北斗二代芯片：逐步产业化 兼容成趋势

北斗二代芯片：逐步产业化 兼容成趋势

      全球卫星定位系统不仅仅是系统上的竞争，更是应用与服务市场的竞争。北斗系统除了要在技术上要有明显的突破和创新的同时，一定要在产业应用与服务发展整体策略上有所创新。

      近日，中国第四颗北斗二代导航卫星送入太空预定轨道，标志着北斗卫星导航系统组网建设又迈出重要一步。这被国外媒体解读为中国导航系统对伽利略系统的完胜、对美国GPS的挑战。目前我国北斗二代卫星导航系统正按照“三步走”发展战略稳步推进，到2012年将覆盖亚太区域，到2020年将覆盖全球。北斗卫星导航系统研制正处于第二步的关键阶段，正在向第三步迈进,我国卫星导航产业将迎来新的曙光。

      传承中有突破

      目前在全球卫星定位系统中，有美国的GPS系统、欧盟的伽利略系统、俄罗斯的格洛纳斯系统和中国北斗二代系统等。卫星导航定位服务面临巨大的发展机遇和空间，是航天大国争相发展的空间应用领域。为提高导航定位精度和抗干扰能力，美国正在致力于发展新一代的GPS，俄罗斯也在更新格洛纳斯系统，欧盟也在升级伽利略导航定位系统，我国北斗二代系统加快组网是必然选择。

      我国北斗二代导航卫星是建立在北斗一代区域卫星导航系统基础上的。中国在2000年和2003年先后发射了3颗“北斗”静止轨道试验导航卫星，组成了北斗一代区域卫星导航系统。该系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS功能，已成功应用于测绘、电信、渔业、国家安全等领域，产生了诸多显著的经济效益和社会效益。而中国即将建立的北斗二代系统主要提供定位功能，其无论是导航方式还是覆盖范围上和其他全球卫星定位系统非常类似。在未来的若干年内，北斗二代系统与包括GPS、格洛纳斯和伽利略在内的其他GNSS系统构成既竞争又互补的局面。

      “在设计上，北斗二代射频芯片设计要北斗一代芯片要简单一些，因为北斗一代终端需要收发功能，而北斗二代终端只需定位功能即可。”北京广嘉创业电子技术有限公司销售经理陈槐接受《中国电子报》记者专访时指出，“北斗二代终端如果只提供定位功能，就不需要功放；如其需要支持通信、授时等功能，则加上北斗一代功放即可。”西安华讯微电子有限公司董事长周文益告诉《中国电子报》记者，北斗二代与一代从频点到卫星定位方式都不一样，如果要将北斗一代和二代集成到一起，那么射频芯片必须是两路，且有发射功能，基带的设计在算法和架构上都要改动很大。

      芯片产业化进程加快

      目前在全球卫星定位系统中使用范围最广的就是美国的GPS。GPS经过多年的发展，其产业链已然完备。在芯片领域，有实力强劲的SiRF(已被CSR收购)、高通、英飞凌、索尼、意法半导体、Trimble(已被博通收购)等；在GPS模块领域，有Trimble、摩托罗拉、Rockwell、Garmin等；而终端厂家商更是拥趸无数。北斗二代系统作为“后起之秀”，产业化进程还需着力推进。

      目前国内有几家企业已涉足北斗二代射频芯片的研发，如北京广嘉、西安华讯等，北斗二代基带芯片参与者众多，包括上海复控华龙、和芯星通、北京星桥通、泰斗以及西安华讯等等。陈槐表示，广嘉北斗一代模块的出货量一年在几千套左右，北斗二代射频芯片已开发出来。周文益表示，华讯开发的北斗二代射频芯片已经基本成熟，基带方面已经调试成功，芯片今年即可完成。
    “北斗终端在天线、芯片和模块方面在明年底之前会比较成熟，其产业化进程取决于卫星组网是否完备、国家的政策支持是否到位、大规模市场是否同步起来。”周文益指出，“北斗系统由于受到GPS低价格、高性能的影响，其应用首先会从行业市场、关系国家安全的市场得到普及，在大众化市场应用需要解决兼容系统低成本、低功耗、高性能的一系列问题，解决这些问题需要同时从技术的角度、市场的要求出发。”

      中国全球定位系统技术应用协会咨询中心主任曹冲指出，这不仅仅是系统上的竞争，更是应用与服务市场的竞争。北斗系统除了要在技术上要有明显的突破和创新的同时，一定要在产业应用与服务发展整体策略上有所创新。

      北斗二代终端在硬件方面已然起步，电子地图业如何跟进？电子地图北京超图软件股份有限公司导航软件事业部销售总监曹宇提到，对于产业链上游的软件、数据厂商来说，应用哪个导航系统都影响不大。在软件层面，北斗一代和二代基本没有什么区别，主要是在协议接口方面做些调整。如果北斗二代民用电子地图的标准出来后，软件厂商只需要几个月的时间就能做出适用于新标准地图的软件。

