歐盟2015年《GNSS市場報告》之道路應用

歐盟2015年《GNSS市場報告》之道路應用

2015年3月，歐洲全球導航衛星系統管理局（GSA）發布了《全球導航衛星系統（GNSS）市場報告》（第四版）（簡稱《報告》）。《報告》在概要闡述全球GNSS市場新進展的同時，分別從位置服務、道路、航空、鐵路、航運、農業、測繪和授時同步八大應用領域分析了GNSS市場發展現狀，并對2023年前的發展趨勢進行了預測。本文摘選了報告中有關道路應用領域的主要內容，供讀者參考。

一、GNSS在道路中的應用

智能移動應用通過以下幾點改善了道路運輸的效率、效用和舒適性：

●導航——這是使用最廣的應用，通過便攜式導航儀（PND）和車載系統（IVS）向駕駛員提供行駛指示。

車隊管理——車載單元（OBU）通過車載信息系統傳送GNSS定位信息，以便運輸運營商監控物流情況。

●衛星道路交通監控服務——通過PND、IVS及移動設備獲取車輛的浮動車輛位置數據，處理這些交通信息，并發送給用戶和其他有關方。

安全關鍵型應用在存在潛在的對人的危害和對系統/環境的破壞的情況下，利用精確、安全的定位：

●在互聯汽車中，GNSS定位信息與來自IVS其他傳感器、通信技術的信息進行集成，提高駕駛員的安全和舒適水平。

●危險物品跟蹤可以通過發送車輛上基于GNSS的定位數據實現，同時還傳送有關貨物狀態的其他信息。

責任認定應用提供的定位數據與法律和經濟責任有關：

●道路使用收費系統（RUC）中的GNSS-OBU根據道路的實際使用情況幫助收費人員進行收費和擁堵控制。

●保險車載信息服務黑匣子依賴GNSS數據，對保險公司和投保人雙方都更公平。

強制應用采用了國家和國際法律法規中的交通運輸政策：

●在強制應用中使用了GNSS使能的IVS，如泛歐洲的eCall或俄羅斯的ERA-GLONASS，發生事故時，它們會撥打急救電話，從而加速對駕駛員的緊急救助。

●增強型數字行車記錄儀記錄指定車輛在工作日內不同時間點的位置，利用GNSS定位幫助道路執法人員。

二、主要趨勢

強制應用和新的商業解決方案將進一步促進GNSS發展。

1.主要市場趨勢

●政策的制定、快節奏的創新、新應用和定位信息的商業優勢將進一步推動市場滲透率增長。

●歐洲的實施決策和現有使用案例肯定了GNSS作為道路收費解決方案的競爭力。

道路應用GNSS設備成熟度現有水平如圖1所示。道路交通中GNSS使能的應用給終端用戶提供的多種好處包括：提高生產率、安全性，監控操作和貨物。GNSS使制造商和系統集成商能夠提供諸多增值服務，例如：

●PND產生的浮動車輛數據，在道路交通監控服務中進行處理。

●車載系統支持協作的ITS（智能交通系統）和其他安全關鍵型應用。

隨著全球車輛數量不斷增長（表1，表2），且定位信息提供的附加值要比硬件的費用高，所以廠家在車內安裝自己的車載設備。

應用的快速增長使得GNSS在歐盟國家的滲透率不止翻番。最成熟的服務將由某一種多業務的GNSS設備提供支持。對更穩健的解決方案以及規模經濟效益的需求，為多星座和多頻GNSS車輛接收機的商業化鋪平了道路。

當前機遇下，其他GNSS細分市場繼續融合，特別是LBS（基于位置的服務）——智能手機應用正在逐漸取代PND。

圖1 道路應用GNSS設備成熟度現有水平

表1 私家車數量

表2 商用車數量

2.GNSS成為電子收費的首選解決方案

由于其靈活性，基于GNSS的收費越來越多地被采用。利用基于GNSS的收費，可以根據不同的標準（道路類型、時間、距離、車型、排放水平）向用戶收取費用，這些標準在空間和時間上都易于更改。GNSS在復雜新型網絡中的其他優勢還有：交易成本低，對環境的影響最小，以及來自增值服務的額外收入。

