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百元级国产RTK板卡能否改变高精度定位市场格局?

www.fmhc.net by 泰伯网


文 | 泰伯网

 

“很遗憾的是,由于美国制裁,华为领先全球的麒麟系列芯片在9月15日之后无法制造,将成绝版。”在中国信息化百人会2020年峰会上,华为消费者业务CEO余承东遗憾地表示:“这真的是非常大的损失,非常可惜!”

 

欧洲GNSS管理局发布的《GNSS市场报告(2019)》显示,全球宏观趋势带动产业和个人GNSS 应用,延续近几年的显著增长,包括设备和服务在内的全球GNSS市场未来十年将继续扩展。其中,智能手机仍是最大GNSS设备市场。

 

“麒麟芯片停产之后,支持北斗定位功能的手机芯片国产化率会非常低。”某北斗产业内人士感慨:“在北斗产业中,市场最大、应用最多的领域,就是带有定位功能的手机芯片,每年有多达几十亿片的市场量级。然而,这个市场基本上被国外的品牌垄断了。虽然都支持北斗,但是芯片不是国产的。麒麟芯片停产之后,这个领域的芯片国产化率就相当低了,这的确让人非常痛心。” 

 

不甘的情绪围绕在每个科技产业工作者心头,甚至为此前北斗全球定位系统组网完成并投入运营的自豪感,带来了一丝阴影。

 

要真正用好北斗,做好“北斗+”,北斗人仍然任重而道远。

 

 

01 | 高精度定位产品助力国产GNSS产业突围

我们总说北斗要和GPS比一比,但北斗企业和做了几十年的GPS跨国巨头相比毕竟存在经验上的差距。在这种情况下,国内企业利用差异化竞争来实现以小博大、以弱胜强是一种合理的战略,而高精度定位正是北斗系统的优势差异之一。

 

北斗系统(后简称BDS)从设计初期就考虑到了高精度定位的需求。因此,相较GPS系统,利用北斗系统开展与高精度位置服务具备以下优势:一是拥有现代化的三频导航信号,二是具备完善的地基增强网,三是亚太地区卫星数量较多,可以更好地支持高精度位置服务。

 

BDS支持B1/B2/B3三频现代化信号体制,B1C、B2a、B2b、B3I都分别具备自己的信号特点,能够更好的估计电离层误差,并有效降低多径误差,提升高精度定位的可靠性与可用性。同时,我国已建设相对完善的地基增强网络,完成了全国覆盖,为高精度卫星定位的大规模商用奠定了坚实基础。此外,BDS在设计时就考虑到了与各大导航系统的兼容互操作,BDS在亚太地区可见卫星达到20多颗,远超其它卫星导航系统,BDS与GPS、Galileo、GLONASS等系统加起来可用导航卫星达到100多颗,大幅提升了在遮挡环境下可见卫星数,从而提升了高精度定位的稳定性与连续性。

 

与动辄几十亿的手机GNSS、可穿戴GNSS产品相比,现阶段,高精度卫星定位产品的市场体量并不大,但是拥有百倍量级的增长潜力。高精度定位能够为自动驾驶提供精确的时空信息。可以合理设想,未来五到十年,自动驾驶行业会迎来变革,甚至所有的车辆都安装高精度定位相关产品。工信部、发改委、科技部印发的《汽车产业中长期发展规划》指出:2025年半自动驾驶与有条件自动驾驶新车装配率达到25%。若相关车辆全部安装高精度定位系统,产值将达到百亿级别。为适应自动驾驶发展,国家主管部门正在审慎放松对高精度地图的管制,自动驾驶迎来新的发展契机。近期,自然资源部和国家保密局发布《测绘地理信息管理工作国家秘密范围的规定》,扩大了非秘密数据的范围,给自动驾驶相关技术商业化应用打开空间。

 

02 | 高价成制约市场发展的重要因素之一

高精度定位能够让导航分清车道,带来更好的用户体验。但是一直以来高精度定位仅仅局限于行业客户,每年终端销量只有十多万台,主要有以下两个原因:

