我国自主研发的北斗导航正在加速替代GPS

蔡先生

一个巴掌大小的卡片式北斗终端设备,就能实现即时定位、SOS求救；一部利用北斗精确授时功能研制的手表,就能“永久”省去对时调表的麻烦……如今，随着国产自主芯片集成度和技术水平的提高,芯片小型化、低功耗、射频基带一体化等技术的发展,“北斗”产品已在智能手机、智能穿戴设备、车载导航等大众消费领域开始批量应用，相关产业也被资本所看好，矗立在风口上。
北斗一代自2003年底正式运行以来，主要应用在国防安全领域，以及一些特定行业如渔业等领域。随着芯片小型化、低功耗、低成本的发展，北斗正全面走向大众应用。
在刚结束不久的第六届中国卫星导航学术年会上（行业内称为“北斗年会”），中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其称，“之前，我们的北斗卫星导航系统主要体现在行业典型应用方面，例如交通运输、海洋渔业等领域。现在，‘北斗’应用则开始高速进军大众应用市场。”
据介绍，截至2015年4月，北斗与其他卫星导航系统兼容的导航型基带、射频芯片／模块销量突破600万片。新一代芯片研发取得重大进展，将满足智能手机、平板电脑、穿戴式设备等全球市场应用需求。而随着国产自主芯片集成度和技术水平的提高，北斗产品已在智能手机、智能穿戴设备、车载导航等大众应用领域开始批量应用。
业内普遍认为，北斗产业要真正发展壮大，最终还要要看民用市场的推广，而进军民用市场最好的切口就是智能手机和汽车导航。“民用将有很大市场空间。”光大证券的分析师田明华称。
中国科学院院士孙家栋此前在接受媒体时表示，下一步北斗导航还应该和人工智能技术结合，在智能交通、智能医疗、智慧城市等领域，发挥更重要作用。
实际上，北斗与多行业结合已经逐渐在行业达成了共识。“未来北斗的商业价值将会是爆发性增长的，北斗可以加很多行业，形成”北斗+“，如北斗+旅游……任何一个领域一旦做成功，市场空间都是非常大的。”四川北斗星车联总经理张建民表示。
双向通信优势暂未发挥北斗商用普及不敌GPS
随着北斗商用的不断升温，北斗在民用过程中面临的困境也逐渐浮出水面，并成为业内关注的焦点。无论是技术上的优势发挥，还是成本上的竞争压力，都是北斗商用路上必须面对的难题。
长期以来，相比国外卫星导航系统，北斗系统被认为独具双向通行的特色。位置报告、短文通行等设计优势让北斗既能知道“我在哪里”，也能知道“你在哪里”。目前在民用领域，北斗双向通信成本高、便携难，而广泛应用的单向通信北斗系统则与GPS相比并无较大差异，且成本优势也不明显。
今年5月，具备短文通信功能的BP2015芯片刚刚发布，但双向通信的北斗民用推广还需要解决接收站建设、高昂服务费、通信安全等诸多难题。而在单向北斗的规模应用上，虽然近年来芯片成本、定位精度等与GPS差距大幅缩小，但由于技术优势难以发挥，即便在国内竞争上占据“主场”优势，用户认知度和市场开拓仍然有待突破。
具有双向通信特色
目前世界上共有4套全球卫星导航系统（GNSS）——美国的GPS、俄罗斯的“格洛纳斯”（GLONASS）、中国北斗卫星（CNSS），以及欧洲的“伽利略”（GALILEO）。其中，GPS起步最早，民用市场中的占有率也最高。
相比起其他GNSS，北斗起步相对较晚，但一些独特的功能让它一度备受国际社会关注。GNSS的基本功能是定位、授时，而北斗还有另外一个功能：短报文通信。
北斗系统具有5颗静止轨道卫星（即地球同步卫星GEO），可以实现短文通信的功能，这是其他GNSS系统所不具备的。短文通信军用版容量为120个汉字，民用版为49个汉字。而GPS若想实现通信功能，必须与其他手机号码进行绑定，借助手机通讯网络来实现。
