北斗在比亚迪车载导航中的应用
摘 要：本文简要的介绍了北斗导航系统的行业现状以及市场需求，以及将北斗导航系统应用在比亚迪车载导航中的成果展示。
1. 引言
北斗卫星导航系统是中国正在实施的独立研发、独立运行的全球卫星导航系统。目前我国的各种导航定位设备都要靠美国的GPS系统提供服务，北斗系统建成后，将使我国在卫星应用方面摆脱对国外卫星导航系统的依赖。与美国GPS、俄罗斯格洛纳斯等系统相比，我国研发的北斗卫星导航系统除了能够提供其他系统所具备的无源导航、定位、授时服务外，北斗还继续保留了试验系统所具有的位置报告、短报文服务。这意味着，一般的卫星导航用户只会知道自己在哪个地方，但是北斗卫星导航系统可以让别人知道你在哪儿，你还可以知道别人在哪个地方，这是北斗有别于其他系统的重要特色。
2. 北斗导航系统的行业现状及市场需求
2.1 国内市场现状分析
目前在中国的北斗导航企业规模相对较小，GPS现有市场覆盖率超过95%,北斗在市场占有率上远远落后于GPS。根据中国卫星导航定位协会咨询中心的统计，截至2011年年底，我国北斗一代终端社会持有量为10万余套，参与北斗终端研发或销售的企业数量只有50到60家，年产值不超过4亿元；而同一时期，GPS导航终端2011年的总销售量突破4500万台，产值接近700亿元，参与企业超过6800家。但从产业链条来看，北斗导航已经初步具备了从芯片制造、导航地图、终端到系统集成、运营服务的完整产业链条。
2.2 北斗导航系统应用的市场需求
我国北斗卫星导航系统在民用市场的需求体现在如下几方面。
1）个人位置服务
当你进入不熟悉的地方时，你可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到你要走的路线。
2）道路交通管理
通过在车辆上安装卫星导航接收机和数据发射机，车辆的位置信息就能在几秒钟内自动转发到中心站。这些位置信息可用于道路交通管理。
3）气象应用
全球卫星导航定位系统已在气象领域得到广泛应用，在其基础上组建的地球大气观测系统是一种重要的观测技术，可完成对大气、海洋和空间环境的观测，以及对环境中重要的风、云、电进行观测。
4）铁路智能交通
在铁路运输领域，通过安装卫星导航终端设备，可极大缩短列车行驶间隔时间，降低运输成本，有效提高运输效率。
5）海运和水运
北斗卫星导航系统将在任何天气条件下，为水上航行船舶提供导航定位和安全保障。同时，北斗卫星导航系统特有的短报文通信功能将支持各种新型服务的开发。
6）航空运输
利用卫星导航精确定位与测速的优势，可实时确定飞机的瞬时位置，有效减小飞机之间的安全距离，甚至在大雾天气情况下，可以实现自动盲降，极大提高飞行安全和机场运营效率。
7）特殊货物运输监管
通过卫星导航，可实现对贵重货物或危险品运输的远程跟踪与监管，是现代物流业的新应用。
8）应急救援
北斗卫星导航系统除导航定位外，还具备短报文通信功能，通过卫星导航终端设备可及时报告所处位置和受灾情况，有效缩短救援搜寻时间，提高抢险救灾时效，大大减少人民生命财产损失。
3. 北斗导航系统在比亚迪车载导航中的应用
3.1 应用概况
随着我国北斗卫星系统的快速发展，车载北斗导航技术越来越受到人们的关注，国内也相继出台了一系列政策，旨在加强力度推进车载北斗导航的应用。北斗卫星技术规模化的工业及民用对支持北斗技术的产业支持，也将对国防工业起到大力的支持作用，意义重大，比亚迪作为自己研发，生产的中国品牌汽车生产厂商，在推动民族创新产业的发展有着义不容辞的义务。
单纯采用GPS信号或北斗信号，在市区高楼林立或者高架密集的地方，由于卫星信号受到遮蔽、反射、干扰等影响，接受模块在数据解析上会产生偏差，某些地方甚至会出现定位偏差很大的情况。而如果采用双系统，则可以减少出错的概率，有更多的卫星，出错的机会也就减少了。因此比亚迪研制开发的多媒体导航系统应用终端，能够兼容北斗和GPS卫星系统，可灵活配置信号，处理通道工作于单北斗模式，或单GPS模式，或北斗/GPS混合模式（即双模捕获，双模跟踪），使导航定位更加精确，同时北斗卫星系统兼具联网通讯功能，能够及时告知周边行驶路线的交通情况，提高用户的行车效率。对用户来讲，由于北斗系统的加入将享受到更优质的卫星导航服务和更好的体验。