      而发展北斗二代终端不需“白手起家”，与北斗一代结合拓展应用空间、提供增值服务等都是对策。北京北斗星通导航技术股份有限公司董事、海南北斗星通信息服务有限公司董事长赵耀升表示，北斗星通就是通过提供产品、开发系统应用、提供运营服务的综合优势来推动北斗系统在多个领域的应用，促进产业化。另外，借用GPS发展起来的经验、技术和渠道更可“借力使力”。周文益表示，未来华讯推进产业化的思路是先是行业和涉及国家安全应用，在大众化应用方面将借助于目前GPS的渠道来推进。

      多模设计实现兼容

      目前中国已明确了在对于涉及国家经济、公共安全的重要行业领域，必须逐步过渡到采用北斗卫星导航兼容其他卫星导航系统的服务体制。赵耀升在接受《中国电子报》记者专访时表示，这是出于政治、安全的因素，因多系统的保障能力更强。在兼容其他卫星导航系统时，技术上不存在太大的问题，主要是进行GPS和北斗基带芯片、射频芯片的集成，通过芯片化将复杂的器件和软件集成，国内不少企业和研究院所已在开展此方面的研究和开发。但目前北斗卫星组网还没有完成，系统体制还没有发展起来，只有到北斗卫星组网成功，应用发展起来了，实现广泛的兼容性才具现实性。

      周文益表示，国外的系统在涉及国家安全因素时都是不可靠的，兼容是一大趋势。而兼容其他卫星体系，第一需要从卫星的频点和数据码开始，做到可以互操作；第二就是从接收机的角度出发，从天线、射频芯片、基带芯片的设计都要做到兼容。比如，射频芯片如果要兼容GPS和北斗二代，在一个芯片中，就需要几个通道并行接收；而基带芯片要做到兼容其工作量更大，从设计架构、算法、CPU选择、联合解算等都要改变。陈槐表示，在进行双模式多模设计时，还要解决频点相互干扰的问题，这一问题可通过分腔屏蔽和增加滤波器来解决，广嘉在设计时同时采用这两个方案。可喜的是，泰斗公司前不久展示了其导腾2号北斗/GPS组合导航数字基带芯片TD1002，实现了北斗和GPS双重导航系统的自动识别和切换。

      中国经济处于重构时期，从长远来看，还是技术和国家实力在决定太空中的话语权。北斗二代的后发优势可以使它超越一些GPS经历的阶段，但这还需要更多的成长时间。

      中国全球定位系统技术应用协会咨询中心主任曹冲

      全面推进大众化、专业型和安全性市场

      我国北斗二代卫星导航系统的建设，目前正在紧锣密鼓地进行，今年已经发射了两个新的卫星，今后两年是北斗二代形成区域服务能力的卫星密集发射期，届时将形成北斗区域覆盖系统，这为中国卫星导航产业发展创造了前所未有的大好机遇。

      北斗系统建设要注重以下几个方面的工作：一是在接收机芯片和模块与终端方面，要突破北斗与GPS兼容机技术，实现从批量到规模、直到大规模生产和销售的发展之路，全面推进大众化、专业型和安全性三大市场；二是要广泛推进与通信系统、因特网、地理信息系统和其他相关系统的融合和集成，形成多种多样的卫星导航新应用、新服务、新系统，以推动北斗二代卫星导航产业的形成和发展；三是充分利用卫星导航的技术特点，大力促进经济结构的转型，改进生产增长的方式，推进高端制造业、现代服务业、先进软件业的综合数据业的快速发展，推进卫星导航这一低碳经济和绿色产业的跨越式可持续发展。四是要真正利用好北斗系统建设的大好时机，结合系统的特点和我国实际以及具有强大的潜在市场的巨大优势，实现“用、产、学、研、管”相结合，大力推进科技成果的产业化转化，在3年至5年内实现从导航应用大国向导航应用强国的转变。

      北京北斗星通导航技术股份有限公司董事、海南北斗星通信息服务有限公司董事长赵耀升

      北斗终端产业化存在五大问题

      北斗终端产业化存在的问题在于：一是北斗一代系统还是区域导航定位系统，而美国的GPS等是覆盖全球的卫星系统。二是北斗一代系统的技术体制在定位精度、定位频度等方面与GPS系统相比还有差距。但北斗系统本身具有通信功能，集定位通信于一体，这方面要比GPS系统强，有GPS所没有的服务空间。三是北斗一代卫星导航系统是试验试用系统，其应用开发还不够，用户量远远小于GPS系统。四是北斗一代系统的用户终端需要有接收和发射两种功能，而且产量小，导致其成本较高。五是在芯片化方面才刚刚起步，比GPS还相差很远。

      北斗二代已进入卫星组网阶段，北斗终端功能也将进行拓展，不仅具有GPS的类似功能，还将保留北斗一代特有的通信功能，将为用户提供更好的服务。

      北斗星通公司是首批获得授权的北斗卫星导航定位系统分理服务单位，是业内首家上市公司。经过10年的努力，北斗星通已形成了自己的业务模式——产品+系统应用+运营服务。在影响产业化应用的关键技术产品方面，公司还投资成立了和芯星通公司，正在全力研发以北斗为核心的GNSS芯片和板卡。

