北斗應用產業現狀及聯芯科技發展情況介紹

劉揚明 聯芯科技有限公司銷售經理

網絡技術——北斗應用專題

北斗應用產業現狀及聯芯科技發展情況介紹

劉揚明 聯芯科技有限公司銷售經理

通過對我國北斗市場現狀、應用領域、產業鏈進行分析闡述，預測了北斗市場未來的發展情況；并對聯芯科技在北斗領域的發展及應用情況進行了介紹。

北斗導航 應用領域 產業鏈

1 北斗導航系統介紹

1.1 北斗導航系統概述

中國北斗衛星導航系統（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中國自行研制的全球衛星導航系統，是繼美國全球定位系統（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛星導航系統（GLONASS）之后第三個成熟的衛星導航系統。中國BDS、美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟Galileo是聯合國衛星導航委員會已認定的供應商。

1.2 發展計劃

（1）“三步走”政策

根據國家規劃，北斗導航系統的建設分為“三步走”：第一步，1994年啟動北斗衛星導航試驗系統建設，2000年形成區域有源服務能力；第二步，2004年啟動北斗衛星導航系統建設，2012年形成區域無源服務能力；第三步，2020年北斗衛星導航系統形成全球無源服務能力。

（2）中長期規劃

《國家衛星導航產業中長期發展規劃》指出：到2020年，我國衛星導航產業創新發展格局基本形成，產業應用規模和國際化水平大幅提升，產業規模超過4000億元，北斗衛星導航系統及其兼容產品在國民經濟重要行業和關鍵領域得到廣泛應用，在大眾消費市場逐步推廣普及，對國內衛星導航應用市場的貢獻率達到60%，重要應用領域達到80%以上，在全球市場具有較強的國際競爭力。

2 北斗導航系統應用領域

自北斗衛星導航系統提供服務以來，我國衛星導航應用在理論研究、應用技術研發、接收機制造及應用與服務等方面取得了長足進步。隨著北斗衛星導航系統建設和服務能力的發展，已形成了基礎產品、應用終端、系統應用和運營服務比較完整的應用產業體系。從北斗導航系統的功能和應用范圍來看，北斗衛星導航的應用范圍大致可分為國防、航空、漁業、交通、測繪以及智慧城市等領域。

2.1 國防領域

在國防領域，2012年北斗二代試運行，北斗一代和二代的交接正在進行。北斗國防應用關系國家安全，相關部門對其需求最為迫切，隨著北斗二代應用示范工程的開展，軍事需求快速增長。國防軍工是剛性需求，并且盈利空間有保障。由于我國正在加強軍隊信息化建設，需要保障軍隊信息安全，保守估計這塊市場有接近100億元的存量規模。

2.2 航空領域

從北斗導航在國際民用航空領域的應用來看，預計衛星導航設備在航空設備領域的普及率未來10年將大幅提升，2020年將達到75%，相較于2010年提高32%。而衛星導航設備在航空設備領域的滲透率也將快速提升，全球航空領域的衛星導航設備需求量將在2020年達到14.7萬套，整個相關的市場規模將達到57.04億美元。同時，商業航空和通用航空的接收機價格也將在2020年實現大幅度降低。目前，這些衛星導航設備需求大部分是GPS，一旦北斗導航達到相關的技術要求，北斗導航在航空領域的需求將大幅提升。

2.3 漁業領域

在我國漁業領域，農業部漁政指揮中心正式申報《北斗海洋漁業應用示范項目工程可行性報告》，共計投資9000多萬元，為遼寧、山東、浙江、海南、大連和青島等1萬多艘海洋漁船配備北斗終端設備。漁業是北斗應用的重要領域，在此領域的北斗終端已經達到近3萬臺。目前，我國已經有3萬海上用戶使用北斗海洋漁業綜合信息服務；超過7萬的手機用戶已經開通北斗終端與手機短信信息互通服務，由此形成的短信量月高峰可達70萬條。

