衛(wèi)星導航系統(tǒng)被比喻為“守護國門的金鑰匙”，即使GPS出現(xiàn)較早，許多國家和經濟體都建立了自己獨立的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，包括俄羅斯GLONASS、歐盟Galileo、印度IRNSS、日本QZSS，英國在脫歐之后也在尋求建立衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

經過二十余年努力，我國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（下文簡稱北斗系統(tǒng)）攻克了原子鐘、混合星座、星間鏈路等技術難題，2020年北斗三號系統(tǒng)完成全球組網成功，向全世界宣示我國具備向全球提供衛(wèi)星導航定位服務的能力。技術和設施不斷完善，北斗系統(tǒng)已經成熟，在各行各業(yè)被更多地使用起來，包括交通運輸、農林牧漁、城市設施等，并融入電力、通信、金融等行業(yè)，綜合效益不斷顯現(xiàn)。

隨著市場大門逐漸開啟，北斗系統(tǒng)正以高速發(fā)展的態(tài)勢實現(xiàn)其立項之初確立的“天上好用、地上用好”目標。

北斗規(guī)?；南乱粋€陣地

導航系統(tǒng)提供最基本的時間和空間信息，與生活當中密切相關，涉及到國計民生，因此，推動北斗系統(tǒng)在大眾消費領域普及，或將成為北斗在特定行業(yè)、重點領域標配化之后的發(fā)展重心。

今年1月，工信部發(fā)布《關于大眾消費領域北斗推廣應用的若干意見》（下文簡稱《意見》），當中提出，“提升北斗系統(tǒng)用戶體驗和競爭優(yōu)勢，將大眾消費領域打造成為北斗規(guī)模化應用的動力引擎。大眾消費領域具有產品規(guī)模大、輻射作用強的特點，是擴大北斗應用規(guī)模、提高應用普及率、培育北斗發(fā)展新動能的重要領域?！?/p>

北斗三號系統(tǒng)組網完成，基礎設施建設規(guī)模也在不斷擴大，市場已經呈現(xiàn)高增長態(tài)勢。從商業(yè)化產品來看，北斗系統(tǒng)實際上已經進入大眾消費，在智能手機、可穿戴設備、共享單車等產品中都使用到北斗系統(tǒng)。

在突破關鍵核心技術和產品方面，《意見》指出，“重點突破短報文集成應用、融合衛(wèi)星/基站/傳感器的室內外無縫定位、自適應防欺騙抗干擾等關鍵技術，加快推進高精度、低功耗、低成本、小型化的北斗芯片及關鍵元器件研發(fā)和產業(yè)化，形成北斗與5G、物聯(lián)網、車聯(lián)網等新一代信息技術融合的系統(tǒng)解決方案?！?/p>

北斗系統(tǒng)已經從過去不惜代價發(fā)展的戰(zhàn)略產業(yè)，發(fā)展到面向大眾普惠發(fā)展的階段。而滲透大眾消費領域，滿足應用需求，就需要硬件提供支撐。

芯片先行，釋放北斗潛能

實際上我國已構建了完整北斗產業(yè)鏈，遍及芯片、模組、服務等環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)都有國產廠商布局，可以說北斗系統(tǒng)的國產化率較高。

在向大眾消費領域延伸的時候，終端應用的場景對硬件提出更高要求，比如，精度要求越來越高、縮短定位時間、開機立即能定位等。面向物聯(lián)網應用，終端用戶還要求芯片能提供一定的附加功能，比如定位芯片能夠和各種各樣的互聯(lián)網傳感器結合在一起，能夠有開放的接口等。

圖注：華大北斗董事長兼總經理 孫中亮 宣布新一代低功耗旗艦產品HD8120正式發(fā)售

要達到上述設計目標，迫使芯片、模組等的自主研發(fā)速度加快。華大北斗董事長兼總經理孫中亮表示，芯片級的高精度定位導航要解決眾多難題，包括射頻技術、基帶技術、抗干擾技術、低功耗技術、SoC技術、算法技術、安全技術等，華大北斗的低功耗導航定位芯片逐步迭代，為實現(xiàn)北斗民用化、大眾化規(guī)模應用提供芯片的技術支撐。

