融合創(chuàng)新，智享北斗“芯”應(yīng)用

· 文|和芯星通科技（北京）有限公司 黃磊 張玉鳳

融合創(chuàng)新，智享北斗“芯”應(yīng)用

· 文|和芯星通科技（北京）有限公司 黃磊 張玉鳳

一、引言

發(fā)展北斗產(chǎn)業(yè)，必須要有相應(yīng)的基礎(chǔ)芯片做支撐，否則既談不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也無法達(dá)到保障國家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)安全的目的。從這個(gè)意義上說，北斗芯片關(guān)系到整個(gè)北斗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。北斗芯片對(duì)整個(gè)北斗產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著重要作用。在與國際主流高精度高性能GPS競(jìng)爭(zhēng)中，性能卓越的的芯片和終端將主導(dǎo)市場(chǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)自主研發(fā)的北斗芯片，截至2014年一季度累計(jì)出貨已達(dá)200萬片以上；具備北斗定位功能的近4000萬部智能手機(jī)已投放市場(chǎng)。和芯星通Humbird芯片自2013年5月發(fā)布以來，已取得百萬銷量突破，形成在北斗產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)的核心技術(shù)和競(jìng)爭(zhēng)力，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗導(dǎo)航定位產(chǎn)品初具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

二、北斗應(yīng)用市場(chǎng)概述

按定位精度劃分，目前北斗的應(yīng)用市場(chǎng)主要分為高精度與導(dǎo)航型。高精度面向定位定向、測(cè)量測(cè)繪等精度要求極高的應(yīng)用領(lǐng)域；而導(dǎo)航型模塊主要滿足汽車導(dǎo)航、對(duì)講機(jī)、便攜設(shè)備等應(yīng)用。和芯星通產(chǎn)品精度覆蓋米級(jí)、亞米級(jí)到厘米、毫米級(jí)，一站式滿足衛(wèi)星導(dǎo)航核心基礎(chǔ)產(chǎn)品的應(yīng)用需求，如圖1所示。

圖1 三大市場(chǎng)北斗產(chǎn)品精度需求

三、 北斗創(chuàng)新應(yīng)用

2014年以來，除特種、行業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品不斷推陳出新，大眾消費(fèi)市場(chǎng)也涌現(xiàn)出另人耳目一新的產(chǎn)品，基于北斗的老人、兒童定位設(shè)備也已面世。

1.高精度應(yīng)用

根據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)官網(wǎng)的數(shù)據(jù)，相對(duì)于國外高精度市場(chǎng)占整個(gè)GNSS應(yīng)用市場(chǎng)的15%，國內(nèi)高精度市場(chǎng)僅占比3%；國外測(cè)繪地理信息僅占高精度應(yīng)用的10%且逐年減少，而國內(nèi)占比高達(dá)50%。我國高精度GNSS產(chǎn)業(yè)僅在測(cè)繪于地理信息方面發(fā)展較快，其它行業(yè)應(yīng)用基本處于初始期甚至空白，未來市場(chǎng)空間廣闊。北斗高精度應(yīng)用主要包括地理數(shù)據(jù)采集、高精度測(cè)量、機(jī)械控制等，CORS等，除此之外，近年來通過融合創(chuàng)新，北斗高精度方面也發(fā)掘了一些新的應(yīng)用。

（1）北斗智能駕考

北斗智能駕考系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)北斗高精度領(lǐng)域首個(gè)上萬量級(jí)應(yīng)用突破，通過引入高精度GNSS 定位技術(shù)不但可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地考試和實(shí)際道路考試中相關(guān)項(xiàng)目的驗(yàn)證（如車輛實(shí)時(shí)行駛位置，并線軌跡，掉頭位置，行車速度，車輪是否壓圓餅，側(cè)方停車是否壓邊線，是否壓出底庫線，定點(diǎn)停車是否進(jìn)入合格區(qū)等），可以更加準(zhǔn)確地驗(yàn)證駕駛員駕駛技術(shù)是否過關(guān)。

由和芯星通提供的高精度接收機(jī)產(chǎn)品通過雙頻或三頻RTK 差分技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)2cm的位置精度和0.03 m/s的測(cè)速精度，0.2°的定向精度完全滿足以駕駛員考試為代表的定位定向應(yīng)用。目前已經(jīng)在國內(nèi)主流駕考定向設(shè)備集成廠家實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用。

基于自主創(chuàng)新的UniFusion 技術(shù)，和芯星通針對(duì)定向應(yīng)用專門推出了單板雙天線板卡UB280，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，該板卡顯著改善城市道路環(huán)境下定位精度和可靠性，在保證性能的基礎(chǔ)下實(shí)現(xiàn)了RTK定位和高精度定向的二合一，完美替代傳統(tǒng)應(yīng)用上雙板卡雙天線的定位定向方案，體積成本顯著降低。

