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PND将成车用GPS大众化的催化剂
 

【作者: 李強】2007年02月13日 星期二

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以军事用途为主的全球卫星定位系统(Global Position System;GPS),虽然历经1983年韩航007班机遭俄国飞弹击落,美国政府开放部分GPS功能给民间使用后,开启GPS于航空导航、航海导航、鱼群探测与农矿探勘等专业应用领域,不过真正掀起GPS产业进入消费性市场的关键因素,主要有美国解除「选择性可用度干扰码(Selective Availability;SA)」提高了GPS的精准度及可靠度,GPS晶片的缩小化、价格低价化与耗电量降低,美国E-911、欧盟E-112及日本政府将GPS纳入手机基本配备的政策激励,以及行动通讯服务商推展包括定位、追踪、导航及商业的LBS,如(表一)所示。


两大类四大区隔GPS产品各据一片天

本文根据美国研究机构Telematics Research Group以导航系统与汽车之间的相融度(Interfaced with auto data bus)与双向通讯的能力(2-way communications capabilities),同时以车用GPS属于嵌入式/固定式或可携式产品,将GPS接收端设备区隔为两大类四项产品。


如(图一)所示,第(Ⅰ)类产品属于嵌入式/固定式车用GPS,产品特色主要是以数位广播、卫星通讯与行动通讯等无线通讯技术与资讯技术,藉由汽车作为与外在环境资源如资讯(卫星定位、导航、追踪、新闻、气象与股市资讯等)与多媒体(数位广播、数位电视、线上游戏),进行单向或双向的传输的接收端设备,发展至今代表性系统产品为Telematics系统;第(Ⅱ)类产品属于可携式车用GPS,代表性产品为宇达电(Mio)的「Mio A700」与「Mio A701」以及Asus所推出的「P535」,产品特色主要是整合手机、PDA与GP​​S,同时具备行动通讯及GPS卫星接收功能的产品;第(Ⅲ)类产品属于可携式车用GPS,表性产品为宇达所推出「Mio169」与「Mio269」、华硕推出的「A636」与「A632」以及由多普达推出的「P100」等产品,产品特色主要在于PDA整合GPS(包含主动式:采用蓝芽、RS232或USB接收方式,以及被动式产品:PCMCIA、CFIO、SDIO);第(Ⅳ)类产品属于嵌入式/固定式车用GPS,代表性产品Panasonic的「CD-DV2300 DVD Navi System」、Alpine的「NVE-N077PS DVD Navi System」、Clarion的「NAX-9500E Hybrid Navi System」、Kenwood的「NV-D9032 DVD Navi System」以及Garmin的「StreetPilot III Deluxe」等,产品特色主要整合车用CD、DVD或广播设备及GPS的产品。


(表一) GPS进入消费性市场重要历程

时间 (年)

定位误差

应用领域

内容

1959~1983

100m以上

军事用途如飞弹导航、核爆侦测、战机导航、地面部队于恶劣环境及夜间战斗导航等。

如同黄帝打败蚩尤所使用的「指南车」,西方国家建立16至18世纪殖民帝国时期,所示用的「六分仪」、「经纬仪」、「指南针」与「航海图」等仪器,军事用途为导航最初之目的。

1983~

100m

民间航空与航海导航

1983年韩航007班机误闯俄国领空遭飞弹击落,美国政府开放部分GPS功能给民间使用,开启GPS民间化里程。

1994~1997

3m

美国联邦航空局( FAA)宣布执行广域扩充系统(Wide Area Augmentation System;WASS)用​​于改善航空业服务。

1996~

美国联邦电信委员会( FCC)通过「E911」法令,规定2005底以前,销往美国的手机都具备GPS功能。

2000~

15m

民间航空、航海、考古、休闲旅游、

美国总统柯林顿总统签署正式文件,下令军方停止多年以来基于军事方面考量的「选择性可用度干扰码( Selective Availability)」,正式开启GPS进入消费性应用市场。

2004~

日本政府将 GPS纳入手机的基本配备,日本自2001年起即开始提供LBS服务,为全球较早推行LBS服务的地区。

2005~

欧盟执委会工业总署决议, 2009年所有欧洲出售的新车必须装备命名为e-Call的电子装置,该装置遇到交通意外事故发生时,会直接连接全欧洲统一的专线号码E-112,即时并准确通知援救中心事故点。

