接收機芯片組和主機板是衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)化的核心基礎眾所周知,衛(wèi)星導航系統(tǒng)有三大部分組成,這就是衛(wèi)星星座、測控臺站,以及用戶設備。所說的用戶設備指的是衛(wèi)星導航接收機,它是所有應用的基礎,通常最原始的表現(xiàn)形式為主機板,或稱作接收機OEM板。而主機板的核心是IC芯片,大批量應用條件下都是專用芯片,所以芯片組成了衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)化的核心基礎。通常,GPS以及GPS/GLONASS接收機所用的芯片組大體分為兩類:定位型與導航型。前者屬于高精度測量,數(shù)量并不大,價格很貴;后者是一般普遍應用,產(chǎn)量巨大,價格十分便宜。
目前,導航型芯片組對于一個接收機而言,通常由兩個芯片組成,其中一片是RF部分或者說模擬部分,還一片是DSP,屬于數(shù)字處理器部分。再加上導航軟件便構(gòu)成接收機的三大件。我國的現(xiàn)實情況到目前為止,我國占壓倒多數(shù)的衛(wèi)星導航接收機OEM板都是從境外輸入的,連批量生產(chǎn)主機板都沒有進行。長期以來,我國經(jīng)許多部門和單位人員的努力,化了很多的資金和很大的力氣,終于生產(chǎn)出了自己的GPS與GPS/GLONASS的芯片組與接收機主機板和整機,也在某些重要系統(tǒng)中得到了應用,但是,其數(shù)量是十分有限的,也談不上很大的競爭力,更說不上產(chǎn)業(yè)化。作為GPS用戶機產(chǎn)業(yè)化的關鍵環(huán)節(jié),作為核心的核心,首先要做到有自己的芯片組,據(jù)調(diào)查了解,國內(nèi)已經(jīng)具備生產(chǎn)先進的DSP的能力,但是生產(chǎn)制造RF專用芯片還有一定難度,所以當RF芯片設計出來后,初期可以在外作委托加工生產(chǎn),但我們必須掌握國際領先的芯片組核心技術(shù)(第一步可以用技術(shù)引進的辦法),自己參與研發(fā)設計與生產(chǎn)制造的全過程,自己進行測試檢驗,最終形成有自主知識產(chǎn)權(quán)的自有芯片組產(chǎn)品,并能實現(xiàn)大批量低成本生產(chǎn)。
國際上的主要情況
當前,世界上能生產(chǎn)制造芯片和板子的國家不過3-5個,但達到大批量產(chǎn)業(yè)化規(guī)模并取得明顯經(jīng)濟和社會效益的可能只有美國和日本。而利用美國技術(shù)形成自己的規(guī)�;a(chǎn)業(yè)的除美國外只有日本。至2000年全世界GPS用戶產(chǎn)品的產(chǎn)值為80億美元,而日本一家的產(chǎn)值約為30億美元,在民品上的產(chǎn)值日本可能超過了美國。日本的成功在于抓住了一項好產(chǎn)品,即GPS車輛導航系統(tǒng),1999年僅此項產(chǎn)品日本生產(chǎn)了150余萬臺,價值20多億美元,與93年比,在不足七年的時間內(nèi)產(chǎn)量增加了200多倍,投放市場的GPS車用導航儀總量超過了500萬臺。2001年的產(chǎn)量己超過200萬臺。日本不僅在車用導航儀上很成功,在船用GPS導航儀上也很成功,我國很多漁民的船上GPS設備就來自日本的“古野”、“光電”等公司。據(jù)研究分析表明,日本之所以成功,其最關鍵的經(jīng)驗是,它真正掌握了GPS的核心技術(shù),即芯片的設計和制造,有了屬于自己的自主知識產(chǎn)權(quán)的基礎產(chǎn)品,就有了主動權(quán),就能大力推進二次開發(fā)和多方位應用,無后顧之憂。
最早單獨專做芯片生意的公司是美國的SiRF技術(shù)公司,至今己推出StarI與StarII兩套芯片。2000年SiRF銷售芯片組上百萬套。還有許多做接收機OEM板(模塊)的廠商,至少有十余家,其中不泛有頗有點名氣的,利用其芯片組制成模塊自用或銷售。近兩年來,做芯片的廠商越來越多了。其實比SiRF做芯片早(在七十年代就開始了),又是銷量最大的是Conexant系統(tǒng)公司(即Rockwell公司)。在2001年2月Rockwell的GPS芯片技術(shù)移轉(zhuǎn)給了SiRF公司。在GPS芯片領域內(nèi)做得較好的還有Motolora公司。多星座兼容機是衛(wèi)星導航定位接收機的一種發(fā)展的大趨勢,由此可確保穩(wěn)定可靠的接收衛(wèi)星信號,即使在接收環(huán)境十分不利的情況下也能保證導航定位的連續(xù)性、可用性和完善性。而且接收的星座越來越多,除了GPS與GLONASS衛(wèi)星信號外,還有增強用的WAAS、EGNOS和MTSAT,以及將來的Galileo和CNSS等等。應該指出的是,GPS/GLONASS接收機最權(quán)威的技術(shù)來源都是俄羅斯。一位著名的美國GPS/GLONASS兼容機廠商很風趣地說過,“我們的產(chǎn)品都貼著美國的商標,其實技術(shù)來源與設計都在俄羅斯,然后去臺灣加工生產(chǎn),最后到美國組裝,貼上美國制造標簽外銷�!庇纱吮砻餍l(wèi)星導航應用真正是一種國際性的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
