“ GNSS芯片传统上最大的细分市场是手机市场，后来逐渐进入了可穿戴设备和物联网等新兴市场。另一方面，随着V2X、ADAS和自动驾驶的发展，高精度GNSS进入大家的视野，成为一种设计趋势。本文从大众市场和专业市场两个方面梳理了GNSS芯片发展的脉络，总结了几个代表性应用场景对GNSS产品的关注点差异，最后就高精度GNSS芯片表达了一些自己的看法。”

01 GNSS芯片发展脉络

首先定义一下本文中的大众市场和专业市场的范畴。大众市场指：mass markets，大规模的，亿、十亿量级的，与消费者直接相关的市场，细分市场以智能手机、穿戴式设备和汽车为代表。专业市场指：specialized/ professional markets，不是每个人日常生活中用到的，细分市场数不胜数，规模也小的多，比如人、车辆、资产跟踪、防盗设备、车辆远程信息处理、测绘与监测、工业机器人、自动割草机、重型卡车、无人机等等。

大众市场（mass markets）

GNSS IC主要的出货商包括：博通、高通、u-blox、MTK、ST等（华大在2016年四季度的ABI research报告中被提及）。他们在大众市场的份额与他们的出货量直接相关，博通、高通、MTK以智能手机市场为主（2018年GNSS IC出货量85%在智能手机市场），在有必要的时候也会向下一容量层级的细分市场去寻求出路，比如智能手表。

ST以汽车市场为主，u-blox细分市场非常杂，兼收并蓄。

大众市场从单频普通精度向双频高精度的发展趋势明朗，ABI Research的市场数据报告显示，在未来几年内，双频设备将主导高端智能手机市场，到2023年，出货量将超10亿，双频GNSS IC将占全球GNSS-LBS-IC总出货量的36%。双频芯片代表产品是博通BCM4775，搭载该芯片的小米8手机是全球首款双频GNSS手机，至今，BCM4775已经搭载于各类旗舰智能手机、智能手表、运动设备等终端产品。今年年初，博通推出了新一代双频产品BCM4776，进一步支持北斗三在L5频段的新信号B2a，提高了可用信号数量。智能手机领域的其他厂家也提出了双频解决方案，包括高通公司的Snapdragon X24和华为海思的麒麟980。（ps：全球首款搭载国产双频定位芯片且支持北三系统的手机是联想Z6青春版，华大北斗HD8040）

双频GNSS L5信号的使用相对单频可以减轻多径干扰效应，特别是在城市峡谷等建筑物密集地区，其精度明显高于单频设备。但应该看到还是有很多因素给智能手机全面采用GNSS双频芯片带来一些障碍，主波段（L1）之外的第二波段（L2或者L5）卫星覆盖不足（现在在好转），天线尺寸的问题，最重要的还是需求与PPA（performance-price-area）的权衡问题。用一位供职博通多年的朋友的话，客户对于精度从几十米提高到米级，两眼放光，什么都好说，而从米级提高到亚米，内心毫无波澜，反而对功耗和价格斤斤计较。至于智能手机和消费类设备这类LBS应用要达到测绘级别的准确性，在未来几年内还有许多技术问题需要解决。

大众市场中促进高精度GNSS发展的另一股力量来自自动驾驶领域。高级或者完全无人驾驶需要车道级的定位，GNSS是感知层的重要组成，其他传感器还包括激光雷达、摄像头、惯性器件等。新一代的全球导航卫星系统硬件和新的增强定位服务，正在为这一未来市场做准备。

新硬件体现在更多星座和信号，进一步提升GNSS观测值的数量和质量，新的增强定位服务指精密单点定位（PPP）技术及相应卫星系统信号的建设。传统的自动驾驶GNSS设备中依赖RTK技术获得高精度定位，服务商通过移动网络向每个接收机发送其自己的，基于其特定位置的GNSS校正数据（观测值域OSR差分）。

这在实验阶段没有问题，当大规模商用时，主要问题有两个：1、差分服务收费就罢了，有几个服务商？收费如何实现？跨省了怎么办？出国了怎么办？怎么个签合同法儿？（这可能不是什么问题，产业链分工和商业模式确定了，问题自然就解决了）。2、RTK需要用户设备和校正数据服务之间的双向连接，未来大规模应用时，单用户2~5kbps不间断连线对通信网络的压力主要体现在多连接、低延迟。网络阻塞、无线信号质量不佳导致的差分数据延迟或缺失严重影响RTK定位效果（5G网络已经把这种低速率、多连接、低延迟作为其典型场景来考虑了，但5G终端及用户上量后，RTK实际应用效果有待验证）。新的GNSS校正服务PPP的原理是：建立整个区域内轨道、星钟、大气层的实时模型并通过卫星和/或互联网广播这些信息（状态域SSR差分），这为高精度GNSS在大众市场的大规模应用打开了大门。日本QZSS系统在L6频点上提供的CLAS服务是第一个此类服务，伽利略E6和北三B2频点PPP-B2b服务也在做类似的服务。目前可支持L6的GNSS芯片产品还比较少，未来会有更多厂家支持，开发单纯的PPP改正数Decoder芯片结合已有GNSS芯片快速集成提供产品也是一个方法。但PPP也有自己需要解决的问题，收敛速度问题等，是目前学术界的研究热点。

