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    百元級國產RTK板卡能否改變高精度定位市場格局?

    by 泰伯網


    文 | 泰伯網

     

    “很遺憾的是,由于美國制裁,華為領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2020年峰會上,華為消費者業務CEO余承東遺憾地表示:“這真的是非常大的損失,非??上?!”

     

    歐洲GNSS管理局發布的《GNSS市場報告(2019)》顯示,全球宏觀趨勢帶動產業和個人GNSS 應用,延續近幾年的顯著增長,包括設備和服務在內的全球GNSS市場未來十年將繼續擴展。其中,智能手機仍是最大GNSS設備市場。

     

    “麒麟芯片停產之后,支持北斗定位功能的手機芯片國產化率會非常低。”某北斗產業內人士感慨:“在北斗產業中,市場最大、應用最多的領域,就是帶有定位功能的手機芯片,每年有多達幾十億片的市場量級。然而,這個市場基本上被國外的品牌壟斷了。雖然都支持北斗,但是芯片不是國產的。麒麟芯片停產之后,這個領域的芯片國產化率就相當低了,這的確讓人非常痛心。” 

     

    不甘的情緒圍繞在每個科技產業工作者心頭,甚至為此前北斗全球定位系統組網完成并投入運營的自豪感,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。

     

     

    01 | 高精度定位產品助力國產GNSS產業突圍

    我們總說北斗要和GPS比一比,但北斗企業和做了幾十年的GPS跨國巨頭相比畢竟存在經驗上的差距。在這種情況下,國內企業利用差異化競爭來實現以小博大、以弱勝強是一種合理的戰略,而高精度定位正是北斗系統的優勢差異之一。

     

    北斗系統(后簡稱BDS)從設計初期就考慮到了高精度定位的需求。因此,相較GPS系統,利用北斗系統開展與高精度位置服務具備以下優勢:一是擁有現代化的三頻導航信號,二是具備完善的地基增強網,三是亞太地區衛星數量較多,可以更好地支持高精度位置服務。

     

    BDS支持B1/B2/B3三頻現代化信號體制,B1C、B2a、B2b、B3I都分別具備自己的信號特點,能夠更好的估計電離層誤差,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,我國已建設相對完善的地基增強網絡,完成了全國覆蓋,為高精度衛星定位的大規模商用奠定了堅實基礎。此外,BDS在設計時就考慮到了與各大導航系統的兼容互操作,BDS在亞太地區可見衛星達到20多顆,遠超其它衛星導航系統,BDS與GPS、Galileo、GLONASS等系統加起來可用導航衛星達到100多顆,大幅提升了在遮擋環境下可見衛星數,從而提升了高精度定位的穩定性與連續性。

     

    與動輒幾十億的手機GNSS、可穿戴GNSS產品相比,現階段,高精度衛星定位產品的市場體量并不大,但是擁有百倍量級的增長潛力。高精度定位能夠為自動駕駛提供精確的時空信息??梢院侠碓O想,未來五到十年,自動駕駛行業會迎來變革,甚至所有的車輛都安裝高精度定位相關產品。工信部、發改委、科技部印發的《汽車產業中長期發展規劃》指出:2025年半自動駕駛與有條件自動駕駛新車裝配率達到25%。若相關車輛全部安裝高精度定位系統,產值將達到百億級別。為適應自動駕駛發展,國家主管部門正在審慎放松對高精度地圖的管制,自動駕駛迎來新的發展契機。近期,自然資源部和國家保密局發布《測繪地理信息管理工作國家秘密范圍的規定》,擴大了非秘密數據的范圍,給自動駕駛相關技術商業化應用打開空間。

     

    02 | 高價成制約市場發展的重要因素之一

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

     

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

     

    二是價格昂貴。此前,高精度定位產品價格居高不下,一般在數千元級別,而普通定位模塊只需要十幾元。同時,由于衛星定位在城市環境中容易被遮擋,需要用到組合導航,而工業級組合導航的價格更加昂貴,一般為數萬元~數十萬元不等。

     

    隨著北斗系統覆蓋全球,幾大移動運營商紛紛入局地基增強網,差分服務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,助力更便宜、更緊湊和真正可規?;瘮U展的高精度GNSS解決方案,為大眾市場做好準備。

     

    差分服務完善后,制約高精度市場發展的主要因素就是價格。高精度定位產品之所以價格昂貴,是因為技術壁壘較高:高精度定位產品研發周期很長,需要同時掌握基帶信號處理、RTK算法、射頻工藝以及芯片設計等技術;而高精度組合導航需要同時精通衛星導航與慣性導航,只有把組合導航深入到信號捕獲跟蹤、模糊度解算等算法底層,才能把產品做好。

     

    隨著國產高精度產品的成熟穩定,這一問題有望得到解決,相關產品的價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格局

    近日, bynav(湖南北云科技有限公司)正式發布了多款基于自研芯片的RTK板卡以及工業級組合導航板卡,產品價格極具沖擊力:

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    C1系列板卡尺寸為46×71mm,支持GPS、BDS、Galileo、GLONASS、QZSS、NavIC等全系統全頻點衛星信號,支持雙天線定向,并支持外接IMU、里程計、激光雷達或視覺SLAM實現組合導航。

     

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    A1系列板卡支持高精度組合導航,尺寸與C1一致,集成了工業級慣導,陀螺零偏為2.7deg/hr,內置深耦合算法、傾斜測量算法,能夠在遮擋環境下提供可靠的高精度定位,也能夠協助RTK終端完成無校正傾斜測量,甚至完成無信號環境測量。

     

    “低價不是我們的目的,之所以把價格訂到899元與3980元,就是為了讓大家能夠用到性能優秀,價格厚道的產品,讓高精度定位能夠應用到更多的行業,促進市場繁榮發展。”北云科技CEO向為表示。

