厉害了北斗“芯”，手机导航GPS不再是唯一选择！
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数十年来，美国的GPS系统在军事和民用上独步天下、保持垄断地位，并因此曾上演过一月之内攻占伊拉克巴格达的战争奇迹。假如某一天美国又“不开心”关掉了GPS，势必将会造成多个国家陷入危机与恐慌。但果真如此的话，至少中国不会受到太大影响……
5月22日，在联想举行的Z6 Pro青春版新款手机发布会上，其搭载的双频北斗高精度导航定位SoC芯片HD8040令人眼前一亮。
这款由深圳华大北斗科技有限公司基于北斗系统研发的第三代北斗芯片HD8040，是我国完全拥有自主知识产权，集国产基带和射频一体化的SoC芯片，从研发伊始便瞄准行业最高水平，不仅打破了美国GPS系统对行业的垄断，还具备国际顶尖水平，能在辅助情况下实现厘米级甚至毫米级的定位精度。
北斗导航系统作为中国自主研制的全球导航定位的系统，近几年一直受到国家的大力扶持。2018年12月27日，我国宣布北斗三号卫星系统开始提供全球定位服务，其全球定位精度为水平10米、高程10米（95%置信度），全球服务可用性在95%以上。
而在亚太地区，其定位精度更是高达水平5米、高程5米（95%置信度）。
按照北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其的说法，“民用领域，北斗三号全球定位的精度已和美国GPS相当（10米），不过覆盖范围尚有3%差距。”
但因城市环境复杂，业界普遍认为，要将北斗定位系统运用于智能手机领域，首先需要解决电离层延时和建筑反射干扰等方面的难题。
一般来说，频段信号的带宽越高，码率越高，其受折射和反射的干扰就较少。
但手机传统定位方案往往接收单频(B1I/L1)信号，带宽不够，易受建筑物反射干扰影响。
目前，采用双频定位技术是当下各大旗舰智能手机解决这一问题的最佳方案。去年8月，国内知名手机公司小米便拔得头筹，率先推出了全球首款实现L1+L5双频GPS定位的手机小米8。
通过双频组合，小米8能有效解决单频手机定位偏差的问题，令人眼前一亮。值得注意的是，小米8的定位功能虽备受业内推崇，但其采用的是美国高通公司旗下的博通基于GPS系统研发的BCM47755芯片。不仅如此，当今主流智能手机也几乎是清一色地采用基于GPS系统的定位芯片。
由此可见，至少在手机定位、导航功能上，国产手机受到美国供货商的钳制。
实际上，早在2017年9在四川绵阳举行的第七届中国卫星导航与位置服务年会暨中国北斗应用大会上，深圳华大北斗科技有限公司（以下简称“华大北斗”）就攻克了这一难题。面向智能手机超精准定位，华大北斗发布了首款国产双频北斗导航定位芯片。
在第三代北斗芯片HD8040的双频定位方案中，新增的频段信号（B2a/L5）带宽高、码率大，且折射及反射不会受到太大影响；同时，因为不同频率信号通过电离层的折射率不同，通过对比两路信号的延迟，用计算来消除电离层带来的误差，将使定位精度得到进一步提高。值得一提的是，除了北斗系统，HD8040同样支持GPS等全球所有民用导航系统，以及多频点信号。
华大北斗还针对手机超精准定位发布的双频北斗芯片解决方案，基于最新的Cynosure平台架构，结合手机应用的特殊需求，在一颗芯片上集成了射频、基带、处理器、存储器等单元，大幅缩小芯片尺寸的同时，功耗也得到了极大地优化；使第三代北斗芯片HD8040真正实现了单芯片双频北斗高精度定位解决方案，在无地基与星基增强辅助条件下即可提供亚米级定位精度。
在制造工艺方面，HD8040采用40nm工艺制程并结合多种先进的低功耗设计技术，使它在功耗方面的表现非常不错，同等条件下的连续定位功耗下降30%，最小待机功耗可降低至1uA左右。
