北斗導(dǎo)航定位精度小于1米，突破國外壟斷開啟國際化進(jìn)程

【導(dǎo)讀】：北斗導(dǎo)航芯片技術(shù)取得了突破，打破國外壟斷產(chǎn)業(yè)鏈觸手可及，據(jù)悉北斗導(dǎo)航定位精度小于1米，這樣的精度讓北斗導(dǎo)航正式列入世界前列。

在“十二五”規(guī)劃中，衛(wèi)星導(dǎo)航被列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，相關(guān)部門針對行業(yè)應(yīng)用發(fā)展也制定了衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的具體推進(jìn)措施和目標(biāo)，包括交通運輸部和農(nóng)業(yè)部在內(nèi)的8個部委和多個地方政府出臺了強(qiáng)制或鼓勵發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航/北斗系統(tǒng)的“十二五”規(guī)劃細(xì)則。

為扶持北斗導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)和國內(nèi)企業(yè)的發(fā)展，國家在政策上扶持的力度會進(jìn)一步增強(qiáng)，包括制定中長期發(fā)展規(guī)劃、強(qiáng)制安裝、推動實施北斗示范應(yīng)用項目、加大關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)費用的投入等多個方面；從資金支持來看，國家在2015年之前還準(zhǔn)備投入70個億，扶持芯片、板卡、天線、終端和系統(tǒng)集成、應(yīng)用全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

填補(bǔ)國產(chǎn)高性能導(dǎo)航芯片的空白！

打破國外導(dǎo)航領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)壟斷！

隨著北斗全球組網(wǎng)的鋪開，北斗系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)入了向規(guī)?；?、大眾化和全球化發(fā)展的關(guān)鍵時期。北斗對國家安全應(yīng)用領(lǐng)域的全面部署具有重大意義，軍用、警用、應(yīng)急等方面均涉及的北斗導(dǎo)航產(chǎn)品的應(yīng)用。然而，北斗芯片作為整個產(chǎn)業(yè)鏈中的核心關(guān)鍵基礎(chǔ)器件，目前亟需掌握核心技術(shù)的芯片企業(yè)，發(fā)揮自主知識產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢，開發(fā)高性能的北斗導(dǎo)航芯片，推動整個產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新發(fā)展。大眾化高精度（定位精度達(dá)到亞米級）40nm射頻基帶一體化SoC北斗（多模兼容）導(dǎo)航芯片產(chǎn)品一旦開發(fā)成功，將填補(bǔ)了國產(chǎn)高性能導(dǎo)航芯片的空白，解決了制約北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)軍民大規(guī)模應(yīng)用的重大瓶頸。

近年來北斗導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，國產(chǎn)導(dǎo)航芯片雖然取得了突破性的進(jìn)展，然而離“小體積、低功耗、低成本、高可靠性”的軍民應(yīng)用要求仍然有相當(dāng)大的差距，這也是制約北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用的重大瓶頸。本項目將突破此瓶頸，全面解決制約北斗導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)大規(guī)模應(yīng)用的重大技術(shù)難點，采用40納米的國際先進(jìn)工藝，達(dá)到亞米級的定位精度。這將打破了國外廠商對導(dǎo)航定位領(lǐng)域高、新、尖及關(guān)鍵技術(shù)的壟斷，加速推動了我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)的國際化進(jìn)程。

順應(yīng)高精度定位技術(shù)發(fā)展趨勢！

普及軍民多用途大眾應(yīng)用市場！

本項目目標(biāo)市場是基于以衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為主的需要高精度定位場合的軍民兩用大眾應(yīng)用市場、行業(yè)應(yīng)用市場和特殊應(yīng)用市場等。大眾應(yīng)用市場主要包括智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、平板電腦、車載導(dǎo)航、車聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)等。行業(yè)應(yīng)用市場涉及國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域，包括精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、安全監(jiān)控、測繪、氣象等、形變監(jiān)測等領(lǐng)域。特殊應(yīng)用市場主要涉及軍用、警用、應(yīng)急等。

