摘 要：本文簡(jiǎn)要的介紹了北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的行業(yè)現(xiàn)狀以及市場(chǎng)需求，以及將北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用在比亞迪車(chē)載導(dǎo)航中的成果展示。

1.    引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)正在實(shí)施的獨(dú)立研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前我國(guó)的各種導(dǎo)航定位設(shè)備都要靠美國(guó)的GPS系統(tǒng)提供服務(wù)，北斗系統(tǒng)建成后，將使我國(guó)在衛(wèi)星應(yīng)用方面擺脫對(duì)國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的依賴(lài)。與美國(guó)GPS、俄羅斯格洛納斯等系統(tǒng)相比，我國(guó)研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)除了能夠提供其他系統(tǒng)所具備的無(wú)源導(dǎo)航、定位、授時(shí)服務(wù)外，北斗還繼續(xù)保留了試驗(yàn)系統(tǒng)所具有的位置報(bào)告、短報(bào)文服務(wù)。這意味著，一般的衛(wèi)星導(dǎo)航用戶(hù)只會(huì)知道自己在哪個(gè)地方，但是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以讓別人知道你在哪兒，你還可以知道別人在哪個(gè)地方，這是北斗有別于其他系統(tǒng)的重要特色。

2. 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的行業(yè)現(xiàn)狀及市場(chǎng)需求

2.1 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)現(xiàn)狀分析

目前在中國(guó)的北斗導(dǎo)航企業(yè)規(guī)模相對(duì)較小，GPS現(xiàn)有市場(chǎng)覆蓋率超過(guò)95%,北斗在市場(chǎng)占有率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于GPS。根據(jù)中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)咨詢(xún)中心的統(tǒng)計(jì)，截至2011年年底，我國(guó)北斗一代終端社會(huì)持有量為10萬(wàn)余套，參與北斗終端研發(fā)或銷(xiāo)售的企業(yè)數(shù)量只有50到60家，年產(chǎn)值不超過(guò)4億元；而同一時(shí)期，GPS導(dǎo)航終端2011年的總銷(xiāo)售量突破4500萬(wàn)臺(tái)，產(chǎn)值接近700億元，參與企業(yè)超過(guò)6800家。但從產(chǎn)業(yè)鏈條來(lái)看，北斗導(dǎo)航已經(jīng)初步具備了從芯片制造、導(dǎo)航地圖、終端到系統(tǒng)集成、運(yùn)營(yíng)服務(wù)的完整產(chǎn)業(yè)鏈條。

2.2 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用的市場(chǎng)需求

我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在民用市場(chǎng)的需求體現(xiàn)在如下幾方面。
1）個(gè)人位置服務(wù)
當(dāng)你進(jìn)入不熟悉的地方時(shí)，你可以使用裝有北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收芯片的手機(jī)或車(chē)載衛(wèi)星導(dǎo)航裝置找到你要走的路線。
2）道路交通管理
通過(guò)在車(chē)輛上安裝衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)和數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)，車(chē)輛的位置信息就能在幾秒鐘內(nèi)自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)到中心站。這些位置信息可用于道路交通管理。
3）氣象應(yīng)用
全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)已在氣象領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，在其基礎(chǔ)上組建的地球大氣觀測(cè)系統(tǒng)是一種重要的觀測(cè)技術(shù)，可完成對(duì)大氣、海洋和空間環(huán)境的觀測(cè)，以及對(duì)環(huán)境中重要的風(fēng)、云、電進(jìn)行觀測(cè)。
4）鐵路智能交通
在鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域，通過(guò)安裝衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備，可極大縮短列車(chē)行駛間隔時(shí)間，降低運(yùn)輸成本，有效提高運(yùn)輸效率。
5）海運(yùn)和水運(yùn)
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將在任何天氣條件下，為水上航行船舶提供導(dǎo)航定位和安全保障。同時(shí)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)特有的短報(bào)文通信功能將支持各種新型服務(wù)的開(kāi)發(fā)。
6）航空運(yùn)輸
利用衛(wèi)星導(dǎo)航精確定位與測(cè)速的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)時(shí)確定飛機(jī)的瞬時(shí)位置，有效減小飛機(jī)之間的安全距離，甚至在大霧天氣情況下，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)盲降，極大提高飛行安全和機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)效率。
7）特殊貨物運(yùn)輸監(jiān)管
通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航，可實(shí)現(xiàn)對(duì)貴重貨物或危險(xiǎn)品運(yùn)輸?shù)倪h(yuǎn)程跟蹤與監(jiān)管，是現(xiàn)代物流業(yè)的新應(yīng)用。
8）應(yīng)急救援
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)除導(dǎo)航定位外，還具備短報(bào)文通信功能，通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備可及時(shí)報(bào)告所處位置和受災(zāi)情況，有效縮短救援搜尋時(shí)間，提高搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)效，大大減少人民生命財(cái)產(chǎn)損失。

