北斗应用产业现状及联芯科技发展情况介绍

刘扬明 联芯科技有限公司销售经理

网络技术——北斗应用专题

北斗应用产业现状及联芯科技发展情况介绍

刘扬明 联芯科技有限公司销售经理

通过对我国北斗市场现状、应用领域、产业链进行分析阐述，预测了北斗市场未来的发展情况；并对联芯科技在北斗领域的发展及应用情况进行了介绍。

北斗导航 应用领域 产业链

1 北斗导航系统介绍

1.1 北斗导航系统概述

中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。中国BDS、美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟Galileo是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。

1.2 发展计划

（1）“三步走”政策

根据国家规划，北斗导航系统的建设分为“三步走”：第一步，1994年启动北斗卫星导航试验系统建设，2000年形成区域有源服务能力；第二步，2004年启动北斗卫星导航系统建设，2012年形成区域无源服务能力；第三步，2020年北斗卫星导航系统形成全球无源服务能力。

（2）中长期规划

《国家卫星导航产业中长期发展规划》指出：到2020年，我国卫星导航产业创新发展格局基本形成，产业应用规模和国际化水平大幅提升，产业规模超过4000亿元，北斗卫星导航系统及其兼容产品在国民经济重要行业和关键领域得到广泛应用，在大众消费市场逐步推广普及，对国内卫星导航应用市场的贡献率达到60%，重要应用领域达到80%以上，在全球市场具有较强的国际竞争力。

2 北斗导航系统应用领域

自北斗卫星导航系统提供服务以来，我国卫星导航应用在理论研究、应用技术研发、接收机制造及应用与服务等方面取得了长足进步。随着北斗卫星导航系统建设和服务能力的发展，已形成了基础产品、应用终端、系统应用和运营服务比较完整的应用产业体系。从北斗导航系统的功能和应用范围来看，北斗卫星导航的应用范围大致可分为国防、航空、渔业、交通、测绘以及智慧城市等领域。

2.1 国防领域

在国防领域，2012年北斗二代试运行，北斗一代和二代的交接正在进行。北斗国防应用关系国家安全，相关部门对其需求最为迫切，随着北斗二代应用示范工程的开展，军事需求快速增长。国防军工是刚性需求，并且盈利空间有保障。由于我国正在加强军队信息化建设，需要保障军队信息安全，保守估计这块市场有接近100亿元的存量规模。

2.2 航空领域

从北斗导航在国际民用航空领域的应用来看，预计卫星导航设备在航空设备领域的普及率未来10年将大幅提升，2020年将达到75%，相较于2010年提高32%。而卫星导航设备在航空设备领域的渗透率也将快速提升，全球航空领域的卫星导航设备需求量将在2020年达到14.7万套，整个相关的市场规模将达到57.04亿美元。同时，商业航空和通用航空的接收机价格也将在2020年实现大幅度降低。目前，这些卫星导航设备需求大部分是GPS，一旦北斗导航达到相关的技术要求，北斗导航在航空领域的需求将大幅提升。

2.3 渔业领域

在我国渔业领域，农业部渔政指挥中心正式申报《北斗海洋渔业应用示范项目工程可行性报告》，共计投资9000多万元，为辽宁、山东、浙江、海南、大连和青岛等1万多艘海洋渔船配备北斗终端设备。渔业是北斗应用的重要领域，在此领域的北斗终端已经达到近3万台。目前，我国已经有3万海上用户使用北斗海洋渔业综合信息服务；超过7万的手机用户已经开通北斗终端与手机短信信息互通服务，由此形成的短信量月高峰可达70万条。

2.4 交通运输领域

在交通运输领域，我国各类车辆和工程设备保有量不断增加，对其进行有效管理的需求将越来越大，导航民用领域的70%～80%都与交通运输领域相关，要推动北斗卫星导航产业链的整合和完善需要迅速推动北斗导航在交通运输行业的发展。目前，北斗导航在交通运输领域十分重要的应用体现在物流监控和“两客一危”等车辆的管理上。

2.5 测绘领域

在测绘领域，根据《中国地理信息应用报告（2010）》相关资料显示，地理信息产业在我国呈现加速发展的趋势，该产业的产值平均年增长率多年超过20%。到2020年，我国GIS应用所产生的市场规模将达到98亿元。国内采集和测绘领域的竞争格局经过多年的发展已经日趋成熟与稳定，国内相关企业已经在终端产品上占据了较大的市场份额，这为我国日后开发北斗终端产品和兼容北斗终端提供了扎实的基础。

