以创新促进导航产业发展的若干思考(上).docx

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以创新促进导航产业发展的若干思考（上）

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最近10年来，卫星定位技术、电子制造技术等相关技术的不断发展，GPS迅速从政府与科研应用领域扩展到民用导航领域，从机载、舰载车载扩展到便携甚至是手机。随着GPS接收技术和移动计算能力的提高以及导航电子地图的不断完善和丰富，各种形态的导航系统百家争鸣，中国的GPS导航产业发展已经接近第一个顶峰时期。大量的用户群将会带来更大潜在的商业价值，需要更丰富的产业链条，开发出更多的创新型应用去刺激下一个高峰的到来

全球定位系统(GPS)是本世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的定位导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通信等一些军事目的。1996年，时任美国副总统戈尔提出了著名的“数字地球”设想，GPS系统开始了其迅速的商业化道路。

历史上很多实践可以看到：一个创新的想法或概念，往往会产生一个新的学科、一个大的产业。创新是科学技术的灵魂，也是产业发展的重要因素。

对于全球卫星导航系统而言，创新同样是其进步的源动力。在近30年的发展中，卫星通信技术、微电子制造技术、测绘技术等各种技术创新令人眼花缭乱；GPS导航也迅速从政府与科研应用领域扩展到民用领域；GPS导航仪也从机载、舰载、车载扩展到便携甚至手机。在最近的10年中，GPS导航从一个不过数10亿美元的商业市场扩展到数千亿美元的市场，其中得益于几个关键性的技术创新。

1移动计算CPU的发展推动导航进入民用领域

GPS导航最初的设计应用场景就是飞机导航系统（aircraftnavigationsystem）。无论是最初的无线电导航，到后来的伏尔(VOR)导航、惯性导航以及多普勒导航，都无法满足飞行过程中关于确定飞机瞬时位置的需求。20世纪70年代，利用全球卫星定位系统为飞机进行导航成为了主流。

由于飞机运动的特点鲜明（速度非常快，飞行线路相对简单），对导航系统的要求也非常鲜明：（1）要求反应时间快，能够不断的确定飞机瞬时的位置；（2）要求覆盖率高，基本上全球飞机全年都能在覆盖范围之内。因此，这阶段的导航系统对于硬件本身提出了苛刻的要求：系统完整率、运算速度、低温低气压下的运行稳定性等。尤其是运算速度的问题，由于飞机一般时速都达到或者超过500km/h，其每秒中的位置变化都超过百米。因此为了确定飞机运动过程的瞬时位置，需要[来自wwW.lw5u.coM]极强的运算能力，这要求CPU有极高的运算性能。

随着飞机导航系统的逐渐成熟，航海导航系统也开始升级。上世纪60年代，海上航行的主流导航系统是第一代卫星导航系统TRANSIT，但这种卫星导航系统最初设计主要服务于极区，不能连续导航，其定位的时间间隔随纬度而变化。一直到上世纪80年左右，GPS导航系统开始成为主要舰载导航系统。

由于海上航行在不同阶段或区域，对航行安全要求也因环境不同而各异。为了保证最小航行交通冲突，最有效地利用日益拥挤的航路，保证航行安全，提高交通运输效益，对导航提出了更多的应用需求：精度高、可连续导航，很强的抗干扰能力，适应海上各种恶劣气候的全天候导航。海上航行同样对导航硬件提出了要求：耐腐蚀、系统稳定、续航能力强、功耗进一步降低。

在这一阶段，GPS系统本身以及电子制造业得到了长足的发展。在70、80年代，美国完成了GPS系统全球98%的覆盖率，能够为全球的军用以及民用飞机提供导航支持；同时，微电子制造业突飞猛进，IBM、Intel、TI等一大批电脑及芯片厂家崭露头角，运算速度不断提升，功耗也开始逐渐走低。尤其是90年代后，Intel和ARM控股公司两大计算芯片巨头、Broadcom、SIRF和u-blox等几家GPS信号处理芯片企业的成长，使得在更小型设备上安装导航系统成为了可能。

70年代末期，全球芯片制造巨头Intel推出了第一款X86架构的处理芯片，从此全球芯片制造业进入高速发展时期。随着486、686到奔三、奔四；之后从迅驰再到双核处理器，微处理器的计算性能几乎每过18个月就翻一倍（摩尔定律）。但是Intel公司的芯片的优缺点几乎一样明显：性能强劲，但是能耗偏高。

而在90年代初期，另外一个芯片业巨头公司ARM异军突起。基于RISC精简指令系统计算结构，ARM公司与世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商都建立了合作关系，并且向他们提供一套独一无二的ARM相关技术及服务。基于这种开放性的联盟体系，ARM公司与全球众多知名的半导体公司（德州仪器、高通、三星、飞思卡尔等）共同开发了优秀的芯片软件：低功耗、低成本但是性能较优。

正是因为芯片制造技术的不断升级：性能不断提高，功耗不断降低，计算续航能力不断增强，