天琴二代芯片用在哪里 首款全面支持北斗的民用級(jí)導(dǎo)航芯片

　　天琴二代芯片用在哪里

　　早在2016年5月20日合眾思?jí)寻l(fā)布第一代“天琴”芯片，支持北斗二代民用導(dǎo)航信號(hào)和中國(guó)精度星基增強(qiáng)信號(hào)，推動(dòng)了北斗高精度的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。時(shí)隔3年，第二代“天琴”芯片問世。

　　天琴二代作為全新一代GNSS多模多頻高精度基帶芯片，支持的頻點(diǎn)從24個(gè)增加到31個(gè)，并且通過軟件配置實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星信號(hào)解調(diào)的升級(jí)，即能夠支持現(xiàn)有及未來計(jì)劃發(fā)布的所有導(dǎo)航信號(hào)頻率。

　　天琴二代芯片用在哪里？不同市場(chǎng)的不同客戶應(yīng)用領(lǐng)域都很多，畢竟性能強(qiáng)大，合眾思?jí)堰€發(fā)布了Phantom與Vega兩個(gè)系列的高精度板卡，Phantom系列板卡支持單天線信號(hào)輸入定位，定位精度可達(dá)到8mm+1ppm（RTK），未來將主要應(yīng)用于測(cè)量測(cè)繪、形變監(jiān)測(cè)、移動(dòng)GIS和智能交通領(lǐng)域。Vega系列板卡則在Phantom系列板卡的基礎(chǔ)上增加了雙天線信號(hào)輸入定位測(cè)向，支持提供俯仰、橫滾等信息，定向精度優(yōu)于0.08°。其主要應(yīng)用在無人機(jī)、自動(dòng)駕駛、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、機(jī)械控制以及航空航海等領(lǐng)域。此外，本次發(fā)布的Phantom系列產(chǎn)品中還包含了小尺寸的高精度定位模塊，未來將主要面向高精度GIS采集，機(jī)器人，智能交通，無人機(jī)等領(lǐng)域提供高精度、小尺寸和低功耗的導(dǎo)航定位產(chǎn)品。

　　北斗系統(tǒng)目前已廣泛應(yīng)用于交通、海事、電力、民政、氣象、漁業(yè)、測(cè)繪、礦產(chǎn)、公安、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國(guó)土、水利、金融等十幾個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。截至2018年底，各類國(guó)產(chǎn)北斗終端產(chǎn)品應(yīng)用規(guī)模已累計(jì)超過8000萬臺(tái)/套。理論上這些北斗終端產(chǎn)品都可以配上天琴二代芯片。

天琴二號(hào)使得中國(guó)北斗衛(wèi)星徹底告別“芯”臟病

日前，由中國(guó)人自行研發(fā)生產(chǎn)的高精度基帶芯片，天琴二代正式問世，它成為首款百分之百支持中國(guó)北斗的民用級(jí)導(dǎo)航芯片，它的誕生將為北斗三號(hào)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和應(yīng)用提供極為強(qiáng)勁的核心技術(shù)支持。

三年前，天琴一代破繭而出，為北斗二代民用導(dǎo)航系統(tǒng)提供星基增強(qiáng)信號(hào)，曾經(jīng)讓無數(shù)國(guó)人為之欣喜，成為中國(guó)北斗邁向第三代的重要奠基，三年之后，天琴二代接過前輩的旗幟，繼續(xù)一路疾行在星辰大海的前路之上。

相較于“天琴一代”，天琴二代最明顯的提升在于其單一芯片實(shí)現(xiàn)了對(duì)全星座全頻點(diǎn)的支持，特別是加入了對(duì)北斗三號(hào)民用導(dǎo)航信號(hào)體制的支持，這使得搭載天琴二代的高精度產(chǎn)品能夠接收到北斗三號(hào)系統(tǒng)的所有導(dǎo)航信號(hào)。，支持的頻點(diǎn)從24個(gè)增加到31個(gè)，并且通過軟件配置實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星信號(hào)解調(diào)的升級(jí)，即能夠支持現(xiàn)有及未來計(jì)劃發(fā)布的所有導(dǎo)航信號(hào)頻率。

