衛星導航系統被比喻為“守護國門的金鑰匙”，即使GPS出現較早，許多國家和經濟體都建立了自己獨立的衛星導航系統，包括俄羅斯GLONASS、歐盟Galileo、印度IRNSS、日本QZSS，英國在脫歐之后也在尋求建立衛星導航系統。

經過二十余年努力，我國的北斗衛星導航系統（下文簡稱北斗系統）攻克了原子鐘、混合星座、星間鏈路等技術難題，2020年北斗三號系統完成全球組網成功，向全世界宣示我國具備向全球提供衛星導航定位服務的能力。技術和設施不斷完善，北斗系統已經成熟，在各行各業被更多地使用起來，包括交通運輸、農林牧漁、城市設施等，并融入電力、通信、金融等行業，綜合效益不斷顯現。

隨著市場大門逐漸開啟，北斗系統正以高速發展的態勢實現其立項之初確立的“天上好用、地上用好”目標。

北斗規模化的下一個陣地

導航系統提供最基本的時間和空間信息，與生活當中密切相關，涉及到國計民生，因此，推動北斗系統在大眾消費領域普及，或將成為北斗在特定行業、重點領域標配化之后的發展重心。

今年1月，工信部發布《關于大眾消費領域北斗推廣應用的若干意見》（下文簡稱《意見》），當中提出，“提升北斗系統用戶體驗和競爭優勢，將大眾消費領域打造成為北斗規模化應用的動力引擎。大眾消費領域具有產品規模大、輻射作用強的特點，是擴大北斗應用規模、提高應用普及率、培育北斗發展新動能的重要領域。”

北斗三號系統組網完成，基礎設施建設規模也在不斷擴大，市場已經呈現高增長態勢。從商業化產品來看，北斗系統實際上已經進入大眾消費，在智能手機、可穿戴設備、共享單車等產品中都使用到北斗系統。

在突破關鍵核心技術和產品方面，《意見》指出，“重點突破短報文集成應用、融合衛星/基站/傳感器的室內外無縫定位、自適應防欺騙抗干擾等關鍵技術，加快推進高精度、低功耗、低成本、小型化的北斗芯片及關鍵元器件研發和產業化，形成北斗與5G、物聯網、車聯網等新一代信息技術融合的系統解決方案。”

北斗系統已經從過去不惜代價發展的戰略產業，發展到面向大眾普惠發展的階段。而滲透大眾消費領域，滿足應用需求，就需要硬件提供支撐。

芯片先行，釋放北斗潛能

實際上我國已構建了完整北斗產業鏈，遍及芯片、模組、服務等環節，每一個環節都有國產廠商布局，可以說北斗系統的國產化率較高。

在向大眾消費領域延伸的時候，終端應用的場景對硬件提出更高要求，比如，精度要求越來越高、縮短定位時間、開機立即能定位等。面向物聯網應用，終端用戶還要求芯片能提供一定的附加功能，比如定位芯片能夠和各種各樣的互聯網傳感器結合在一起，能夠有開放的接口等。

圖注：華大北斗董事長兼總經理 孫中亮 宣布新一代低功耗旗艦產品HD8120正式發售

要達到上述設計目標，迫使芯片、模組等的自主研發速度加快。華大北斗董事長兼總經理孫中亮表示，芯片級的高精度定位導航要解決眾多難題，包括射頻技術、基帶技術、抗干擾技術、低功耗技術、SoC技術、算法技術、安全技術等，華大北斗的低功耗導航定位芯片逐步迭代，為實現北斗民用化、大眾化規模應用提供芯片的技術支撐。

華大北斗近期推出低功耗旗艦產品HD8120，新品的設計針對功能、性能做了深度優化，面向更廣泛的大眾化、規模化應用提供更優的性價比、更廣泛的使用場景。

HD8120保持了多標準的兼容性，支持北斗、GPS、伽利略、GLONASS以及QZSS等幾乎所有全球運行的民用衛星導航信號，可實現快速定位、持久續航，為衛星導航定位技術在自動駕駛、交通運輸領域的廣泛應用構建堅實的硬件基礎。

北斗民用進入亞米級時代

據悉，華大北斗以芯片為核心的全棧系列產品，可實現芯片模組終端全系列的解決方案。產品定位精度系列也從5米到10米的標準定位精度，發展到亞米級（小于1米）的定位精度，再到厘米級的定位精度。

華大北斗技術負責人于洪濤介紹，使用CEP（定位準確度單位）的統計方式，HD8120在開闊環境下的定位精度可以達到1.5米，在打開SBAS（星基增強系統）的情況下定位精度小于1米，實測結果為0.5米到0.8米區間。在SBAS和差分處理情況下，速度精度都可以達到0.1米每秒，授時精度1 PPS可以做到20納秒的授時精度。

圖注：HD8120八大核心能力

10秒內冷啟動，體驗大幅提升

導航系統的首次定位時間（設備獲取足夠的可用衛星信號和數據以提供準確導航所需的時間）決定了導航系統使用體驗，通常包括兩個指標，即熱啟動和冷啟動，前者通常為1秒，后者為半分鐘左右，過長的冷啟動時間是導航產品的痛點之一。

HD8120如何解決冷啟動過慢的問題？

于洪濤介紹，導航系統要接收到衛星的星歷數據才能定位，但是在某些情況下信號非常弱，收不到衛星的數據，這就需要星歷存儲功能，方便下次啟動的時候使用，縮短冷啟動時間，做到快速定位。