2.4 交通運輸領域

在交通運輸領域，我國各類車輛和工程設備保有量不斷增加，對其進行有效管理的需求將越來越大，導航民用領域的70%～80%都與交通運輸領域相關，要推動北斗衛星導航產業鏈的整合和完善需要迅速推動北斗導航在交通運輸行業的發展。目前，北斗導航在交通運輸領域十分重要的應用體現在物流監控和“兩客一危”等車輛的管理上。

2.5 測繪領域

在測繪領域，根據《中國地理信息應用報告（2010）》相關資料顯示，地理信息產業在我國呈現加速發展的趨勢，該產業的產值平均年增長率多年超過20%。到2020年，我國GIS應用所產生的市場規模將達到98億元。國內采集和測繪領域的競爭格局經過多年的發展已經日趨成熟與穩定，國內相關企業已經在終端產品上占據了較大的市場份額，這為我國日后開發北斗終端產品和兼容北斗終端提供了扎實的基礎。

2.6 智慧城市領域

在智慧城市領域，我國北斗導航在智慧城市的應用已經有所發展，但大多數集中在個別行業內，例如交通行業方面的汽車導航、駕校的考試應用，個人服務中的老人小孩關愛系統，公共管理方面的移動執法等。目前，集成北斗的智慧城市應用平臺還處在初步發展階段。

3 北斗應用產業鏈分析及市場趨勢展望

北斗導航應用產業鏈包括上游的芯片、天線、板卡、模擬源；中游的手持型、通信型、授時型、指揮型終端；下游的系統集成和運營服務，如數據采集、指揮調度、導航定位等（見圖1）。

3.1 上游北斗導航芯片發展情況

圖1 北斗導航應用產業鏈

從產業鏈地位和行業壁壘的角度來看，上游的芯片設計在整個北斗應用產業鏈中占有舉足輕重的地位。國內各大廠家都在積極布局北斗二代芯片，北斗芯片分為基帶芯片和射頻芯片。目前，大部分廠家基帶芯片采用65/55nmCMOS工藝，未來將逐步向40nm及更先進工藝方向演進；射頻芯片大多采用130/ 110nmRFCMOS工藝，未來將逐步向65、55、40nm工藝方向演進，以降低功耗、提高性能。

我國導航終端中絕大部分使用的是GPS芯片，GPS芯片已經占領了我國衛星導航市場95%的份額，北斗芯片只占極低的市場份額，這使得北斗導航逐漸替代美國GPS導航步履維艱，也成為推動北斗衛星導航應用產業化的重大瓶頸。

3.2 中游北斗終端發展情況

北斗終端產品可分為高性能專業產品和普通民用消費產品兩大類，高性能專業產品主要應用于通信、軍工、測繪、授時、海用，對精度要求較高且價格昂貴；普通民用消費產品主要用于車輛監控、車輛導航、信息服務、個人跟蹤、娛樂消費等領域。

當前，北斗導航各類終端用戶數量相比GPS國內終端用戶保有量差很多。北斗一代所占市場規模較小，主要應用在國防和特定行業中；北斗二代終端還沒有達到大規模生產階段，在國防應用中也未被大規模采用，用戶規模依然偏小。目前，北斗導航各類終端除政策強制使用的以外，大多數終端都應用在各類示范、試點項目中，總體出貨量不大。由于北斗落后GPS很多年，在大眾消費類領域改變大眾的消費習慣并非易事，現階段終端的快速發展還需要得到政府的大力支持。

3.3 下游北斗系統集成和運營服務市場情況

系統集成需要對行業應用的需求有深入的了解，能針對性地提出包括軟件、硬件和平臺建設在內的整套解決方案。由于北斗發展時間較晚，北斗運營企業成立時間較短，在所有具有北斗運營業務資質的企業中，成立時間最長不超過10年，而最短的只有兩年。相對于依托GPS為支撐的運營企業，北斗運營企業競爭力和研發能力都不足，還需要較長時間才能與GPS運營企業相抗衡。