天琴二代目前做到了對(duì)所有系統(tǒng)的支持，并且支持北斗三號(hào)的所有民用導(dǎo)航信號(hào)體制，能夠最快獲得北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所提供的新功能。如果拿手機(jī)來比喻的話，天琴相當(dāng)于支持全球所有通信運(yùn)營(yíng)商的所有網(wǎng)絡(luò)模式，不管你是2G3G4G還是最先進(jìn)的5G統(tǒng)統(tǒng)不在話下。

除了全面支持北斗三號(hào)以外，天琴二代還在性能和技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了大幅提升。芯片采用55納米工藝，實(shí)現(xiàn)了高集成性與低功耗。同時(shí)，天琴二代增加了獨(dú)有的抗干擾技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)內(nèi)、外干擾信號(hào)的檢測(cè)和抑制。

當(dāng)今世界移動(dòng)和通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，一方面實(shí)實(shí)在在的改變了我們每個(gè)人的生活方式，另一方面愈發(fā)龐大的電磁信號(hào)群體給電磁環(huán)境帶來了不小的干擾，最終就連衛(wèi)星導(dǎo)航接受儀器的都會(huì)受到不小的影響，因此在完成正常運(yùn)行使命的同時(shí)，還必須兼顧足夠強(qiáng)大的抗干擾能力，天琴二代搭載的數(shù)字濾波技術(shù)就可以高效的檢測(cè)出頻段范圍內(nèi)的干擾信號(hào)，并根據(jù)影響強(qiáng)度來進(jìn)行逆向消除，最終確?？梢栽谌魏螐?fù)雜的電磁環(huán)境下都能夠良好運(yùn)行。

據(jù)悉，天琴二代立項(xiàng)至今僅僅過去了兩年多的時(shí)間，超過100人規(guī)模的工程師團(tuán)隊(duì)從方案論證、技術(shù)預(yù)研、工程設(shè)計(jì)、樣品集成測(cè)試、算法開發(fā)、披星戴月進(jìn)行了無數(shù)次嘗試和改進(jìn)，最終才締造出了這枚北斗衛(wèi)星新秀。

　　深度解讀天琴二代芯片

　　接下來，本文將為大家深度解讀天琴二代。

　　1、天琴二代芯片與天琴一代相比有哪些改變？

　　天琴二代芯片是合眾思?jí)?GNSS 研究所歷時(shí)兩年完成的新一代 GNSS 基帶芯片。基帶芯片是高精度板卡和模塊的核心，直接決定了板卡和模塊支持的信號(hào)類型與個(gè)數(shù)、搜星的速度和穩(wěn)定性、原始觀測(cè)量質(zhì)量、定位精度以及功耗和尺寸。

　　天琴二代芯片是全球首款全面支持北斗三代全信號(hào)體制的高精度基帶芯片。相比于天琴一代，天琴二代芯片增加了對(duì)新信號(hào)的支持和抗干擾功能，優(yōu)化了低功耗性能以及多路徑抑制技術(shù)。

　　這四個(gè)方面的技術(shù)創(chuàng)新讓天琴二代芯片更好的滿足不同高精度應(yīng)用的需求。

　　2、市面上有若干家芯片標(biāo)稱已經(jīng)兼容北斗三號(hào)信號(hào)，那么天琴二代芯片跟國(guó)內(nèi)其它廠家的北斗三號(hào)芯片有什么區(qū)別？

　　首先，兼容不等于全面支持。本質(zhì)上天琴一代已經(jīng)可以兼容北斗三號(hào)的一些簡(jiǎn)單信號(hào)，但是做不到全面支持。

　　北斗三號(hào)有兩個(gè)創(chuàng)新的信號(hào) B1C（QMBOC） 和 ACEBOC，其中 B1C 有一個(gè)精細(xì)的 BOC 部分可以有很強(qiáng)的抗多路徑功能。

　　北斗三號(hào)的ACEBOC 和歐洲Galileo 系統(tǒng)的 ALTBOC 是現(xiàn)在衛(wèi)星導(dǎo)航上信號(hào)質(zhì)量最好的兩個(gè)寬帶信號(hào)，有很好的抗多路徑，低噪聲的偽距觀測(cè)值，對(duì)5到20厘米應(yīng)用乃至高精度 PPP 和 RTK 性能上（快速收斂和復(fù)雜場(chǎng)景高精度）都有很好幫助。

