（《麻省理工科技評論》中英文版APP現已上線， 年度訂閱用戶每週直播科技英語講堂， 還有科技英語學習社區哦~）
2017 年風雲詭譎！依舊沿襲著前一年無數科技詞彙的持續火熱， 人工智慧遍地開花、自動駕駛加速推進、AR/VR 前途未卜、金融科技率先落地……不管是對科技鉅子還是初創新秀來講， 每條賽道都擁擠且崎嶇， 光明的前景的背面必然是創業難以承受之重。
相反地， 在一些不易進入到創業者和投資人視野中的科技工程領域， 費時費力的基礎設施已經悄然完備， 依託底層技術搭建面向廣大消費者服務的條件業已成熟，
近日， 根據北斗衛星導航系統官方消息， 北斗晶片銷量目前已累計突破5000萬片。 除此之外， 國產北斗晶片的製造工藝不僅得到大幅提升， 在價格上， 國產北斗晶片的單片價格最低僅6元， 其性價比優勢已經顯現出來。
談起衛星導航系統， 大眾首先想到的就會是 GPS（Global Positioning System， 全球定位系統）， 甚至會誤把 GPS 同 GNSS（GlobalNavigation Satellite System， 全球導航衛星系統）混淆。 不過， 在當今比較完整的四大全球導航衛星系統中， 美國的 GPS 的確算得上是發展的最早、最成熟、市占率最高的。
但我們回顧我國系統開通已經五年的“北斗”，
更為關鍵的是， 五年來， 圍繞著“北斗”所形成的衛星導航產業也在呈幾何倍數增長。 目前， 國內從業企業超過 1 萬 4 千家， 從業人員超過 45 萬。 國內衛星導航產業年產值年均增長率超過 15%， 2016 年突破 2118 億元， 北斗貢獻率超過 70%， 預計 2017 年超過 2500 億元， 北斗貢獻率可達 80%， 至 2020 年更是將超過 4000 億元。 一個以衛星導航為核心的新興產業正加速成長。
硬體突圍、多模加持， 終端導航晶片破解性價比困局
在日常生活中， 我們或多或少都會有過手拿導航卻迷路的尷尬經歷， 歸根結底還是因為手機導航還不夠準確， 通常情況下， 衛星數量不足會是嚴重制約導航精度的重要因素， 而不同衛星系統間的相容交互操作會是解決這一問題的有效辦法， 例如在今年 11 月 29 日中美雙方簽署《北斗與 GPS 信號相容與交互操作聯合聲明》， 就實現了北斗和 GPS 兩大系統民用信號交互操作。 這不是北斗第一次“相容”， 2015 年， 中國就和俄羅斯簽署了北斗和格洛納斯之間的相容交互操作協議。
根據衛星導航系統的工作原理， 接收終端需同時連接至少 4 顆導航衛星才能實現定位。
當然， 除了在衛星方面， 移動端的導航晶片性能提升也是提高導航精度的另一方面。 幾個月前， 在波特蘭舉行的 ION GNSS +會議上， Broadcom（博通）宣佈它正在對一款面向大眾市場的名為 BCM47755 的新型晶片進行採樣測試， 該晶片可以利用 GPS 信號為下一代智慧手機提供 30 釐米的精確度， 遠超現在的 5 米精確度， 同時， 通過更節能的 28 納米晶片製造工藝、新的無線電架構、設計省電的雙核感測器集線器等措施，
具體來講， Broadcom 的接收機首先用 L1 信號鎖定衛星， 然後用 L5 精確計算出位置。 在雙頻率衛星的共同助力之下， 其成功將導航的精度從米級升至亞米級。 雖然目前市場上也有使用 L5 的先進系統， 但這些系統通常用於工業目的， 如油氣勘探。 Broadcom 的 BCM47755 是第一個使用 L1 和 L5 的大眾市場晶片。
但僅僅有性能上的全面提高還遠遠不夠， 單片的成本也嚴重制約著手機等終端廠商的採購意願， 畢竟民用的導航精度並沒有軍用的要求之高， 所以在平衡導航效果和成本之後， 大多數廠商通常採用的導航晶片依舊是米級甚至十米級， 而這也就部分解釋了為什麼我們的手機導航會出現定位不准的情況。