2014年底，斯洛伐克三個月內就完成了對基于GNSS的收費網絡規模的擴展，這得益于GNSS獨一無二的靈活性：

●收費道路網規模從2 477 km增至17 762 km，是原來的約7.2倍。

●覆蓋道路擴展到所有高速公路，一級、二級和三級公路。

●通過GNSS監控質量超過12 t車輛在受限道路上的行駛。

斯洛伐克經歷了全世界最大規模的道路收費網絡擴展。

除了斯洛伐克，德國、瑞士和匈牙利也成功地部署了基于GNSS的收費系統。其他國家也獲益：

●比利時和俄羅斯啟動二樓類似項目，實施基于GNSS的方案。

●法國、芬蘭、保加利亞、丹麥、荷蘭和立陶宛也都表示了對基于GNSS方案的興趣。

三、產業

1.道路應用價值鏈

道路價值鏈中的主要參與者如圖2所示，價值鏈包括了GNSS下游產業鏈涉及的主要的全球和歐洲公司，圖2中標*的為歐洲公司。

圖2 道路應用價值鏈

2.歐盟GNSS產業在全球市場中的份額

在歐洲，道路GNSS產業主要集中在部件和接收機生產（占48%），北美和亞洲制造商則分享了其余的市場份額。對系統集成商來說，歐洲汽車產業發揮了重要的作用，但位于亞洲之后（更多信息請參見本報告的GNSS市場概述部分）。主要歐洲廠商是芯片制造商CSR公司、意法半導體（ST Microelectronics）公司，天線制造商Laird公司，汽車制造商大眾汽車公司、FCA（菲亞特克萊斯勒汽車公司），以及一級供應商博世公司。

四、最新進展

2013年，車載系統出貨量首次超越PND。如圖3所示，2008以來，GNSS每年全球出貨量穩定保持在5000萬臺，這得益于成功的導航解決方案，特別是PND。2008年，TomTom和Garmin這樣的公司占GNSS PND出貨量的80%。

過去的5年間，智能手機顛覆性地沖擊了PND市場。這主要是由于GNSS接收機性能的改善（即AGNSS和多星座）、傳感器融合（即航位推算，dead reckoning）帶來的支撐技術，以及終端設備屏幕尺寸的逐步增大、具備事先安裝的可自動更新地圖的道路導航應用的用戶友好性。

PND銷量的下降通過車載系統（IVS）出貨量的增長得以補償，后者2009～2013年間平均每年增長11%。IVS作為平臺帶來的商業機會激勵了這樣的增長，讓導航、連接，以及許多其他基于GNSS的滿足用戶對舒適性、信息娛樂和安全性需求的服務成為可能。這一趨勢意味著，豐田、通用、大眾、福特和日產這樣的汽車廠商，成為基于GNSS解決方案的最大系統集成商。

還有很多其他應用，為2013年貢獻了額外300萬臺出貨量，如道路使用收費系統（RUC）、全球汽車保險車載信息系統（insurance telematics）和eCall等。

圖3 道路應用GNSS設備出貨量（2006-2013年）

五、未來市場趨勢

1.新應用將使市場規模在未來十年翻番

2013-2023年道路應用GNSS設備出貨量如圖4所示。道路導航PND市場已完全成熟。未來幾年，車載系統（IVS）和預裝可自動更新地圖的應用App將逐漸取代PND。未來，汽車廠商會利用IVS提供增值服務，如互聯自動駕駛車輛和其他安全關鍵型應用。

作為回應，PND廠商推出HUD（平視顯示器）設備，如Garmin HUD，它顯示導航提示以及速度、抵達目的地時間等信息，而駕駛員的視線不需要離開道路。HUD創新為專注于易用性和用戶體驗的新公司創造了市場機會，Navdy公司就是其中之一。

強制應用推動GNSS在道路市場上更快增長。特別是類似eCall的系統（如俄羅斯的ERA-GLONASS），預計2020年全球出貨量將達3000萬臺。

商業應用中，全球汽車保險車載信息系統解決方案預計會逐漸滲透市場，2020年出貨量可達500萬臺。

圖4 道路應用GNSS設備出貨量（2013-2023年）

2.GNSS將在不久的將來支持自動駕駛

自動駕駛車輛能夠接手本來需要駕駛員進行的操作，這是因為它們可以感知環境、導航，如果與互聯汽車解決方案結合，還可以與其他車輛和道路基礎設施進行通信。對自動駕駛的廣泛接受將減少交通事故并改善交通流量，同時也提升駕駛員的舒適程度。

自動駕駛車輛基于多種技術和傳感器的結合，IVS從而得以識別最佳路徑。其中GNSS扮演關鍵角色，向集成導航提供相關輸入參數，如車輛位置、速度。多星座、橫向保護水平和計算機視覺/LiDAR（光探測與測量）提供的先進檢測技術將結合起來，確保最終定位的穩健性。