宇达电通( Mio)推出全球首款手机结合PDA与GP​​S的产品「Mio A700」,不仅PDA整合GPS产品市场受到挤压,最重要的是掀起GPS手机市场兴起。



《图一 车用GPS产品四大产品区隔(数据源:Telematics Research Group 2005)》
《图一 车用GPS产品四大产品区隔(数据源:Telematics Research Group 2005)》

可携式车用GPS未来将扮演车用GPS出货量与产值成长的推手

整体车用GPS市场出货量方面,包含固定式/嵌入式车用GPS(Telematics、DVD/CD、FM Radio型车用导航系统)与可携式车用GPS(纯GPS、PDA整合GPS、Smart Phone整合GPS与PDA以及AGPS手机)推估,预估全球整体车用GPS产品,将由2004年1063万台成长至2010年8811万套,如(图二)所示;车用GPS产值方面,随着GPS 晶片价格由2002年的25美元下滑至2005年14美元及2006年的12美元,GPS手机出货量攀升,2004年日本政府将GPS列为手机基本配备,2005年美国FCC规定销往美国的手机都需具备GPS功能,可携式GPS出货量由2004年仅315万台成长至2010年7355万台,带动整体车用GPS产值由2004年仅106.3亿美元成长至2010年的881.1亿美元,如(图三)所示。



《图二 图二 2004年至2010年全球车用GPS出货量 单位:千台(数据源: ABI、SRD Japan Inc、 Masterlink Securities、TRG与IEK)》
《图二 图二 2004年至2010年全球车用GPS出货量 单位:千台(数据源: ABI、SRD Japan Inc、 Masterlink Securities、TRG与IEK)》

《图三 2004年至2010年车用GPS产值预估 单位:百万美元(数据源:ABI、TRG与IEK)》
《图三 2004年至2010年车用GPS产值预估 单位:百万美元(数据源:ABI、TRG与IEK)》

区域市场分布方面,由于日本、韩国及亚太地区行动服务发展较欧、美成熟,加上GPS晶片价格下滑、晶片体积由3颗整合至单颗以及耗电量因制程及电源管理设计提升,因此较偏重于可携式车用GPS产品,根据Masterlink Securities指出,2004年至2008年地域广大的北美及欧洲市场,车用GPS出货量合计占有全球嵌入/固定式车用GPS出货的90%,预期随着2008年北京奥运及2010上海世界博览会,中国车用GPS需求比重可望自2007年起逐渐攀升,预估至2010年可望占有全球嵌入/固定式车用GPS出货的8%~10%约1165万台至145.6万台,为全球嵌入/固定式车用GPS成长幅度最大的区域,如(图四)所示。



《图四 2004年至2008年全球车用GPS市场分布(数据源:Masterlink Securities)》
《图四 2004年至2008年全球车用GPS市场分布(数据源:Masterlink Securities)》

嵌入式/固定式车用GPS朝Telematics系统发展

嵌入式/固定式车用GPS可分为Before Market(或称Original Equipment,OE)与After Market,Before Market(BM)即一般所谓由原厂或销售商预先安装的原装市场,After Market(AM)即所谓车辆售后由消费者自行购买并安装的改装或零售市场,根据IEK研究报告指出,2004年至2010年全球嵌入式/固定式车用GPS系统,随着美国E-911与欧盟E- 112政策激励,BM/OE与AM出货比重已由2004年以前的65%与35%改变成85%与15%左右,全球BM/OE车用GPS出货量将由2004年的5729万部套成长到2010年的1214.2万套,年复合成长率为12.5%​​,MM车用GPS出货量方面,将由2004年的175万台成长至2010年的2417万台,但在年复合成长率方面仅5.5%,如(图五)所示。



《图五 嵌入式/固定式车用GPS BM与AM出货量与成长率 单位千台%(数据源:IEK,2006/6)》
《图五 嵌入式/固定式车用GPS BM与AM出货量与成长率 单位千台%(数据源:IEK,2006/6)》

