中国工程师最喜欢的10大北斗芯片(一)     DATE: 2021-12-29 21:28


北斗芯片
北斗芯片主要用来接收和解算北斗卫星的信号频率,北斗信号包含B1、B2和B3三个频段,北三在三个频段公开B1I、B1C、B2a、B2b和B3I五个公开服务信号。导航芯片通常由射频(包括天线、低噪声放大器和混频器)、基带(包括GPS专用相关器、核心处理器等),以及后端应用部分构成。其中射频部分对微弱的模拟信号进行接收、滤波、放大、变频,其性能决定了后续信号处理的效果。基带部分则实现对码信号的解算,其中相关器模块实现对码信号的“读取”。北斗芯片的性能、功耗和价格决定着北斗导航系统的功能差异及其在终端应用中的价值。

北斗二代的射频芯片开发商主要有北京广嘉、西安华讯、广州润芯(海格通信)、振芯科技等。北斗三号芯片的参与者包括海格通信、北斗星通、振芯科技、合众思壮、中海达和华力创通等公司。截止2020 年,支持北斗三号的28 纳米工艺射频基带一体化SoC芯片在物联网和消费电子领域得到了广泛应用。支持双频双模的22 纳米北斗导航定位芯片完成了各项关键性能的验证,已经进入量产阶段。截至2020 年底,国产北斗兼容型芯片及模块销量已超过1.5 亿片,季度出货量突破1000 万片。

北斗芯片是卫星信号接收终端产品的核心器件。板卡是利用导航芯片、外围电路和嵌入式控制软件,制成带输入输出接口的板级产品,按功能可分为测量型板卡和导航型板卡:

测量型板卡(厘米级精度):用于测后数据处理,需要应用复杂定位算法,技术难度远高于导航型板卡,国产产品价格低于国外产品国内产品未来有望替代。

导航型板卡(米级精度):主要用于实时数据处理,对定位算法要求低,受量价比影响较大,具备导航芯片生产能力的企业具有成本优势,因此主要由各整机厂商自主开发。

此外,北斗终端产品还需要专门的天线,用于接收北斗卫星信号。从极化方式看,可分为垂直极化和圆形极化;从放置方式看,可分为内置天线和外置天线。目前绝大部分北斗天线为右旋极化陶瓷介质,其组成部分为:陶瓷天线、低噪音信号模块、线缆、接头。

北斗终端分为专业终端产品和消费终端产品,前者包括高精度测绘终端、授时终端等,主要用于军工等领域,对精度要求高且价格昂贵,亦是北斗导航系统最早的应用;后者包括各类导航终端,用于车辆导航、监控、信息服务等。消费终端的市场准入门槛较低,市场规模更大,未来北斗导航系统在消费终端应用的广度和深度取决于产品价格的下降和技术的进步。

北斗应用
根据中国卫星导航定位协会的统计预测,2020年北斗产业市场规模超过4000亿元。其中主要的消费市场和行业应用市场包括智能手机(约762亿元的规模)、乘用车导航仪(包括前装和后装,约500亿元市场规模)、自动驾驶座舱(约135亿元市场规模),以及道路运输车辆监控市场(约112亿元)。

北斗国产十大芯片

北斗应用是指基于全球卫星导航系统提供导航、定位、授时等基础信息服务以及相关的行业应用服务。定位(Positioning),是指能以标准大地坐标系为参照,按照用户规定的实时性要求准确地确定二维,或三维位置和方位的能力。导航(Navigation),是指按照用户的实时性要求确定当前位置和目的地位置(相对或绝对),并参考地理和环境信息,修正航线、方向、速度,抵达任何位置的能力。授时(Timing),是指能在任何地方,按照用户规定的实时性要求,从一个标准(如世界协调时(UTC))得到并保持准确和精密的时间的能力。

从应用市场来看,北斗应用分为特殊市场、行业市场和大众市场。其中特殊市场主要包括军事、公安、防灾减灾等领域;行业市场包括交通运输、农林渔业、智慧城市等;大众市场主要包括导航(车与人)、社交娱乐、运动健康等。

车辆高精度定位是实现智慧交通、自动驾驶的必要条件,而卫星定位是车辆高精确定位关键技术之一:定位信息是保证车联网业务安全的基本要素之一,定位精度也是V2X定位服务中最基本的要求。高精定位的关键技术包括卫星定位(GNSS)、传感器与高精地图匹配定位、蜂窝网定位及同步系统,其中GNSS是最基本的定位方法。