這一市場產生了巨大的商業機會。幾家汽車廠商因此投入了大量資金用于技術開發。梅賽德斯S級轎車已經可以識別并理解交通狀況，自動制動及保持車道。通用汽車公司計劃2017年推出可在高速公路上使用先進巡航控制的新款凱迪拉克。行業新手公司也被這樣巨大的機會吸引到汽車市場，如谷歌公司及其自動駕駛汽車。

按區域劃分的道路GNSS設備安裝量如圖5所示。按應用類別劃分的道路GNSS設備出貨量如圖6所示。按區域劃分的道路GNSS設備銷售和服務核心收入如圖7所示。按應用劃分的道路GNSS設備銷售和服務核心收入如圖8所示。

圖5 道路應用GNSS設備安裝量（按區域劃分）

圖6 道路應用GNSS設備安裝量（按應用劃分）

圖7 道路應用GNSS設備銷售和服務核心收入（按區域劃分）

圖8 道路應用GNSS設備銷售和服務核心收入（按應用劃分）

六、用戶技術

制定標準并開發傳感器融合，推動創新應用涌現。

由GNSS定位的原理可知，其性能極大地受到運行環境條件的影響，另外需要確保設備整個生命周期內提供相應的性能，關于定位性能的標準和有證參考對設備廠商和服務提供商來說是最根本的，特別是對安全關鍵型應用。

這種情況下，歐洲標準化組織旨在針對導航和定位應用制定使用地理定位服務的標準，這都是為了給基于GNSS的道路運輸系統設定性能來制定規程。

標準的制定無疑對未來道路ITS產業發展有積極影響，特別是考慮到在提供和運營GNSS服務方面，要給業界提供最高可行程度的一致性。

圖9 道路應用GNSS接收機接收星座占比

對于傳感器融合的未來，汽車工業的態度達成一致。GNSS作為傳感器融合的核心組件，集成到汽車中來提供增強的定位功能，與許多創新應用一同使用。

計算機視覺、三維地圖、LiDAR和模式識別技術與GNSS的結合使無人駕駛汽車及其他應用成為可能。同樣，項目研發結果已表明，GNSS與車輛自組織網絡（VANET）通信相融合，計算車輛周圍的局部保護水平，可用于安全相關的應用中。

圖10 道路應用GNSS接收機支持的星座數目

GLONASS和Galileo是緊隨GPS之后，使用最多的星座，如圖9和圖10所示（考慮到即將分別在歐洲和俄羅斯開始運行的eCall和ERA-GLONASS緊急呼叫項目）。這些項目的目標是在事故發生時自動撥打急救電話，從而加快對駕駛員的緊急救助。

七、歐洲的GNSS道路應用

1.EGNOS和Galileo促進精確、可靠的定位

EGNOS改進了GPS精度，提供定位信息的可靠性信息。結果是，已經有國家RUC方案考慮使用EGNOS（如斯洛伐克和比利時），還有追蹤危險貨物、支持車輛在泛歐洲eCall試驗中本地化的計劃。

Galileo通過多星座來提高可用性，對道路領域帶來直接好處，特別是對市區環境中的應用有積極影響。Galileo有望將提供認證，確保位置是由真正的衛星信號計算得出的，而不是被欺騙干擾的。這一獨特的功能將提高應用（如RUC、數字行車記錄儀和汽車保險車載信息系統）的安全水平。

2.歐洲EGNSS研發項目支持歐盟產業競爭力

（1）GAIN助力環保型道路移動性

基于GNSS的創新方案能夠緩解增長的道路交通帶來的經濟、社會和環境方面的負面影響。

GAIN計劃實施了增強主動綠色駕駛（EAGD）系統，車-車通信與基于EGNOS/EDAS的定位算法集成，檢測、降低市區多徑效應。GAIN動態信息系統幫助更精確地優化實時速度，降低油耗。2014年，該方案在真實情景中成功測試，包括環形路口和人行橫道。

（2）FOSTER ITS保證更安全的定位和授時

責任關鍵型應用（如RUC、汽車保險車載信息系統和數字行車記錄儀）的增長，帶來對安全定位的更高需求，這里指的是類似壓制干擾和欺騙干擾這樣的干擾。

FOSTER ITS項目特別針對穩健定位的需求。建立在TACOT項目的成果之上，FOSTER ITS通過開發安全多星座GNSS模塊，致力于解決攻擊檢測和位置速度時間（PVT）數據置信度的問題。這一項目期望快速將具有多功能的多星座模塊推向市場，同時推出系統集成開發包用于性能評估。

● 高珍 譯

廖春發 校