圖注：華大北斗技術負責人于洪濤介紹A-GNSS功能

為了做到這一點，HD8120具備一項名為A-GNSS的功能，通過在線服務把星歷信息實時推送到芯片，完成快速定位，提升定位靈敏度。基于華大北斗自研的在線系統和離線系統，可提供兩種A-GNSS，這是一項具有技術難度的創新。

具體而言，在線方式使用了華大北斗自研的“星歷采集云系統”，實時采集全球所有實時衛星星歷，匯總進行數據處理，再通過用戶服務器在線訪問的方式傳遞給終端客戶，這樣達到實時快速定位，把之前從30秒左右的冷啟動定位時間大大縮短到10秒以內。

另一種是離線A-GNSS，提前播發未來導航衛星的位置和時間，這種離線方式需要系統算法估計星歷，實現起來比較困難，據悉目前只有少數廠商才具備這個能力。

華大北斗經過攻關，研發出“星歷預估算法系統”，并已經投入到客戶的實際使用中。該系統將星歷信息通過用戶服務器離線下載到集成HD8120的終端，最大支持存儲7天的星歷信息，也就是說，用戶可在7天內在沒有聯網的情況下獲得到衛星實時星歷，最終達到快速定位。

這實際上也是HD8120實現低功耗的秘訣之一，使用星歷采集云系統實時通信；使用離線A-GNSS在沒有通信的情況下快速定位。值得注意的是，該項功能所使用的閃存支持斷電記憶，數據保留的有效期是兩個小時，不過，這已經可以滿足用戶使用場景需求。

綜合來看，星歷存儲功能目的是達到快速定位，同時架構簡單，不需要額外輔助，只需要HD8120就可以實現，成本非常低。

功耗降低50%，為物聯網而生

在電源效率方面，HD8120的功耗降低到11毫安，在3.3伏工作電壓的情況下，HD8120的功耗相當于是主流芯片的50%，這是非常大的提升。

隨著系統規模和信號的增加，整體功耗也可以控制在18毫安以下。還值得一提的是，待機功耗只有15微安，芯片被運用到物聯網設備或者追蹤設備上的時候，可以實現設備休眠時候的超低功耗，從而達到長時間待機和使用。

功耗降低到極致，也要得益于HD8120所采用新架構CYNOSURE III Lite。

全新架構對集成DC/DC（直流電壓轉換）、PMU（電源管理單元）的全新設計；還對射頻數字基帶進行全面優化；通過復用追蹤通路提升信號支持；使用基帶前端的數字濾波器，實時動態地檢測當前有沒有干擾，并且檢測到干擾后，實時濾除。由于在數字轉換前進行抗干擾，具有較佳的效率和功耗。

物聯網不僅需要低功耗和足夠性能，還需要芯片能夠滿足應用的多樣性。HD8120寬壓設計支持不同的場景、不同的客戶，芯片使用為1.7V到3.63V電壓輸入，可以靈活地支持終端方案設計。

與HD8120同期發布了兩款模組，TAU1113和TAU1114，兼容GPS模塊，節省design in替換成本，也就是在將單GPS模式的產品換成多頻多系統模組，可直接替換。此外，TAU1113/1114支持有源天線檢測與保護功能；采用SMD表貼模式，方便批量生產；支持全新一代的北斗三號系統B1C信號。

以開放平臺促進北斗全球化

以粵港澳大灣區為基礎的電子產業領域，華大北斗實現了北斗衛星導航在車載導航、車輛管理、物流跟蹤、自動駕駛、無人機、共享單車、地質災害監測、水利監測、高精度測繪等領域實現廣泛應用，為北斗規模化應用提供了堅實的芯片基礎。

圖注：HD8120典型應用行業

在實現產品廣泛應用的基礎上，華大北斗推出了北斗芯片的開放平臺，依托華大北斗自主研發的北斗三號信號體制的多系統多頻高精度系列芯片產品，賦能產業鏈的企業實現嵌入式算法研發，為衛星導航的二次應用核心算法，開放芯片的原始觀測量；面向應用集成研發，開放芯片內核接口資源。

孫中亮表示，只有開放才能使整個系統更快、更廣泛的應用，使北斗系統能夠更快地走向全球，實現中國的北斗也是世界的北斗。

秉承30余年的集成電路設計底蘊和經驗積累，華大北斗在BDS/GPS導航定位芯片的基帶與射頻一體化設計、算法研究、產品化解決方案等方面持續挺進。針對行業應用的不同需求，華大北斗重點圍繞共享單車、車載應用、無人機、智能終端、高精度等應用，規劃了完整的芯片產品線，包括米級精度的HD8120系列芯片及模組、米級精度HD8040系列雙頻芯片及模組、厘米級精度的HD9300系列雙頻芯片和高精度定位、定向模組。

小結

大眾消費領域范圍比較寬廣，除了文中提到的應用之外，還包括諸如智能汽車、AR/VR、高精度位置服務等新興領域，這些也都為北斗系統未來提供成長動能，這些市場的爆發在即，北斗系統有望在規模應用的道路上大放異彩。在國內導航芯片廠商的努力下，低功耗、高精度產品推陳出新，勢必加快北斗系統在大眾消費領域的普及進程。

審核編輯 黃昊宇