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百元級(jí)國產(chǎn)RTK板卡能否改變高精度定位市場(chǎng)格局？

by 泰伯網(wǎng)


文 | 泰伯網(wǎng)

 

“很遺憾的是，由于美國制裁，華為領(lǐng)先全球的麒麟系列芯片在9月15日之后無法制造，將成絕版。”在中國信息化百人會(huì)2020年峰會(huì)上，華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)CEO余承東遺憾地表示：“這真的是非常大的損失，非常可惜！”

 

歐洲GNSS管理局發(fā)布的《GNSS市場(chǎng)報(bào)告（2019）》顯示，全球宏觀趨勢(shì)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)和個(gè)人GNSS 應(yīng)用，延續(xù)近幾年的顯著增長，包括設(shè)備和服務(wù)在內(nèi)的全球GNSS市場(chǎng)未來十年將繼續(xù)擴(kuò)展。其中，智能手機(jī)仍是最大GNSS設(shè)備市場(chǎng)。

 

“麒麟芯片停產(chǎn)之后，支持北斗定位功能的手機(jī)芯片國產(chǎn)化率會(huì)非常低。”某北斗產(chǎn)業(yè)內(nèi)人士感慨：“在北斗產(chǎn)業(yè)中，市場(chǎng)最大、應(yīng)用最多的領(lǐng)域，就是帶有定位功能的手機(jī)芯片，每年有多達(dá)幾十億片的市場(chǎng)量級(jí)。然而，這個(gè)市場(chǎng)基本上被國外的品牌壟斷了。雖然都支持北斗，但是芯片不是國產(chǎn)的。麒麟芯片停產(chǎn)之后，這個(gè)領(lǐng)域的芯片國產(chǎn)化率就相當(dāng)?shù)土耍@的確讓人非常痛心。” 

 

不甘的情緒圍繞在每個(gè)科技產(chǎn)業(yè)工作者心頭，甚至為此前北斗全球定位系統(tǒng)組網(wǎng)完成并投入運(yùn)營的自豪感，帶來了一絲陰影。

 

要真正用好北斗，做好“北斗+”，北斗人仍然任重而道遠(yuǎn)。

 

 

01 | 高精度定位產(chǎn)品助力國產(chǎn)GNSS產(chǎn)業(yè)突圍

我們總說北斗要和GPS比一比，但北斗企業(yè)和做了幾十年的GPS跨國巨頭相比畢竟存在經(jīng)驗(yàn)上的差距。在這種情況下，國內(nèi)企業(yè)利用差異化競(jìng)爭來實(shí)現(xiàn)以小博大、以弱勝強(qiáng)是一種合理的戰(zhàn)略，而高精度定位正是北斗系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)差異之一。

 

北斗系統(tǒng)（后簡稱BDS）從設(shè)計(jì)初期就考慮到了高精度定位的需求。因此，相較GPS系統(tǒng)，利用北斗系統(tǒng)開展與高精度位置服務(wù)具備以下優(yōu)勢(shì)：一是擁有現(xiàn)代化的三頻導(dǎo)航信號(hào)，二是具備完善的地基增強(qiáng)網(wǎng)，三是亞太地區(qū)衛(wèi)星數(shù)量較多，可以更好地支持高精度位置服務(wù)。

 

BDS支持B1/B2/B3三頻現(xiàn)代化信號(hào)體制，B1C、B2a、B2b、B3I都分別具備自己的信號(hào)特點(diǎn)，能夠更好的估計(jì)電離層誤差，并有效降低多徑誤差，提升高精度定位的可靠性與可用性。同時(shí)，我國已建設(shè)相對(duì)完善的地基增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，完成了全國覆蓋，為高精度衛(wèi)星定位的大規(guī)模商用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。此外，BDS在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了與各大導(dǎo)航系統(tǒng)的兼容互操作，BDS在亞太地區(qū)可見衛(wèi)星達(dá)到20多顆，遠(yuǎn)超其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，BDS與GPS、Galileo、GLONASS等系統(tǒng)加起來可用導(dǎo)航衛(wèi)星達(dá)到100多顆，大幅提升了在遮擋環(huán)境下可見衛(wèi)星數(shù)，從而提升了高精度定位的穩(wěn)定性與連續(xù)性。

 

