一、GPS芯片直接影響GPS產(chǎn)品差異
全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem，GPS)是一種以人造地球衛(wèi)星為基礎(chǔ)的高精度無線電導(dǎo)航的定位系統(tǒng)，它在全球任何地方以及近地空間都能夠提供準(zhǔn)確的地理位置、車行速度及精確的時(shí)間信息。GPS自問世以來，就以其高精度、全天候、全球覆蓋、方便靈活吸引了眾多用戶。GPS不僅是汽車的守護(hù)神，同時(shí)也是物流行業(yè)管理的智多星。隨著物流業(yè)的快速發(fā)展，GPS有著舉足輕重的作用，成為繼汽車市場后的第二大主要消費(fèi)群體。GPS是美國從20世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。
GPS芯片一種用于定位的特殊科技芯片。是GPS系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之一，決定著接受終端的實(shí)際使用性能表現(xiàn)如何，GPS芯片的優(yōu)劣在很大程度上決定了不同GPS產(chǎn)品的性能差異，可以說GPS核心芯片直接關(guān)系到GPS產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)和未來發(fā)展走向。
| GPS芯片展示圖 |
資料來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國GPS行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀研究與投資前景分析報(bào)告（2022-2029年）》顯示，GPS芯片作為GPS系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之一，核心芯片的優(yōu)劣在很大程度上決定了GPS產(chǎn)品的性能差異，近年來，隨著GPS產(chǎn)品的應(yīng)用，GPS芯片產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出一種蓬勃發(fā)展的局面。當(dāng)下設(shè)計(jì)生產(chǎn)GPS芯片的廠家已超過10家，其中包括美國SiRF(瑟孚)、Garmin(高明)、摩托羅拉、索尼、富士通、飛利浦、Nemerix、uNav、uBlox等。
目前國內(nèi)在售便攜式GPS產(chǎn)品采用的芯片主要廠商包括有SiRF、Telechips、MEDIATEK、MStar四個(gè)，搭配這些廠商的芯片所開發(fā)的GPS方案根據(jù)配置也非常豐富。GPS設(shè)備廠商會選擇其中一種或者多種方案推出其終端產(chǎn)品，即同品牌廠商也會根據(jù)不同情況，選擇不同的芯片，以推出不同檔次和不同功能的產(chǎn)品。
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名稱 |
產(chǎn)品介紹 |
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SiRFstarIIe |
a.LP：產(chǎn)品低功率，靈敏度：-145dBm，在定位后依然耗電,如HOLUXGM-210。 b.XtracV1：高靈敏度，靈敏度高于starIIe/LP,硬件一樣。如HOLUX270U。 c.XtracV2：糾正了V1版本的缺點(diǎn)，信號貼近現(xiàn)實(shí)，如HAICOM的303S、HOLUX231、MINIGPS。 |
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SiRFstarIII |
靈敏度：-159dBm（實(shí)測約為-154dBm），雖然內(nèi)建correlator為220000顆,未必更耗電，因?yàn)橹瞥虖?/span>0.18u改成0.13u。如HOLUX236、HAICOM新款的藍(lán)牙GPS、環(huán)天338、麗臺9553。 |
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SonysinglechipsolutionCXD2951 |
SONY第三代芯片，靈敏度：-152dBm。 |
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NemerixNJ1006(RF)+NJ1030(Baseband) |
靈敏度：-147dBm，產(chǎn)品耗電量低，采用此芯片的GOPASSGPT-700，850AMH的鋰電池都有20個(gè)小時(shí)的表現(xiàn)。 |
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RFMD |
MicroDevices(RFMD)是業(yè)界首個(gè)高集成度藍(lán)牙/GPS解決方案——RF8900，該設(shè)計(jì)將藍(lán)牙通信和GPS技術(shù)集成在一個(gè)完整的系統(tǒng)中。據(jù)稱該產(chǎn)品與同類產(chǎn)品相比可減少20%的尺寸，并使成本降低25%，據(jù)傳RIKALINE的6033將采用這個(gè)芯片。 |
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Evermore |
中國臺灣生產(chǎn)，性價(jià)比高，采用此芯片的HAICOM303E,性能表現(xiàn)優(yōu)于HOLUX270U。 |