總的來看，北斗應用產業鏈產值以中游終端集成為主，終端集成環節產值占比接近50%；上游環節產值占比16%，相對薄弱，特別是芯片技術方面；運營服務環節產值占比12%，未來發展潛力巨大。

經過10多年的培育，我國北斗衛星導航產業已經初具規模。隨著北斗專項工程的推出和落實，我國北斗衛星導航產業呈現出快速發展的趨勢，2013年產值達到280億元，預計2015年超過600億元，2020年超過2500億元。展望北斗導航產業的發展，未來將呈現如下發展趨勢：

（1）技術進步和政策支持將促進北斗產業做大、做強。未來我國將加快北斗衛星導航定位服務民用基礎設施建設，將有效增強衛星導航系統的性能和服務能力，國內企業在北斗芯片等關鍵器件的自主研發實力也將不斷加強。同時，我國將會繼續推行一系列政策支持北斗產業的發展，將會繼續通過發改委衛星產業化專項基金、電子信息產業發展基金等渠道支持北斗導航芯片企業的自主創新和發展。

（2）逐步從設備銷售走向應用和運營服務。運營服務是衛星導航產業中一個非常穩定和巨大的市場，成熟的衛星導航定位產業在國家的總產值中，大部分由導航服務業所創造。根據發達國家的經驗，衛星導航服務業能夠占到70%的規模。

（3）北斗將逐步實現產業規模化和應用多元化。北斗衛星導航產業在我國已經形成了良好的發展態勢，但同時也面臨一些突出問題，例如地面基礎設施能力不足、產業集中度低、相關產品和解決方案與國際先進水平差距較大、北斗導航市場空間被GPS嚴重擠壓。

未來，在國家政策和專項的引導下，北斗產業將實現規模化和多元化發展的格局，將推進北斗導航在金融、電信、電力、公安、交通運輸、防災減災、農林水利、車載導航、智能手機、社會服務、旅游出行、弱勢群體關愛等多領域多元化的發展。

4 聯芯科技簡介

聯芯科技有限公司（“聯芯科技”）是大唐電信科技產業集團下屬專業從事TD-SCDMA終端芯片和解決方案研發與銷售的高科技公司。公司注冊資本約3.7億元人民幣，為上市公司大唐電信科技股份有限公司的全資子公司。公司先后獲得高新技術企業、集成電路設計企業和軟件企業認定，并獲得“2013—2014國家重點規劃布局內集成電路設計企業”認定。

聯芯科技致力于提供滿足3G和B3G/4G用戶需求的終端核心芯片、終端整體解決方案、特通終端產品、專業TD測試終端/行業終端、TD終端模塊等。主營業務包括：4G/3G芯片設計和銷售；4G/3G終端整體解決方案的研發和技術許可、技術轉讓；4G/3G特通終端產品的研發、生產與銷售；4G/3G測試終端/行業終端、模塊的研發、生產與銷售。

聯芯科技自成立以來，系列芯片產品的問世標志著聯芯INNOPOWER原動力系列自研芯片方案產品已實現對融合終端、功能手機、系列智能手機等各細分市場的全面覆蓋。同時，系列芯片方案產品以低成本、高集成度、高性能的優勢特點，幫助客戶快速推出了差異化的終端產品。近3年，聯芯科技每年在主芯片市場都保持了超過千萬套的穩定出貨量。

5 聯芯科技北斗領域發展情況

從2012年開始，聯芯科技就開始了與北斗相關的研發工作。在北斗領域，通過與合作伙伴的深度合作，聯芯科技自主研發的BeiDou/GPS雙模芯片及模塊業已成熟，集成北斗的多功能連接性單芯片、通信導航一體化模塊等也在緊鑼密鼓的研發中。