華大北斗近期推出低功耗旗艦產品HD8120，新品的設計針對功能、性能做了深度優(yōu)化，面向更廣泛的大眾化、規(guī)模化應用提供更優(yōu)的性價比、更廣泛的使用場景。

HD8120保持了多標準的兼容性，支持北斗、GPS、伽利略、GLONASS以及QZSS等幾乎所有全球運行的民用衛(wèi)星導航信號，可實現(xiàn)快速定位、持久續(xù)航，為衛(wèi)星導航定位技術在自動駕駛、交通運輸領域的廣泛應用構建堅實的硬件基礎。

北斗民用進入亞米級時代

據(jù)悉，華大北斗以芯片為核心的全棧系列產品，可實現(xiàn)芯片模組終端全系列的解決方案。產品定位精度系列也從5米到10米的標準定位精度，發(fā)展到亞米級（小于1米）的定位精度，再到厘米級的定位精度。

華大北斗技術負責人于洪濤介紹，使用CEP（定位準確度單位）的統(tǒng)計方式，HD8120在開闊環(huán)境下的定位精度可以達到1.5米，在打開SBAS（星基增強系統(tǒng)）的情況下定位精度小于1米，實測結果為0.5米到0.8米區(qū)間。在SBAS和差分處理情況下，速度精度都可以達到0.1米每秒，授時精度1 PPS可以做到20納秒的授時精度。

圖注：HD8120八大核心能力

10秒內冷啟動，體驗大幅提升

導航系統(tǒng)的首次定位時間（設備獲取足夠的可用衛(wèi)星信號和數(shù)據(jù)以提供準確導航所需的時間）決定了導航系統(tǒng)使用體驗，通常包括兩個指標，即熱啟動和冷啟動，前者通常為1秒，后者為半分鐘左右，過長的冷啟動時間是導航產品的痛點之一。

HD8120如何解決冷啟動過慢的問題？

于洪濤介紹，導航系統(tǒng)要接收到衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)才能定位，但是在某些情況下信號非常弱，收不到衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，這就需要星歷存儲功能，方便下次啟動的時候使用，縮短冷啟動時間，做到快速定位。

圖注：華大北斗技術負責人于洪濤介紹A-GNSS功能

為了做到這一點，HD8120具備一項名為A-GNSS的功能，通過在線服務把星歷信息實時推送到芯片，完成快速定位，提升定位靈敏度。基于華大北斗自研的在線系統(tǒng)和離線系統(tǒng)，可提供兩種A-GNSS，這是一項具有技術難度的創(chuàng)新。

具體而言，在線方式使用了華大北斗自研的“星歷采集云系統(tǒng)”，實時采集全球所有實時衛(wèi)星星歷，匯總進行數(shù)據(jù)處理，再通過用戶服務器在線訪問的方式傳遞給終端客戶，這樣達到實時快速定位，把之前從30秒左右的冷啟動定位時間大大縮短到10秒以內。

另一種是離線A-GNSS，提前播發(fā)未來導航衛(wèi)星的位置和時間，這種離線方式需要系統(tǒng)算法估計星歷，實現(xiàn)起來比較困難，據(jù)悉目前只有少數(shù)廠商才具備這個能力。

華大北斗經過攻關，研發(fā)出“星歷預估算法系統(tǒng)”，并已經投入到客戶的實際使用中。該系統(tǒng)將星歷信息通過用戶服務器離線下載到集成HD8120的終端，最大支持存儲7天的星歷信息，也就是說，用戶可在7天內在沒有聯(lián)網的情況下獲得到衛(wèi)星實時星歷，最終達到快速定位。

這實際上也是HD8120實現(xiàn)低功耗的秘訣之一，使用星歷采集云系統(tǒng)實時通信；使用離線A-GNSS在沒有通信的情況下快速定位。值得注意的是，該項功能所使用的閃存支持斷電記憶，數(shù)據(jù)保留的有效期是兩個小時，不過，這已經可以滿足用戶使用場景需求。