不過，隨著規模化的應用和晶片製造工藝的提升，終端導航晶片的成本已出現大幅的下降。以北斗為例，中國衛星導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統發言人冉承其表示，我國國產北斗晶片的工藝在由 0.35 微米提升到 28 納米之後，最低單片價格僅 6 元人民幣，這一價格已經接近甚至與 GPS 晶片持平。這意味著，北斗終端將借此得以大範圍普及，到目前為止，僅北京地區就有 33500 輛計程車、21000 輛公車安裝北斗終端。
而對於大眾來說，日常生活中接觸最多的還是要屬智慧手機。尤其是在成本相差不大的前提下，手機廠商還是更傾向於選擇支援多套衛星導航系統的多模晶片，所以，性價比的大幅提升就對手機導航晶片市場的爆發至關重要了。
自動駕駛、無人機……衛星導航的身影無處不在
現在，手機定外賣、打車已經成為了都市人的生活日常，但在這些便捷服務的背後，統統都隱藏著導航的技術支援。而在另一個當下最為火熱的自動駕駛領域，衛星導航系統也扮演著不可替代的角色。
圖丨越精准的感知方案其價格也越貴
隨著自動駕駛技術的不斷推進，雖然越來越多的諸如雷射雷達的新感測器的引入使得自動駕駛汽車的環境感知能力不斷提升，但較為廉價的基礎導航尤其是高精度導航對於完全自動駕駛來說依然有著無可替代的作用。
以國內知名的地圖服務提供者高德地圖為例，他們在今年 8 月 17 日就與差分定位技術公司千尋位置達成了戰略合作，目的就是打造高精度的地圖定位服務。其中，阿裡巴巴集團旗下的高德地圖是為數不多的幾家擁有國家測繪局授予的甲級導航電子地圖製作資質的企業。千尋位置則是中國兵器工業集團公司和阿裡巴巴集團共同出資設立的公司，其技術就直接來自北斗導航系統，憑藉著自主研發的演算法和全國 1450 個地基增強站，其目前的高精度定位服務 FindCM 已可達到動態釐米級定位水準。毫無疑問，這對於高德地圖定位能力的提升十分有益。
兩家企業表示，將共同研發一款可供 Tier 1 廠商及整車企業採用的綜合解決方案，不僅能幫助無人駕駛汽車即時實現自身精准定位，還能及時準確瞭解周圍環境資訊。這種高精度地圖 + 高精度定位的技術組合對於彌補雷射雷達等相對定位技術不足、削減行業成本、推動自動駕駛技術早日市場化極為有利。
從目前國際市場上車載衛星導航設備的出貨量來看，從 2008 年的 1200 萬台猛增至 2016 年的 3300 萬台，仍在道路導航應用中佔據主導地位。尤其是在當前雷射雷達價格仍然居高不下的情況下，高精度定位仍然是頗具競爭力的環境感知解決方案之一。同時，伴隨著定位與感知的界限愈加模糊，兩者之間的資料融合已成趨勢，在自動駕駛技術的成熟過程中，衛星導航仍至關重要。
而在同樣值得關注的無人機領域，衛星導航的作用更是不可忽視。以國內現在需求日盛的植保無人機行業來講，千尋位置與業內的兩個巨頭——極飛科技和大疆創新都達成了高精度導航定位技術方面的合作。
相較於昂貴的雷射雷達，已經是大規模應用的無人機在市場上要考慮產品性價比、消費者與客戶預算等等問題。所以，至目前為止，衛星導航及其增強技術仍然是十分有效的定位手段。
以大疆在 12 月 20 日發佈的 MG-1P 系列植保無人機為例，其採用了大疆 D-RTK（載波相位差分技術）高精度導航定位技術，定位精度達釐米級，而該服務正是源自千尋位置的 FindCM。
圖丨 RTK 同樣屬於對衛星導航的增強
只要是在千尋服務覆蓋範圍內，使用者只需通過連接移動通信網路即可獲得由千尋北斗地基增強站發出的高精度地理位置資訊，實現精准的定位與噴灑，而不再需要架設和標定基站，也省去了自建基站的成本。有了 D-RTK 的支持後，無論是小面積的南方農田還是北方大田都將適用大疆植保無人機。
當然，這僅僅是在衛星端的一些嘗試的可能，對於衛星導航這個完整的產業鏈來講，更具有價值的板塊還當屬終端以及基於終端所開發的一系列協力廠商服務，在依託國家建造的衛星導航系統的基礎上，這些門檻低、市場大的業務也將非常適合民營企業的佈局。
“國有星座+民營服務”模式將大有可為