2.6 智慧城市领域

在智慧城市领域，我国北斗导航在智慧城市的应用已经有所发展，但大多数集中在个别行业内，例如交通行业方面的汽车导航、驾校的考试应用，个人服务中的老人小孩关爱系统，公共管理方面的移动执法等。目前，集成北斗的智慧城市应用平台还处在初步发展阶段。

3 北斗应用产业链分析及市场趋势展望

北斗导航应用产业链包括上游的芯片、天线、板卡、模拟源；中游的手持型、通信型、授时型、指挥型终端；下游的系统集成和运营服务，如数据采集、指挥调度、导航定位等（见图1）。

3.1 上游北斗导航芯片发展情况

图1 北斗导航应用产业链

从产业链地位和行业壁垒的角度来看，上游的芯片设计在整个北斗应用产业链中占有举足轻重的地位。国内各大厂家都在积极布局北斗二代芯片，北斗芯片分为基带芯片和射频芯片。目前，大部分厂家基带芯片采用65/55nmCMOS工艺，未来将逐步向40nm及更先进工艺方向演进；射频芯片大多采用130/ 110nmRFCMOS工艺，未来将逐步向65、55、40nm工艺方向演进，以降低功耗、提高性能。

我国导航终端中绝大部分使用的是GPS芯片，GPS芯片已经占领了我国卫星导航市场95%的份额，北斗芯片只占极低的市场份额，这使得北斗导航逐渐替代美国GPS导航步履维艰，也成为推动北斗卫星导航应用产业化的重大瓶颈。

3.2 中游北斗终端发展情况

北斗终端产品可分为高性能专业产品和普通民用消费产品两大类，高性能专业产品主要应用于通信、军工、测绘、授时、海用，对精度要求较高且价格昂贵；普通民用消费产品主要用于车辆监控、车辆导航、信息服务、个人跟踪、娱乐消费等领域。

当前，北斗导航各类终端用户数量相比GPS国内终端用户保有量差很多。北斗一代所占市场规模较小，主要应用在国防和特定行业中；北斗二代终端还没有达到大规模生产阶段，在国防应用中也未被大规模采用，用户规模依然偏小。目前，北斗导航各类终端除政策强制使用的以外，大多数终端都应用在各类示范、试点项目中，总体出货量不大。由于北斗落后GPS很多年，在大众消费类领域改变大众的消费习惯并非易事，现阶段终端的快速发展还需要得到政府的大力支持。

3.3 下游北斗系统集成和运营服务市场情况

系统集成需要对行业应用的需求有深入的了解，能针对性地提出包括软件、硬件和平台建设在内的整套解决方案。由于北斗发展时间较晚，北斗运营企业成立时间较短，在所有具有北斗运营业务资质的企业中，成立时间最长不超过10年，而最短的只有两年。相对于依托GPS为支撑的运营企业，北斗运营企业竞争力和研发能力都不足，还需要较长时间才能与GPS运营企业相抗衡。

总的来看，北斗应用产业链产值以中游终端集成为主，终端集成环节产值占比接近50%；上游环节产值占比16%，相对薄弱，特别是芯片技术方面；运营服务环节产值占比12%，未来发展潜力巨大。

经过10多年的培育，我国北斗卫星导航产业已经初具规模。随着北斗专项工程的推出和落实，我国北斗卫星导航产业呈现出快速发展的趋势，2013年产值达到280亿元，预计2015年超过600亿元，2020年超过2500亿元。展望北斗导航产业的发展，未来将呈现如下发展趋势：

（1）技术进步和政策支持将促进北斗产业做大、做强。未来我国将加快北斗卫星导航定位服务民用基础设施建设，将有效增强卫星导航系统的性能和服务能力，国内企业在北斗芯片等关键器件的自主研发实力也将不断加强。同时，我国将会继续推行一系列政策支持北斗产业的发展，将会继续通过发改委卫星产业化专项基金、电子信息产业发展基金等渠道支持北斗导航芯片企业的自主创新和发展。

（2）逐步从设备销售走向应用和运营服务。运营服务是卫星导航产业中一个非常稳定和巨大的市场，成熟的卫星导航定位产业在国家的总产值中，大部分由导航服务业所创造。根据发达国家的经验，卫星导航服务业能够占到70%的规模。

（3）北斗将逐步实现产业规模化和应用多元化。北斗卫星导航产业在我国已经形成了良好的发展态势，但同时也面临一些突出问题，例如地面基础设施能力不足、产业集中度低、相关产品和解决方案与国际先进水平差距较大、北斗导航市场空间被GPS严重挤压。

