高精度 GNSS 芯片及板卡/模块行业概况
思瀚产业研究院 司南卫星    2023-11-07

1、GNSS 芯片的技术特征

在整个高精度卫星导航定位产业链中，以高精度 GNSS 芯片为核心的上游器件是卫星导航系统的驱动因素，是终端集成、系统集成等环节的重要支撑，也是整个产业发展的基础。

卫星导航系统具有先天的脆弱性和局限性。首先，导航卫星发送的导航信号要穿过大气层、电离层才能到达位于地面、空中的用户接收设备，卫星导航服务必然受到大气层、电离层变化的影响；其次，导航信号还可能因为建筑物、山体等遮蔽物造成反射，因此地面接收设备接收到信号常常是经反射的信号，而不是卫星直接播发的信号。

第三，在国际电信联盟的频率分配中，L 频段不仅分配给了卫星导航，还分配给了其它无线电业务，相邻频段工作的射频发射设备产生的段外辐射也会给卫星导航产生无意干扰。总体而言，卫星导航系统固有的脆弱性、局限性使卫星导航服务存在着不足，用户在任何时间、任何地点、任何环境下畅通无阻地使用卫星导航服务的难度较大，依赖卫星导航服务的国家基础设施的安全、高效、稳定运行面临严重挑战。

对于 GNSS数据接收设备而言，卫星与 GNSS 数据接收设备相距数万公里，任何一台接收机都不能预知自己会接收到哪颗卫星的信号。由于卫星与接收机的相对运动关系、卫星时钟频漂、本地晶体振荡频率漂移，接收机无法获知接收信号载波、相位与本地载波、相位之间是否一致，因此 GNSS 数据接收设备要分别从卫星（PRN 码）、伪码相位、载波多普勒频率三个方向对信号进行搜索。

接收机接收到的卫星信号很微弱，一般是淹没在噪声当中，而热噪声功率谱是很均匀的，一旦接收信号中混入了窄带干扰，那么信号频谱在频域上会有显著的变换，GNSS 芯片就是要利用这些不同的特征，将干扰带宽内的窄带干扰信号幅度限制在一定的范围，从而有效降低带内干扰信号对接收机捕获跟踪的影响。

为了排除干扰提高定位准度，这就要求 GNSS 芯片综合运用多维矩阵运算技术、内存优化技术、非差推导技术、电离层处理技术、三频超宽巷技术、动态在航技术等抗干扰算法，从而使 GNSS芯片需要持续的技术创新。

2、高精度 GNSS 板卡/模块简介

GNSS 板卡/模块是由基带芯片、射频芯片、外围电路和相应的嵌入式控制软件制成带输入输出接口的基础集成电路板，是高精度 GNSS 接收机的核心部件。模块是集成度更高的板卡。

从支持的频段和卫星系统，可以分为单模定位模块、单频多模定位模块、多频多模定位模块等。

（1）单模定位板卡/模块：仅支持一个卫星系统的定位板卡/模块，如仅支持北斗定位。

（2）单频多模定位板卡/模块：仅支持一个频段，但同时支持 BDS、GPS、GLONASS 等 卫 星 系 统 的 定 位 模 块 ， 如 部 分 公 司 的 产 品 能 同 时 支 持BDS/GPS/GLONASS/Galileo/QZSS/NAVIC 六大卫星系统，定位的频率更高，时间更短，精准度更高。

（3）多模多频的定位板卡/模块：同时支持多个频段和多个卫星系统的模块，相比单频多模定位板卡/模块，可选择性更大，更加灵活。

3、高精度 GNSS 芯片产业发展状况

从定位精度上划分，卫星导航芯片可划分为导航型和高精度型两种。其中，导航型芯片以手机、可穿戴设备和共享单车等行业应用为代表，占据了绝大部分的出货量，高精度型的应用占比相对较小。近年来，随着新兴行业应用的兴起，卫星导航定位市场对高精度型的需求提升，以汽车自动驾驶、户外机器人、无人机等为代表的高精度应用正在大规模普及，不久将来，卫星导航将发展到以高精度定位为主的基本格局。

此发展过程对导航型和高精度芯片厂商均是一个发展机遇，传统导航型芯片厂商如 u-blox、ST 的产品正从单频向双频过度，未来还将提升为三频（频点越多性能越好），高精度芯片厂商也在逐步降低成本、体积和功耗，以适配大规模应用的需要，双方最终会在高精度应用部分市场展开竞争。而这个发展过程还需要一段时间，约为 3-5 年。

对于导航型芯片厂商最大挑战在于高精度定位的算法，这也正是高精度芯片厂商的优势所在；而对于高精度芯片厂商的挑战在于降低成本以及市场开拓，毕竟消费类、工业化的导航定位市场目前绝大部分掌握在导航型芯片厂商手中。

4、高精度 GNSS 芯片下游主要产业应用情况及未来发展趋势

目前高精度 GNSS 芯片的下游传统应用领域主要有测量测绘、形变监测、精准农业等，新兴应用领域主要有汽车自动驾驶、无人机、户外机器人、物联网等。