在大眾看來，以衛星發射為代表的航太工程絕對屬於“國家隊”實施的政府行為，而事實也的確如此。根據瞭解，北斗系統的單顆衛星造價超過 10 億元人民幣，整個星座預計將會有 35 顆在軌衛星運行，而且隨著衛星的壽命到期和未知故障等因素，未來還將會不斷有新的衛星被發射升空以替代老舊衛星。
但以上還僅僅是北斗系統的空間段部分，再加上主控站、時間同步/注入站和監測站等若干地面站部分，整個工程的投資毫無疑問會在百億以上，這樣的巨額投資對於普通民營企業來講無疑是一個天文數字，也正因此，打造衛星導航系統這樣的基礎設施就自然而然地成為了國家的“壟斷工程”。
其實，隨著近兩年商業航太的發展，發射以“立方星”為代表的微小衛星逐漸成為商業航太創業公司的市場切入點，自然他們也有考慮到要進軍導航衛星的市場。不過，就目前的情況來看，民營企業進入該領域仍舊面臨著諸多技術難題：
首先，目前商業衛星公司所能夠發射的衛星都屬於微小衛星，它們大多運行在距離地表幾百公里的近地軌道，但反觀北斗導航衛星，大部分運行在距地 2000～20000km 的中地球軌道（Medium Earth Orbit，MEO）和距地 35786km 的地球靜止軌道（The Geostationary Orbit，GEO），更遠的距離也就意味著衛星所攜帶設備和元件的性能要足夠的優秀，例如第 20 顆北斗衛星所攜帶的氫原子鐘的精度就被嚴格限制在 100 萬年誤差 1 秒之內，顯然微小衛星難以達到要求；
其次，由於衛星運行軌道、衛星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，使得衛星導航系統的精度會存在誤差。為提高定位精度，各國普遍採用差分定位技術（如 DGPS、DGNSS），建立地面基準站（差分台）進行衛星觀測，利用已知的基準站精確座標，與觀測值進行比較，從而得出一修正數，並對外發佈。接收機收到該修正數後，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。這也就意味著在地面部分，企業如果想要提供更廣泛、高精度的定位服務，那麼鋪設大量的地面基站就是避免不了的了。但自建基站又必然會面臨著前期投入過高、維護成本高昂及硬體升級反覆運算等一系列門檻問題。也正因此，國內也只有類似千尋位置這樣實力較強的等少數企業有意願實施，大部分的服務企業越來越傾向於選擇公有化基站定位元系統。
圖丨 GPS 差分定位技術
除此以外，在資本的催促和要求下，商業航太公司也難逃商業的一般規律，短期之內的經濟回報和盈利模式絕對是一種硬性要求，顯然衛星導航系統這樣的長週期、慢回報的項目會使投資人望而卻步……
不過，這也並不意味著民營企業就完全沒有辦法進入到這一急劇增長的市場之中，他們可以通過發射數量眾多的近地軌道衛星來增強北斗系統的效能，進而增進北斗衛星信號的可用性和導航的準確度及可靠度。在這方面，日本的“准天頂”衛星系統（QZSS）可以說是一個可以效仿的代表。
准天頂衛星除了使用上述的差分定位等技術來提高定位的精准度之外，其在提高定位精度上還有自己的獨到之處。根據瞭解，准天頂衛星發送的 GPS 可用性增強訊號和現代化的 GPS 訊號相容，因此確保了兩系統的互通性。而且准天頂衛星能經由 L1-SAIF 及 LEX 次米級效能增強訊號，提供測距校正資料。因此相較於獨立的 GPS，“GPS+QZSS”的組成可提供更好的定位效能。另外，通過故障監測和系統健康資料的通報，提高了可靠度，QZSS 還提供使用者其它輔助資料，改善 GPS 信號獲取。
在 DT 君看來，在自動駕駛和無人機等新應用的開發，社會運轉對於衛星導航系統這個”隱形冠軍”的依賴已經越來越強，同時，類似於導航晶片等導航系統產業鏈上的各個節點也都將迎來新一輪的爆發增長期。這對於希望進入該領域掘金的民營企業來講無疑是一個絕佳的時間點。
