突破5000万片，中国北斗导航芯片销量新纪录诞生！

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2017 年风云诡谲！依旧沿袭着前一年无数科技词汇的持续火热，人工智能遍地开花、自动驾驶加速推进、AR/VR 前途未卜、金融科技率先落地……不管是对科技巨子还是初创新秀来讲，每条赛道都拥挤且崎岖，光明的前景的背面必然是创业难以承受之重。

相反地，在一些不易进入到创业者和投资人视野中的科技工程领域，费时费力的基础设施已经悄然完备，依托底层技术搭建面向广大消费者服务的条件业已成熟，一座座尚未被完全探索的财富金矿正在静静等待着冒险家的光顾，而毫无疑问，卫星导航市场就是这样的代表，其应用的红利期已经来临。

近日，根据北斗卫星导航系统官方消息，北斗芯片销量目前已累计突破5000万片。除此之外，国产北斗芯片的制造工艺不仅得到大幅提升，在价格上，国产北斗芯片的单片价格最低仅6元，其性价比优势已经显现出来。

谈起卫星导航系统，大众首先想到的就会是 GPS（Global Positioning System，全球定位系统），甚至会误把 GPS 同 GNSS（GlobalNavigation Satellite System，全球导航卫星系统）混淆。不过，在当今比较完整的四大全球导航卫星系统中，美国的 GPS 的确算得上是发展的最早、最成熟、市占率最高的。

但我们回顾我国系统开通已经五年的“北斗”，就会发现，在较短的时间之内，北斗系统已经完成了对亚太地区的覆盖，并逐步向全球范围内的导航应用拓展，以目前正在运行的北斗二号民用信号为例，其在亚太区已经达到了定位优于 10 米，测速优于 0.2 米/秒，授时优于 50 纳秒的精度。除此以外，更是首创混合星座设计，而前不久开通的北斗——GPS 之间的兼容互操作也对北斗系统导航效率的提升大有裨益。

更为关键的是，五年来，围绕着“北斗”所形成的卫星导航产业也在呈几何倍数增长。目前，国内从业企业超过 1 万 4 千家，从业人员超过 45 万。国内卫星导航产业年产值年均增长率超过 15%，2016 年突破 2118 亿元，北斗贡献率超过 70%，预计 2017 年超过 2500 亿元，北斗贡献率可达 80%，至 2020 年更是将超过 4000 亿元。一个以卫星导航为核心的新兴产业正加速成长。

硬件突围、多模加持，终端导航芯片破解性价比困局

在日常生活中，我们或多或少都会有过手拿导航却迷路的尴尬经历，归根结底还是因为手机导航还不够准确，通常情况下，卫星数量不足会是严重制约导航精度的重要因素，而不同卫星系统间的兼容互操作会是解决这一问题的有效办法，例如在今年 11 月 29 日中美双方签署《北斗与 GPS 信号兼容与互操作联合声明》，就实现了北斗和 GPS 两大系统民用信号互操作。这不是北斗第一次“兼容”，2015 年，中国就和俄罗斯签署了北斗和格洛纳斯之间的兼容互操作协议。

根据卫星导航系统的工作原理，接收终端需同时连接至少 4 颗导航卫星才能实现定位。如仅使用单一导航系统，可能在某一区域上空卫星数量有限，冗余不足，一旦接收机与某颗卫星断开联系，就会影响定位服务的持续性。业内人士表示，“北斗与 GPS 实现互操作，一台接收机能同时接收两个系统的卫星信号，出现与卫星断开联系而导致导航异常的可能性将会降低。”

当然，除了在卫星方面，移动端的导航芯片性能提升也是提高导航精度的另一方面。几个月前，在波特兰举行的 ION GNSS +会议上，Broadcom（博通）宣布它正在对一款面向大众市场的名为 BCM47755 的新型芯片进行采样测试，该芯片可以利用 GPS 信号为下一代智能手机提供 30 厘米的精确度，远超现在的 5 米精确度，同时，通过更节能的 28 纳米芯片制造工艺、新的无线电架构、设计省电的双核传感器集线器等措施，其功耗只有当今芯片的一半。

具体来讲，Broadcom 的接收机首先用 L1 信号锁定卫星，然后用 L5 精确计算出位置。在双频率卫星的共同助力之下，其成功将导航的精度从米级升至亚米级。虽然目前市场上也有使用 L5 的先进系统，但这些系统通常用于工业目的，如油气勘探。Broadcom 的 BCM47755 是第一个使用 L1 和 L5 的大众市场芯片。