未来，在国家政策和专项的引导下，北斗产业将实现规模化和多元化发展的格局，将推进北斗导航在金融、电信、电力、公安、交通运输、防灾减灾、农林水利、车载导航、智能手机、社会服务、旅游出行、弱势群体关爱等多领域多元化的发展。

4 联芯科技简介

联芯科技有限公司（“联芯科技”）是大唐电信科技产业集团下属专业从事TD-SCDMA终端芯片和解决方案研发与销售的高科技公司。公司注册资本约3.7亿元人民币，为上市公司大唐电信科技股份有限公司的全资子公司。公司先后获得高新技术企业、集成电路设计企业和软件企业认定，并获得“2013—2014国家重点规划布局内集成电路设计企业”认定。

联芯科技致力于提供满足3G和B3G/4G用户需求的终端核心芯片、终端整体解决方案、特通终端产品、专业TD测试终端/行业终端、TD终端模块等。主营业务包括：4G/3G芯片设计和销售；4G/3G终端整体解决方案的研发和技术许可、技术转让；4G/3G特通终端产品的研发、生产与销售；4G/3G测试终端/行业终端、模块的研发、生产与销售。

联芯科技自成立以来，系列芯片产品的问世标志着联芯INNOPOWER原动力系列自研芯片方案产品已实现对融合终端、功能手机、系列智能手机等各细分市场的全面覆盖。同时，系列芯片方案产品以低成本、高集成度、高性能的优势特点，帮助客户快速推出了差异化的终端产品。近3年，联芯科技每年在主芯片市场都保持了超过千万套的稳定出货量。

5 联芯科技北斗领域发展情况

从2012年开始，联芯科技就开始了与北斗相关的研发工作。在北斗领域，通过与合作伙伴的深度合作，联芯科技自主研发的BeiDou/GPS双模芯片及模块业已成熟，集成北斗的多功能连接性单芯片、通信导航一体化模块等也在紧锣密鼓的研发中。

5.1 联芯BeiDou/GPS双模芯片

目前市场上见到的北斗终端大都还不成熟，功耗高、待机时间短、定位性能不稳定等成为当前北斗终端的几大突出问题。究其原因，在于BeiDou/GPS双模芯片功耗高，尤其在连续定位状态下功耗更高，目前市场上BeiDou/GPS双模芯片大多在70～100mA，甚至更高。功耗高的主要原因在于芯片工艺，目前国产BeiDou/GPS芯片工艺普遍较低，业内领先的芯片厂家芯片工艺普遍采用的是55nm制程，仅有少数国产北斗芯片厂家宣称推出40nm工艺的北斗芯片，但目前看来都还不成熟，未有大规模出货。因此，从市场需求角度来看，做一款更高工艺、更低功耗的北斗芯片/模块是大势所趋。

联芯科技通过与国内IP厂商授权合作并自主研发的方式，总体采用分功能设计流片，多芯片封装的设计思路，研发了一款支持BeiDou和GPS定位功能、集成基带和射频的BeiDou/GPS双模芯片，目前该芯片已经达到可量产状态。该芯片主要特点是基带部分采用40nm工艺设计，可有效降低芯片尺寸和功耗，其具体设计指标如下：

（1）GPS/BeiDouRF采用130nm工艺。

（2）GPS/BeiDou基带部分通过自主研发设计一颗SOC，采用40nm工艺流片。

（3）SOC内时钟、复位产生及功耗控制由CPR模块统一实现。GPS与上位机通信通过UART口实现（2M带流控）。

（4）2DIESIP技术集成为二合一单芯片。

（5）基于北斗导航的高精度定位算法。

（6）支持GPS卫星定位功能及A-GPS网络辅助定位。

5.2 联芯BeiDou/GPS双模模块

在研发北斗芯片的同时，联芯科技自研北斗模块也达到了商用状态。该模块与国内主流北斗模块pintopin兼容，具有集成度高，内部集成天线检测电路、电源管理芯片，多种接口，标准输出，单电源、低功耗，小尺寸、低成本的特点。可广泛用于个人定位和导航产品、车辆监控/导航、船舶定位导航等消费类市场和行业市场。该产品的具体特性有：