5.1 聯芯BeiDou/GPS雙模芯片

目前市場上見到的北斗終端大都還不成熟，功耗高、待機時間短、定位性能不穩定等成為當前北斗終端的幾大突出問題。究其原因，在于BeiDou/GPS雙模芯片功耗高，尤其在連續定位狀態下功耗更高，目前市場上BeiDou/GPS雙模芯片大多在70～100mA，甚至更高。功耗高的主要原因在于芯片工藝，目前國產BeiDou/GPS芯片工藝普遍較低，業內領先的芯片廠家芯片工藝普遍采用的是55nm制程，僅有少數國產北斗芯片廠家宣稱推出40nm工藝的北斗芯片，但目前看來都還不成熟，未有大規模出貨。因此，從市場需求角度來看，做一款更高工藝、更低功耗的北斗芯片/模塊是大勢所趨。

聯芯科技通過與國內IP廠商授權合作并自主研發的方式，總體采用分功能設計流片，多芯片封裝的設計思路，研發了一款支持BeiDou和GPS定位功能、集成基帶和射頻的BeiDou/GPS雙模芯片，目前該芯片已經達到可量產狀態。該芯片主要特點是基帶部分采用40nm工藝設計，可有效降低芯片尺寸和功耗，其具體設計指標如下：

（1）GPS/BeiDouRF采用130nm工藝。

（2）GPS/BeiDou基帶部分通過自主研發設計一顆SOC，采用40nm工藝流片。

（3）SOC內時鐘、復位產生及功耗控制由CPR模塊統一實現。GPS與上位機通信通過UART口實現（2M帶流控）。

（4）2DIESIP技術集成為二合一單芯片。

（5）基于北斗導航的高精度定位算法。

（6）支持GPS衛星定位功能及A-GPS網絡輔助定位。

5.2 聯芯BeiDou/GPS雙模模塊

在研發北斗芯片的同時，聯芯科技自研北斗模塊也達到了商用狀態。該模塊與國內主流北斗模塊pintopin兼容，具有集成度高，內部集成天線檢測電路、電源管理芯片，多種接口，標準輸出，單電源、低功耗，小尺寸、低成本的特點。可廣泛用于個人定位和導航產品、車輛監控/導航、船舶定位導航等消費類市場和行業市場。該產品的具體特性有：

（1）24pin郵票孔封裝，尺寸為16×12.2×2.2mm。

（2）支持BD2B1和GPSL1頻點。

（3）支持A-GNSS。

（4）支持以下3種工作模式，并可通過命令相互切換：

——單BD2B1工作模式。

——單GPSL1工作模式。

——BD2B1/GPSL1雙模工作模式。

（5）內置BD2B1/GPSL1的LNA。

（6）出色的首次定位時間，支持熱啟動。

（7）40mA、3.3V超低功耗，-160dBm高靈敏度。

（8）外圍電路簡單，適用于低成本解決方案。

（9）支持軟件升級，上位機可通過串口實現軟件升級功能。

5.3 集成北斗的多功能連接性單芯片

目前，國際上導航芯片與通訊、Wi-Fi、Bluetooth（BT）等橫向集成的多功能SOC芯片技術發展較快，主要是由于智能手機的迅速普及推動了導航芯片與Wi-Fi、BT等功能芯片的集成，導航定位、Wi-Fi、藍牙的組合需求成為智能手機的標準配置。

技術進步推動了單芯片集成的可行性和成本下降，目前主流的多模連接芯片都是整合Wi-Fi+BT+FM+GPS多種功能的單芯片，技術領先的廠商如美國的TI公司和我國臺灣地區的MTK公司都推出了四合一的SOC單芯片，工藝節點已經發展到40nm工藝。從趨勢上而言，通信基帶芯片及整機方案集成各種連接性功能，芯片呈現集中化、小型化、低功耗的趨勢越來越明顯，以確保智能終端的進一步規模商用。

順應市場需求和技術發展，聯芯科技正在研發一款集成北斗的多功能連接性單芯片，該芯片支持北斗導航，兼容GPS衛星定位，同時也能夠兼顧提供Wi-Fi、BT以及FM收音機等多種功能，可以規模應用于手機、平板、車載等眾多領域。其中，定位功能支持GPS/北斗的多星座聯合定位；Wi-Fi功能支持IEEE802.11b/ g/n多種標準；BT支持2.1+EDR以及BT4.0+BLE。