 

一是高精度定位的差分服务不够完善。高精度卫星定位是基于RTK/PPP(采用载波相位差分技术)定位来运行的,定位需要的差分服务代价较高,覆盖不全。

 

二是价格昂贵。此前,高精度定位产品价格居高不下,一般在数千元级别,而普通定位模块只需要十几元。同时,由于卫星定位在城市环境中容易被遮挡,需要用到组合导航,而工业级组合导航的价格更加昂贵,一般为数万元~数十万元不等。

 

随着北斗系统覆盖全球,几大移动运营商纷纷入局地基增强网,差分服务的问题已初步得到解决。未来,甚至可以在5G流量中自带差分服务,助力更便宜、更紧凑和真正可规模化扩展的高精度GNSS解决方案,为大众市场做好准备。

 

差分服务完善后,制约高精度市场发展的主要因素就是价格。高精度定位产品之所以价格昂贵,是因为技术壁垒较高:高精度定位产品研发周期很长,需要同时掌握基带信号处理、RTK算法、射频工艺以及芯片设计等技术;而高精度组合导航需要同时精通卫星导航与惯性导航,只有把组合导航深入到信号捕获跟踪、模糊度解算等算法底层,才能把产品做好。

 

随着国产高精度产品的成熟稳定,这一问题有望得到解决,相关产品的价格有望下降十倍甚至百倍。

 

03 | 899元RTK板卡能否改变高精度市场格局

近日, bynav(海洋之神,海洋之神发现海洋之富,海洋之神之发现海洋财富)正式发布了多款基于自研芯片的RTK板卡以及工业级组合导航板卡,产品价格极具冲击力:

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C1系列板卡尺寸为46×71mm,支持GPS、BDS、Galileo、GLONASS、QZSS、NavIC等全系统全频点卫星信号,支持双天线定向,并支持外接IMU、里程计、激光雷达或视觉SLAM实现组合导航。

 

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A1系列板卡支持高精度组合导航,尺寸与C1一致,集成了工业级惯导,陀螺零偏为2.7deg/hr,内置深耦合算法、倾斜测量算法,能够在遮挡环境下提供可靠的高精度定位,也能够协助RTK终端完成无校正倾斜测量,甚至完成无信号环境测量。

 

“低价不是我们的目的,之所以把价格订到899元与3980元,就是为了让大家能够用到性能优秀,价格厚道的产品,让高精度定位能够应用到更多的行业,促进市场繁荣发展。”北云科技CEO向为表示。

 

bynav北云科技的研发团队从2002年开始从事北斗研发工作,经历了北斗卫星导航系统建设的洗礼,对卫星导航系统有着深刻的理解,因此才能够做出物美价廉的高精度定位产品。公司已与驾考市场龙头企业、A股上市公司多伦科技达成全面合作,每天都有数万台北云科技的高精度产品为全国各个城市的驾考系统提供可信的厘米级定位。

 

bynav北云科技正是依靠在驾考领域的市场领先地位,依靠在全国数万台驾考车辆上的产品应用经验积累,以及多年的专注研发,才完成了高精度基带芯片Alita与高精度射频芯片Ripley的批产,成为全球少数几家拥有自研高精度定位芯片并批量应用的企业之一。

 

▲2018年在谭述森院士等专家领导的见证下,北云科技与驾考驾培行业龙头企业多伦科技签订战略合作协议,全面采用北云科技板卡替代国外进口板卡,北云科技在驾考驾培行业取得市场领先地位。

 

向为介绍:“本次发布的组合导航产品跟国外的标杆产品性能相当,但是价格却是该产品的几十分之一。我们相信,当同等质量的产品价格降低一个数量级,甚至两个数量级之后,将带来一系列化学反应,让更多的行业尝试应用高精度定位产品,促进整个市场繁荣发展。”

 

C1与A1系列产品已经在驾考驾培、自动驾驶、测量测绘等领域得到了大客户认可。

 

