自主北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的 創(chuàng)新應(yīng)用，團(tuán)隊(duì)成果國(guó)內(nèi)領(lǐng)先且得到國(guó)際同行的高度認(rèn)可，開(kāi)發(fā)并集成了一套完備的“北斗 /GPS 雙模多要素智能監(jiān)測(cè)”整體解決方案。除發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文外，已申請(qǐng)多項(xiàng)發(fā)明專 利和軟件著作權(quán)(表 1)，2016 年技術(shù)成果已通過(guò)軟硬件服務(wù)在青海(氣象/水利/環(huán)境)、四 川(農(nóng)業(yè)/氣象)、山東(農(nóng)業(yè))、北京(科研單位)等地取得了初期經(jīng)濟(jì)效益。中心已具備 的技術(shù)基礎(chǔ)與部分成果展示如圖 3-圖 6 所示，包括全國(guó)范圍地基綜合觀測(cè)站網(wǎng)建設(shè)(圖 3)、 空基試驗(yàn)與技術(shù)攻關(guān)(圖 4)、監(jiān)測(cè)產(chǎn)品研發(fā)(圖 5)、軟硬件設(shè)備自主研發(fā)(圖 6)。所有這 些技術(shù)積累將為本方案的順利實(shí)施提供有力保障。目前市場(chǎng)上尚無(wú)相關(guān)產(chǎn)品，并且本項(xiàng)目的成果產(chǎn)出可從如下幾個(gè)方向進(jìn)行多層次、全方 位的市場(chǎng)化對(duì)接:(1)軟件模塊:研制內(nèi)容一產(chǎn)出的氣象水文生態(tài)監(jiān)測(cè)要素估算軟件模塊，可同以北斗 導(dǎo)航定位為主打方向的企業(yè)對(duì)接，通過(guò)嵌入本軟件模塊，拓寬其業(yè)務(wù)范圍，在為農(nóng)業(yè)、氣象、 水利等部門提供導(dǎo)航定位服務(wù)的同時(shí)，融入氣象水文生態(tài)要素同步監(jiān)測(cè)的功能。不同需求定 制的軟件模塊按 1-10 萬(wàn)元每套計(jì)算，初期市場(chǎng)年需求量預(yù)計(jì) 50 套，預(yù)計(jì)每年產(chǎn)生收益 50-500 萬(wàn)元，市場(chǎng)成熟后可面向全國(guó)推廣，年收益可達(dá) 1000-5000 萬(wàn)元。(2)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品:研制內(nèi)容一產(chǎn)出的氣象水文生態(tài)監(jiān)測(cè)要素產(chǎn)品，如通過(guò) SDCORS 監(jiān)測(cè) 網(wǎng)絡(luò)附加得到的多要素監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)政府買單為行業(yè)公眾提供服務(wù)?？膳c高校、科研院 所等聯(lián)合申報(bào)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)科研項(xiàng)目，預(yù)計(jì)單個(gè)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi) 500-1000 萬(wàn)元。(3)新型監(jiān)測(cè)設(shè)備:研究?jī)?nèi)容二所產(chǎn)出的面向氣象農(nóng)業(yè)水文應(yīng)用的北斗/GPS 雙模氣象 水文生態(tài)多要素綜合監(jiān)測(cè)設(shè)備，具有低成本、小型化、多功能等優(yōu)勢(shì)，可獨(dú)立進(jìn)行市場(chǎng)推廣。 按單套收益 5 萬(wàn)元計(jì)算，初期市場(chǎng)年需求量 50 套，預(yù)計(jì)年收益 250 萬(wàn)元，市場(chǎng)成熟后可面 向全國(guó)推廣，年收益可達(dá) 500-3000 萬(wàn)元，并可與目前市場(chǎng)上通用的 GNSS 定位型接收機(jī)競(jìng) 爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)行業(yè)接收機(jī)的更新?lián)Q代及初期市場(chǎng)壟斷。(4)演示系統(tǒng):研究?jī)?nèi)容三所產(chǎn)出的北斗/GPS 雙模氣象水文生態(tài)多要素綜合監(jiān)測(cè)演示 系統(tǒng)，可率先在山東省(青島市)開(kāi)展示范應(yīng)用，且該創(chuàng)新應(yīng)用模式在全國(guó)具有推廣價(jià)值。 可聯(lián)合申報(bào)科研項(xiàng)目，預(yù)計(jì)單個(gè)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi) 500-1000 萬(wàn)元，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化推廣應(yīng)用，名 利雙收。