不過，隨著規模化的應用和晶片製造工藝的提升，終端導航晶片的成本已出現大幅的下降。以北斗為例，中國衛星導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統發言人冉承其表示，我國國產北斗晶片的工藝在由 0.35 微米提升到 28 納米之後，最低單片價格僅 6 元人民幣，這一價格已經接近甚至與 GPS 晶片持平。這意味著，北斗終端將借此得以大範圍普及，到目前為止，僅北京地區就有 33500 輛計程車、21000 輛公車安裝北斗終端。
而對於大眾來說，日常生活中接觸最多的還是要屬智慧手機。尤其是在成本相差不大的前提下，手機廠商還是更傾向於選擇支援多套衛星導航系統的多模晶片，所以，性價比的大幅提升就對手機導航晶片市場的爆發至關重要了。
自動駕駛、無人機……衛星導航的身影無處不在
現在，手機定外賣、打車已經成為了都市人的生活日常，但在這些便捷服務的背後，統統都隱藏著導航的技術支援。而在另一個當下最為火熱的自動駕駛領域，衛星導航系統也扮演著不可替代的角色。
圖丨越精准的感知方案其價格也越貴
隨著自動駕駛技術的不斷推進，雖然越來越多的諸如雷射雷達的新感測器的引入使得自動駕駛汽車的環境感知能力不斷提升，但較為廉價的基礎導航尤其是高精度導航對於完全自動駕駛來說依然有著無可替代的作用。
以國內知名的地圖服務提供者高德地圖為例，他們在今年 8 月 17 日就與差分定位技術公司千尋位置達成了戰略合作，目的就是打造高精度的地圖定位服務。其中，阿裡巴巴集團旗下的高德地圖是為數不多的幾家擁有國家測繪局授予的甲級導航電子地圖製作資質的企業。千尋位置則是中國兵器工業集團公司和阿裡巴巴集團共同出資設立的公司，其技術就直接來自北斗導航系統，憑藉著自主研發的演算法和全國 1450 個地基增強站，其目前的高精度定位服務 FindCM 已可達到動態釐米級定位水準。毫無疑問，這對於高德地圖定位能力的提升十分有益。
兩家企業表示，將共同研發一款可供 Tier 1 廠商及整車企業採用的綜合解決方案，不僅能幫助無人駕駛汽車即時實現自身精准定位，還能及時準確瞭解周圍環境資訊。這種高精度地圖 + 高精度定位的技術組合對於彌補雷射雷達等相對定位技術不足、削減行業成本、推動自動駕駛技術早日市場化極為有利。
從目前國際市場上車載衛星導航設備的出貨量來看，從 2008 年的 1200 萬台猛增至 2016 年的 3300 萬台，仍在道路導航應用中佔據主導地位。尤其是在當前雷射雷達價格仍然居高不下的情況下，高精度定位仍然是頗具競爭力的環境感知解決方案之一。同時，伴隨著定位與感知的界限愈加模糊，兩者之間的資料融合已成趨勢，在自動駕駛技術的成熟過程中，衛星導航仍至關重要。
而在同樣值得關注的無人機領域，衛星導航的作用更是不可忽視。以國內現在需求日盛的植保無人機行業來講，千尋位置與業內的兩個巨頭——極飛科技和大疆創新都達成了高精度導航定位技術方面的合作。
相較於昂貴的雷射雷達，已經是大規模應用的無人機在市場上要考慮產品性價比、消費者與客戶預算等等問題。所以，至目前為止，衛星導航及其增強技術仍然是十分有效的定位手段。
以大疆在 12 月 20 日發佈的 MG-1P 系列植保無人機為例，其採用了大疆 D-RTK（載波相位差分技術）高精度導航定位技術，定位精度達釐米級，而該服務正是源自千尋位置的 FindCM。
圖丨 RTK 同樣屬於對衛星導航的增強
只要是在千尋服務覆蓋範圍內，使用者只需通過連接移動通信網路即可獲得由千尋北斗地基增強站發出的高精度地理位置資訊，實現精准的定位與噴灑，而不再需要架設和標定基站，也省去了自建基站的成本。有了 D-RTK 的支持後，無論是小面積的南方農田還是北方大田都將適用大疆植保無人機。
當然，這僅僅是在衛星端的一些嘗試的可能，對於衛星導航這個完整的產業鏈來講，更具有價值的板塊還當屬終端以及基於終端所開發的一系列協力廠商服務，在依託國家建造的衛星導航系統的基礎上，這些門檻低、市場大的業務也將非常適合民營企業的佈局。