短文通信功能不但能使用户获得自己的位置信息，还能告知他人自己位置信息，非常适合渔船、公交车、客货车、野外作业人员的调度和追踪。这是源于北斗一代系统的双向通信设计。所谓双向通信，是指用户与用户、用户与中心控制系统间可实现双向简短数字报文通信；而GPS只可进行单向通信，即接收器只能被动接受卫星发来的信号，不能主动发出信号。
在沙漠、山区、海洋等人烟稀少的地区实施抢险救援时，北斗卫星导航系统除导航定位外，还能通过短信功能，利用卫星导航终端设备及时报告所处位置和灾情，有效缩短救援搜寻时间，提高抢险救灾时效。
被外界广为称道的案例是，“汶川地震”发生后，地面信号设施大部分被毁坏了。但救灾部队携带的“北斗一号”终端机不断从现场发回各类灾情报告，为指挥部指挥抗震救灾提供了重要的信息支援。
技术优势未见发挥
有源定位和短报文特色服务曾被北斗卫星导航系统的新闻发言人冉承其称为北斗系统的最大特色。在民用市场竞争中，双向通信是北斗巨大的竞争优势，在公共通讯网络中断、没有其他卫星通讯的情况下，北斗还能为用户提供通信服务。
但事实上，在市场应用上，这一技术优势和特色功能似乎没有显示出太大的价值。《每日经济新闻》记者了解到，在北斗民用市场，规模较大的车载导航、手机导航、北斗+旅游等领域，双向通信的应用十分少见。
值得注意的是，北斗导航系统目前有北斗一代和北斗二代同时在提供服务，北斗一代支持短文通行功能并在特殊行业领域广泛应用。虽然北斗官方介绍称，北斗二代的授权服务中包括通信服务，但有北斗业内人士称，目前国内市场民用领域北斗二代并没有提供双向通信服务。
一位北斗应用市场技术人士对记者表示，北斗一代的双向通信成本高昂，一个手持终端的市场价在1万元左右，而且每年的服务费也达到1000元左右。而且北斗一代终端体积相对较大、功耗也相对较大，天线与北斗二代的天线也是不同，主要是运用在应急、救援、远洋，真正的民用使用率不高。
有观点认为，为了更易推广，北斗卫星导航系统不再显得那么独特，采用主流的无源定位技术的北斗二代，与其他卫星导航系统之间的兼容与互操作，将成为发展方向。但上述技术人士也表示，不排除北斗未来将位置服务、通讯整合到一起的可能。
与GPS成本差距缩小
随着近年来导航天线、芯片(模块)等核心元器件的技术进步，小尺寸、低功耗的核心元器件逐步推向市场，北斗的成本也开始大幅降低。北斗终端的应用方向，也从交通运输、气象、渔业、林业等行业应用，扩展到车载、手持设备、手机、便携设备等民用大众用户。
在GNSS多系统并存竞争和导航产业快速发展的背景下，我国卫星导航产业仍面临诸多难题。而在国内市场，竞争“主场”的优势一时之间并未完全发挥出来。
从北斗和GPS的民用技术差距来说，几乎已经不存在大的问题。而在成本方面，一位北斗终端制造商介绍，两年之前GPS与北斗芯片差价上百元，而目前这个差距已经拉低到几十元，有些领域甚至仅差10元左右。
但从记者采访的几家北斗应用企业来看，其北斗产品的销售仍然难敌GPS产品。一家企业销售人员坦言，目前成本和技术上差距已经不是大问题，但GPS起步早市场占有率高，北斗要想抢占市场还需要一个过程，而且目前民众对北斗的认知度并不高。
此外，室内导航也被称为北斗系统技术优势所在。曾有业内专业称，室内精准定位是我国北斗卫星导航系统在技术上超越GPS的关键之一，空巢老人、学龄儿童、手机用户均对室内位置服务需求迫切。
在国内竞争“主场”，无论是北斗地基增强系统还是与通信网络的技术融合，实现室内导航的条件都要比GPS更具优势。有业内人士认为，如果主场优势发挥出来，抓住室内位置服务的痛点，其广阔的市场需求将为大范围普及北斗提供绝佳时机。