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剖析導航定位系統及其應用趨勢
 

【作者: 何心宇】   2006年10月02日 星期一

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隨著商業與民生用途的展開,導航定位系統成為一極具成長潛力的領域,許多業者亦紛紛投入相關領域,如何釐清漸趨多元的導航定位系統之概念、架構,包括各類太空衛星系統、市場應用情形及接收器發展,成為影響業者在此領域長期發展之重要因素。


主要導航定位衛星系統發展概況

目前我們所熟知的GPS,其實指的是美國定位系統,其他各國獨自發展之衛星系統,則有其他各自之稱呼。


美國GPS停用SA碼 啟動廣泛商業用途

目前眾所周知的GPS,全名應稱之為Navigation Satellite Time and Ranging GPS,由美國國防部主導,主要做為軍事用途的GPS,在1983年宣布將GPS部分功能如定位、導航等,開放給民間使用。


但GPS廣泛應用與普及卻未發生在1980年代,主要原因為美國政府擔心GPS被有心人士移作非法用途,故在接收訊號中加入一些雜訊(Selective Availability;SA)。2000年,美國總統柯林頓宣布停止使用SA碼干擾衛星訊號,大幅降低定位誤差,精準度的提高,方促進GPS普及應用與發展。


俄羅斯GLONASS為GPS輔助系統

俄羅斯於前蘇聯時代即發展導航定位系統,稱之為「GLONASS」(全名為Global Navigation Satellite System。鑑於蘇聯解體後,俄羅斯近幾年來經濟狀況不佳,影響其衛星維護與技術精進的經費支出,也影響其導航定位系統穩定度及可靠性。但因GLONASS與GPS架構與定位方法類似,故目前相關應用多將GLONASS作為GPS輔助系統,協助克服單一星系之衛星接收不足或信號品質不良等問題。


Galileo歐盟Galileo以民間用途為出發點

根據資策會MIC執行之經濟部ITIS計劃分析顯示,在美、俄兩大導航定位系統外,歐盟於1992年開始發展自有導航定位系統,並預計2008年開始提供服務,稱之為「Galileo」。


歐盟發展自有系統,並與中國大陸合作,除看好導航定位的潛在市場需求外,不讓美國系統的GPS專美於前亦為重要的因素之一。Galileo部分功能優於GPS,如較低的誤差範圍及更廣域之訊號,成為GPS以外之另一項定位系統選擇,也形成可能的替代關係。但另一方面,基於民間用途,Galileo未來發展是以相容於現存GPS與GLONASS為目標,則是以互補關係為主。此種既替代又互補,彼此間形成巧妙的競合關係,也將影響整體導航定位系統發展,成為一值得關注的議題。


導航定位系統產品應用概況

導航定位系統發展至今已達30個年頭,雖各國各有不同的定位系統,但考量技術成熟度,美國GPS已成為導航定位系統之主流。


民生用途成為GPS應用主流

GPS產品應用範疇包括民生用途、專業用途與軍事用途。民生用途佔整體比重最高且持續成長,其次為專業用途,不過比重明顯下降,軍事用途比重最低,約僅佔6%之市場比重。由於專業、軍事用途皆屬於利基市場,再加上發展已趨於成熟,其應用市場成長空間有限。


個人車用GPS成長性遠高於其他應用

進一步分析各範疇之產品應用,民生用途可包括個人車用、車隊管理、休閒、個人追蹤四類,其中以個人車用比重最大,其次為車隊管理、休閒與個人追蹤。若比較各產品應用之成長潛力,個人車用、車隊管理與個人追蹤具成長潛力,休閒、軍事用途呈現持平,航空、測量製圖、航海、時間校正等則呈現負成長。


接收器由單機型走向整合型

導航定位應用將影響相關接收器的發展,如(圖一)所示,過去GPS主要作為軍事用途,此單機式接受器,體積較大,採用多晶片,故功耗高、電力消耗大且價格往往動輒上萬美元。而當民生用途成為應用主流後,GPS終端產品體積追求輕薄短小、價格降低,並開始與其他消費性電子產品如手機、PDA及PMP等結合,而形成各類的GPS產品。


而晶片技術演變協助各式GPS發展的可能空間,晶片往單一、整合形式發展,部分廠商將射頻(RF)、基頻(Baseband)等重要元件分別整合在一起,或進一步將射頻與基頻晶片合而為一。另外,便於與其他多媒體裝置結合,GPS晶片加上其他功能,如基頻晶片整合LCD controller、Video adapter等。單晶片無論整合形式為何,皆將有助晶片體積縮小、功耗降低等,有助於GPS與其他裝置整合。



《圖一 GPS接受器演變-功能與外觀形式》
《圖一 GPS接受器演變-功能與外觀形式》

接收器接收衛星訊號走向多制式

隨著美、俄、歐盟及國際民航組織等各自推出導航定位系統,太空衛星星系呈現萬國旗的情形,多套導航定位系統並存有著巧妙的關係,是一種相互制約又互補型態。當各國獨自推出系統,主要為不願完全仰賴美國GPS,但另一方面,各自系統也可與既存的GPS與GLNASS相容。雖目前市場以美國GPS接收為主,隨著其他各項系統發展成熟,如預計2008年啟用的歐盟Galileo,未來多套導航定位系統預期將引領接受器接收由單一走向多制式發展,如(圖二)。



《圖二 GPS接受器演變-衛星收訊功能》
《圖二 GPS接受器演變-衛星收訊功能》

結論

車用GPS適合國內廠商切入

在導航定位應用風潮下,國內部分業者亦紛紛投入相關領域。民生用途GPS因市場成長性高、技術門檻較低,對於國內業者而言,較具發展利基。其中,車用部分包括個人導航、商用車隊管理等,目前處於產品生命週期之成長期,市場商機逐漸擴大,無論是車前或車後市場皆呈現蓬勃發展之勢,對於國內業者而言,不論是以自由品牌、代工等模式皆具可著墨之處。


發展單機式GPS或以GPS為加值功能

在相關支援技術的發展下,GPS導航之應用持續擴張,導航定位漸成為消費者重要的需求之一,在晶片技術精進下,將可往更輕薄短小、隨身攜帶發展,單機式產品將廣泛應用於汽車導航應用與個人地圖應用上,成為市場主流之一。


此外,基於相關法令與市場需求,整合於PDA、手機及PMP等其他產品之GPS則成為另一股風潮。對於國內業者而言,除了可發展單機式GPS產品外,亦能將GPS功能整合於其他消費性電子產品上,提供加值功能,另闢商機。


多制式太空衛星值得持續關注

多數國內業者發展導航系統,目前多聚焦於美國GPS系統,不過長期而言,恐不應忽略其他衛星系統的出現,如前述之歐盟Galileo系統,此系統的推出將影響未來關鍵技術的發展。除了關注短期終端接收器之發展外,以長期的角度而言,實宜持續瞭解太空衛星系統往多制式發展的趨勢,以為長期產品與技術佈局之參考。(作者任職於資策會MIC)


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