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剖析导航定位系统及其应用趋势
 

【作者: 何心宇】2006年10月02日 星期一

浏览人次:【3471】

随着商业与民生用途的展开,导航定位系统成为一极具成长潜力的领域,许多业者亦纷纷投入相关领域,如何厘清渐趋多元的导航定位系统之概念、架构,包括各类太空卫星系统、市场应用情形及接收器发展,成为影响业者在此领域长期发展之重要因素。


主要导航定位卫星系统发展概况

目前我们所熟知的GPS,其实指的是美国定位系统,其他各国独自发展之卫星系统,则有其他各自之称呼。


美国GPS停用SA码 启动广泛商业用途

目前众所周知的GPS,全名应称之为Navigation Satellite Time and Ranging GPS,由美国国防部主导,主要做为军事用途的GPS,在1983年宣布将GPS部分功能如定位、导航等,开放给民间使用。


但GPS广泛应用与普及却未发生在1980年代,主要原因为美国政府担心GPS被有心人士移作非法用途,故在接收讯号中加入一些噪声(Selective Availability;SA)。2000年,美国总统柯林顿宣布停止使用SA码干扰卫星讯号,大幅降低定位误差,精准度的提高,方促进GPS普及应用与发展。


俄罗斯GLONASS为GPS辅助系统

俄罗斯于前苏联时代即发展导航定位系统,称之为「GLONASS」(全名为Global Navigation Satellite System。鉴于苏联解体后,俄罗斯近几年来经济状况不佳,影响其卫星维护与技术精进的经费支出,也影响其导航定位系统稳定度及可靠性。但因GLONASS与GPS架构与定位方法类似,故目前相关应用多将GLONASS作为GPS辅助系统,协助克服单一星系之卫星接收不足或信号质量不良等问题。


Galileo欧盟Galileo以民间用途为出发点

根据资策会MIC执行之经济部ITIS计划分析显示,在美、俄两大导航定位系统外,欧盟于1992年开始发展自有导航定位系统,并预计2008年开始提供服务,称之为「Galileo」。


欧盟发展自有系统,并与中国大陆合作,除看好导航定位的潜在市场需求外,不让美国系统的GPS专美于前亦为重要的因素之一。Galileo部分功能优于GPS,如较低的误差范围及更广域之讯号,成为GPS以外之另一项定位系统选择,也形成可能的替代关系。但另一方面,基于民间用途,Galileo未来发展是以兼容于现存GPS与GLONASS为目标,则是以互补关系为主。此种既替代又互补,彼此间形成巧妙的竞合关系,也将影响整体导航定位系统发展,成为一值得关注的议题。


导航定位系统产品应用概况

导航定位系统发展至今已达30个年头,虽各国各有不同的定位系统,但考虑技术成熟度,美国GPS已成为导航定位系统之主流。


民生用途成为GPS应用主流

GPS产品应用范畴包括民生用途、专业用途与军事用途。民生用途占整体比重最高且持续成长,其次为专业用途,不过比重明显下降,军事用途比重最低,约仅占6%之市场比重。由于专业、军事用途皆属于利基市场,再加上发展已趋于成熟,其应用市场成长空间有限。


个人车用GPS成长性远高于其他应用

进一步分析各范畴之产品应用,民生用途可包括个人车用、车队管理、休闲、个人追踪四类,其中以个人车用比重最大,其次为车队管理、休闲与个人追踪。若比较各产品应用之成长潜力,个人车用、车队管理与个人追踪具成长潜力,休闲、军事用途呈现持平,航空、测量制图、航海、时间校正等则呈现负成长。


接收器由单机型走向整合型

导航定位应用将影响相关接收器的发展,如(图一)所示,过去GPS主要作为军事用途,此单机式接受器,体积较大,采用多芯片,故功耗高、电力消耗大且价格往往动辄上万美元。而当民生用途成为应用主流后,GPS终端产品体积追求轻薄短小、价格降低,并开始与其他消费性电子产品如手机、PDA及PMP等结合,而形成各类的GPS产品。


而芯片技术演变协助各式GPS发展的可能空间,芯片往单一、整合形式发展,部分厂商将射频(RF)、基频(Baseband)等重要组件分别整合在一起,或进一步将射频与基频芯片合而为一。另外,便于与其他多媒体装置结合,GPS芯片加上其他功能,如基频芯片整合LCD controller、Video adapter等。单芯片无论整合形式为何,皆将有助芯片体积缩小、功耗降低等,有助于GPS与其他装置整合。



《图一 GPS接受器演变-功能与外观形式》
《图一 GPS接受器演变-功能与外观形式》

接收器接收卫星讯号走向多制式

随着美、俄、欧盟及国际民航组织等各自推出导航定位系统,太空卫星星系呈现万国旗的情形,多套导航定位系统并存有着巧妙的关系,是一种相互制约又互补型态。当各国独自推出系统,主要为不愿完全仰赖美国GPS,但另一方面,各自系统也可与既存的GPS与GLNASS兼容。虽目前市场以美国GPS接收为主,随着其他各项系统发展成熟,如预计2008年启用的欧盟Galileo,未来多套导航定位系统预期将引领接受器接收由单一走向多制式发展,如(图二)。



《图二 GPS接受器演变-卫星收讯功能》
《图二 GPS接受器演变-卫星收讯功能》

结论

GPS接受器演变-卫星收讯功能

车用GPS适合国内厂商切入


在导航定位应用风潮下,国内部分业者亦纷纷投入相关领域。民生用途GPS因市场成长性高、技术门坎较低,对于国内业者而言,较具发展利基。其中,车用部分包括个人导航、商用车队管理等,目前处于产品生命周期之成长期,市场商机逐渐扩大,无论是车前或车后市场皆呈现蓬勃发展之势,对于国内业者而言,不论是以自由品牌、代工等模式皆具可着墨之处。

发展单机式GPS或以GPS为加值功能


在相关支持技术的发展下,GPS导航之应用持续扩张,导航定位渐成为消费者重要的需求之一,在芯片技术精进下,将可往更轻薄短小、随身携带发展,单机式产品将广泛应用于汽车导航应用与个人地图应用上,成为市场主流之一。


此外,基于相关法令与市场需求,整合于PDA、手机及PMP等其他产品之GPS则成为另一股风潮。对于国内业者而言,除了可发展单机式GPS产品外,亦能将GPS功能整合于其他消费性电子产品上,提供加值功能,另辟商机。

多制式太空卫星值得持续关注


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