與動(dòng)輒幾十億的手機(jī)GNSS、可穿戴GNSS產(chǎn)品相比，現(xiàn)階段，高精度衛(wèi)星定位產(chǎn)品的市場(chǎng)體量并不大，但是擁有百倍量級(jí)的增長潛力。高精度定位能夠?yàn)樽詣?dòng)駕駛提供精確的時(shí)空信息。可以合理設(shè)想，未來五到十年，自動(dòng)駕駛行業(yè)會(huì)迎來變革，甚至所有的車輛都安裝高精度定位相關(guān)產(chǎn)品。工信部、發(fā)改委、科技部印發(fā)的《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》指出：2025年半自動(dòng)駕駛與有條件自動(dòng)駕駛新車裝配率達(dá)到25%。若相關(guān)車輛全部安裝高精度定位系統(tǒng)，產(chǎn)值將達(dá)到百億級(jí)別。為適應(yīng)自動(dòng)駕駛發(fā)展，國家主管部門正在審慎放松對(duì)高精度地圖的管制，自動(dòng)駕駛迎來新的發(fā)展契機(jī)。近期，自然資源部和國家保密局發(fā)布《測(cè)繪地理信息管理工作國家秘密范圍的規(guī)定》，擴(kuò)大了非秘密數(shù)據(jù)的范圍，給自動(dòng)駕駛相關(guān)技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用打開空間。

 

02 | 高價(jià)成制約市場(chǎng)發(fā)展的重要因素之一

高精度定位能夠讓導(dǎo)航分清車道，帶來更好的用戶體驗(yàn)。但是一直以來高精度定位僅僅局限于行業(yè)客戶，每年終端銷量只有十多萬臺(tái)，主要有以下兩個(gè)原因：

 

一是高精度定位的差分服務(wù)不夠完善。高精度衛(wèi)星定位是基于RTK/PPP（采用載波相位差分技術(shù)）定位來運(yùn)行的，定位需要的差分服務(wù)代價(jià)較高，覆蓋不全。

 

二是價(jià)格昂貴。此前，高精度定位產(chǎn)品價(jià)格居高不下，一般在數(shù)千元級(jí)別，而普通定位模塊只需要十幾元。同時(shí)，由于衛(wèi)星定位在城市環(huán)境中容易被遮擋，需要用到組合導(dǎo)航，而工業(yè)級(jí)組合導(dǎo)航的價(jià)格更加昂貴，一般為數(shù)萬元~數(shù)十萬元不等。

 

隨著北斗系統(tǒng)覆蓋全球，幾大移動(dòng)運(yùn)營商紛紛入局地基增強(qiáng)網(wǎng)，差分服務(wù)的問題已初步得到解決。未來，甚至可以在5G流量中自帶差分服務(wù)，助力更便宜、更緊湊和真正可規(guī)模化擴(kuò)展的高精度GNSS解決方案，為大眾市場(chǎng)做好準(zhǔn)備。

 

差分服務(wù)完善后，制約高精度市場(chǎng)發(fā)展的主要因素就是價(jià)格。高精度定位產(chǎn)品之所以價(jià)格昂貴，是因?yàn)榧夹g(shù)壁壘較高：高精度定位產(chǎn)品研發(fā)周期很長，需要同時(shí)掌握基帶信號(hào)處理、RTK算法、射頻工藝以及芯片設(shè)計(jì)等技術(shù)；而高精度組合導(dǎo)航需要同時(shí)精通衛(wèi)星導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航，只有把組合導(dǎo)航深入到信號(hào)捕獲跟蹤、模糊度解算等算法底層，才能把產(chǎn)品做好。

 

隨著國產(chǎn)高精度產(chǎn)品的成熟穩(wěn)定，這一問題有望得到解決，相關(guān)產(chǎn)品的價(jià)格有望下降十倍甚至百倍。

 

03 | 899元RTK板卡能否改變高精度市場(chǎng)格局

近日， bynav（湖南北云科技有限公司）正式發(fā)布了多款基于自研芯片的RTK板卡以及工業(yè)級(jí)組合導(dǎo)航板卡，產(chǎn)品價(jià)格極具沖擊力：

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C1系列板卡尺寸為46×71mm，支持GPS、BDS、Galileo、GLONASS、QZSS、NavIC等全系統(tǒng)全頻點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)，支持雙天線定向，并支持外接IMU、里程計(jì)、激光雷達(dá)或視覺SLAM實(shí)現(xiàn)組合導(dǎo)航。

 

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A1系列板卡支持高精度組合導(dǎo)航，尺寸與C1一致，集成了工業(yè)級(jí)慣導(dǎo)，陀螺零偏為2.7deg/hr，內(nèi)置深耦合算法、傾斜測(cè)量算法，能夠在遮擋環(huán)境下提供可靠的高精度定位，也能夠協(xié)助RTK終端完成無校正傾斜測(cè)量，甚至完成無信號(hào)環(huán)境測(cè)量。