資料來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
二、基礎(chǔ)設(shè)施完善，產(chǎn)業(yè)鏈分工明確
2020年，SpaceX公司使用獵鷹九號（Falcon9）火箭分別成功發(fā)射了一顆由洛克希德?馬丁公司研發(fā)的GPSⅢ衛(wèi)星，它們將取代目前已經(jīng)老舊的GPS衛(wèi)星，確保美國保有31顆可用GPS衛(wèi)星。這兩次發(fā)射的衛(wèi)星編號分別為GPSⅢSV03和GPSⅢSV04，是美國GPSⅢ計(jì)劃中的第三、四顆。隨著GPS衛(wèi)星星座現(xiàn)代化的繼續(xù)，GPSⅢSV04到位后，軌道上的四顆GPSⅢ衛(wèi)星將占GPS星座31顆衛(wèi)星的12％左右。下一顆衛(wèi)星GPSⅢSV05已經(jīng)完成，據(jù)悉，新型GPSⅢ型衛(wèi)星比此前衛(wèi)星有明顯改進(jìn)，提供的精度是此前衛(wèi)星的3倍，抗干擾能力是此前衛(wèi)星的8倍。
目前，美國GPS衛(wèi)星已經(jīng)發(fā)射了72顆，基于空間衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及各類增強(qiáng)系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施，GPS高精度衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)已形成了分工明確、層次清晰完整的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)。GPS高精度衛(wèi)星導(dǎo)航定位終端廠商集成核心主板、射頻天線、通訊模塊、數(shù)據(jù)鏈模塊、藍(lán)牙模塊、Wifi模塊、慣導(dǎo)模塊、外觀設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、核心軟件等形成高技術(shù)終端產(chǎn)品。解決方案提供商圍繞客戶的定制需求，結(jié)合終端產(chǎn)品，并開發(fā)集成應(yīng)用軟件、算法軟件等，向用戶提供完整的解決方案。行業(yè)發(fā)展初期，系統(tǒng)的運(yùn)營往往都由用戶自主完成，隨著專業(yè)化分工的不斷深入，用戶已開始將服務(wù)外包給第三方，系統(tǒng)集成商向服務(wù)提供商延伸或形成獨(dú)立的服務(wù)提供商將成為未來的趨勢。GPS高精度衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)如下圖所示：
| GPS衛(wèi)星導(dǎo)航高精度應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈 |
資料來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
三、GPS已服務(wù)全球，具備競爭優(yōu)勢
目前，世界上成熟的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要有美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）、中國的北斗系統(tǒng)（BDS）、歐洲的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Galileo）、俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）
對比其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，GPS依然具有較大優(yōu)勢。目前對GPS最大的威脅是來自中國的北斗系統(tǒng)（BDS），BDS自2020年7月31日北斗三號正式開通以來，BDS基本導(dǎo)航服務(wù)可向全球提供精度優(yōu)于5米的定位服務(wù)，最高精度定位動態(tài)可達(dá)到分米級，靜態(tài)可達(dá)到厘米級。另外，GLONASS雖已服役全球，但性能相比BDS和GPS稍遜，且GLONASS軌道傾角較大，導(dǎo)致其在低緯度地區(qū)性能較差。Galileo的觀測量質(zhì)量較好，但星載鐘穩(wěn)定性稍差，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性較差。
目前，BDS已經(jīng)服務(wù)全球，性能與GPS旗鼓相當(dāng)，但是，總體來看，由于GPS開發(fā)時(shí)間早，在技術(shù)上相對成熟，定位準(zhǔn)確，全球覆蓋，用戶容量無限。產(chǎn)品具備一定的優(yōu)勢。我國的BDS雖然跟GPS屬于競爭關(guān)系，但由于兩種定位系統(tǒng)都擁有自身的優(yōu)勢和劣勢，因此，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，更多是處于互補(bǔ)關(guān)系。比如，在2020年中美合作完成北斗星基增強(qiáng)系統(tǒng)PRN編號十年延續(xù)申請，并就簽署北斗B2a和GPSL5信號互操作聯(lián)合聲明達(dá)成共識。另外，我國在北京、上海、西安三地?cái)?shù)據(jù)中心分別建設(shè)了3個(gè)以北斗信號為主、GPS信號為輔的一級時(shí)間源節(jié)點(diǎn)，電網(wǎng)系統(tǒng)下屬各單位近百萬臺信息設(shè)備實(shí)現(xiàn)北斗授時(shí)。