　　縱觀國(guó)外的衛(wèi)星導(dǎo)航廠家，例如 Trimble 和 NovAtel 都支持ALTBOC 但是還沒有支持 ACEBOC。國(guó)內(nèi)芯片廠家里面，天琴二代是唯一一款支持 ACEBOC 和 B1C 完整 QMBOC 跟蹤的芯片。

　　需要補(bǔ)充說明的是，天琴二代也是國(guó)內(nèi)芯片里唯一支持歐洲Galileo的ALTBOC信號(hào)和日本QZSS系統(tǒng)的 LEX 信號(hào)的芯片。

　　隨著伽利略系統(tǒng)的完善，國(guó)產(chǎn)高精度板卡對(duì)伽利略系統(tǒng)的全面支持也越來越重要。因?yàn)锳LTBOC信號(hào)的優(yōu)越性，國(guó)外品牌高精度板卡（不管是CORS基準(zhǔn)站板卡還是移動(dòng)站板卡）基本都是支持伽利略系統(tǒng)的ALTBOC信號(hào)。

　　之前國(guó)內(nèi)板卡對(duì)伽利略ALTBOC信號(hào)支持的缺失，使得我們國(guó)產(chǎn)板卡在高精度應(yīng)用，特別是CORS基準(zhǔn)站板卡上有局限性，跟國(guó)外高端高精度接收機(jī)板卡不能完全兼容。

　　合眾思?jí)鸦ǘ嗄陼r(shí)間去做天琴二代，就是要讓我們中國(guó)的芯片能夠完全支持北斗三號(hào)和伽利略系統(tǒng)，并且跟國(guó)外衛(wèi)星系統(tǒng)和接收機(jī)板卡做到兼容互操作。

　　這是來自于我們多年在高精度領(lǐng)域耕耘的經(jīng)驗(yàn)，也是受到我們北斗三號(hào)系統(tǒng)要與其他系統(tǒng)兼容互操作的思想啟發(fā)。

　　3、既然ACEBOC和ALTBOC這么重要，為什么中國(guó)其它廠家不支持這些信號(hào)呢？日本QZSS系統(tǒng)的LEX信號(hào)有什么用處？

　　合眾思?jí)咽且患覍Ｗ⒂诟呔燃夹g(shù)和應(yīng)用的公司，擁有自己完整的高精度產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品在世界各地的測(cè)繪、農(nóng)業(yè)、機(jī)械、海洋等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中被使用。

　　工業(yè)應(yīng)用的基因和全球市場(chǎng)的需求決定了合眾思?jí)训男酒仨氁鷩?guó)際需求接軌，支持所有的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)。

　　而 ACEBOC 可以說是中國(guó)北斗三號(hào)在世界衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的一次創(chuàng)新，我們想讓客戶能夠充分感受到北斗三號(hào)這種優(yōu)質(zhì)信號(hào)帶來的好處，所以我們加入了對(duì)這個(gè)信號(hào)的支持。

　　ACEBOC 可以分解成 B2a 和 B2b 兩路信號(hào)，一般廠家選擇分開跟蹤這兩路信號(hào)而不是跟蹤 ACEBOC，這種分開跟蹤的方式比較簡(jiǎn)單，跟最傳統(tǒng)的 GPS L1 C/A 跟蹤方式類似，盡管沒有享受到 ACEBOC 優(yōu)質(zhì)信號(hào)的好處，但是技術(shù)難度低，容易實(shí)現(xiàn)，芯片流片風(fēng)險(xiǎn)低。

　　這種跟蹤方式更適合入門級(jí)的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用，例如對(duì)高精度，可靠性等要求比較低的應(yīng)用。而 ALTBOC 信號(hào)特點(diǎn)跟 ACEBOC 類似，信號(hào)質(zhì)量好，目前國(guó)外最頂級(jí)的高精度芯片廠家都已經(jīng)完全支持。

　　QZSS 的 LEX 信號(hào)會(huì)附帶 QZSS 的 PPP 改正數(shù)，是日本和東南亞地區(qū)高精度應(yīng)用的一個(gè)必須信號(hào)。

　　4、ACEBOC和ALTBOC對(duì)消費(fèi)類電子等其它大眾領(lǐng)域的用處大嗎？

　　隨著高精度的不斷普及， ACEBOC 和 ALTBOC 會(huì)出現(xiàn)在大眾領(lǐng)域的芯片里面，但是會(huì)有個(gè)過程，如同高精度在大眾消費(fèi)類領(lǐng)域普及一樣，這兩個(gè)信號(hào)盡管實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，但是天生的偽距高性能非常適合復(fù)雜場(chǎng)景高精度應(yīng)用。