 

“低價(jià)不是我們的目的，之所以把價(jià)格訂到899元與3980元，就是為了讓大家能夠用到性能優(yōu)秀，價(jià)格厚道的產(chǎn)品，讓高精度定位能夠應(yīng)用到更多的行業(yè)，促進(jìn)市場(chǎng)繁榮發(fā)展。”北云科技CEO向?yàn)楸硎尽?/p>

 

bynav北云科技的研發(fā)團(tuán)隊(duì)從2002年開始從事北斗研發(fā)工作，經(jīng)歷了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的洗禮，對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有著深刻的理解，因此才能夠做出物美價(jià)廉的高精度定位產(chǎn)品。公司已與駕考市場(chǎng)龍頭企業(yè)、A股上市公司多倫科技達(dá)成全面合作，每天都有數(shù)萬臺(tái)北云科技的高精度產(chǎn)品為全國各個(gè)城市的駕考系統(tǒng)提供可信的厘米級(jí)定位。

 

bynav北云科技正是依靠在駕考領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)先地位，依靠在全國數(shù)萬臺(tái)駕考車輛上的產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累，以及多年的專注研發(fā)，才完成了高精度基帶芯片Alita與高精度射頻芯片Ripley的批產(chǎn)，成為全球少數(shù)幾家擁有自研高精度定位芯片并批量應(yīng)用的企業(yè)之一。

 

▲2018年在譚述森院士等專家領(lǐng)導(dǎo)的見證下，北云科技與駕考駕培行業(yè)龍頭企業(yè)多倫科技簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，全面采用北云科技板卡替代國外進(jìn)口板卡，北云科技在駕考駕培行業(yè)取得市場(chǎng)領(lǐng)先地位。

 

向?yàn)榻榻B：“本次發(fā)布的組合導(dǎo)航產(chǎn)品跟國外的標(biāo)桿產(chǎn)品性能相當(dāng)，但是價(jià)格卻是該產(chǎn)品的幾十分之一。我們相信，當(dāng)同等質(zhì)量的產(chǎn)品價(jià)格降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，甚至兩個(gè)數(shù)量級(jí)之后，將帶來一系列化學(xué)反應(yīng)，讓更多的行業(yè)嘗試應(yīng)用高精度定位產(chǎn)品，促進(jìn)整個(gè)市場(chǎng)繁榮發(fā)展。”

 

C1與A1系列產(chǎn)品已經(jīng)在駕考駕培、自動(dòng)駕駛、測(cè)量測(cè)繪等領(lǐng)域得到了大客戶認(rèn)可。

 

知名自動(dòng)駕駛企業(yè)希迪智駕常務(wù)副總經(jīng)理應(yīng)龍?jiān)u價(jià)稱：“我司致力于打造能落地的智能駕駛商用車及關(guān)聯(lián)技術(shù)產(chǎn)品，而組合導(dǎo)航產(chǎn)品是自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)，因此我在幾年前就開始布局，與北云科技對(duì)接了組合導(dǎo)航項(xiàng)目，見證了他們的快速成長。北云科技的組合導(dǎo)航產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用在我們的無人掃地車、自動(dòng)駕駛重卡等產(chǎn)品中，性能能夠媲美國外十多萬的產(chǎn)品。”

 

▲CIDI希迪智駕的無人掃地車和自動(dòng)駕駛重卡正在使用北云科技的組合導(dǎo)航產(chǎn)品

 

04 | 國產(chǎn)RTK板卡與美國競(jìng)品的PK

“測(cè)繪行業(yè)中一部分人對(duì)北斗信號(hào)的精度與穩(wěn)定性還心存疑慮，更愿意相信GPS信號(hào)，更愿意相信國外的高精度接收機(jī)。”中南大學(xué)研究生院副院長、湖南省測(cè)繪學(xué)會(huì)理事戴吾蛟教授說道，“因此我們組織人手對(duì)北斗與GPS的信號(hào)質(zhì)量、RTK定位精度進(jìn)行了較全面的測(cè)試，整個(gè)測(cè)試耗時(shí)3周，選取了6個(gè)典型場(chǎng)景，相關(guān)的測(cè)試數(shù)據(jù)全部上傳到網(wǎng)絡(luò)可供下載。”

