移动智能终端将成为最主要的北斗导航定位应用市场
——移动智能终端北斗定位白皮书(2016年)发布
编者按
2016年10月,移动智能终端技术创新与产业联盟、北斗技术与应用委员会联合发布了移动智能终端北斗定位白皮书,本刊摘编如下。
移动智能终端技术创新与产业联盟北斗技术与应用委员会发布《移动智能终端北斗定位白皮书》,旨在与业界同仁分享在移动智能终端北斗定位领域的研究成果。
2012 年12月27日,北斗卫星导航系统区域系统正式建成,开始向亚太地区提供商用服务;2015年3月30日,首颗新一代北斗导航卫星成功发射,北斗卫星导航系统由区域运行向全球拓展启动实施;推动北斗卫星导航系统的产业化、市场化、规模化应用进入关键阶段。移动智能终端是卫星导航定位系统最主要的应用市场之一,北斗在移动智能终端中的普及应用将对北斗应用发挥至关重要的作用。
本白皮书主要介绍了北斗卫星导航系统的建设情况、移动智能终端北斗定位的发展现状和趋势,分析了移动智能终端北斗定位发展所面临的挑战,提出了我国移动智能终端北斗定位发展的思考和建议,希望能为业界提供有价值的参考。
移动智能终端成为最主要的卫星导航定位市场之一。据欧盟全球导航卫星系统机构(简称GSA)预测,到2023 年,以智能手机为代表的消费电子类导航定位设备年出货量将超过25 亿,卫星导航定位功能在手机中的渗透率将超过75%。从收入上看,移动智能终端位置服务(LBS)市场的累积收入将达到全球卫星导航定位市场累计收入的53.2%。
GPS 基本成为手机定位的代名词。目前,绝大多数手机均支持GPS,GPS 更是成为智能手机的标准配置。据GSA 统计,2015 年,支持GPS 定位的智能手机年出货量已超过14亿,预计到2023 年,将超过22 亿。根据我国手机进网检测数据显示,2016 年第一季度我国申请进网的610 款手机中,支持GPS 定位功能的478款,占比为78.4%。4G 手机中支持GPS 定位功能的468 款,在4G 手机中占比高达85.4%。目前,不支持GPS 定位功能的手机主要集中在超低端功能机、老人机等。
移动智能终端卫星导航定位接收机均为单频接收机、使用单点定位。相比较于单频接收机、单点定位,双频/多频接收机、差分定位技术(如:RTD、RTK)均可大幅提升定位精度,但上述技术对于GNSS 天线、器件性能(如:晶振、射频前端)、算法复杂度均有较高要求,从而影响终端体积、成本、功耗、定位实时性等,进而影响终端的应用场景。作为大众使用的便携设备,在定位精度满足基本需求的情况下,相比定位精度指标,移动智能终端定位首先更重视泛在可用性、体积、成本、功耗、定位速度等。自卫星定位在引入移动终端的20 年中,均使用单频接收机进行单点定位,定位精度基本维持在十米量级。
网络辅助GPS(A-GPS)技术成为GPS智能手机的标准应用技术。定位速度是衡量智能终端定位性能的一项重要技术指标。网络辅助卫星定位技术通过移动通信网络将卫星基本状态信息传递给智能终端,从而简化了智能终端定位算法,改善了智能终端的定位速度,同时由于降低了定位运算量,一定程度上改善了智能终端的待机时间,提升了用户体验。
因此,网络辅助卫星定位技术在手机终端得到广泛普及。目前支持GPS 的智能手机均支持A-GPS 技术。
国际产业链巨头各自建设A-GPS 定位平台,用于为终端提供更好的GPS 定位服务。出于各自商业模式的考虑,国外运营商(如:AT&T、Verizon、德国电信)、终端厂商(如:原诺基亚)、芯片厂商(如:高通、博通、CSR)、终端操作系统厂商(如:谷歌)、定位方案厂商(如:RxNetworks、TruePosition)纷纷建设了自有的A-GPS 定位平台以更好地开展定位业务或为用户提供良好的体验。目前,在我国销售的智能终端多将国外公司的A-GPS 平台配置为默认定位平台。
移动智能终端卫星导航定位芯片与主芯片、连接芯片广泛集成,综合型芯片厂商成为该市场的主要玩家。随着移动互联网业务的不断丰富,用户对移动智能终端性能、功耗等的要求不断提高,进而使得移动智能终端芯片的集成度越来越高。目前的移动智能终端中,已经不存在独立的卫星导航定位芯片,卫星导航定位芯片与主芯片、连接芯片已经广泛集成。专业的移动终端GNSS 芯片厂商,要么被综合型芯片厂商广泛收购,要么退居幕后,为综合型芯片厂商提供GNSS IP核。据ABI Research 数据显示,移动智能终端中卫星导航定位芯片市场占有率最高的三家公司分别是高通、联发科、博通,均为综合型通信芯片厂商。作为最大的手机芯片厂商,高通一家即占据接近6 成的市场份额,遥遥领先其他厂商。