該芯片以量大面廣的移動通信個人智能手機為目標，起點高，完成后基帶芯片將采用國際領先的40nm工藝平臺，并能夠實現多模整合；而射頻芯片方面，GPS+BeiDou的雙模射頻也將集成LNA并能實現多星座聯合定位。該芯片量產后將達到國際先進水平，具有較強的市場競爭力。

5.4 通導一體化模塊

隨著物聯網的發展，無線通信功能和定位導航功能已經逐漸成為物聯網的主要配置，并且在車聯網、移動視頻監控等領域，出于低成本、低功耗、易開發的角度考慮，業界現有的2G低速率物聯網模塊也出現了無線通信和導航定位功能逐漸集成在一個模塊的趨勢，但是無線通信的傳輸速率仍舊無法滿足客戶的基本需求。

IMSResearch早前的研究報告預計，2013年全球物聯網無線通信模塊出貨量將達到6000萬套，2G模塊和3/4G模塊占比持平；而2015年后，3/4G技術在物聯網市場將得到廣泛的應用，其中在車用娛樂以及涉及移動實時影像傳輸的安全監控與大型醫療電子應用中，由于對大量數據高速率傳輸的需求，將使3/4G模塊的占比迅速超越傳統的2G模塊；到2016年，全球物聯網無線通信模塊出貨量預計將達到1.1億套，3年復合增長率22%。中國大陸市場，預計2014年隨著TD-LTE正式商用后，可望激發LTE在M2M市場的滲透率；但是，產業界并沒有中國自主知識產權的LTE+北斗多模無線通信/導航定位一體化模塊，無法滿足行業對大量包括位置信息在內數據的高速率傳輸且符合通信安全的需求。

因此，聯芯科技開發了一款LTE+BeiDou多模無線通信導航一體化模塊。該模塊順應了物聯網發展趨勢中對包括位置信息等數據在內的大量數據即時傳輸的需求。聯芯科技開發的高速率、低成本LTE多模無線通信/高精度導航定位一體化模塊的主要特性如表1所示。

6 聯芯科技北斗應用情況

通過幾年時間的深耕細作，聯芯科技在幾大北斗應用領域都成功推出了自己的北斗解決方案，包括老人兒童關愛、智能手機和平板、車載終端、旅游服務、智慧城市等領域。

6.1 老人小孩關愛領域

在老人小孩關愛領域，聯芯科技采用自研功能機平臺，搭載BeiDou/GPS雙模定位導航芯片，推出了老人小孩關愛終端方案。該終端無線通信制式支持GSM/TD-SCDMA雙模，終端通過入網入庫，支持中國移動親情通協議。定位方式支持GPRS基站定位、Bei Dou/GPS雙模定位。主要功能包括實時定位、實時報警、軌跡上傳、電子圍欄、實時監控、軌跡回放、多模定位、電話功能、語音監聽、超速報警、低電報警、盲區報警、液晶顯示等，能為老人、小孩提供緊急呼叫，同時可通過手機和PC端實時監控使用者狀態。該方案已成功應用在上海北斗示范工程項目中，具體特點有：

●基于聯芯功能機平臺，提供基于北斗位置服務和無線通信融合的解決方案。

●可提供亞米級定位能力（依賴北斗地基增強系統）。

●支持親情通功能，可實時掌握關愛人員準確的位置信息和狀態。

●具備3G通信能力，可支持語音、視頻等監控功能。

6.2 智能手機和平板領域

在智能手機和平板電腦領域，聯芯科技采用自研智能機/平板電腦平臺，搭載BeiDou/GPS雙模定位導航芯片，推出了北斗手機、北斗平板方案，并成功應用于多家客戶項目中。該方案基于Android4.2，可快速適配相關應用滿足行業應用要求，具體特點有：