同时不具备与汽车之间相容及无法具备双向通讯能力的车用GPS产品,短时间将失去市场竞争优势,车用GPS未来发展趋势除车辆定位导​​航(提供行车资讯如车况报导、旅游资讯与规划最佳行车路径等)、车辆追踪(个人保全如防盗追踪等)与车队管理(物流车队管理等)三大核心诉求,同时兼具与汽车间相容度与双向通讯能力的车用GPS产品,才具备市场发展潜力。如(图六)所示,位于第Ⅳ象限的车用GPS产品尽管近来随着车用多媒体系统的蓬勃发展,Panasonic、Kenwood与Clarion等厂商纷纷推出整合DVD播放器功能、数位广播系统(DAB)与DVD型汽车GPS系统的产品,为初期多以DVD内存的地图、旅游资讯、导航与导览资讯的产品加值,不过由于产品仍无法与汽车相容提供行车状况资讯,加上产品售价高达美金1500元至美金2500元,未来将随着Telematics系统产品售价下滑与TSP业者服务方案价格的费用合理化,逐渐失去市场优势。



《图六 车用GPS未来发展趋势》
《图六 车用GPS未来发展趋势》

近来有欧洲厂商推出TMC(Traffic Message Channel)数位路况广播系统(Radio Navigation System),该系统产品主要透过3G、GPRS或802.11通讯传输技术,使用者可自行设定更新的频率与FM Radio Data System(RDS )连结,透过TMC-enabled的导航系统提供驾驶动态路经指引,以及提供驾驶行车路径上如遇交通事故时另一最佳替代路径等资讯,由于目前该服务是透过该系统高效能的资料压缩技术,实际传输的资料量极小,即使长时间使用,也不致产生太多的通讯费用,目前已在欧洲包括德国、法国、英国、匈牙利、西班牙、奥地利与荷兰等国家提供此服务,未来将增加至20个国家以上,另外目前除了广播传播网路,已有厂商推出同时将数位广播(DAB)网路、行动网路及GSM/GPRS行动网路整合至TMC资讯传输方式,未来此款费用低廉的单向车用GPS在欧洲市场可望崭露头角,如(图七)所示。



《图七 TMC服务模式(数据源:TMC)》
《图七 TMC服务模式(数据源:TMC)》

同时兼具与汽车之间相容及双向通讯能力的Telematics,未来势必成为嵌入式/固定式车用GPS主流产品,由于Telematics藉由汽车的无线通讯技术与资讯技术,以汽车为主体作为与外在环境资源如资讯间单向或双向的传输的互动系统,目前发展的模式基本上可将其分为汽车定位系统(GPS)与资讯存取(Access)两部分,GPS系统运作模式方面,主要透过其内建具有广播、微波与卫星之三向接收与发射天线与卫星连结,透过卫星的三角定位法,以Telematics系统内建的GPS系统与地理资讯系统(GIS) ,以地形图(3D)或平面(2D)地图方式,提供汽车驾驶员车辆行驶中车辆行进方向的导航指南,资讯接收运作模式方面,主要透过行动通讯网路(GSM、GPRS或3G)与后台客户服务中心或资讯提供业者进行资讯(交通、旅馆、娱乐、气象、订票等资讯)的双向接收与传送。


Telematics系统与其他三类产品不同之处除卫星定位、汽车防窃与道路救援功能外,兼具道路救援、自动防撞系统(透过汽车周边sensor或雷达,感应车与车间安全行驶距离、车况掌握(车辆性能与车况之自动侦测、维修诊断等)、个人化资讯接收(收发电子邮件与个人化资讯等)与多媒体娱乐资讯接收(高画质与高音质的视听设备、游戏机、上网机、个人行动资讯中心、随选视讯等),兼具行车安全、保全与娱乐等功能,随着汽车电子化比重增加,未来在车用GPS发展领域上具有关键性的定位。


PND为车用GPS出货量与产值成长的动力来源

如(图八)所示,全球PND出货量随着GPS手机出货持续攀升,预估将由2004年的241万台成长至2010年的7355万台,至于各市场出货比重分布,随着欧洲与北美市场PND市场逐渐趋于饱和,中国因举办2008年北京奥运及2010年上海世界博览会,以及中国市场具备欧、美地域广大及平均开车时间长等特性,整体PND出货比重将由2004年北美及欧洲合计占70%至75%下滑至2010年70%以下,而亚太地区将因中国市场因素,由2004年的不到20%成长至2010年接近30%,可以预期亚太地区为未来GPS手机高速成长最大的市场区域,如图八、(图九)所示。