綜合來看，星歷存儲功能目的是達到快速定位，同時架構簡單，不需要額外輔助，只需要HD8120就可以實現(xiàn)，成本非常低。

功耗降低50%，為物聯(lián)網而生

在電源效率方面，HD8120的功耗降低到11毫安，在3.3伏工作電壓的情況下，HD8120的功耗相當于是主流芯片的50%，這是非常大的提升。

隨著系統(tǒng)規(guī)模和信號的增加，整體功耗也可以控制在18毫安以下。還值得一提的是，待機功耗只有15微安，芯片被運用到物聯(lián)網設備或者追蹤設備上的時候，可以實現(xiàn)設備休眠時候的超低功耗，從而達到長時間待機和使用。

功耗降低到極致，也要得益于HD8120所采用新架構CYNOSURE III Lite。

全新架構對集成DC/DC（直流電壓轉換）、PMU（電源管理單元）的全新設計；還對射頻數(shù)字基帶進行全面優(yōu)化；通過復用追蹤通路提升信號支持；使用基帶前端的數(shù)字濾波器，實時動態(tài)地檢測當前有沒有干擾，并且檢測到干擾后，實時濾除。由于在數(shù)字轉換前進行抗干擾，具有較佳的效率和功耗。

物聯(lián)網不僅需要低功耗和足夠性能，還需要芯片能夠滿足應用的多樣性。HD8120寬壓設計支持不同的場景、不同的客戶，芯片使用為1.7V到3.63V電壓輸入，可以靈活地支持終端方案設計。

與HD8120同期發(fā)布了兩款模組，TAU1113和TAU1114，兼容GPS模塊，節(jié)省design in替換成本，也就是在將單GPS模式的產品換成多頻多系統(tǒng)模組，可直接替換。此外，TAU1113/1114支持有源天線檢測與保護功能；采用SMD表貼模式，方便批量生產；支持全新一代的北斗三號系統(tǒng)B1C信號。

以開放平臺促進北斗全球化

以粵港澳大灣區(qū)為基礎的電子產業(yè)領域，華大北斗實現(xiàn)了北斗衛(wèi)星導航在車載導航、車輛管理、物流跟蹤、自動駕駛、無人機、共享單車、地質災害監(jiān)測、水利監(jiān)測、高精度測繪等領域實現(xiàn)廣泛應用，為北斗規(guī)模化應用提供了堅實的芯片基礎。

圖注：HD8120典型應用行業(yè)

在實現(xiàn)產品廣泛應用的基礎上，華大北斗推出了北斗芯片的開放平臺，依托華大北斗自主研發(fā)的北斗三號信號體制的多系統(tǒng)多頻高精度系列芯片產品，賦能產業(yè)鏈的企業(yè)實現(xiàn)嵌入式算法研發(fā)，為衛(wèi)星導航的二次應用核心算法，開放芯片的原始觀測量；面向應用集成研發(fā)，開放芯片內核接口資源。

孫中亮表示，只有開放才能使整個系統(tǒng)更快、更廣泛的應用，使北斗系統(tǒng)能夠更快地走向全球，實現(xiàn)中國的北斗也是世界的北斗。

秉承30余年的集成電路設計底蘊和經驗積累，華大北斗在BDS/GPS導航定位芯片的基帶與射頻一體化設計、算法研究、產品化解決方案等方面持續(xù)挺進。針對行業(yè)應用的不同需求，華大北斗重點圍繞共享單車、車載應用、無人機、智能終端、高精度等應用，規(guī)劃了完整的芯片產品線，包括米級精度的HD8120系列芯片及模組、米級精度HD8040系列雙頻芯片及模組、厘米級精度的HD9300系列雙頻芯片和高精度定位、定向模組。

小結

大眾消費領域范圍比較寬廣，除了文中提到的應用之外，還包括諸如智能汽車、AR/VR、高精度位置服務等新興領域，這些也都為北斗系統(tǒng)未來提供成長動能，這些市場的爆發(fā)在即，北斗系統(tǒng)有望在規(guī)模應用的道路上大放異彩。在國內導航芯片廠商的努力下，低功耗、高精度產品推陳出新，勢必加快北斗系統(tǒng)在大眾消費領域的普及進程。

審核編輯 黃昊宇