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卫星导航芯片融合之路和世界级竞争

添加时间:2018-05-18 18:52:29 来源:《北斗与GNSS系统概述》
  近期,关于卫星导航芯片的消息频频见诸各种各样的媒体与报端,有一则消息报道,高通公司为了增强其在车辆信息和物联网领域的产品竞争力,准备用25亿美元收购SiRF芯片制造商CSR,交易有可能在2015年夏天完成。众所周知,CSR公司是GNSS产业的SiRF星系列芯片制造商,主要用户对象是消费设备,而高通公司则是智能手机的全球领先的芯片制造商。这一收购案,代表了产业发展走向,具有明显的引领性。
 
  最近一阶段,国外多个公司先后发布了自己的新一代GNSS芯片,其中比较有代表性的有:博通、u-blox、CSR和联发科等。其中的显着特点是差不多毫无例外地均将北斗系统信号的接收纳入产品功能性能之中,而且作为一个重大亮点加以宣传。北斗从选配走向标配,这是一种重大转变趋势,显示出北斗系统的重大影响力,实质上是中国市场的重大影响力。
 
  多种技术和多个系统的融合,是当前以GNSS和位置服务为主题的芯片融合大趋势。除了北斗的融合,其它全球卫星导航系统、区域系统,以及星基增强系统信号,在接收机中的大融合成为必然趋势。这是多款新一代芯片的共同特点。以u-blox的M8而言,具有72个信道,可接收
 
  GPS/QZSS L1 C/A、 GLONASS L1 FDMA和BeiDou B1, 以及星基增强的WAAS,、EGNOS和MSAS 一系列卫星信号。芯片融合的第二个层次是导航定位与通信的融合,进一步强化导航与位置服务功能,其中考虑到移动通信的LTE的结合,还有与WiFi、蓝牙、NFC等通信定位两用系统的融合。芯片融合的第三个层次是与其它定位测向功能组件的融合,如微机电系统(MEMS)、电子罗盘等。例如,CSR的SiRFstar V芯片,可以为最新一代的智能电话、平板电脑、相机、健康、健身和其它移动设备,提供连续的高精度的位置感知。可以接收四大全球系统及其增强系统的导航信号,还包括MEMS输入等。具有快速首次定位时间、高度的佳能效率和智能化设计。而最为值得关注的应该是最近博通公司发布的一款BCM4733芯片,它号称是产业界第一款低功耗以位置服务为常态化应用的移动设备片上定位系统。它是集成GNSS与传感器组的组合芯片,包括来自GNSS、WiFi、蓝牙、MEMS的信息进行计算,不需要专门的应用处理器。因而与标准的接收机相比,能够降低功耗80%,与传感器组集成缩小板上面积34%。其特点为:最佳化硬件融合实现片上定位、地理围栏和位置批处理;支持GPS、BDS、GLONASS、QZSS,以及SBAS等五个系统;利用GNSS的语境(背景和前景,或者说是上下文)感知数据,实现片上定位;利用与片上的WiFi的直接通信协议,进行片上定位;支持包括GNSS、WiFi、MEMS在内的位置集线器相连接的所有设备的进行批处理。
 
  值得指出的是,全球最大的芯片公司Intel,也在关心泛在定位,认为这种全天时、全天下的位置服务,对于所有移动平台而言,是重大机遇和挑战。GNSS市场继续在高速度增长,多系统融合是不可逆转的趋势,室内外定位及其融合技术已经在启动,位置服务市场正在蓬勃发展且前景巨大,永恒的定位需求需要随时随地的定位设备和语境感知,电话、平板、可穿戴和物联网设备需求明显,功能性能要求有四点:可用性100%;功耗要保证连续工作16小时;精度可变支持多种应用;体积大小应该是适合可穿戴应用。芯片工艺在2011年已经进入22纳米,2013年开始14纳米。面临的设计挑战是:更小的几何尺寸技术难题,带来的好处是更高的时钟,更大的存储,更低的功耗,更小的体积;大大地降低待机的泄漏电流,要求芯片级后系统级的新工艺水平;将多种无线电集成到同一的片芯上,以降低成本和尺寸,但是不会给高灵敏度的GNSS带来无线电干扰;集成多种无线电信源与单一的位置解决方案中,把完全不同的价值链打包在一起。因特尔的计划是,将自身先进的硅处理工艺聚焦于位置,打造最好性能级别的GNSS与位置芯片;将平台级的集成能力用于融合多种位置技术,因特尔CPU核作为GNSS、BT、WiFi和蜂窝通信的软硬件集成平台;将这种能力用于电话、平板和可穿戴等多种产品;用泛在位置服务能力改进每一种移动产品的用户体验。
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