在大多数的车联网应用场景中,通常需要通过多种技术的融合来实现精准定位,包括GNSS、无线电(例如蜂窝网、局域网等)、惯性测量单元、传感器以及高精度地图。GNSS/INS 组合导航系统,结合了卫星导航定位系统(GNSS)与惯性导航系统(INS)的优势,提升高精度GNSS 接收机的高动态能力、弱信号跟踪能力和抗干扰能力,提供连续的、高精度的导航信息(位置、速度和姿态),逐渐成为该领域的主流技术路径。

卫星高精度定位的另一个消费细分市场是可穿戴设备。消费者日益重视运动健康,使智能手环、智能手表等可穿戴设备的需求增加,对应GNSS的定位精度也不断加强。精准定位有助于加强可穿戴设备的使用体验。

10大北斗芯片
作为北斗产业链中最重要的基础器件,北斗芯片的技术研发和商业化进展决定着整个北斗产业的未来。整个北斗产业链中比较有实力的企业大都是从芯片、板块到终端和系统的完整产品布局,比如北斗星通和海格通信等。AspenCore分析师团队挑选10家有代表性的北斗芯片开发商,每家公司挑选一款芯片产品,汇编成“中国工程师最喜欢的10大北斗芯片”。欢迎读者朋友通过微信投票评选出您最喜欢的北斗芯片。

和芯星通:NebulasIV UC9810
NebulasIV UC9810 是和芯星通的新一代射频基带及高精度算法一体化GNSS SoC芯片,采用22nm低功耗工艺,集成射频前端、高性能多模GNSS基带处理器和嵌入式微处理器等模块。该芯片可支持1408通道,兼容北斗、GPS、GLONASS、Galileo、QZSS 等全系统全频点,适用于无人机、割草机、精准农业、测量测绘、智能驾驶、及电信授时等多种高精度定位和导航领域。NebulasIV集成了完整兼容现有GNSS 系统频点技术、全系统全频点 RTK 定位定姿和高频度输出技术,以及时频联合抗干扰技术,兼备高集成度、高性能、低功耗、小尺寸等特点。

NebulasIV UC9810具有如下功能特性:

射频基带及厘米级高精度算法一体化

支持1408 通道,可跟踪全系统全频点信号,包括北斗三号 B1C、B2a、B2b 等

支持 B2b-PPP,水平精度:10 cm,高程精度:20 cm(收敛时间 10 min)

高集成度、小尺寸,仅需 12 x 16 mm 布板面积,相比上一代模组布板面积节省 80%

22 nm工艺,300 mW 超低功耗,相比于市场主流产品功耗降低 75%

内置 2G 双核 CPU,超强算力,数据更新率 100 Hz

支持全系统全频点片上 RTK 定位及多天线定向/测姿

符合车规 AEC-Q100 Grade 2。

海格北斗:海豚三号
“海豚三号”是全系统全频点⽀持北⽃三号全功能的导航SOC芯⽚,具备小尺寸与超低功耗设计的特点,可以提供毫米级定位精度。它支持包括北斗全球系统新信号在内的四大卫星导航系统的所有民用频点信号和SBAS信号,以及北斗地基增强网功能,支持惯性器件组合导航、北斗三号RNSS和RDSS信号体制。

“海豚三号”具有如下功能特性:

采⽤先进⼯艺技术

⽀持BDS/GPS/GLONASS/GALILEO全系统全频点信号体制,及北⽃三号信号体制

具备全球短报⽂通信、位置报告及指挥功能

⽀持SBAS星基增强信号接收及定位解算

⽀持伪距差分定位和载波相位差分定位

抗带内窄带、突发式及欺骗式⼲扰

⾼性能处理器和矩阵加速器

“海豚三号”集成多路独⽴信号处理通道,集成⾃主研发的⾼性能硬件加速器,是⽀持100HZ级别的⾼精度定位和⽚上通导组合的导航芯⽚。采⽤独创的“海豚⾳”⼲扰探测和抑制算法,具备复杂环境下抗窄带⼲扰和抗欺骗⼲扰能⼒。在⼭区、城市峡⾕、复杂电磁环境等恶劣条件下,通过抗多径、抗遮挡、抗⼲扰技术,实现复杂环境下连续有效的定位。
北斗导航十大芯片
《未完待续》

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