“國有星座+民營服務”模式將大有可為
在大眾看來，以衛星發射為代表的航太工程絕對屬於“國家隊”實施的政府行為，而事實也的確如此。根據瞭解，北斗系統的單顆衛星造價超過 10 億元人民幣，整個星座預計將會有 35 顆在軌衛星運行，而且隨著衛星的壽命到期和未知故障等因素，未來還將會不斷有新的衛星被發射升空以替代老舊衛星。
但以上還僅僅是北斗系統的空間段部分，再加上主控站、時間同步/注入站和監測站等若干地面站部分，整個工程的投資毫無疑問會在百億以上，這樣的巨額投資對於普通民營企業來講無疑是一個天文數字，也正因此，打造衛星導航系統這樣的基礎設施就自然而然地成為了國家的“壟斷工程”。
其實，隨著近兩年商業航太的發展，發射以“立方星”為代表的微小衛星逐漸成為商業航太創業公司的市場切入點，自然他們也有考慮到要進軍導航衛星的市場。不過，就目前的情況來看，民營企業進入該領域仍舊面臨著諸多技術難題：
首先，目前商業衛星公司所能夠發射的衛星都屬於微小衛星，它們大多運行在距離地表幾百公里的近地軌道，但反觀北斗導航衛星，大部分運行在距地 2000～20000km 的中地球軌道（Medium Earth Orbit，MEO）和距地 35786km 的地球靜止軌道（The Geostationary Orbit，GEO），更遠的距離也就意味著衛星所攜帶設備和元件的性能要足夠的優秀，例如第 20 顆北斗衛星所攜帶的氫原子鐘的精度就被嚴格限制在 100 萬年誤差 1 秒之內，顯然微小衛星難以達到要求；
其次，由於衛星運行軌道、衛星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，使得衛星導航系統的精度會存在誤差。為提高定位精度，各國普遍採用差分定位技術（如 DGPS、DGNSS），建立地面基準站（差分台）進行衛星觀測，利用已知的基準站精確座標，與觀測值進行比較，從而得出一修正數，並對外發佈。接收機收到該修正數後，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。這也就意味著在地面部分，企業如果想要提供更廣泛、高精度的定位服務，那麼鋪設大量的地面基站就是避免不了的了。但自建基站又必然會面臨著前期投入過高、維護成本高昂及硬體升級反覆運算等一系列門檻問題。也正因此，國內也只有類似千尋位置這樣實力較強的等少數企業有意願實施，大部分的服務企業越來越傾向於選擇公有化基站定位元系統。
圖丨 GPS 差分定位技術
除此以外，在資本的催促和要求下，商業航太公司也難逃商業的一般規律，短期之內的經濟回報和盈利模式絕對是一種硬性要求，顯然衛星導航系統這樣的長週期、慢回報的項目會使投資人望而卻步……
不過，這也並不意味著民營企業就完全沒有辦法進入到這一急劇增長的市場之中，他們可以通過發射數量眾多的近地軌道衛星來增強北斗系統的效能，進而增進北斗衛星信號的可用性和導航的準確度及可靠度。在這方面，日本的“准天頂”衛星系統（QZSS）可以說是一個可以效仿的代表。
准天頂衛星除了使用上述的差分定位等技術來提高定位的精准度之外，其在提高定位精度上還有自己的獨到之處。根據瞭解，准天頂衛星發送的 GPS 可用性增強訊號和現代化的 GPS 訊號相容，因此確保了兩系統的互通性。而且准天頂衛星能經由 L1-SAIF 及 LEX 次米級效能增強訊號，提供測距校正資料。因此相較於獨立的 GPS，“GPS+QZSS”的組成可提供更好的定位效能。另外，通過故障監測和系統健康資料的通報，提高了可靠度，QZSS 還提供使用者其它輔助資料，改善 GPS 信號獲取。
在 DT 君看來，在自動駕駛和無人機等新應用的開發，社會運轉對於衛星導航系統這個”隱形冠軍”的依賴已經越來越強，同時，類似於導航晶片等導航系統產業鏈上的各個節點也都將迎來新一輪的爆發增長期。這對於希望進入該領域掘金的民營企業來講無疑是一個絕佳的時間點。