（1）24pin邮票孔封装，尺寸为16×12.2×2.2mm。

（2）支持BD2B1和GPSL1频点。

（3）支持A-GNSS。

（4）支持以下3种工作模式，并可通过命令相互切换：

——单BD2B1工作模式。

——单GPSL1工作模式。

——BD2B1/GPSL1双模工作模式。

（5）内置BD2B1/GPSL1的LNA。

（6）出色的首次定位时间，支持热启动。

（7）40mA、3.3V超低功耗，-160dBm高灵敏度。

（8）外围电路简单，适用于低成本解决方案。

（9）支持软件升级，上位机可通过串口实现软件升级功能。

5.3 集成北斗的多功能连接性单芯片

目前，国际上导航芯片与通讯、Wi-Fi、Bluetooth（BT）等横向集成的多功能SOC芯片技术发展较快，主要是由于智能手机的迅速普及推动了导航芯片与Wi-Fi、BT等功能芯片的集成，导航定位、Wi-Fi、蓝牙的组合需求成为智能手机的标准配置。

技术进步推动了单芯片集成的可行性和成本下降，目前主流的多模连接芯片都是整合Wi-Fi+BT+FM+GPS多种功能的单芯片，技术领先的厂商如美国的TI公司和我国台湾地区的MTK公司都推出了四合一的SOC单芯片，工艺节点已经发展到40nm工艺。从趋势上而言，通信基带芯片及整机方案集成各种连接性功能，芯片呈现集中化、小型化、低功耗的趋势越来越明显，以确保智能终端的进一步规模商用。

顺应市场需求和技术发展，联芯科技正在研发一款集成北斗的多功能连接性单芯片，该芯片支持北斗导航，兼容GPS卫星定位，同时也能够兼顾提供Wi-Fi、BT以及FM收音机等多种功能，可以规模应用于手机、平板、车载等众多领域。其中，定位功能支持GPS/北斗的多星座联合定位；Wi-Fi功能支持IEEE802.11b/ g/n多种标准；BT支持2.1+EDR以及BT4.0+BLE。

该芯片以量大面广的移动通信个人智能手机为目标，起点高，完成后基带芯片将采用国际领先的40nm工艺平台，并能够实现多模整合；而射频芯片方面，GPS+BeiDou的双模射频也将集成LNA并能实现多星座联合定位。该芯片量产后将达到国际先进水平，具有较强的市场竞争力。

5.4 通导一体化模块

随着物联网的发展，无线通信功能和定位导航功能已经逐渐成为物联网的主要配置，并且在车联网、移动视频监控等领域，出于低成本、低功耗、易开发的角度考虑，业界现有的2G低速率物联网模块也出现了无线通信和导航定位功能逐渐集成在一个模块的趋势，但是无线通信的传输速率仍旧无法满足客户的基本需求。

IMSResearch早前的研究报告预计，2013年全球物联网无线通信模块出货量将达到6000万套，2G模块和3/4G模块占比持平；而2015年后，3/4G技术在物联网市场将得到广泛的应用，其中在车用娱乐以及涉及移动实时影像传输的安全监控与大型医疗电子应用中，由于对大量数据高速率传输的需求，将使3/4G模块的占比迅速超越传统的2G模块；到2016年，全球物联网无线通信模块出货量预计将达到1.1亿套，3年复合增长率22%。中国大陆市场，预计2014年随着TD-LTE正式商用后，可望激发LTE在M2M市场的渗透率；但是，产业界并没有中国自主知识产权的LTE+北斗多模无线通信/导航定位一体化模块，无法满足行业对大量包括位置信息在内数据的高速率传输且符合通信安全的需求。

因此，联芯科技开发了一款LTE+BeiDou多模无线通信导航一体化模块。该模块顺应了物联网发展趋势中对包括位置信息等数据在内的大量数据即时传输的需求。联芯科技开发的高速率、低成本LTE多模无线通信/高精度导航定位一体化模块的主要特性如表1所示。

6 联芯科技北斗应用情况

通过几年时间的深耕细作，联芯科技在几大北斗应用领域都成功推出了自己的北斗解决方案，包括老人儿童关爱、智能手机和平板、车载终端、旅游服务、智慧城市等领域。

6.1 老人小孩关爱领域

在老人小孩关爱领域，联芯科技采用自研功能机平台，搭载BeiDou/GPS双模定位导航芯片，推出了老人小孩关爱终端方案。该终端无线通信制式支持GSM/TD-SCDMA双模，终端通过入网入库，支持中国移动亲情通协议。定位方式支持GPRS基站定位、Bei Dou/GPS双模定位。主要功能包括实时定位、实时报警、轨迹上传、电子围栏、实时监控、轨迹回放、多模定位、电话功能、语音监听、超速报警、低电报警、盲区报警、液晶显示等，能为老人、小孩提供紧急呼叫，同时可通过手机和PC端实时监控使用者状态。该方案已成功应用在上海北斗示范工程项目中，具体特点有：