北斗Ⅱ高速鐵路路基沉降觀測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)是用 于指導(dǎo)高速鐵路路基工程施工，并在高速鐵路投入運(yùn)營(yíng)后進(jìn)行 持續(xù)觀測(cè)和災(zāi)害預(yù)警的自動(dòng)化系統(tǒng)。 其主要功能為：動(dòng)態(tài)連續(xù)觀測(cè)高速鐵路的重點(diǎn)路段的沉降 和位移情況，自動(dòng)報(bào)表，智能預(yù)測(cè)與評(píng)估。該系統(tǒng)不僅可以指 導(dǎo)高速鐵路路基的工程施工，而且可以在高速鐵路投入運(yùn)營(yíng)后 發(fā)揮重要的災(zāi)害預(yù)警功能。該系統(tǒng)具有高精度、全天候、動(dòng)態(tài) 連續(xù)、自動(dòng)化、智能化特點(diǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景！

僅面向軍工或軍民融合單位公開(kāi)

（一）項(xiàng)目背景 在實(shí)際應(yīng)用中，一些油氣管線的閥門與增壓設(shè)備安裝在偏遠(yuǎn)地區(qū)，沒(méi)有 4G/5G 基站信號(hào)覆蓋，無(wú)法對(duì)設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，是當(dāng)前面臨的一個(gè)主要問(wèn)題。項(xiàng)目采用北斗短報(bào)文通信技術(shù)，其直接依靠衛(wèi)星通信來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備遠(yuǎn)程控制，可以大大彌補(bǔ)這一短板，解決實(shí)際需求。 （二）項(xiàng)目簡(jiǎn)介 油氣管線的閥門通常分為開(kāi)關(guān)閥與調(diào)節(jié)閥，其中開(kāi)關(guān)閥只能進(jìn)行閥門的開(kāi)閉操作，調(diào)節(jié)閥又叫做氣動(dòng)執(zhí)行器，它可以控制閥門的開(kāi)度大小。此外工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及閥門的狀態(tài)信息還需要對(duì)各種傳感設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。用戶針對(duì)閥門或傳感器的控制或查詢指令需要通過(guò)北斗短報(bào)文或 4G/5G 的無(wú)線通信方式傳遞到控制系統(tǒng)。 項(xiàng)目研制的控制系統(tǒng)由一個(gè)微型控制單元（MCU）結(jié)合 RS232、RS485 通信端口，北斗收發(fā)機(jī)與 4G/5G 通信模塊、電磁繼電器，電流轉(zhuǎn)換電路，液晶屏，按鍵等硬件外設(shè)組成，相互協(xié)調(diào)共同實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)閥門及傳感器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、查詢與實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。 （三）關(guān)鍵技術(shù) 基于北斗短報(bào)文通信的指令收發(fā)與控制技術(shù) 一個(gè)控制系統(tǒng)可以同時(shí)控制兩路開(kāi)關(guān)閥，一路調(diào)節(jié)閥和八個(gè)傳感器，每個(gè)閥門與傳感器在一個(gè)控制系統(tǒng)下都有唯一的 ID 號(hào)，而一個(gè)用戶又能夠同時(shí)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制與查詢操作，針對(duì)北斗短報(bào)文自定義字段部分進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，形成三種功能的報(bào)文格式，包括指令發(fā)送報(bào)文，返回信息報(bào)文和定位信息報(bào)文。結(jié)合報(bào)文中的“設(shè)備卡號(hào)”、“閥門號(hào)”與“傳感器號(hào)”字段即可實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)同多個(gè)閥門與傳感器設(shè)備的協(xié)議組網(wǎng)；結(jié)合基于北斗短報(bào)文的閥門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的多路電磁繼電器與電流控制設(shè)備，既能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)多路開(kāi)關(guān)閥與調(diào)節(jié)閥進(jìn)行精確控制，還能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)閥門或傳感器的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)或預(yù)警，對(duì)設(shè)備所在地經(jīng)緯度信息進(jìn)行查詢，實(shí)現(xiàn)了用戶對(duì)多設(shè)備的雙向通信。 整個(gè)控制系統(tǒng)的指令接收，識(shí)別，處理，控制信號(hào)的生成，信息回傳等功能均是通過(guò)微型控制單元（MCU）的軟件部分實(shí)現(xiàn)的。閥門的反饋信號(hào)會(huì)通過(guò)控制系統(tǒng)的 IO 口進(jìn)行檢測(cè)，形成閉環(huán)控制，以防止指令的失效或是二次執(zhí)行，增加了控制系統(tǒng)的可靠性。