《图八 2003~2010年PND出货量及成长率(数据源:IEK,2006/10》
《图八 2003~2010年PND出货量及成长率(数据源:IEK,2006/10》


各式PND于各市场区域出比重方面,由于北美及欧洲市场区域广大,特别是欧洲地区语言文化差异性高,因此北美与欧洲市场PND产品类别出货比重,依序为纯GPS、GPS手机与PDA整合GPS的产品,相对于北美及欧洲市场,亚太地区由于行动通讯服务发展成熟、3G手机渗透率优于其他地区以及日本政策性激励的结果,目前日本与韩国地区PND出货比重不同于欧、美依序为GPS手机、纯GPS及PDA整合GPS的产品。



《图九 2004至2010年全球PND出货量分布比重(数据源:IEK,2006/10》
《图九 2004至2010年全球PND出货量分布比重(数据源:IEK,2006/10》


纯GPS未来将以专业运动休闲市场与入门级车用导航市场为主

目前可携式导航设备(Portable Navigation Device;PND)中纯GPS产品,应用领域在于登山、潜水、极限运动与飞行等专业性休闲活动市场为主,产品功能设计方面着重于定位及搜寻,主要在于协助登山者遇山难等意外事故时,救助单位可藉由GPS产品上的卫星讯号发射装置,得知发生事故人员所在地的经纬度资讯,此类产品由于多整合对讲机或卫星电话功能,加上应用领域着重于低定位误差,所以目前此类产品仍以专业卫星定位系统厂商如Garmin与TomTom等为主,产品特色方面与目前GPS最大不同之处在于图资方面是以等高线电子地图或/与电子海图方式呈现,且定位误差为目前所有GPS产品中最低的产品,代表性产品为Garmin的「GPSmap 60CSx 」与「GPSMAP2010/2010C」,因为产品以特定族群市场为主,为目前纯GPS中出货量最稳定的产品;此外纯GPS包括单纯GPS接收装置与电子地图的组合产品,特色方面主要藉由简单的操作介面降低年长驾驶对科技产品的排斥,产品诉求以导航与行车安全为主,为入门款的GPS接收产品,面对高龄化的全球人力结构,入门款的纯GPS市场未来潜力不容轻忽,预计整体纯GPS产品出货量,将由2003年42万台成长至2010年的4441万台的规模,如(图十)所示。


PDA GPS产品未来将面临GPS手机严重挤压

虽然PDA市场自2002年起面临SONY等厂商陆续退出,HPQ、acer、ASUS与Palm等PDA厂商仍积极致力于在既有功能上增加其附加价值以提振萎靡不振的市场,其中以整合主动式(蓝芽、RS232或USB)或被动式(外插PCMCIA、SDIO或CFIO接面接收模组)GPS接收模组的PDA或Pocket PC产品为近来最热门的产品,不过由于GPS接收模组讯号接收品质不佳定位误差仍超过30公尺,加上因晶片价格过高而影响其整体售价,初期虽备受期待但最终仍无法获得消费者的青睐,尽管PDA或Pocket PC定位误差问题随着2004年SiRF第二代与第三代GPS接收晶片的问世,大幅提升定位误差至15公尺,不过随着PDA手机整合GPS以及GPS手机陆续推出,PDA/Pocket GPS产品逐渐面临功能价值降低与产品定位逐渐模糊等困境,2005年底起即遭受GPS手机的挤压而影响其出货,预估PDA /Pocket PC GPS产品将由2003年的189万台微幅成长至431万台,为PND中成长量及幅度最小的产品,如(图十)所示。



《图十 2003-2010年各类型PND出货量及成长率(数据源:IEK,2006/10》
《图十 2003-2010年各类型PND出货量及成长率(数据源:IEK,2006/10》