     

    bynav北云科技的研發團隊從2002年開始從事北斗研發工作,經歷了北斗衛星導航系統建設的洗禮,對衛星導航系統有著深刻的理解,因此才能夠做出物美價廉的高精度定位產品。公司已與駕考市場龍頭企業、A股上市公司多倫科技達成全面合作,每天都有數萬臺北云科技的高精度產品為全國各個城市的駕考系統提供可信的厘米級定位。

     

    bynav北云科技正是依靠在駕考領域的市場領先地位,依靠在全國數萬臺駕考車輛上的產品應用經驗積累,以及多年的專注研發,才完成了高精度基帶芯片Alita與高精度射頻芯片Ripley的批產,成為全球少數幾家擁有自研高精度定位芯片并批量應用的企業之一。

     

    ▲2018年在譚述森院士等專家領導的見證下,北云科技與駕考駕培行業龍頭企業多倫科技簽訂戰略合作協議,全面采用北云科技板卡替代國外進口板卡,北云科技在駕考駕培行業取得市場領先地位。

     

    向為介紹:“本次發布的組合導航產品跟國外的標桿產品性能相當,但是價格卻是該產品的幾十分之一。我們相信,當同等質量的產品價格降低一個數量級,甚至兩個數量級之后,將帶來一系列化學反應,讓更多的行業嘗試應用高精度定位產品,促進整個市場繁榮發展。”

     

    C1與A1系列產品已經在駕考駕培、自動駕駛、測量測繪等領域得到了大客戶認可。

     

    知名自動駕駛企業希迪智駕常務副總經理應龍評價稱:“我司致力于打造能落地的智能駕駛商用車及關聯技術產品,而組合導航產品是自動駕駛產業鏈中的重要一環,因此我在幾年前就開始布局,與北云科技對接了組合導航項目,見證了他們的快速成長。北云科技的組合導航產品已經應用在我們的無人掃地車、自動駕駛重卡等產品中,性能能夠媲美國外十多萬的產品。”

     

    ▲CIDI希迪智駕的無人掃地車和自動駕駛重卡正在使用北云科技的組合導航產品

     

    04 | 國產RTK板卡與美國競品的PK

    “測繪行業中一部分人對北斗信號的精度與穩定性還心存疑慮,更愿意相信GPS信號,更愿意相信國外的高精度接收機。”中南大學研究生院副院長、湖南省測繪學會理事戴吾蛟教授說道,“因此我們組織人手對北斗與GPS的信號質量、RTK定位精度進行了較全面的測試,整個測試耗時3周,選取了6個典型場景,相關的測試數據全部上傳到網絡可供下載。”

    測試設備采用2臺北云科技的C1接收機,以及2臺美國某品牌的R9接收機。不同品牌的接收機使用各自品牌的基準站數據,通過功分器連接到同一個流動站天線。測試軟件使用中南大學研制的GNSS數據處理軟件CSUDMS進行后處理解算,采用RMS作為后處理解算精度的評價指標;使用由捷克國家大地測量、地形與地圖制圖研究所開發的Anubis軟件進行觀測數據QC檢測,采用MP值、DI值、SLPS、O/Slps作為觀測數據的評價指標。

     

    入門小知識,各項指標含義如下:

    (1) MP值 – 偽距多徑值,體現板卡的多路徑效應抑制能力;用偽距和載波相位觀測值加權計算;MP1<50、MP2<75為佳(單位:cm),數值越小,表示板卡的多路徑效應抑制能力越強。

    (2) DI – 觀測數據完整率;用板卡輸出的有效觀測數據的數量,除以用衛星星歷計算的理論觀測數據的數量;數值越大,表示板卡輸出的觀測數據越完整。

    (3)SLPS – 周跳數;GNSS載波相位測量值,由于衛星信號的失鎖而導致的整周計數的跳變或中斷的次數;周跳數越少,表示信號跟蹤越穩定。

    (4) O/slps – 每周跳觀測量;用板卡輸出的有效觀測數據的數量,除以檢測到的周跳數(周跳數為0時,除數取1);O/Slps>200為佳,數值越大,表示信號的周跳數越少。

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

     

    測試環境:

    ▲選取的6種苛刻場景,進行全面的信號質量測試

     

    測試結果:

     

    |測試結果表明

    在開闊環境下,BDS信號和GPS信號性能相當。在樹蔭遮擋、水池多徑和各類干擾環境下,BDS的定位精度都明顯高于GPS,信號質量指標(抗多徑能力、信號穩定跟蹤和周跳探測與修復的能力)整體優于GPS。

     

    “我的研究方向之一是利用北斗做變形監測應用,很多地質災害監測點都比較偏遠、地勢險峻,在產品部署完成后,基本不太可能進行現場維護,因此對產品的可靠性要求較高。本次測試采用的北云科技的高精度板卡已經被用于多個地質災害監測項目,有的項目已經穩定運行近一年時間,板卡的性能與穩定性都非常好,能夠媲美國外競品。經過這次的比測,也用數據證明了國產的北斗產品不弱于美國的GPS產品。” 戴吾蛟教授點評道。

     

    ▲地質災害監測中正在使用北云科技的高精度定位板卡

     

    從測試數據及市場反饋來看,國產高精度產品已具備與國外產品一較高下的競爭力,且更具備價格優勢??梢灶A見,自動駕駛、機器人等應用場景的加速發展將為該類產品帶來廣闊市場空間,未來,國產北斗高精度定位產品或將成為撬動國際GNSS市場的重要砝碼。

     

    對比測試數據下載鏈接:

    http://www.846z.com/cn/resource/bywork/geek-observation/gps-vs-bds.html

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