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全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能對比 |
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北斗系統(tǒng)（BDS） |
GPS |
格洛納斯（GLONASS） |
伽利略（GALILEO） |
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所屬國家/地區(qū) |
中國 |
美國 |
俄羅斯 |
歐盟 |
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已發(fā)射衛(wèi)星（顆） |
59 |
72 |
-- |
30 |
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在軌衛(wèi)星（顆） |
51 |
34 |
27 |
26 |
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功能 |
定位導(dǎo)航授時(shí)、短報(bào)文通信、國際搜救、地基增強(qiáng)、精密單點(diǎn)定位 |
導(dǎo)航、測量、授時(shí) |
定位、導(dǎo)航、測速、授時(shí) |
定位、導(dǎo)航、 授時(shí)、搜救 |
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定位精度（米） |
10（全球） 5（亞太地區(qū)） |
10 |
10 |
3 |
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測速精度（米/秒） |
0.2（全球） 0.1（亞太地區(qū)） |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
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授時(shí)精度（納米） |
20（全球） 10（亞太地區(qū)） |
20 |
20 |
20 |
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優(yōu)勢特色 |
具有短報(bào)文通信功能，自足性好，抗毀性強(qiáng) |
技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定，軍用精度最強(qiáng) |
抗干擾能力強(qiáng)，定位精度高，高緯度地區(qū)使用更佳 |
多國參與建設(shè)，非軍方控制，民用精度最強(qiáng) |
資料來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
三、自動駕駛有望為GPS芯片打開新增長空間
近年來，隨著汽車智能化的快速發(fā)展，全球自動駕駛市場有望迎來高速增長期。根據(jù)IDC，全球具備自動駕駛乘用車的出貨量有望從2020年的27735千輛增長到2024年的54247千輛。
數(shù)據(jù)來源：IDC，觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
而在自動駕駛汽車當(dāng)中，行車定位是最核心的技術(shù)之一，上世紀(jì)80年代，汽車的導(dǎo)航功能就是通過單GPS星座定位的方式來實(shí)現(xiàn)的，但由于可見衛(wèi)星少，定位精度在50米左右。目前，全球定位系統(tǒng)（GPS）是當(dāng)前行車定位不可或缺的技術(shù)，在無人駕駛定位中也擔(dān)負(fù)起相當(dāng)重要的職責(zé)。GPS高精度定位作為自動駕駛汽車的核心組成部分之一，旨在任何場景提供分米乃至厘米級精度的位置信息，使汽車具備全局車道級定位能力，是自動駕駛功能實(shí)現(xiàn)和安全的基礎(chǔ)。
從芯片產(chǎn)業(yè)來看，由于自動駕駛汽車涉及到傳感器環(huán)境感知、高精地圖/GPS精準(zhǔn)定位、V2X信息通信、多種數(shù)據(jù)融合、決策與規(guī)劃算法運(yùn)算、運(yùn)算結(jié)果的電子控制與執(zhí)行等過程，此過程需要一個(gè)強(qiáng)勁的計(jì)算平臺統(tǒng)一實(shí)時(shí)分析、處理海量的數(shù)據(jù)與進(jìn)行復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，對計(jì)算能力的要求非常高。因此，自動駕駛等級每增加一級，所需要的芯片算力就會呈現(xiàn)十?dāng)?shù)倍的上升，L2級自動駕駛的算力需求僅要求2-2.5TOPS，但是L3級自動駕駛算力需求就需要20-30TOPS,到L4級需要200TOPS以上，L5級別算力需求則超過2000TOPS。可見，硬件架構(gòu)升級驅(qū)動芯片需求呈現(xiàn)指數(shù)級提升趨勢，未來隨著自動駕駛汽車的技術(shù)升級，與之相匹配的GPS芯片也將隨著自動駕駛滲透率快速提升，預(yù)計(jì)GPS芯片在汽車的市場規(guī)模超過手機(jī)芯片的規(guī)模。隨著智能化對算力需求的指數(shù)級增長，GPS芯片的功能逐步成為智能汽車標(biāo)配。
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