（2）精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)/自動(dòng)駕駛

據(jù)國外權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，從2013年到2018年亞太地區(qū)農(nóng)業(yè)市場(chǎng)將以25.16%的年復(fù)合增長率增長。 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在GNSS高精度測(cè)量行業(yè)中是一個(gè)新興的應(yīng)用市場(chǎng)，與處于成熟期的測(cè)量測(cè)繪行業(yè)相比，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)GNSS應(yīng)用處于導(dǎo)入期，國外進(jìn)口產(chǎn)品也未能形成規(guī)?；?yīng)。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，對(duì)GPS系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)來說都還是處女地，是推廣北斗兼容型高精度測(cè)量終端應(yīng)用的最佳時(shí)機(jī)和良好市場(chǎng)階段。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)北斗產(chǎn)品在2～3年內(nèi)，大部分替代進(jìn)口產(chǎn)品，成為北斗應(yīng)用的又一亮點(diǎn)。

農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)利用高精度的衛(wèi)星定位導(dǎo)航信息，由控制器對(duì)農(nóng)機(jī)的行駛方向、油門進(jìn)行控制，農(nóng)機(jī)按照設(shè)定的路線（直線或曲線）自動(dòng)行駛，減少作業(yè)的遺漏和重疊，提高農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量。同時(shí)，還可以在夜間和復(fù)雜氣象條件下作業(yè)，提高農(nóng)機(jī)作業(yè)效率，降低對(duì)機(jī)手的技能要求和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，該系統(tǒng)在起壟、播種、噴藥、收獲等農(nóng)田作業(yè)時(shí)都可以使用，可以提高農(nóng)業(yè)作業(yè)精度，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。和芯星通的多系統(tǒng)多頻RTK 技術(shù)可以提供優(yōu)于2cm的定位精度和0.2°的定向精度，并在智能駕考領(lǐng)域批量化應(yīng)用，可保證農(nóng)業(yè)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)所需的直線跟蹤和轉(zhuǎn)向精度。

（3）高精度車道級(jí)導(dǎo)航

北斗與GPS雙模聯(lián)合定位模式越來越得到市場(chǎng)的認(rèn)可， 就車載導(dǎo)航方面來說，車載前裝多系統(tǒng)兼容的優(yōu)勢(shì)越來越明顯，采用北斗/GPS雙模塊，與其他導(dǎo)航終端相比，搜星和定位速度更快，城市峽谷環(huán)境下定位更加穩(wěn)定、可靠，能更好地實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)體驗(yàn)。采用北斗高精度產(chǎn)品的車道級(jí)車載導(dǎo)航應(yīng)用也將極大可能改變未來的城市交通， 車載高精度（1米以內(nèi)）應(yīng)用，將有效幫助駕駛者解決城市中日益復(fù)雜道路識(shí)別難的問題， 例如立交橋與旁邊的輔路、近距離的平行路、近距離連續(xù)多路口等等。

另外借助北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)的北斗燃?xì)夤芫W(wǎng)監(jiān)應(yīng)用也是一個(gè)很典型的北斗高精度應(yīng)用。北斗高精度應(yīng)用由于具有北斗三頻優(yōu)勢(shì)，正受到越來越多的行業(yè)和領(lǐng)域的關(guān)注，前景相當(dāng)廣闊。

2.導(dǎo)航型應(yīng)用

增加信息的位置和時(shí)間屬性，使信息服務(wù)能力成倍提高，滿足人民群眾對(duì)信息化服務(wù)的多樣化需求，是提高信息化建設(shè)水平、全面建成小康社會(huì)的重要保障。在行業(yè)市場(chǎng)，北斗導(dǎo)航型應(yīng)用主要包括車輛調(diào)度和監(jiān)控、導(dǎo)航、航空航海、授時(shí)等。除此之外，在大眾應(yīng)用市場(chǎng)領(lǐng)域，北斗導(dǎo)航也日益發(fā)揮重要作用：

（1）前裝車輛導(dǎo)航

隨著城市建設(shè)進(jìn)程的加速，城市道路、高速公路發(fā)展迅速，日益密集的城市環(huán)境,停車樓和隧道等多層次的交通交匯給單一衛(wèi)星導(dǎo)航定位的導(dǎo)航系統(tǒng)帶來顯著的挑戰(zhàn)。伴隨這些需求，車輛導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)普及，且向多衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容方向發(fā)展。車載前裝產(chǎn)品經(jīng)過整車廠嚴(yán)格的質(zhì)量測(cè)試，具有穩(wěn)定、可靠的品質(zhì)保證。