双模、多模卫星导航定位芯片逐渐普及。定位接收机使用的直视径(LOS)卫星数直接影响定位的精度,多半情况下,非LOS 导航信号不利于接收机的精度。然而,某些环境下,如城市峡谷地区,在不能得到足够多的LOS 卫星信号时,导航接收机将不得不使用非LOS 卫星信号。相比较于单导航星座卫星定位,多导航星座联合定位将显著增加可见卫星数,尤其是LOS 卫星数,提高定位性能。同时,卫星导航系统在设计时也越来越重视不同卫星导航系统之间的兼容和互操作性,这也有利于多星座联合定位。据GSA 统计,目前60%以上的卫星导航定位芯片支持双模或多模。
室内外泛在定位成为研究热点,将在未来得到更广泛的应用。卫星导航在室内很难发挥作用。近几年,室内定位成为研究热点,各种新型定位方案不断涌现,如:WiFi 定位、蓝牙定位、RFID 定位、甚至LED 定位、地磁定位等。各大公司也纷纷布局室内定位,抢占产业制高点。随着移动互联网的迅猛发展,新型商业模式的不断涌现,各种业务对于终端位置的需求越来越多,移动智能终端定位要适应繁杂的场景,单一的定位方案不可能满足用户在所有场景的精度、速度、功耗需求。因此,融合卫星定位、基站定位、室内定位、传感器定位在内的室内外泛在定位将在未来得到更广泛的应用。
高精度卫星定位值得密切关注,但移动智能终端规模应用尚需时日。高精度卫星定位在测绘、航空、精细农业等领域有着广泛应用,若移动智能终端能实现亚米级甚至分米级、厘米级高精度定位,毫无疑问将催生一系列新型的商业模式、商业机会。近些年来,一些研究机构开始探索利用移动智能终端的低成本天线及器件来实现更高精度的定位。不过,要在移动智能终端上实现高精度定位,仍然面临天线、终端体积、器件成本、实现方案、算法复杂度、网络设施、标准、产业模式构建等一系列技术和产业挑战。
我国高度重视北斗定位在移动智能终端中的推广应用。在国务院2013 年印发的《关于促进信息消费扩大内需的若干意见》中,明确提出“加快推动北斗导航核心技术研发和产业化,推动北斗导航与移动通信、地理信息、卫星遥感、移动互联网等融合发展”;在2013 年印发的《国家卫星导航产业中长期发展规划》中,也明确提出“重点推动北斗兼容卫星导航功能成为车载导航、智能手机的标准配置”;在2016年国务院发布的《中国北斗卫星导航系统》白皮书中,进一步明确提出“面向智能手机、车载终端、穿戴式设备等大众市场,实现北斗产品小型化、低功耗、高集成,重点推动北斗兼容其他卫星导航系统的定位功能成为车载导航、智能导航的标准配置”。
网络辅助北斗(A-北斗)定位国际标准化工作正式完成。网络辅助卫星定位需在3GPP、3GPP2、OMA 等国际标准化组织进行标准化。2013 年初,工信部和总装北斗办联合成立了“移动通信领域北斗国际标准联合推进工作组”以推动A-北斗定位在2G/3G/4G 中的国际标准化工作。2015 年3 月,A-北斗定位技术标准和性能标准正式发布;9 月,测试标准正式发布。至此,A-北斗定位国际标准化工作宣告正式完成。
移动通信领域北斗定位国内标准化工作正有序推进中。
在我国移动通信领域,国际标准在国内正式落地为行标(包括技术标准和测试标准)是产业广泛应用的前提。为促进智能终端北斗定位的产业应用,2014年,中国通信标准化协会(CCSA)多个工作委员会(TC5、TC9、TC11)在工作范围内启动了北斗和A-北斗定位行业标准的制定工作,涵盖性能、协议、射频、电磁兼容等多个方面。
国内低功耗、高集成度智能手机北斗定位芯片实现规模量产,获得新突破。2014年,在发改委北斗卫星导航产业重大应用示范发展专项支持下,工信部成功组织国内终端厂商、芯片厂商开展了北斗卫星导航系统在消费电子领域的应用示范,计划在2016 年底,重点支持2000 万部北斗智能手机研发与应用。2015 年7 月,海思、展讯、联芯三大手机芯片厂商分别发布了自研的40nm 北斗/GPS、WiFi、蓝牙、调频(FM)四合一高集成度芯片以及智能手机整体解决方案,一举打破国外厂商在智能手机卫星导航芯片市场的垄断地位。截至目前,华为、中兴等基于自研北斗芯片的终端规模出货量已经超过1000 万部,包括华为P8 青春版、荣耀4X 等热销机型。
北斗在移动智能终端中的渗透率逐渐提升。根据GSA 数据,目前移动智能终端中支持北斗定位功能的约为30%。根据我国电信设备进网许可数据统计,截止到2016 年8 月31日, 在申请电信设备进网许可的终端中,宣称支持北斗的终端共821 款,其中手机终端759 款,无线数据终端41 款,车载终端15 款,POS 终端4 款,无线信息终端2 款,主要通过GPS/北斗多模定位芯片的方式支持。
云逸_摘编