但仅仅有性能上的全面提高还远远不够，单片的成本也严重制约着手机等终端厂商的采购意愿，毕竟民用的导航精度并没有军用的要求之高，所以在平衡导航效果和成本之后，大多数厂商通常采用的导航芯片依旧是米级甚至十米级，而这也就部分解释了为什么我们的手机导航会出现定位不准的情况。

不过，随着规模化的应用和芯片制造工艺的提升，终端导航芯片的成本已出现大幅的下降。以北斗为例，中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统发言人冉承其表示，我国国产北斗芯片的工艺在由 0.35 微米提升到 28 纳米之后，最低单片价格仅 6 元人民币，这一价格已经接近甚至与 GPS 芯片持平。这意味着，北斗终端将借此得以大范围普及，到目前为止，仅北京地区就有 33500 辆出租车、21000 辆公交车安装北斗终端。

而对于大众来说，日常生活中接触最多的还是要属智能手机。尤其是在成本相差不大的前提下，手机厂商还是更倾向于选择支持多套卫星导航系统的多模芯片，所以，性价比的大幅提升就对手机导航芯片市场的爆发至关重要了。

自动驾驶、无人机……卫星导航的身影无处不在

现在，手机定外卖、打车已经成为了都市人的生活日常，但在这些便捷服务的背后，统统都隐藏着导航的技术支持。而在另一个当下最为火热的自动驾驶领域，卫星导航系统也扮演着不可替代的角色。

图丨越精准的感知方案其价格也越贵

随着自动驾驶技术的不断推进，虽然越来越多的诸如激光雷达的新传感器的引入使得自动驾驶汽车的环境感知能力不断提升，但较为廉价的基础导航尤其是高精度导航对于完全自动驾驶来说依然有着无可替代的作用。

以国内知名的地图服务提供商高德地图为例，他们在今年 8 月 17 日就与差分定位技术公司千寻位置达成了战略合作，目的就是打造高精度的地图定位服务。其中，阿里巴巴集团旗下的高德地图是为数不多的几家拥有国家测绘局授予的甲级导航电子地图制作资质的企业。千寻位置则是中国兵器工业集团公司和阿里巴巴集团共同出资设立的公司，其技术就直接来自北斗导航系统，凭借着自主研发的算法和全国 1450 个地基增强站，其目前的高精度定位服务 FindCM 已可达到动态厘米级定位水平。毫无疑问，这对于高德地图定位能力的提升十分有益。

两家企业表示，将共同研发一款可供 Tier 1 厂商及整车企业采用的综合解决方案，不仅能帮助无人驾驶汽车实时实现自身精准定位，还能及时准确了解周围环境信息。这种高精度地图 + 高精度定位的技术组合对于弥补激光雷达等相对定位技术不足、削减行业成本、推动自动驾驶技术早日市场化极为有利。

从目前国际市场上车载卫星导航设备的出货量来看，从 2008 年的 1200 万台猛增至 2016 年的 3300 万台，仍在道路导航应用中占据主导地位。尤其是在当前激光雷达价格仍然居高不下的情况下，高精度定位仍然是颇具竞争力的环境感知解决方案之一。同时，伴随着定位与感知的界限愈加模糊，两者之间的数据融合已成趋势，在自动驾驶技术的成熟过程中，卫星导航仍至关重要。

而在同样值得关注的无人机领域，卫星导航的作用更是不可忽视。以国内现在需求日盛的植保无人机行业来讲，千寻位置与业内的两个巨头——极飞科技和大疆创新都达成了高精度导航定位技术方面的合作。

相较于昂贵的激光雷达，已经是大规模应用的无人机在市场上要考虑产品性价比、消费者与客户预算等等问题。所以，至目前为止，卫星导航及其增强技术仍然是十分有效的定位手段。

以大疆在 12 月 20 日发布的 MG-1P 系列植保无人机为例，其采用了大疆 D-RTK（载波相位差分技术）高精度导航定位技术，定位精度达厘米级，而该服务正是源自千寻位置的 FindCM。