值得注意的技術(shù)動向
1.GPS接收機值得注意的發(fā)展動向有:
1). 接收機板子做得越來越小去年剛有幾家公司推出郵票大小(30x30mm)的板子,今年己有人做到指甲蓋那么大的板子,Sychip公司又從笫一版的13x15x3.75mm大小的板,轉(zhuǎn)成新版,尺寸為11x13x3.5mm。人們在期盼GPS接收機從單板機變?yōu)閱纹瑱C的愿望一直未能輕易實現(xiàn)。但是,從RF直接變換成基帶信號技術(shù)的實現(xiàn)和RF芯片技術(shù)的改進,可能會找到出路。與OEM接收機引擎板的不斷減小相比,GPS天線就顯得太大了,有一個報導說有一個8mm高直徑為8mm的園柱體全向型天線問世,可惜價錢太貴,市場上又不易買到。薄膜天線可能會有一定出路。
2). 接收機的靈敏度越來越高NEC聲言能有-152dBm的靈敏度,甚至可在建筑物內(nèi)和樓群間進行精確定位。還有一家Signav公司的cellNAVTM新系統(tǒng)造出一種迷你型GPS接收機其靈敏度達到-185dBW,專用于接收微弱信號,甚至在多層停車埸內(nèi)、建筑物中和高樓叢里都能可靠工作。
3). 接收機定位精度越來越好就是上述的cellNAVTM GPS接收機其定位精度可達到3m。
4). 接收機響應時間越來越短還是cellNAVTM GPS接收機,在弱信號條件下,其典型的首次定位時間約為5秒,而NEC的GPS接收機冷啟動時典型的首次定位時間為3-6秒。比現(xiàn)有的大多數(shù)接收機要少一個數(shù)量級還要多。
5). 接收機功率消耗越來越少M12和GBX2000的功耗均降到了200多mw,比其它接收機要低約半個數(shù)量級。以上幾個新動向?qū)τ贕PS產(chǎn)業(yè)發(fā)展,尤其是消費類產(chǎn)品市場的蓬勃興起都是至關重要的,對于移動位置信息服務業(yè)的成長起到關鍵性的推進作用�?梢源蟠蟀l(fā)展嵌入式的融合系統(tǒng),如與手提電話和PDA的組合創(chuàng)造了前所未有的良機。
靈敏度的提高、響應時間的加快、精度的改善能從根本上擴大GPS的應用面和應用領域,能大大拓寬和提升GPS應用的賣點、熱點、興趣點和發(fā)燒點。對此不能低估其深遠影響。
2. 得到的啟示從衛(wèi)星導航定位技術(shù)與應用市場的發(fā)展而言,在接收機技術(shù)上肯定是多星座制式機為最主要
的發(fā)展方向,正如前面指出的那樣,不僅是GPS與GLONASS兼容機是個重要方向,而且還考慮到CNSS、Galileo,以及WAAS、EGNOS和MTSAT等廣域增強系統(tǒng)信號的接收,以上分析可得到的啟發(fā)是:
1) 多制式兼容機是個最主要的發(fā)展趨向;
2) 測量接收機和導航接收機有二合一的走向;
3) 一類芯片出多種接收機的設計模式是個值得注意的方向;
4) 模塊矩陣化是一種新的思路;
5) 軟件無線電衛(wèi)星定位導航接收機是又一種發(fā)展新動向;
6) 利用復合材料生產(chǎn)單芯片機己成可能。
3. 我們的對策
1)我們一定要有作為國家衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)化的核心基礎的自有芯片組和主機板,這是一種必然要求和發(fā)展結(jié)果。
2)由于衛(wèi)星導航用戶機其涉及面寬廣,且與許多敏感和關鍵部門,甚至軍用埸合有關,所以一定要盡可能不受外人制約,充分保證安全性的要求更明確。
3)鑒于與俄國在GLONASS上的合作進程,我們的批量產(chǎn)品應該是GPS/GLONASS兼容機芯片組和主機板。
4)有了自有芯片技術(shù),能更自由地更有競爭力地參與國際市場的搏擊,甚至可以與先進國家的企業(yè)進行較量。
5)衛(wèi)星導航用戶機市場并不只是一個巨大的市場,而且是個久遠的市場,現(xiàn)在僅僅是剛剛開始,后面它與航空的新航行系統(tǒng)的結(jié)合,與智能交通系統(tǒng)(ITS)的結(jié)合,與個人消費類電子產(chǎn)品融合,它所產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會效益是不可限量的,盡早地掌握和應用核心技術(shù)是一本萬利的事。
6)及早掌握核心技術(shù),可以有更大的創(chuàng)新應用,擴展應用,綜合應用,用于GPS/GLONASS/GNSS/Galileo系統(tǒng),以及我國自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
7)因為技術(shù)引進和消化吸收有個過程,所以為了適應產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的急需,當務之急是利用國外芯片或通過合作首先形成GPS與GPS/GLONASS OEM板子的批量生產(chǎn)能力,同時開展對俄技術(shù)引進和自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導航接收機芯片組與主機板的研發(fā)制造。
8) 自主研發(fā)制造的芯片組和主機板應該形成系統(tǒng)和層次,同時要注重二次開發(fā),促進產(chǎn)業(yè)化向廣度和深度上發(fā)展,并帶動其它行業(yè)的技術(shù)升級和優(yōu)化改造。
摘自《通信市場》