本項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化的市場(chǎng)定位為便于攜帶、操作性強(qiáng)、可進(jìn)行編程及二次開(kāi)發(fā)的教育行業(yè)。RoboLab-Edu自主仿生機(jī)器魚(yú)以熱帶盒子魚(yú)為原型，采用單關(guān)節(jié)仿生尾鰭取代無(wú)刷推進(jìn)器，有效降低設(shè)備運(yùn)行噪聲的同時(shí)節(jié)省了能量消耗；設(shè)備外殼采用光敏樹(shù)脂材料3D打印制成，兼具輕便度與硬度；通過(guò)重力滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的上浮下潛，控制更為靈活，具有水下圖像識(shí)別、水聲通信、路徑規(guī)劃等多種智能功能，最大下潛深度可達(dá)60m。 此機(jī)器魚(yú)的主要特點(diǎn)： 1.節(jié)能高效：采用單關(guān)節(jié)仿生尾鰭作為動(dòng)力源，利用反卡門渦街的驅(qū)動(dòng)原理，仿生推進(jìn)效率高達(dá)80%； 2.仿生設(shè)計(jì)：模擬熱帶盒子魚(yú)的外形與游動(dòng)方式， 機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，有效降低對(duì)水下環(huán)境的擾動(dòng)； 3.安全可靠：采用整體開(kāi)放，局部密封的設(shè)計(jì)， 配備紅外避障傳感器及照明燈，具有低電量返航、失聯(lián)返航等功能； 4.二次開(kāi)發(fā)：預(yù)留防水航插接口，可搭載PH、溫度等外接傳感器，開(kāi)發(fā)新的功能。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:旋翼無(wú)人機(jī)成功實(shí)現(xiàn)了把“人的眼睛”帶到空中，在民用消費(fèi)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本項(xiàng)目突破了多關(guān)節(jié)機(jī)械臂與旋翼無(wú)人機(jī)集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)把“人的眼睛和手臂”帶到空中，把無(wú)人機(jī)的能力從“非接觸觀測(cè)”提升到“接觸作業(yè)”，從而極大地拓展無(wú)人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。項(xiàng)目以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)，將其與飛行機(jī)械臂系統(tǒng)相結(jié)合，重點(diǎn)突破模塊化可重構(gòu)超輕型機(jī)械臂設(shè)計(jì)、復(fù)雜耦合系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)非結(jié)構(gòu)環(huán)境感知與理解、自主作業(yè)技能學(xué)習(xí)與發(fā)育、協(xié)同優(yōu)化行為決策與優(yōu)化等核心技術(shù)，研制出多軸電動(dòng)無(wú)人機(jī)+單機(jī)械臂、單旋翼帶尾槳無(wú)人機(jī)+雙機(jī)械臂兩種產(chǎn)品樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)其自主作業(yè)，為后續(xù)產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。本成果對(duì)于我國(guó)打造無(wú)人機(jī)新的產(chǎn)品形態(tài)、推進(jìn)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展、進(jìn)而搶占無(wú)人機(jī)技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的國(guó)際制高點(diǎn)具有重要意義；同時(shí)，作為典型軍民兩用產(chǎn)品，這種新技術(shù)具有巨大的軍民融合發(fā)展前景。項(xiàng)目階段:已成功研制出樣機(jī)系統(tǒng)、開(kāi)展飛行試驗(yàn)效益分析:本項(xiàng)目最大特色在于將機(jī)械臂技術(shù)與飛行機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了空中自主作業(yè)。完全突破了目前無(wú)人機(jī)只能完成非接觸、觀測(cè)類任務(wù)的局限，是無(wú)人機(jī)領(lǐng)域一種全新的產(chǎn)品形態(tài)、也非常有可能成為一種新業(yè)態(tài)。多自由度機(jī)械臂與無(wú)人機(jī)相集成（如下圖所示），機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)、甚至和外界環(huán)境相杰出，都給飛行器的控制帶來(lái)極大挑戰(zhàn)；同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)其對(duì)空中、地面的動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別、跟蹤、捕獲等作業(yè)，都需要很高的自主行為能力；相關(guān)的控制技術(shù)是本項(xiàng)目的亮點(diǎn)。

旋翼無(wú)人機(jī)成功實(shí)現(xiàn)了把“人的眼睛”帶到空中，在民用消費(fèi)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本項(xiàng)目突破了多關(guān)節(jié)機(jī)械臂與旋翼無(wú)人機(jī)集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)把“人的眼睛和手臂”帶到空中，把無(wú)人機(jī)的能力從“非接觸觀測(cè)”提升到“接觸作業(yè)”，從而極大地拓展無(wú)人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。項(xiàng)目以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)，將其與飛行機(jī)械臂系統(tǒng)相結(jié)合，重點(diǎn)突破模塊化可重構(gòu)超輕型機(jī)械臂設(shè)計(jì)、復(fù)雜耦合系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)非結(jié)構(gòu)環(huán)境感知與理解、自主作業(yè)技能學(xué)習(xí)與發(fā)育、協(xié)同優(yōu)化行為決策與優(yōu)化等核心技術(shù)，研制出多軸電動(dòng)無(wú)人機(jī)+單機(jī)械臂、單旋翼帶尾槳無(wú)人機(jī)+雙機(jī)械臂兩種產(chǎn)品樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)其自主作業(yè)，為后續(xù)產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。本成果對(duì)于我國(guó)打造無(wú)人機(jī)新的產(chǎn)品形態(tài)、推進(jìn)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展、進(jìn)而搶占無(wú)人機(jī)技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的國(guó)際制高點(diǎn)具有重要意義；同時(shí)，作為典型軍民兩用產(chǎn)品，這種新技術(shù)具有巨大的軍民融合發(fā)展前景。