　　ACEBOC 和 ALTBOC 是北斗系統(tǒng)和伽利略系統(tǒng)設(shè)計(jì)者在衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)設(shè)計(jì)上的一種革命性創(chuàng)新，他們的性能實(shí)用性是經(jīng)過系統(tǒng)設(shè)計(jì)專家的反復(fù)論證，從而設(shè)計(jì)了這兩種信號(hào)在衛(wèi)星上。我相信這兩個(gè)優(yōu)質(zhì)信號(hào)會(huì)越來越被大家接受。

　　5、天琴二代的抗干擾技術(shù)是行業(yè)討論的熱點(diǎn)，它的技術(shù)難點(diǎn)和應(yīng)用的價(jià)值是什么？

　　天琴二代集成的抗干擾功能是在多維度實(shí)現(xiàn)的，包括高量化的ADC，高分辨率的FFT頻譜監(jiān)控模塊，靈活的通道濾波器，高階FIR陷波濾波器，復(fù)合ARMA 陷波濾波器，智能的干擾自動(dòng)檢測(cè)功能和精細(xì)的通道延時(shí)補(bǔ)償模塊。

　　難點(diǎn)在于抗干擾后還能實(shí)現(xiàn)0.8到2厘米的高精度定位，以及根據(jù)實(shí)際干擾和應(yīng)用場(chǎng)景功耗上的控制。

　　抗干擾在軍用上應(yīng)用的比較成熟 ， 但是這些技術(shù)都不是針對(duì)高精度應(yīng)用的，市面上除了國(guó)外幾個(gè)老牌高精度廠家的抗干擾技術(shù)可以在高精度應(yīng)用，大部分抗干擾技術(shù)都只適用于單頻多系統(tǒng)，而天琴二代的抗干擾技術(shù)可以說是彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的這塊缺失。

　　隨著高精度技術(shù)的普及，行業(yè)對(duì)高精度芯片模塊板卡的集成度，功耗以及適應(yīng)性有了進(jìn)一步的要求，寬帶射頻接收技術(shù)可以大幅提高射頻芯片集成度，降低整體接收機(jī)的功耗。

　　但是與之而來的是，芯片也更容易受到干擾的影響，有了抗干擾功能，高精度小板卡和模塊才能穩(wěn)定應(yīng)用在各種高集成度載體上，好比無人機(jī)，無人車和機(jī)器人等含有復(fù)雜的電磁波環(huán)境的載體上。

　　6、天琴二代在低功耗和抗多路徑方面做了哪些改進(jìn)？

　　天琴二代加入了很多新的功能，這樣大大的擴(kuò)展了它的使用面，但是同時(shí)我們也需要做更靈活的功耗控制，根據(jù)用戶功能和應(yīng)用需求提供合理的功耗。

　　基帶芯片對(duì)寬帶射頻的支持，使整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)得到優(yōu)化，降低了整體的功耗。另外，抗多路徑一直是合眾思?jí)研酒蛘甙蹇▊鹘y(tǒng)優(yōu)勢(shì)項(xiàng)，我們有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)專利，幾代抗多路徑技術(shù)在世界范圍內(nèi)的各種高精度領(lǐng)域應(yīng)用了十幾年，也有在這個(gè)領(lǐng)域頂尖的專家指導(dǎo)我們團(tuán)隊(duì)。

　　這次，合眾思?jí)阎匦略O(shè)計(jì)了抗多路徑的相關(guān)器，并優(yōu)化了抗多路徑在復(fù)雜場(chǎng)景的牽引，讓高精度更穩(wěn)定可靠。

　　我們有相關(guān)的新專利在準(zhǔn)備，后續(xù)配合我們的板卡和固件，我們也會(huì)推出白皮書介紹我們天琴二代中的黑科技。

　　7、天琴二代支持1100個(gè)通道，這個(gè)指標(biāo)的意義是什么？

　　更多的通道表示芯片能支持更多的信號(hào)、頻點(diǎn)和系統(tǒng)跟蹤，更多模式跟蹤，跟蹤更穩(wěn)定，信號(hào)搜索更快。

　　通道數(shù)一直是高精度接收機(jī)一個(gè)重要指標(biāo)，特別是在CORS網(wǎng)、大氣電離層監(jiān)控、變形監(jiān)測(cè)、高可靠性應(yīng)用和定位定向等應(yīng)用。