3.   北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在比亞迪車(chē)載導(dǎo)航中的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用概況

隨著我國(guó)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的快速發(fā)展，車(chē)載北斗導(dǎo)航技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，國(guó)內(nèi)也相繼出臺(tái)了一系列政策，旨在加強(qiáng)力度推進(jìn)車(chē)載北斗導(dǎo)航的應(yīng)用。北斗衛(wèi)星技術(shù)規(guī)模化的工業(yè)及民用對(duì)支持北斗技術(shù)的產(chǎn)業(yè)支持，也將對(duì)國(guó)防工業(yè)起到大力的支持作用，意義重大，比亞迪作為自己研發(fā)，生產(chǎn)的中國(guó)品牌汽車(chē)生產(chǎn)廠商，在推動(dòng)民族創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著義不容辭的義務(wù)。
單純采用GPS信號(hào)或北斗信號(hào)，在市區(qū)高樓林立或者高架密集的地方，由于衛(wèi)星信號(hào)受到遮蔽、反射、干擾等影響，接受模塊在數(shù)據(jù)解析上會(huì)產(chǎn)生偏差，某些地方甚至?xí)霈F(xiàn)定位偏差很大的情況。而如果采用雙系統(tǒng)，則可以減少出錯(cuò)的概率，有更多的衛(wèi)星，出錯(cuò)的機(jī)會(huì)也就減少了。因此比亞迪研制開(kāi)發(fā)的多媒體導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用終端，能夠兼容北斗和GPS衛(wèi)星系統(tǒng)，可靈活配置信號(hào)，處理通道工作于單北斗模式，或單GPS模式，或北斗/GPS混合模式（即雙模捕獲，雙模跟蹤），使導(dǎo)航定位更加精確，同時(shí)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)兼具聯(lián)網(wǎng)通訊功能，能夠及時(shí)告知周邊行駛路線的交通情況，提高用戶(hù)的行車(chē)效率。對(duì)用戶(hù)來(lái)講，由于北斗系統(tǒng)的加入將享受到更優(yōu)質(zhì)的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)和更好的體驗(yàn)。

3.2     開(kāi)發(fā)流程圖

車(chē)載導(dǎo)航與模塊間的通信都是通過(guò)對(duì)串口的操作來(lái)完成的。兼容模塊輸出的消息格式則是在NMEA基礎(chǔ)上擴(kuò)展BD2相關(guān)語(yǔ)句的。協(xié)議格式與NMEA一致，只是協(xié)議開(kāi)頭標(biāo)識(shí)不同，“$BD”開(kāi)頭為北斗單獨(dú)定位時(shí)的協(xié)議，“$GN”開(kāi)頭為北斗與GPS系統(tǒng)混合定位時(shí)的協(xié)議，“$GP”開(kāi)頭為GPS單獨(dú)定位時(shí)的協(xié)議。
不同的是GSA消息，消息格式：

消息格式	$--GSA,Smode,FS,sv1,sv2,sv3,sv4,sv5,sv6,sv7,sv8,sv9,sv10,sv11,sv12,PDOP ,HDOP,VDOP*cs
例子	$GPGSA,A,3,14,22,18,31,,,,,,,,,5.572,2.788,4.824*36
描述	有效衛(wèi)星信息 在GPS 或BD2 單獨(dú)定位時(shí)，接收機(jī)分別輸出GPGSA 和BDGSA 語(yǔ)句。在 GPS+BD2 混合定位時(shí)，接收機(jī)輸出兩條GNGSA 語(yǔ)句，分別包含參與定位的 GPS 衛(wèi)星號(hào)和BD2 衛(wèi)星號(hào)，兩條語(yǔ)句中其余的信息相同，通過(guò)衛(wèi)星號(hào)范圍不同可計(jì)算出參與定位的北斗衛(wèi)星顆數(shù)以及參與定位的GPS衛(wèi)星顆數(shù)。
類(lèi)型	輸出