GPS手机为众家厂商垂涎的市场

由于手机通讯易受地形、基地台建置密集度与建筑物位置等限制而影响其收讯品质,在行动电话普及率极高的现在,假使汽车驾驶在基地台覆盖不高的偏远地方面临交通事故,会因讯号接收不良而影响其救援的时间,自1996年起美国联邦电信委员会(FCC)即颁布E911条款,开始要求在美国销售的手机业者需加装GPS,不过受限于当时GPS接收晶片高达25美元以上,加上GPS技术尚未成熟,手机内建GPS晶片的产品比重低于2%。


随着GPS晶片由2004年的25美元下滑2006年约12美元,预估至2008年可望进一步下探8美元,且在TI、Qualcomm、Motorola、 Philips、ST Microelectronics、Zarlink、SiRF等积极投入GPS晶片与模组等相关产品的研发与生产,GPS晶片架构由三晶片朝双晶片及单晶片发展减少GPS模组尺寸及在PCB上的面积,AGPS已突破以往GPS 卫星定位讯号直视线(line of sight)与过去仅支援CDMA 的限制,且可补足GPS讯号在大楼林立的都会区及室内,会音讯号减弱或产生多重反射干扰等问题的,根据iSuppli研究报告指出,GPS 的内建功能在2004 年占整体手机总数的4%,至2005则提升到12%,成长率高达272%,预估2006 年GPS 在手机的渗透率可达18%,若以2006年手机预估出货量为9.9亿支来计算,2006年内建GPS功能的手机可高达1.7亿支。根据SiRF执行长Michael Canning表示,未来三年内将会有60%的手机提供GPS功,CDMA技术大厂Qualcomm产品管理资深总监Robert Rovetta表示,由于手机加入GPS晶片也不到四年的时间,因此GPS的大众市场才刚跨出一步。


PND未来将扮演车用GPS大众化角色且与嵌入式产品互补

Telematics系统可透过卫星网路、行动通讯网路与FM广播网路(或DAB)与Telematics Service Providers进行双向资讯沟通,若仅就导航方面的功能而言,Telematics即可避免GPS PDA与DVD型车用GPS在行车过程中会经过隧道时候出现失去卫星讯号的现象,因此在产品功能上完全符合汽车电子系统产品基于安全诉求的根本,不过由于Telematics系统产品存在无法携带的缺点,因此限制产品的使用环境,而手机GPS由于同时整合卫星通讯与行动通讯网路接收天线,在产品功能特性方面,也优于GPS PDA与DVD型车用GPS,因此未来车用GPS的发展将朝Telematics系统产品与手机GPS互补的趋势发展。


Telematics系统产品其成长动力主要仍来自汽车撘载率,由于目前全球汽车市场已相当饱和,根据JDPower的估计,2005年全球汽车市场规模约为6360万台,2008年约为7000万台,2012年约为8000万台,年复合成长率仅3.34%,以目前系统产品单价动辄高达2,500美金以上而言,面对渐趋饱和的市场且仅部分中阶车种与高阶车种列为标准配备,其成长性将受到极大的限制,因此GPS手机于2005年的问市,几乎可以在车用GPS平民化的过程中担任关键性的角色,也由于美国FCC通过2005年底之后强制手机厂商在美国销售的手机需配备GPS功能,日本政府于2004年也将GPS列为手机基本配备,可以预期GPS手机未来除日本市场之外,美国市场将成为众家手机厂商必争之地。


现阶段GPS晶片仍面临诸多难题有待解决

美国政府于1994年投入四至五亿美金于全美25处建置WASS,主要目的在于藉由收集大气层与电离层对GPS干扰的资料以修正GPS定位误差,且美国政府于海岸建立50各DGPS站,因此以目前手机GPS进内建GPS接收功能,定位误差方仍高达15公尺以上的情况,未来在手机GPS产品的设计方面,需将WASS与DGPS考量进去,才能将手机GPS定位误差值降至3公尺以下。


由于GPS必须在直视线的情形下才能接收卫星讯号,因此,一旦进入室内或在高楼林立的都会区中,将会严重干扰GPS的准确度,甚至收不到定位讯号,所以GPS须与AGPS等技术持续的整合,以提升定位精准度。最后由于手机内建GPS晶片目前仍面临GPS晶片于尺寸、价格、耗电量、成本、效能、开机连线时间短与定位精确度等挑战,GPS晶片厂商如何与手机晶片厂商合作,将成为未来手机GPS成长最为关键的因素。


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