　　天琴二代的多通道支持的需求來自于我們產(chǎn)品支撐應(yīng)用的多樣性，還有剛剛提到的性能的優(yōu)越性，以及在高精度領(lǐng)域跟國(guó)外一流廠家，（NovAtel OEM7 的 555 通道）的競(jìng)爭(zhēng)。

　　作為一家中國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航公司，做好芯片，用好北斗，推好應(yīng)用，一直是合眾思?jí)训暮诵睦砟睢?/p>

　　8、最近廉價(jià)高精度在國(guó)內(nèi)非常火，很多芯片廠家都宣傳廉價(jià)高精度芯片，天琴二代是廉價(jià)高精度芯片嗎？

　　天琴二代是一款給專業(yè)領(lǐng)域的高性能高精度芯片。首先先解釋一下概念，廉價(jià)高精度這個(gè)名詞主要是指在大眾消費(fèi)領(lǐng)域使用高精度，但是這個(gè)高精度以及高精度背后的可靠性或者可復(fù)現(xiàn)性還是相對(duì)模糊，跟具體應(yīng)用有關(guān)，因?yàn)樵诖蟊娤M(fèi)類里面每個(gè)應(yīng)用的需求客觀的說都是不一樣的。

　　廉價(jià)只是一個(gè)大眾消費(fèi)類應(yīng)用對(duì)芯片價(jià)格和量需求跟專業(yè)市場(chǎng)差異的縮影。天琴二代是設(shè)計(jì)給工業(yè)和專業(yè)應(yīng)用使用，滿足最高等級(jí)高精度應(yīng)用，配合我們?cè)诘凸牡奶幚?，它自然也可以滿足很多或者部分大眾消費(fèi)類應(yīng)用，但是我們需要具體案例具體說，不能泛泛而談。

　　舉個(gè)例子，天琴二代是比較適合無人機(jī)、機(jī)器人、無人車等無人系統(tǒng)應(yīng)用，這塊也是我們未來市場(chǎng)的一個(gè)拓展領(lǐng)域。價(jià)格高低完全是跟市場(chǎng)規(guī)模決定，跟芯片沒有直接關(guān)系。

　　9、為什么天琴二代是傳統(tǒng)基帶芯片而不是SoC？

　　這還是跟芯片的市場(chǎng)和應(yīng)用有關(guān)系。傳統(tǒng)基帶芯片是指，我們的處理器不在芯片內(nèi)， SoC 是指處理器在芯片內(nèi)部。

　　在很多領(lǐng)域，除了 GNSS 處理以外，還需要其它傳感器和應(yīng)用的處理，每個(gè)領(lǐng)域?qū)μ幚砥鞯男枨笫遣灰粯拥摹?/p>

　　例如在無人機(jī)、無人車等領(lǐng)域，處理器需要強(qiáng)大的處理視頻流的能力，而普通的處理器是無法滿足這一需求。因此天琴二代給了用戶更靈活的選擇。

　　10、市面有人說天琴二代流片技術(shù)相對(duì)保守，沒有效仿高通等手機(jī)廠家使用18 nm 乃至8 nm工藝，合眾思?jí)训目紤]是什么？

　　這其實(shí)是一種誤解，我們本身采用的流片工藝跟國(guó)外最好的高精度廠家 NovAtel 和 Trimble相當(dāng)。

　　18 nm 乃至 8 nm 工藝主要是為了小型化，適用于在手機(jī)上應(yīng)用。而工業(yè)芯片除了大小以外，還有其他的標(biāo)準(zhǔn)需要統(tǒng)一考慮。

　　我們是設(shè)計(jì)芯片，不是制造芯片。能做 18 nm 乃至 8 nm 芯片體現(xiàn)的是芯片流片廠（好比中芯國(guó)際和臺(tái)積電）的能力，而非芯片設(shè)計(jì)能力。

　　信號(hào)跟蹤捕獲能力，通道設(shè)計(jì)靈活性和個(gè)數(shù)才是體現(xiàn)我們?cè)O(shè)計(jì) GNSS 芯片的能力。