重要參數(shù)說(shuō)明：

參數(shù)名	類(lèi)型	描述
--	字符串	定位系統(tǒng)標(biāo)識(shí) GP - GPS 系統(tǒng)單獨(dú)定位 BD - BD2 系統(tǒng)單獨(dú)定位 GN - GPS 與BD2 系統(tǒng)混合定位
sv1 ~ sv12	無(wú)符號(hào)整數(shù)	參與定位的衛(wèi)星號(hào) GPS 衛(wèi)星號(hào)為1 ~ 32 BD2 衛(wèi)星號(hào)為161 ~ 197（160 + BD2 PRN 號(hào)）

開(kāi)發(fā)流程圖：

3.3 開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到的問(wèn)題

在開(kāi)發(fā)過(guò)程中由于北斗導(dǎo)航通信協(xié)議不統(tǒng)一，不同廠商提供的北斗模塊在通信協(xié)議上有很大差別。項(xiàng)目組通過(guò)查閱大量資料，咨詢(xún)北斗聯(lián)盟辦的技術(shù)人員等，才知道北斗導(dǎo)航系統(tǒng)由于剛剛啟用，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)定北斗通信協(xié)議，因此才會(huì)導(dǎo)致不同北斗模塊廠商的協(xié)議不一致，在未來(lái)的幾年內(nèi)會(huì)逐步完善、以統(tǒng)一北斗的通信協(xié)議。
經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組成員開(kāi)會(huì)討論，優(yōu)先選擇國(guó)內(nèi)幾家比較有名的且通信協(xié)議一致的北斗模塊廠商合作，方便后續(xù)導(dǎo)航軟件的調(diào)試。

3.4 應(yīng)用成果

2013年6月，公司的第一臺(tái)車(chē)載北斗兼容型多媒體樣機(jī)誕生，成功研制的樣機(jī)在比亞迪第三屆汽車(chē)電子技術(shù)交流大會(huì)上展示。期間北斗兼容型車(chē)機(jī)在公司內(nèi)部作為員工的一種福利，已經(jīng)開(kāi)始實(shí)車(chē)試用，現(xiàn)已有幾十輛車(chē)裝配了比亞迪北斗兼容型前裝車(chē)載多媒體導(dǎo)航系統(tǒng)，試用情況良好。
2013年7月，項(xiàng)目組已經(jīng)成功地將北斗兼容型多媒體系統(tǒng)移植到其他平臺(tái)，此時(shí)的車(chē)載北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的各項(xiàng)基本功能均已實(shí)現(xiàn)，后續(xù)項(xiàng)目組將按照既定工作規(guī)劃，繼續(xù)完成部分涉及與北斗導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)的通信問(wèn)題，保證車(chē)載北斗導(dǎo)航開(kāi)發(fā)應(yīng)用的順利完成。
以下是比亞迪研發(fā)的北斗兼容型導(dǎo)航系統(tǒng)工作模式，工作模式可以在任意時(shí)刻隨意切換。



圖1單GPS工作模式



圖2 單北斗工作模式



圖3北斗和GPS雙模工作模式

3.5應(yīng)用的實(shí)車(chē)效果圖

下圖實(shí)車(chē)位置在地下車(chē)庫(kù)


                              

4.   結(jié)尾

北斗產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的前景被廣為看好，但北斗產(chǎn)業(yè)剛剛起步，和其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)如GPS相比，還有差距，尤其是地面應(yīng)用還相當(dāng)薄弱，用戶(hù)數(shù)量相對(duì)GPS而言較少?，F(xiàn)階段性能已經(jīng)達(dá)到或者接近，最大的差距是在價(jià)格上，這需要?jiǎng)訂T全社會(huì)應(yīng)用，讓北斗芯片價(jià)格盡快降下來(lái)，同時(shí)盡快提高性能?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在北斗產(chǎn)業(yè)鏈成熟后，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)還可以發(fā)揮很多作用，只要使用者發(fā)揮想象力，研發(fā)人員發(fā)揮創(chuàng)造力，插上想象的翅膀，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用可以飛得更高。