大眾應(yīng)用市場、行業(yè)應(yīng)用市場和特殊應(yīng)用市場等10米級標(biāo)準(zhǔn)定位精度已經(jīng)不能適應(yīng)人們的需要，人們更希望能提供到亞米級精度的定位。以軍方作戰(zhàn)為例，戰(zhàn)士采用亞米級高精度定位終端佩掛在身上，而戰(zhàn)士就在敵方戰(zhàn)略目標(biāo)旁，指揮中心知道戰(zhàn)士具體位置后，可精確打擊敵方目標(biāo)，避免炮火誤傷戰(zhàn)士。再以消防為例，戰(zhàn)士去火災(zāi)現(xiàn)場，指揮中心可通過戰(zhàn)士佩帶的亞米級高精度定位終端了解其當(dāng)前位置，實時指揮。民用市場以車載為例，采用定位誤差為10米的芯片，只能確定一個大體位置；而如果采用高精度亞米級芯片，就可以精確定位到車道，這對交通是具有很大實用性的。再以可穿戴手表為例，在鬧市大街上搜尋佩可穿戴手表的智障，聾子，如果采用存在10米誤差的可穿戴手表，搜尋者很可能找錯人或者走錯街道。而如果是亞米級的可穿戴手表，那么就很容易確定目標(biāo)。

高精度定位正成為國內(nèi)外衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)及其應(yīng)用的熱點和趨勢。人們對衛(wèi)星導(dǎo)航定位精度具有依賴性和貪婪性，習(xí)慣于10米定位精度的希望獲得亞米級定位精度，而習(xí)慣于厘米/毫米級定位精度的也不再愿意回到米級定位精度。本項目通過成功研制北斗射頻一體化高精度導(dǎo)航芯片，達(dá)到與世界頂級企業(yè)在中國及國際市場同臺競爭的目的。利用國內(nèi)在應(yīng)用需求方面的優(yōu)勢，與國內(nèi)在相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)方面具有優(yōu)勢的企業(yè)合作，通過技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)國產(chǎn)產(chǎn)品在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的翻身，為中國成為科技強(qiáng)國做出貢獻(xiàn)。

帶動全國北斗導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)百億增長！

推動導(dǎo)航與位置服務(wù)國際化進(jìn)程！

按照中國全球定位系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2011 年我國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模在750 億左右，預(yù)計到2020 年將達(dá)到4000 億，10 年增長5倍，年均復(fù)合增長率達(dá)到20%。其中北斗導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模2011 年只有15 億左右，主要為北斗一代系統(tǒng)，隨著北斗二代完成亞太地區(qū)組網(wǎng)，預(yù)計到2015 年將達(dá)到200 億的市場規(guī)模，到2020 年，北斗導(dǎo)航市場規(guī)模將占到衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模的20-30%，即800-1200 億元，10 年增長20倍，年均復(fù)合增長率到達(dá)55%，北斗導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)未來增長空間巨大，我國北斗導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)正處在爆發(fā)期。

目前北斗模塊售價在100元左右，隨著北斗ICD文件發(fā)布，國外GPS芯片廠商進(jìn)入市場競爭后，支持GPS和北斗的芯片價格將大大降低。基于本項目的研究成果開發(fā)的BDS+GPS多模SoC芯片產(chǎn)品計劃在2018年產(chǎn)品面市時，價格定位在25元左右，直接搶占GPS的市場，并逐年調(diào)低市場售價進(jìn)一步推廣到全球應(yīng)用。隨著后續(xù)市場容量的不斷擴(kuò)大、北斗全球系統(tǒng)建設(shè)的完善，BDS+GPS雙模應(yīng)用將會在全球得到廣泛應(yīng)用、呈現(xiàn)指數(shù)級增長。據(jù)分析， 本產(chǎn)品2018年銷量可以達(dá)到100萬片以上，銷售額可達(dá)2000萬元人民幣；到2019年實現(xiàn)銷售500萬片，年銷售額超過8500我萬元人民幣；同時，根據(jù)此類產(chǎn)品的生命周期一般為4～5年，我們預(yù)測到2021年開始將會有新的升級產(chǎn)品出現(xiàn)，屆時，本產(chǎn)品銷售將會略有下滑，2021年銷售額下滑到4000萬，2022年下滑到1000萬元，至此，本產(chǎn)品將會被完全替代，將實現(xiàn)累計銷售超過1.5億。集成電路位于產(chǎn)業(yè)鏈的最上游，其發(fā)展可間接帶動軟件、材料、化工、精密儀器等等一系列行業(yè)發(fā)展。按照“1元集成電路產(chǎn)值帶動10元電子產(chǎn)品產(chǎn)值和100元國民經(jīng)濟(jì)的增長”測算，到2020年，將間接帶動上海15億元電子產(chǎn)品產(chǎn)值和150億元國民經(jīng)濟(jì)的增長。