历经一年多的优化升级，HD8040已得到联想公司的青睐，后者将其应用在5月推出的新款智能手机上。
公开资料显示，这款搭载了第三代北斗“芯”的Z6 Pro青春版手机，在定位精准度上的表现并不亚于“美国芯”。从手机自带的探测工具上能搜到38颗卫星，其中的24颗可同时提供服务，App软件同步显示，定位精度已达到了1米级别。
北斗“芯”的底气
随着我国对北斗导航系统及芯片半导体行业发展的大力推进，以及国内物联网业的快速崛起，高精度定位的应用场景也会越来越多，继手机率先支持双频北斗超精准定位后，各类行业及物联网终端及应用也必将迎来全新的变革和快速的发展。
在此环境下，前身为中国电子信息产业集团（CEC）旗下华大电子导航事业部的华大北斗也肩负着研发、推广“中国芯”的历史使命，并在去年5月23日举行的第九届中国卫星导航学术年会上，正式发布了我国首个“北斗芯片开放平台”，华大北斗还凭借全球首颗支持北斗三号信号体制的多系统多频高精度SoC芯片，斩获“北斗卫星导航应用推进奖”。
而之所以将“北斗芯片开放平台”公开，一方面是希望其他国内芯片生产制造企业能在自身发展过程中积极探索，应对产业发展瓶颈的认真思考。另一方面，国产芯片要实现弯道超车，须聚合产业链力量，绝不能各自为战。
“未来，HD8040这块高性能芯片可被广泛应用于车辆管理、汽车导航、可穿戴设备、航海导航、GIS数据采集、精准农业、智慧物流、无人驾驶、工程勘察等领域。”
对此，华大北斗总经理孙中亮的“底气”来自于：在设计北斗芯片时，便锁定瞄准了“高精度”这个关键词。经过前两代的经验积累，第三代北斗芯片HD8040不仅内置了温度传感器，提供了丰富的外围接口，可轻松应对各种扩展应用。
还在安全方面，内置了多种国内外公认的数据加密单元，可满足高安全性产品需求。
“它还是射频和基带一体化SoC芯片，”孙中亮对此解释道，具备接收信号，发送信号功能的芯片叫射频芯片；能计算，将沟通的语言、文字、图像、声音编译成代码进行有效传输的叫基带芯片，“过去要做两颗芯片才能实现两种功能，如今只需要HD8040一颗芯片就能搞定。”
值得一提的是，在定位方式上GPS采用的是无源定位，即用户不需发射信号，就可以免费接收卫星的信号，实现对自己的精准定位；北斗定位系统则同时提供有源定位和无源定位两种服务。
这也是北斗芯片与GPS芯片的最大的不同之处，倘若人们在海洋、沙漠等这些不具备网络通信条件的区域，就可通过终端设备，来实现准确定位，并向外界发布文字信息；出海打渔的的渔民在安装有北斗接收装置后，一旦遭遇危险情况，也可以第一时间与救援中心联系。
目前华大北斗所在的深圳市内，所有的公交车、出租车内，以及部分国产手机都内置安装有北斗和GPS双模芯片，这些芯片在城市交通管理系统里，就像是大脑的神经元，为城市交通提供足够的位置数据支持。
此外，“像共享单车这样的新生事物，就是通过卫星导航高精度为大众提供了出行便利，为政府提供监管手段。另外，卫星导航高精度也让车联网、自动驾驶等领域的产业前景非常广阔。”孙中亮还分享了的HD8040一个实际应用场景，如大型客车、货车，我国海域沿海一带的货船、渔船等都安装有北斗芯片，可便于政府相关机构进行统一管理。
因此，HD8040在智能手机定位上的应用仅仅是抛砖引玉，下一步华大北斗还将在加大资源投入的基础上，进一步扩大和丰富北斗芯片开放平台的规模与内容，以便引入更多合作伙伴，使其真正成为北斗卫星导航产业的“创芯平台”。
作者：滕鹏
编辑&排版：王云
本文有删减，
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