基于慣性導(dǎo)航和組合導(dǎo)航技術(shù)，和芯星通面向車載前裝應(yīng)用，提供車規(guī)級(jí)產(chǎn)品，基于多系統(tǒng)融合的GNSS算法、GNSS+MEMS組合導(dǎo)航技術(shù)確保用戶能在衛(wèi)星信號(hào)被阻斷或妨礙時(shí)獲得連續(xù)、可靠的定位體驗(yàn)。

（2）個(gè)人定位

隨著社會(huì)的發(fā)展，衛(wèi)星導(dǎo)航及位置服務(wù)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾Y源，戶外休閑，如登山、野外探險(xiǎn)等；位置跟蹤，如為了方便對(duì)老人和孩子以及其他需要保護(hù)的特殊群體的監(jiān)護(hù)，實(shí)時(shí)得到被監(jiān)控目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡和位置等?；诙ㄎ坏年P(guān)愛需求、安全需求已廣泛滲透到老人、兒童、寵物、旅游等各個(gè)角落，每時(shí)每刻都在影響著我們生活的品質(zhì)、工作的效率、事業(yè)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步。

和芯星通面向個(gè)人定位領(lǐng)域推出北斗/GPS 雙模定位產(chǎn)品，基于超低功耗設(shè)計(jì)顯著延長待機(jī)時(shí)間，采用GNSS 多系統(tǒng)融合及高靈敏度設(shè)計(jì)，確保城市高樓等復(fù)雜環(huán)境下的連續(xù)可靠定位，如圖2所示。為弱勢(shì)群體關(guān)愛等個(gè)人定位業(yè)務(wù)保駕護(hù)航，為實(shí)現(xiàn)平安社會(huì)、和諧社會(huì)提供有力支持和保障。

圖2 個(gè)人定位產(chǎn)品

（3）便攜導(dǎo)航定位

便攜導(dǎo)航定位產(chǎn)品為用戶提供更為便捷的位置服務(wù)，如PND、對(duì)講機(jī)、集群應(yīng)用等，使用戶可以隨時(shí)隨地獲取位置信息。集成和芯星通北斗/GPS 雙模芯片/ 模塊的對(duì)講機(jī)，體積小巧、續(xù)航能力強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于如公共安全、機(jī)場(chǎng)、港口、地鐵、公安警務(wù)、物流快遞、等專業(yè)無線通信領(lǐng)域；也適用于個(gè)人戶外活動(dòng)、野外探險(xiǎn)等方向，目前在行業(yè)示范應(yīng)用中也取得了北斗首個(gè)過萬量級(jí)突破，如圖3所示。

圖3 便攜導(dǎo)航定位產(chǎn)品

四、發(fā)展趨勢(shì)展望

目前北斗產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用發(fā)展還處于起步階段，在國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)GPS一家獨(dú)大的現(xiàn)狀下，未來北斗與GPS雙模聯(lián)合定位模式應(yīng)該更能得到市場(chǎng)的認(rèn)可，不是簡(jiǎn)單的北斗替換GPS，落腳點(diǎn)在于真正滿足客戶的需要，在于提供更加穩(wěn)定、可靠的導(dǎo)航定位服務(wù)。

高精度領(lǐng)域，國際主流接收機(jī)已進(jìn)入三星/四星時(shí)代，主流板卡產(chǎn)品從基帶芯片化過渡到基帶射頻全芯片化，實(shí)現(xiàn)了小型化、低功耗、單板卡定位定向一體化，并有向大眾市場(chǎng)延伸的趨勢(shì)。 高精度方面，北斗系統(tǒng)獨(dú)特的三頻（B1/B2/B3），為國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航企業(yè)提供了一個(gè)彎道超車的機(jī)會(huì)，應(yīng)充分發(fā)揮北斗在提升定位可用性和定位精度的優(yōu)勢(shì)，提供性能更優(yōu)的多系統(tǒng)兼容接收機(jī)。

而導(dǎo)航領(lǐng)域則以提供高性價(jià)比的產(chǎn)品為主，在大眾消費(fèi)領(lǐng)域，GPS已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各個(gè)方面，占據(jù)全球90%以上的應(yīng)用服務(wù)，目前，智能手機(jī)和各種智能終端成了GPS應(yīng)用的主要領(lǐng)域，北斗也要不斷通過融合創(chuàng)新在大眾消費(fèi)領(lǐng)域滲透。未來芯片尺寸將繼續(xù)減小，與此同時(shí)，功耗也會(huì)減少，且隨著芯片工藝的發(fā)展，成本不會(huì)成為障礙；未來尺寸更小、集成度更高的芯片將用于消費(fèi)型智能手機(jī)。

總之，融合是大的趨勢(shì)，體現(xiàn)在行業(yè)需求與大眾、民生需求融合、定位與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等其他行業(yè)融合，通過模式創(chuàng)新，北斗有望走進(jìn)更廣闊的大眾應(yīng)用。