图丨 RTK 同样属于对卫星导航的增强

只要是在千寻服务覆盖范围内，用户只需通过连接移动通信网络即可获得由千寻北斗地基增强站发出的高精度地理位置信息，实现精准的定位与喷洒，而不再需要架设和标定基站，也省去了自建基站的成本。有了 D-RTK 的支持后，无论是小面积的南方农田还是北方大田都将适用大疆植保无人机。

当然，这仅仅是在卫星端的一些尝试的可能，对于卫星导航这个完整的产业链来讲，更具有价值的板块还当属终端以及基于终端所开发的一系列第三方服务，在依托国家建造的卫星导航系统的基础上，这些门槛低、市场大的业务也将非常适合民营企业的布局。

“国有星座+民营服务”模式将大有可为

在大众看来，以卫星发射为代表的航天工程绝对属于“国家队”实施的政府行为，而事实也的确如此。根据了解，北斗系统的单颗卫星造价超过 10 亿元人民币，整个星座预计将会有 35 颗在轨卫星运行，而且随着卫星的寿命到期和未知故障等因素，未来还将会不断有新的卫星被发射升空以替代老旧卫星。

但以上还仅仅是北斗系统的空间段部分，再加上主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站部分，整个工程的投资毫无疑问会在百亿以上，这样的巨额投资对于普通民营企业来讲无疑是一个天文数字，也正因此，打造卫星导航系统这样的基础设施就自然而然地成为了国家的“垄断工程”。

其实，随着近两年商业航天的发展，发射以“立方星”为代表的微小卫星逐渐成为商业航天创业公司的市场切入点，自然他们也有考虑到要进军导航卫星的市场。不过，就目前的情况来看，民营企业进入该领域仍旧面临着诸多技术难题：

首先，目前商业卫星公司所能够发射的卫星都属于微小卫星，它们大多运行在距离地表几百公里的近地轨道，但反观北斗导航卫星，大部分运行在距地 2000～20000km 的中地球轨道（Medium Earth Orbit，MEO）和距地 35786km 的地球静止轨道（The Geostationary Orbit，GEO），更远的距离也就意味着卫星所携带设备和组件的性能要足够的优秀，例如第 20 颗北斗卫星所携带的氢原子钟的精度就被严格限制在 100 万年误差 1 秒之内，显然微小卫星难以达到要求；

其次，由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，使得卫星导航系统的精度会存在误差。为提高定位精度，各国普遍采用差分定位技术（如 DGPS、DGNSS），建立地面基准站（差分台）进行卫星观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。这也就意味着在地面部分，企业如果想要提供更广泛、高精度的定位服务，那么铺设大量的地面基站就是避免不了的了。但自建基站又必然会面临着前期投入过高、维护成本高昂及硬件升级迭代等一系列门槛问题。也正因此，国内也只有类似千寻位置这样实力较强的等少数企业有意愿实施，大部分的服务企业越来越倾向于选择公有化基站定位系统。

图丨 GPS 差分定位技术

除此以外，在资本的催促和要求下，商业航天公司也难逃商业的一般规律，短期之内的经济回报和盈利模式绝对是一种硬性要求，显然卫星导航系统这样的长周期、慢回报的项目会使投资人望而却步……

不过，这也并不意味着民营企业就完全没有办法进入到这一急剧增长的市场之中，他们可以通过发射数量众多的近地轨道卫星来增强北斗系统的效能，进而增进北斗卫星信号的可用性和导航的准确度及可靠度。在这方面，日本的“准天顶”卫星系统（QZSS）可以说是一个可以效仿的代表。

准天顶卫星除了使用上述的差分定位等技术来提高定位的精准度之外，其在提高定位精度上还有自己的独到之处。根据了解，准天顶卫星发送的 GPS 可用性增强讯号和现代化的 GPS 讯号兼容，因此确保了两系统的互通性。而且准天顶卫星能经由 L1-SAIF 及 LEX 次米级效能增强讯号，提供测距校正资料。因此相较于独立的 GPS，“GPS+QZSS”的组成可提供更好的定位效能。另外，通过故障监测和系统健康资料的通报，提高了可靠度，QZSS 还提供使用者其它辅助资料，改善 GPS 信号获取。

在 DT 君看来，在自动驾驶和无人机等新应用的开发，社会运转对于卫星导航系统这个”隐形冠军”的依赖已经越来越强，同时，类似于导航芯片等导航系统产业链上的各个节点也都将迎来新一轮的爆发增长期。这对于希望进入该领域掘金的民营企业来讲无疑是一个绝佳的时间点。