●基于联芯功能机平台，提供基于北斗位置服务和无线通信融合的解决方案。

●可提供亚米级定位能力（依赖北斗地基增强系统）。

●支持亲情通功能，可实时掌握关爱人员准确的位置信息和状态。

●具备3G通信能力，可支持语音、视频等监控功能。

6.2 智能手机和平板领域

在智能手机和平板电脑领域，联芯科技采用自研智能机/平板电脑平台，搭载BeiDou/GPS双模定位导航芯片，推出了北斗手机、北斗平板方案，并成功应用于多家客户项目中。该方案基于Android4.2，可快速适配相关应用满足行业应用要求，具体特点有：

●采用联芯已商用的智能机和平板电脑解决方案，可快速推出基于北斗的成熟产品。

表1 LTE+北斗多模无线通信导航一体化模块特性

●无线通信制式为TD-LTE/TD-SCDMA/GSM多模。

●可提供亚米级定位能力（依赖北斗地基增强系统）。

●具备3G通信能力，可支持语音、视频等监控功能。

●基于Android4.2，可快速适配相关应用满足行业应用要求（如警务通、教育平板等）。

6.3 车载终端领域

在车载终端领域，联芯科技采用自研智能终端平台，搭载BeiDou/GPS双模定位导航芯片，推出了北斗多功能行车记录仪方案，成功应用于多家客户项目中。该北斗多功能行车记录仪方案集成度高，集高清行车记录、倒车后视、导航、3G/4G通信、影音娱乐、Wi-Fi、FM、BT等功能于一身，同时可以根据第三方后台功能定制开发个性化应用场景，具体特点有：

●功能集成度高，集高清行车记录、倒车后视、导航、通信、影音娱乐、Wi-Fi、FM、BT等功能于一身。

●可提供亚米级定位能力（依赖北斗地基增强系统）。

●具备3G通信能力，可支持语音、视频等监控功能。

●采用Android系统，配高清大屏、带电容触屏。

●可依据第三方服务后台功能定制开发个性化应用场景。

6.4 旅游服务领域

在旅游服务领域，联芯科技采用自研平台，搭载北斗/GPS双模定位导航芯片，推出了北斗电子导览器方案，该方案成功应用于多家客户项目中。该方案集成通信、定位、语音播报、RFID、Wi-Fi等功能，可根据不同景区，定制语音播报、紧急通知服务，具体特点有：

●基于联芯功能机平台，可满足终端对低功耗的要求。

●可提供亚米级定位能力（依赖北斗地基增强系统）。

●具备3G通信能力，可支持语音、视频等监控功能。

●提供充电箱，可以批量快速充电。

●可依据第三方服务后台功能定制开发个性化应用场景。

6.5 智慧城市领域

在智慧城市领域，联芯科技依托自身技术优势，集成设计了LTE+北斗模块，并成功中标北京市交通委员会《低排放区和排污拥堵收费支撑技术研究应用示范政府采购项目》。该方案的成功推出，一方面填补了TD-LTE+北斗多模无线通信、导航定位一体化模块产业空白；另一方面，伴随着TD-LTE用户规模的逐步增长，寻求TD-LTE和北斗的技术和商用模式结合，将可在加速北斗技术成熟的同时，直接带动北斗的规模商用，有效降低使用成本，形成具有中国特色的技术发展路线和创新商务模式。

7 结束语

北斗卫星导航系统的快速发展，得益于中国综合国力的提升和经济的持续发展。中国将一如既往地推动卫星导航系统建设和产业发展，鼓励运用卫星导航新技术，不断拓展应用领域，满足人们日益增长的多样化需求；积极推动国际交流与合作，实现北斗卫星导航系统与世界其他卫星导航系统的兼容与互操作，为全球用户提供高性能、高可靠的定位、导航与授时服务。作为北斗应用产业链上重要一环的北斗芯片设计企业，联芯科技将一如既往在北斗领域深耕细作，并努力推动国产北斗芯片技术快速向前发展。

1 中国电子信息产业发展研究院.2013—2014年中国北斗导航产业发展蓝皮书.2014,6

2 中国卫星导航定位协会咨询中心.中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书.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）