測(cè)試設(shè)備采用2臺(tái)北云科技的C1接收機(jī)，以及2臺(tái)美國某品牌的R9接收機(jī)。不同品牌的接收機(jī)使用各自品牌的基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，通過功分器連接到同一個(gè)流動(dòng)站天線。測(cè)試軟件使用中南大學(xué)研制的GNSS數(shù)據(jù)處理軟件CSUDMS進(jìn)行后處理解算，采用RMS作為后處理解算精度的評(píng)價(jià)指標(biāo)；使用由捷克國家大地測(cè)量、地形與地圖制圖研究所開發(fā)的Anubis軟件進(jìn)行觀測(cè)數(shù)據(jù)QC檢測(cè)，采用MP值、DI值、SLPS、O/Slps作為觀測(cè)數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

 

入門小知識(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)含義如下：

(1) MP值 – 偽距多徑值，體現(xiàn)板卡的多路徑效應(yīng)抑制能力；用偽距和載波相位觀測(cè)值加權(quán)計(jì)算；MP1＜50、MP2＜75為佳（單位：cm），數(shù)值越小，表示板卡的多路徑效應(yīng)抑制能力越強(qiáng)。

(2) DI – 觀測(cè)數(shù)據(jù)完整率；用板卡輸出的有效觀測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量，除以用衛(wèi)星星歷計(jì)算的理論觀測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量；數(shù)值越大，表示板卡輸出的觀測(cè)數(shù)據(jù)越完整。

(3)SLPS – 周跳數(shù)；GNSS載波相位測(cè)量值，由于衛(wèi)星信號(hào)的失鎖而導(dǎo)致的整周計(jì)數(shù)的跳變或中斷的次數(shù)；周跳數(shù)越少，表示信號(hào)跟蹤越穩(wěn)定。

(4) O/slps – 每周跳觀測(cè)量；用板卡輸出的有效觀測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量，除以檢測(cè)到的周跳數(shù)（周跳數(shù)為0時(shí)，除數(shù)取1）；O/Slps＞200為佳，數(shù)值越大，表示信號(hào)的周跳數(shù)越少。

(5) RMS – 均方根誤差；真值與每個(gè)測(cè)試值的偏差的平方和與測(cè)試次數(shù)的比值的平方根，體現(xiàn)測(cè)試值與測(cè)試均值之間的偏差程度，即精度。

 

測(cè)試環(huán)境：

▲選取的6種苛刻場(chǎng)景，進(jìn)行全面的信號(hào)質(zhì)量測(cè)試

 

測(cè)試結(jié)果：

 

|測(cè)試結(jié)果表明

在開闊環(huán)境下，BDS信號(hào)和GPS信號(hào)性能相當(dāng)。在樹蔭遮擋、水池多徑和各類干擾環(huán)境下，BDS的定位精度都明顯高于GPS，信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)（抗多徑能力、信號(hào)穩(wěn)定跟蹤和周跳探測(cè)與修復(fù)的能力）整體優(yōu)于GPS。

 

“我的研究方向之一是利用北斗做變形監(jiān)測(cè)應(yīng)用，很多地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)點(diǎn)都比較偏遠(yuǎn)、地勢(shì)險(xiǎn)峻，在產(chǎn)品部署完成后，基本不太可能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，因此對(duì)產(chǎn)品的可靠性要求較高。本次測(cè)試采用的北云科技的高精度板卡已經(jīng)被用于多個(gè)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，有的項(xiàng)目已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行近一年時(shí)間，板卡的性能與穩(wěn)定性都非常好，能夠媲美國外競(jìng)品。經(jīng)過這次的比測(cè)，也用數(shù)據(jù)證明了國產(chǎn)的北斗產(chǎn)品不弱于美國的GPS產(chǎn)品。” 戴吾蛟教授點(diǎn)評(píng)道。

 

▲地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中正在使用北云科技的高精度定位板卡

 

從測(cè)試數(shù)據(jù)及市場(chǎng)反饋來看，國產(chǎn)高精度產(chǎn)品已具備與國外產(chǎn)品一較高下的競(jìng)爭力，且更具備價(jià)格優(yōu)勢(shì)。可以預(yù)見，自動(dòng)駕駛、機(jī)器人等應(yīng)用場(chǎng)景的加速發(fā)展將為該類產(chǎn)品帶來廣闊市場(chǎng)空間，未來，國產(chǎn)北斗高精度定位產(chǎn)品或?qū)⒊蔀榍藙?dòng)國際GNSS市場(chǎng)的重要砝碼。

 

對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)下載鏈接：

https://www.bynav.com/cn/resource/bywork/geek-observation/gps-vs-bds.html

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