专业市场（specialized/ professional markets）

专业市场的特点是：

1、细分市场比较分散，普通精度的细分市场包括：人员、车辆和资产跟踪、紧急呼叫系统、用于保险的车辆远程信息处理、防盗设备等等；高精度的细分市场包括：精准农业、机械控制、机器人导航、测绘监测、自动化物流车、自动割草机等等。

2、普通精度应用、高精度应用都有，以前如此，现在也如此，而不是像大众市场有明显的普通精度向高精度发展的趋势。但高精度市场芯片化是趋势，越来越多的高精度板卡提供商开始研发基于芯片的解决方案。

 02 高精度GNSS芯片随想

1、高精度时代的不同基因厂商的路线：当前所有在做导航芯片的厂家都在研发和推出自己的高精度GNSS芯片，这其中包含之前做单频普通精度产品的厂家，也包含面向传统高精度应用的厂家。这两类厂家分别有自己的技术演进路线、优势和劣势。
之前集中于普通精度产品的厂家，优势在于芯片设计能力（如何获得PPA最优解，performance-power- area，用工匠的精神抠一件相对简单的单纯的事情，做到极致）。基带信号处理能力纵有差异，也无伤大雅，定位解算方面，针对标准单点定位（SPP），卡尔曼滤波足矣，纵有差异，无伤大雅。定位速度、定位准确度、可用性、体积、功耗等性能可接受的情况下，谁的更便宜就用谁的（贴钱卖的不在讨论范围）。这些厂家走向高精度的难点在于RTK、PPP等基于载波相位解算技术的应用，一是算法本身的改进，二是如何在频率资源和存储资源受限的条件下，把性能推到极致。解释一下，其难点不在于基带处理和芯片设计的原因：说不在于芯片设计很好理解，普通精度产品芯片化历史悠久；说不在于基带处理是因为，虽然之前这些厂家仅关注L1频段的信号，转入高精度时代，需要关注L2、L5、L6等频段的诸多新信号，但其实这许多的新信号体制没有多少本质的差别，有处理L1频段信号的基础，去处理其他频段跟吃饭喝水一样自然。现在普通精度厂家，纷纷follow u-blox，从单频芯片走向高精度芯片（双频为主，三频浪费），以u-blox价格为标杆，如果能提供相当的性能和功耗，价格低一半，还是不愁卖的。

之前集中于高精度产品的厂家，长处在于对多频段观测量、RTK算法的使用、抗干扰能力等方面的技术累积。以往高精度产品以板卡为主，根本原因还是高精度应用市场容量小。而高精度产品动辄几百个通道，复杂的RTK解算，几十上百Hz的更新率，若要芯片实现，意味着更贵的处理器IP，更多的存储，更大的die size，也就是更高的研发和制造成本。在出货量不足的情况下，以FPGA作为主要产品形态是自然而然的选择。现在随着小型化、低功耗的整体趋势，以及自动驾驶汽车等新应用市场的发展，这类传统高精度厂商也开始推出芯片产品。比较新的一款是，比利时Septentrio的 mosaic x5模组。这类产品芯片的特点是全系统全频点全信号体制同时支持，动辄500，甚至上千通道。对于这类产品未来需要重点去跟踪和观察其典型应用场景，出货量及价格。

2、GNSS芯片市场竞争激烈，一方面要提高性能，另一方面要降低成本。不依赖各种加成，能靠硬实力在大众市场GNSS IC领域占一席之地的厂家，都值得尊重，因为代表了一种技术工匠的精神（PPA之苛刻），这在智能手机和穿戴设备领域得到了充分的证明。看看智能手机全面双频时代和高级别自动驾驶时代来临时，谁能取得最大的市场。

3、GNSS IC，我是博通、索尼和MTK的粉丝。低调，前沿（看看ISSCC上他们的文章），产品不含糊。也是u-blox的粉丝，无数客户要求模组跟他们家管脚兼容，要求跟他们对标性能，要求比他们便宜，可见他们在各细分市场的影响之广。PS：我发现我越写越随意，开头是写论文的架势，越往后越话痨，自己跟自己聊上了，随时能走神，东一榔头西一棒槌的本质如影随形。

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