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北斗芯片的介绍

发表时间:2022-04-24 15:29

北斗芯片主要用来接收和解算北斗卫星的信号频率,北斗信号包含B1、B2和B3三个频段,北三在三个频段公开B1I、B1C、B2a、B2b和B3I五个公开服务信号。导航芯片通常由射频(包括天线、低噪声放大器和混频器)、基带(包括GPS专用相关器、核心处理器等),以及后端应用部分构成。其中射频部分对微弱的模拟信号进行接收、滤波、放大、变频,其性能决定了后续信号处理的效果。基带部分则实现对码信号的解算,其中相关器模块实现对码信号的“读取”。北斗芯片的性能、功耗和价格决定着北斗导航系统的功能差异及其在终端应用中的价值。

北斗二代的射频芯片开发商主要有北京广嘉、西安华讯、广州润芯(海格通信)、振芯科技等。北斗三号芯片的参与者包括海格通信、北斗星通、振芯科技、合众思壮、中海达和华力创通等公司。截止2020   年,支持北斗三号的28 纳米工艺射频基带一体化SoC芯片在物联网和消费电子领域得到了广泛应用。支持双频双模的22   纳米北斗导航定位芯片完成了各项关键性能的验证,已经进入量产阶段。截至2020 年底,国产北斗兼容型芯片及模块销量已超过1.5   亿片,季度出货量突破1000 万片。

北斗芯片是卫星信号接收终端产品的核心器件。板卡是利用导航芯片、外围电路和嵌入式控制软件,制成带输入输出接口的板级产品,按功能可分为测量型板卡和导航型板卡:

  • 测量型板卡(厘米级精度):用于测后数据处理,需要应用复杂定位算法,技术难度远高于导航型板卡,国产产品价格低于国外产品国内产品未来有望替代。

  • 导航型板卡(米级精度):主要用于实时数据处理,对定位算法要求低,受量价比影响较大,具备导航芯片生产能力的企业具有成本优势,因此主要由各整机厂商自主开发。

此外,北斗终端产品还需要专门的天线,用于接收北斗卫星信号。从极化方式看,可分为垂直极化和圆形极化;从放置方式看,可分为内置天线和外置天线。目前绝大部分北斗天线为右旋极化陶瓷介质,其组成部分为:陶瓷天线、低噪音信号模块、线缆、接头。

北斗终端分为专业终端产品和消费终端产品,前者包括高精度测绘终端、授时终端等,主要用于军工等领域,对精度要求高且价格昂贵,亦是北斗导航系统最早的应用;后者包括各类导航终端,用于车辆导航、监控、信息服务等。消费终端的市场准入门槛较低,市场规模更大,未来北斗导航系统在消费终端应用的广度和深度取决于产品价格的下降和技术的进步。

北斗应用

根据中国卫星导航定位协会的统计预测,2020年北斗产业市场规模超过4000亿元。其中主要的消费市场和行业应用市场包括智能手机(约762亿元的规模)、乘用车导航仪(包括前装和后装,约500亿元市场规模)、自动驾驶座舱(约135亿元市场规模),以及道路运输车辆监控市场(约112亿元)。

北斗应用是指基于全球卫星导航系统提供导航、定位、授时等基础信息服务以及相关的行业应用服务。定位(Positioning),是指能以标准大地坐标系为参照,按照用户规定的实时性要求准确地确定二维,或三维位置和方位的能力。导航(Navigation),是指按照用户的实时性要求确定当前位置和目的地位置(相对或绝对),并参考地理和环境信息,修正航线、方向、速度,抵达任何位置的能力。授时(Timing),是指能在任何地方,按照用户规定的实时性要求,从一个标准(如世界协调时(UTC))得到并保持准确和精密的时间的能力。

从应用市场来看,北斗应用分为特殊市场、行业市场和大众市场。其中特殊市场主要包括军事、公安、防灾减灾等领域;行业市场包括交通运输、农林渔业、智慧城市等;大众市场主要包括导航(车与人)、社交娱乐、运动健康等。

车辆高精度定位是实现智慧交通、自动驾驶的必要条件,而卫星定位是车辆高精确定位关键技术之一:定位信息是保证车联网业务安全的基本要素之一,定位精度也是V2X定位服务中最基本的要求。高精定位的关键技术包括卫星定位(GNSS)、传感器与高精地图匹配定位、蜂窝网定位及同步系统,其中GNSS是最基本的定位方法。

在大多数的车联网应用场景中,通常需要通过多种技术的融合来实现精准定位,包括GNSS、无线电(例如蜂窝网、局域网等)、惯性测量单元、传感器以及高精度地图。GNSS/INS   组合导航系统,结合了卫星导航定位系统(GNSS)与惯性导航系统(INS)的优势,提升高精度GNSS   接收机的高动态能力、弱信号跟踪能力和抗干扰能力,提供连续的、高精度的导航信息(位置、速度和姿态),逐渐成为该领域的主流技术路径。

卫星高精度定位的另一个消费细分市场是可穿戴设备。消费者日益重视运动健康,使智能手环、智能手表等可穿戴设备的需求增加,对应GNSS的定位精度也不断加强。精准定位有助于加强可穿戴设备的使用体验。

该文转自于知乎半导体产业分析师Steve Gu




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