      西安华讯微电子有限公司董事长周文益

      指标参数需要进一步提高

      北斗系统要求终端一般都要兼容GPS与北斗系统，对芯片的指标参数要求需要与GPS国际水平持平，在成本、功耗上要严加控制。

      目前国内在北斗方面的研发确实比较活跃，也有不少进展，但指标参数需要进一步提高，且芯片要真正做到产业化和商业化，不是一件容易的事，其中还有很多事情要做。国内的GPS企业可以充分利用现有的技术基础、人才基础、市场渠道和合作模式，来为北斗系统的产业化服务。

      建设北斗系统可以从GPS借鉴很多经验：一是卫星的设计和地面站设计，可以参考GPS的方式，北斗一代到二代的转变实际上就是这一思路的体现；二是接收机的设计，无论是在芯片还是整机设计方面都可以借鉴GPS的技术积累，从而来缩短研发周期、减少投入。

      华讯在GPS芯片开发方面已经很成熟，性能指标都很不错，目前的出货量和订单已经达到几百万片。

      北京广嘉创业电子技术有限公司销售经理陈槐

      终端多样化带动规模应用

      广嘉电子主要致力于北斗射频芯片和模块的开发，北斗一代和北斗二代射频芯片与模块都在开发。因为北斗一代卫星有容量限制，目前广嘉电子北斗一代模块一年的出货量在几千套左右，主要应用于海洋、渔业、地质监测、水文、森林等领域。而北斗二代的射频芯片已经研发出来，但由于北斗二代组网还需要一个过程，目前出货量不大。

      在芯片级方面，北斗一代收发射频芯片集成了接收通道和发射通道，并集成了接收发射频率综合器，通过片外少许的元件即可实现北斗一代射频信号的接收和发射。在模块级方面，北斗一代收发射频模块(三合一)包含收发通道、低噪放和高功放等功能块，实现了射频端全集成，这一模块成本在两三千元左右。而北斗收发一体化四合一解决方案成本约在四五千元左右。

      从各个角度来看，北斗一代终端提供授时功能是大势所趋，且用量非常大。随着北斗二代卫星进入组网高峰期，北斗二代终端也将逐步发展起来。北斗终端要进一步推进产业化，一是需要国家投入，二是卫星组网达到一定要求，三是终端多样化，这样才能带动规模应用。GPS发展多年的经验表明，GPS是依靠民用市场发展起来的，可借鉴GPS在民用领域发展起来的经验。

      北京超图软件导航软件事业部销售总监曹宇、应用研发部副经理李小文

      电子地图将与北斗终端更好结合

      目前，只是北斗系统民用处于早期阶段。北斗系统的精度不够、硬件体积较大、民用的方向也不明确、在民用方面与GPS相比没有太多优势，我们会跟进，但还要看市场能否发展起来。

      民用领域的电子地图可分为地理信息地图和导航电子地图，后者比前者精度更高、信息更大，后者的信息需要电子地图厂商来采集。目前，我们正在跟进北斗军方领域的一些项目，如果民用市场起来后，依靠我们现有的经验，会有利于民用市场的开拓。但是对于软件和电子地图企业来说，北斗的民用市场对我们的影响不大，变量主要体现在军方市场。

      在导航产品的产业链中，软件大概只有1%的份额，地图大概占4%-5%的份额。

      在军方市场，北斗用户机等军方终端对软件尝试提供了更广阔的发展平台。在民用市场，当市场起来的时候，我们国内的软件能够更好地与北斗终端相结合。因为北斗终端生产出来后，首先肯定会绑定一部分软件来销售，北斗终端可以和我们现有的软件完美结合，因国外软件成本较高；其次国外软件使用英文操作系统；再次是国外软件厂商远程维护的力度不够。而终端厂商买软件不只看重功能，还看重能否提供服务；最后，国内软件都享有自主知识产权。

      易图通科技(北京)有限公司媒介经理刘永

      北斗民用电子地图应加快商用

      由于国内导航定位产业起步较晚，目前国内民用导航市场还大都使用美国GPS系统提供的卫星信号。易图通是国内最早从事导航电子地图研发和生产的公司，目前公司已经在国内首家实现将KIWI和GDF两种数据规格统一到一条生产线上来生产，在提高生产效率的同时也大大提升了数据的兼容性。

      基于北斗卫星的民用电子地图产品在商用的过程中还有以下问题：一是电子地图市场不规范和统一。目前国内地图企业各自为战、标准各异，流通性和兼容性都存在问题，另外也造成了资源的极大浪费。二是国家对电子地图市场管理政策要适度。应简化各类流程，放宽对地图审图的限制，加强电子地图公司的自我审查能力，对导航地图采取类似于网络地图的审查办法，缩短地图从生产到市场的时间。三是以定位应用为内容的行业应用不可避免地需要传输经纬度，国家测绘局应当开放服务器端的解密插件申请，可以采取必要的措施对服务器端的解密插件的合法使用进行强制的监督检查。四是利用政策倾斜支持，鼓励中国电子地图厂商进入国际地图领域，形成全球化地图加工中心。五是抓住CPND带来的盗版转正版的契机，加大打击盗版的力度，强制要求产品外包装标明正版地图来源。