自動駕駛高精度定位產業報告（2019-2020年）
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一、行業概述
（一）原理和分類
高精度定位廣泛應用於汽車、出行、移動終端、農業、公共安全、航空、電力等領域。
高精度定位可以按照不同的定位技術分為三類：
第一類，基於訊號的定位，如GNSS（全球導航衛星系統）定位。
第二類，依靠IMU（慣性測量單元）等進行航跡推算，根據上一時刻的位置和方位推斷現在的位置和方位。
第三類，環境特徵匹配，基於鐳射雷達的定位，用觀測到的特徵與資料庫及儲存的特徵進行匹配，得到車的位置和姿態。
目前自動駕駛使用的高精度定位方案融合了多種定位技術，主要有：
1）基於GNSS（RTK）和IMU的感測器融合，是現階段的主流方案；
2）基於鐳射雷達點雲與高精地圖的匹配；
3）基於計算機視覺技術的道路特徵識別，GPS定位為輔助的形式。
GNSS（RTK）&IMU組合的基本原理：
在複雜的動態環境中尤其在大城市，GNSS的多路徑反射問題很顯著，導致獲得的衛星定位資訊容易產生幾米的誤差。並且GNSS的更新頻率低（10Hz），在車輛快速行駛時難以得到精準的實時定位。因此GNSS通常輔助以慣性感測器（IMU）用來增強定位的精度。
IMU是可以檢測加速度和旋轉運動的感測器，透過測量加速度和旋轉角度可以得出自體的運動軌跡以及實時的位置資訊。IMU的優點在於完全獨立，不受運動、特定環境、位置的限制，可在GNSS訊號丟失或失效時發揮作用。自動駕駛的高精度定位需要GNSS和IMU訊號深度融合，結合環境特徵匹配，從而應對城市、環線、隧道、極端天氣等複雜場景。
（二）總體市場
目前高精度GNSS定位加天線的成本在百元級，而符合精度要求的IMU器件成本將長期保持在千元級。GNSS（RTK）和IMU組合的量產價格較高，短期在1000美元左右。
隨著規模化量產以及工藝的成熟，整體價格有望在2025年下降至500美元。根據國內L3級自動駕駛滲透率及價格曲線預測，2025年GNSS（RTK）&IMU在國內汽車前裝市場的規模將超過25億美元/年。
二、產業鏈細分市場
高精度定位感測器（釐米級精度）需要應用於L3級及以上自動駕駛，並很有可能成為標配。自動駕駛高精度定位組合產品部件主要包括射頻晶片、基帶晶片、IMU、天線、板卡等，還需要強大的基站設施支援。晶片（射頻、基帶）、板卡以及天線是最具代表性的核心元器件。
（一）晶片
高精度定位晶片包括射頻和基帶晶片，其中射頻部分對微弱的模擬訊號進行接收、濾波、放大、變頻，其效能決定了後續訊號處理的效果；基帶部分對碼訊號進行解算，其中相關器模組實現對碼訊號的讀取。晶片的發展總體呈現功能整合、系統相容和精度提升的趨勢。
目前北斗晶片已不輸於GPS，步入28nm工藝。定位精度在3米左右的普通精度車載導航芯片價格不超過6元，總體效能達到甚至優於國際同類產品。定位精度在幾十釐米的高精度晶片，價格在幾十元到數百元不等。
（二）基礎設施
GNSS衛星訊號的定位精度在米級，離自動駕駛的要求甚遠。衛星定位要做到釐米級，就需要做GNSS校正，糾正電離層導致的定位錯誤，通常採用RTK（Real Time Kinematic載波相位差分）技術，車端的解算終端裝置需要與“基礎設施”相配合，才能達到定位的最佳效果。
以國內高精度定位服務龍頭千尋位置為例，其已經在全國完成超2200個地基增強站的建設，龐大的地基增強站成為其高精度定位業務的重要競爭壁壘。
六分科技也依託中國電信基站資源、核心網路資源、全天候運維保障體系等能力，計劃組建“全國一張網”地基增強系統，包括2000+個參考基站，建設覆蓋全國的釐米級高精度定位基礎服務設施。
（三）IMU
IMU的價格和精度高度正相關，產品競爭核心在於平衡高精度和低成本。自動駕駛對感測器提出了更高精度的要求，意味著更高的成本。
目前全球主要的IMU提供商包括ADI、Honeywell、Northrop Grumman（諾瓦泰IMU模組的主要供應商）、Fairchild、Xsens、Sensonor AS、KVH、Applanix（被天寶收購）、Epson（諾瓦泰IMU模組的供應商之一），以及2017年從美國美新半導體公司（MEMSIC）分拆出來的新納感測（ACEINNA）。
（四）板卡
板卡是用導航晶片、外圍電路和嵌入式控制軟體所製成的帶輸入輸出介面的板級產品。使用者利用這個模組結合應用需求開發各種應用，北斗晶片及板卡的功能相當於電腦的CPU與主機板，用於訊號接收後的解調和解算。
高精度OEM板卡是高精度GNSS終端裝置的核心，其成本佔到終端總成本的60%以上技術門檻非常高，長期以來全球掌握高精度OEM板卡技術併成功商業化的廠家主要是美國Trimble和加拿大NovAtel等。目前國產高精度板卡銷量佔據國內30%的市場份額。
組合導航產品是L3以上自動駕駛高精度定位的唯一選擇，目前的產品形態為板卡整合或分立器件形式，整合度較低。比如，中海達的車規級高精度組合導航方案為板卡級的整合方案，將高精度射頻組晶片、基帶晶片、RTK演算法以及MEMS慣導融合到晶片中，變成一個高度整合的硬體。
（五）天線
相比高精度晶片和板卡，我國北斗天線的國產替代率較高，國內市場份額佔比超75%。目前國內高精度接收機終端的年出貨量約16萬臺，國產銷量約佔50％；高精度天線的年出貨量約30萬隻，其中國產天線超過23萬隻。
三、主要企業和產品
總部設在瑞士的u-blox是為量產乘用車提供車載定位模組的龍頭供應商，於2018年2月份推出接收多星多頻的技術平臺F9以及基於此開發的ZED-F9P多頻段GNSS模組，整合了RTK技術，是成熟的車規級GNSS解決方案。
Trimble是全球高精度龍頭企業，目前市值100億美元。Trimble RTX（全球精密定位服務）技術的定位精度可以達到3。8釐米，已經全面應用於通用汽車的自動駕駛平臺Super Cruise為車輛提供絕對定位，最早量產的車型為2018款凱迪拉克CT6，透過與高精度地圖、攝像頭、雷達和慣導結合使用可以實現接近L3的輔助駕駛功能。
2018年5月，中海達釋出了HI-RTP“全球精度”定位服務系統。它是一套覆蓋全球的高精度星基增強系統，提供實時動態釐米級的定位精度。目前，HI-RTP全球參考站已達100餘個，計劃在2019年至2020年全球參考站達到220個以上，從而實現全球區域星基增強服務。
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