知名自动驾驶企业希迪智驾常务副总经理应龙评价称:“我司致力于打造能落地的智能驾驶商用车及关联技术产品,而组合导航产品是自动驾驶产业链中的重要一环,因此我在几年前就开始布局,与北云科技对接了组合导航项目,见证了他们的快速成长。北云科技的组合导航产品已经应用在我们的无人扫地车、自动驾驶重卡等产品中,性能能够媲美国外十多万的产品。”

 

▲CIDI希迪智驾的无人扫地车和自动驾驶重卡正在使用北云科技的组合导航产品

 

04 | 国产RTK板卡与美国竞品的PK

“测绘行业中一部分人对北斗信号的精度与稳定性还心存疑虑,更愿意相信GPS信号,更愿意相信国外的高精度接收机。”中南大学研究生院副院长、湖南省测绘学会理事戴吾蛟教授说道,“因此我们组织人手对北斗与GPS的信号质量、RTK定位精度进行了较全面的测试,整个测试耗时3周,选取了6个典型场景,相关的测试数据全部上传到网络可供下载。”

测试设备采用2台北云科技的C1接收机,以及2台美国某品牌的R9接收机。不同品牌的接收机使用各自品牌的基准站数据,通过功分器连接到同一个流动站天线。测试软件使用中南大学研制的GNSS数据处理软件CSUDMS进行后处理解算,采用RMS作为后处理解算精度的评价指标;使用由捷克国家大地测量、地形与地图制图研究所开发的Anubis软件进行观测数据QC检测,采用MP值、DI值、SLPS、O/Slps作为观测数据的评价指标。

 

入门小知识,各项指标含义如下:

(1) MP值 – 伪距多径值,体现板卡的多路径效应抑制能力;用伪距和载波相位观测值加权计算;MP1<50、MP2<75为佳(单位:cm),数值越小,表示板卡的多路径效应抑制能力越强。

(2) DI – 观测数据完整率;用板卡输出的有效观测数据的数量,除以用卫星星历计算的理论观测数据的数量;数值越大,表示板卡输出的观测数据越完整。

(3)SLPS – 周跳数;GNSS载波相位测量值,由于卫星信号的失锁而导致的整周计数的跳变或中断的次数;周跳数越少,表示信号跟踪越稳定。

(4) O/slps – 每周跳观测量;用板卡输出的有效观测数据的数量,除以检测到的周跳数(周跳数为0时,除数取1);O/Slps>200为佳,数值越大,表示信号的周跳数越少。

(5) RMS – 均方根误差;真值与每个测试值的偏差的平方和与测试次数的比值的平方根,体现测试值与测试均值之间的偏差程度,即精度。

 

测试环境:

▲选取的6种苛刻场景,进行全面的信号质量测试

 

测试结果:

 

|测试结果表明

在开阔环境下,BDS信号和GPS信号性能相当。在树荫遮挡、水池多径和各类干扰环境下,BDS的定位精度都明显高于GPS,信号质量指标(抗多径能力、信号稳定跟踪和周跳探测与修复的能力)整体优于GPS

 

“我的研究方向之一是利用北斗做变形监测应用,很多地质灾害监测点都比较偏远、地势险峻,在产品部署完成后,基本不太可能进行现场维护,因此对产品的可靠性要求较高。本次测试采用的北云科技的高精度板卡已经被用于多个地质灾害监测项目,有的项目已经稳定运行近一年时间,板卡的性能与稳定性都非常好,能够媲美国外竞品。经过这次的比测,也用数据证明了国产的北斗产品不弱于美国的GPS产品。” 戴吾蛟教授点评道。

 

▲地质灾害监测中正在使用北云科技的高精度定位板卡

 

从测试数据及市场反馈来看,国产高精度产品已具备与国外产品一较高下的竞争力,且更具备价格优势。可以预见,自动驾驶、机器人等应用场景的加速发展将为该类产品带来广阔市场空间,未来,国产北斗高精度定位产品或将成为撬动国际GNSS市场的重要砝码。

 

对比测试数据下载链接:

http://www.fmhc.net/cn/resource/bywork/geek-observation/gps-vs-bds.html

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