“小體積、低功耗、低成本、高可靠性”

完全自主知識產(chǎn)權(quán)，亞米級的定位精度！

本項目將研發(fā)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的、面向軍民應(yīng)用的北斗多模SoC高精度導(dǎo)航芯片。

下圖給出了大眾化高精度北斗衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的總體架構(gòu)和外圍電路情況，它主要由射頻（RF）、基帶（BB）、微處理器（MCU）、RAM、ROM、由電池供電的BBRAM、實時時鐘（RTC）和溫度傳感與記錄儀等功能模塊組成。通過引腳，SoC芯片可以接收來自外部的差分GNSS、輔助GNSS、慣導(dǎo)MEMS和WiFi等數(shù)據(jù)輸入，也可向外部輸出NMEA定位結(jié)果和自定義調(diào)試等信息。此外，該芯片還配備一個8路連續(xù)波干擾抑制硬件模塊，支持不同信號場景下的多種低功耗運行模式，具備溫度傳感和記錄等功能。

大眾化高精度北斗衛(wèi)星導(dǎo)航芯片通過外部的通信功能，接收國家北斗高精度地基增強(qiáng)網(wǎng)提供的差分GNSS誤差校正數(shù)據(jù)，進(jìn)行實時差分RTD定位，定位精度可達(dá)亞米級。該芯片存在BGA和QFN兩種封裝形式，封裝尺寸為5mm*5mm，管腳接口與國內(nèi)外主流北斗導(dǎo)航芯片兼容，具有體積小、功耗低、成本低的特性，可滿足大眾化民用領(lǐng)域以及軍用領(lǐng)域的要求。

大眾化高精度北斗衛(wèi)星導(dǎo)航芯片是一個完整的自包含系統(tǒng)，對它的應(yīng)用只需要極少的外圍器件，該芯片具有容易應(yīng)用和低外部組件成本（BOM）的優(yōu)點。下圖是本項目將開發(fā)的基于大眾化高精度北斗衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的北斗多模高精度導(dǎo)航定位模塊的框架，只要外部提供北斗GNSS射頻信號和1.7～1.9VDC電源就能運行，具有與國內(nèi)外主流導(dǎo)航模塊接口兼容的24只引腳和標(biāo)準(zhǔn)尺寸16x12.2x2.4mm，進(jìn)一步簡化、加快軍民客戶對其的應(yīng)用。

基于大眾化高精度北斗衛(wèi)星導(dǎo)航芯片和模塊，可面向標(biāo)準(zhǔn)精度市場，為大眾化應(yīng)用提供更高精度的服務(wù)，可廣泛應(yīng)用于定位精度高、體積小、功耗低的場合，如個人終端（手機(jī)、平板電腦等）、車載設(shè)備、可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)、交通、軍隊裝備、農(nóng)業(yè)、國土、林業(yè)、物流、電力、電信、航海、工程勘察、測量測繪等。

項目性能指標(biāo)

本項目向國際一流導(dǎo)航芯片看齊，將全面解決導(dǎo)航芯片全模、高靈敏度、高可用性、國際主流的40nm芯片工藝、射頻基帶一體化、大規(guī)模應(yīng)用等難題，突破制約北斗大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸，提升北斗全模導(dǎo)航性能，突出北斗性能，搶占技術(shù)制高點，確立國內(nèi)第一、國際一流的衛(wèi)星導(dǎo)航芯片技術(shù)及性能優(yōu)勢地位，以帶動北斗芯片產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

主要技術(shù)性能指標(biāo)：

●靈敏度 捕獲 -145dBm（BD非GEO）

跟蹤 -165dBm（BD非GEO）

重捕獲 -160dBm（BD非GEO）

●TTFF 冷啟動32秒 溫啟動30秒 熱啟動1秒

●RTD定位精度《1米，普通定位精度 2.5米 CEP

●在弱/檔信號情況下支持RTD/MEMS無縫、緊性組合導(dǎo)航

●功耗穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)下80mW