●采用聯芯已商用的智能機和平板電腦解決方案，可快速推出基于北斗的成熟產品。

表1 LTE+北斗多模無線通信導航一體化模塊特性

●無線通信制式為TD-LTE/TD-SCDMA/GSM多模。

●可提供亞米級定位能力（依賴北斗地基增強系統）。

●具備3G通信能力，可支持語音、視頻等監控功能。

●基于Android4.2，可快速適配相關應用滿足行業應用要求（如警務通、教育平板等）。

6.3 車載終端領域

在車載終端領域，聯芯科技采用自研智能終端平臺，搭載BeiDou/GPS雙模定位導航芯片，推出了北斗多功能行車記錄儀方案，成功應用于多家客戶項目中。該北斗多功能行車記錄儀方案集成度高，集高清行車記錄、倒車后視、導航、3G/4G通信、影音娛樂、Wi-Fi、FM、BT等功能于一身，同時可以根據第三方后臺功能定制開發個性化應用場景，具體特點有：

●功能集成度高，集高清行車記錄、倒車后視、導航、通信、影音娛樂、Wi-Fi、FM、BT等功能于一身。

●可提供亞米級定位能力（依賴北斗地基增強系統）。

●具備3G通信能力，可支持語音、視頻等監控功能。

●采用Android系統，配高清大屏、帶電容觸屏。

●可依據第三方服務后臺功能定制開發個性化應用場景。

6.4 旅游服務領域

在旅游服務領域，聯芯科技采用自研平臺，搭載北斗/GPS雙模定位導航芯片，推出了北斗電子導覽器方案，該方案成功應用于多家客戶項目中。該方案集成通信、定位、語音播報、RFID、Wi-Fi等功能，可根據不同景區，定制語音播報、緊急通知服務，具體特點有：

●基于聯芯功能機平臺，可滿足終端對低功耗的要求。

●可提供亞米級定位能力（依賴北斗地基增強系統）。

●具備3G通信能力，可支持語音、視頻等監控功能。

●提供充電箱，可以批量快速充電。

●可依據第三方服務后臺功能定制開發個性化應用場景。

6.5 智慧城市領域

在智慧城市領域，聯芯科技依托自身技術優勢，集成設計了LTE+北斗模塊，并成功中標北京市交通委員會《低排放區和排污擁堵收費支撐技術研究應用示范政府采購項目》。該方案的成功推出，一方面填補了TD-LTE+北斗多模無線通信、導航定位一體化模塊產業空白；另一方面，伴隨著TD-LTE用戶規模的逐步增長，尋求TD-LTE和北斗的技術和商用模式結合，將可在加速北斗技術成熟的同時，直接帶動北斗的規模商用，有效降低使用成本，形成具有中國特色的技術發展路線和創新商務模式。

7 結束語

北斗衛星導航系統的快速發展，得益于中國綜合國力的提升和經濟的持續發展。中國將一如既往地推動衛星導航系統建設和產業發展，鼓勵運用衛星導航新技術，不斷拓展應用領域，滿足人們日益增長的多樣化需求；積極推動國際交流與合作，實現北斗衛星導航系統與世界其他衛星導航系統的兼容與互操作，為全球用戶提供高性能、高可靠的定位、導航與授時服務。作為北斗應用產業鏈上重要一環的北斗芯片設計企業，聯芯科技將一如既往在北斗領域深耕細作，并努力推動國產北斗芯片技術快速向前發展。

1 中國電子信息產業發展研究院.2013—2014年中國北斗導航產業發展藍皮書.2014,6

2 中國衛星導航定位協會咨詢中心.中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書.2013

Introduction on Current Situation of BeiDouApplication Industry and Development Situation of Leadcore Technology

This paper predicted BeiDou’s future market development by analyzing its current market situation,application domains,and industry chain.Meanwhile,the development and application situation of Leadcore Technology in Bei-Dou field is also introduced.

BeiDou navigation system,application domain,industry chain

2015-02-16）