3.2 开发流程图
车载导航与模块间的通信都是通过对串口的操作来完成的。兼容模块输出的消息格式则是在NMEA基础上扩展BD2相关语句的。协议格式与NMEA一致，只是协议开头标识不同，“$BD”开头为北斗单独定位时的协议，“$GN”开头为北斗与GPS系统混合定位时的协议，“$GP”开头为GPS单独定位时的协议。
不同的是GSA消息，消息格式：
重要参数说明：
开发流程图：
3.3 开发过程中遇到的问题
在开发过程中由于北斗导航通信协议不统一，不同厂商提供的北斗模块在通信协议上有很大差别。项目组通过查阅大量资料，咨询北斗联盟办的技术人员等，才知道北斗导航系统由于刚刚启用，目前国内还没有相应的标准来规定北斗通信协议，因此才会导致不同北斗模块厂商的协议不一致，在未来的几年内会逐步完善、以统一北斗的通信协议。
经过项目组成员开会讨论，优先选择国内几家比较有名的且通信协议一致的北斗模块厂商合作，方便后续导航软件的调试。
3.4 应用成果
2013年6月，公司的第一台车载北斗兼容型多媒体样机诞生，成功研制的样机在比亚迪第三届汽车电子技术交流大会上展示。期间北斗兼容型车机在公司内部作为员工的一种福利，已经开始实车试用，现已有几十辆车装配了比亚迪北斗兼容型前装车载多媒体导航系统，试用情况良好。
2013年7月，项目组已经成功地将北斗兼容型多媒体系统移植到其他平台，此时的车载北斗导航系统的各项基本功能均已实现，后续项目组将按照既定工作规划，继续完成部分涉及与北斗导航网络的通信问题，保证车载北斗导航开发应用的顺利完成。
以下是比亚迪研发的北斗兼容型导航系统工作模式，工作模式可以在任意时刻随意切换。
4. 结尾
北斗产业应用的前景被广为看好，但北斗产业刚刚起步，和其他卫星导航系统如GPS相比，还有差距，尤其是地面应用还相当薄弱，用户数量相对GPS而言较少。现阶段性能已经达到或者接近，最大的差距是在价格上，这需要动员全社会应用，让北斗芯片价格尽快降下来，同时尽快提高性能。可以预见，在北斗产业链成熟后，北斗卫星导航系统还可以发挥很多作用，只要使用者发挥想象力，研发人员发挥创造力，插上想象的翅膀，北斗卫星导航系统的应用可以飞得更高。
1. 引言
北斗卫星导航系统是中国正在实施的独立研发、独立运行的全球卫星导航系统。目前我国的各种导航定位设备都要靠美国的GPS系统提供服务，北斗系统建成后，将使我国在卫星应用方面摆脱对国外卫星导航系统的依赖。与美国GPS、俄罗斯格洛纳斯等系统相比，我国研发的北斗卫星导航系统除了能够提供其他系统所具备的无源导航、定位、授时服务外，北斗还继续保留了试验系统所具有的位置报告、短报文服务。这意味着，一般的卫星导航用户只会知道自己在哪个地方，但是北斗卫星导航系统可以让别人知道你在哪儿，你还可以知道别人在哪个地方，这是北斗有别于其他系统的重要特色。
2. 北斗导航系统的行业现状及市场需求
2.1 国内市场现状分析
目前在中国的北斗导航企业规模相对较小，GPS现有市场覆盖率超过95%,北斗在市场占有率上远远落后于GPS。根据中国卫星导航定位协会咨询中心的统计，截至2011年年底，我国北斗一代终端社会持有量为10万余套，参与北斗终端研发或销售的企业数量只有50到60家，年产值不超过4亿元；而同一时期，GPS导航终端2011年的总销售量突破4500万台，产值接近700亿元，参与企业超过6800家。但从产业链条来看，北斗导航已经初步具备了从芯片制造、导航地图、终端到系统集成、运营服务的完整产业链条。
2.2 北斗导航系统应用的市场需求
我国北斗卫星导航系统在民用市场的需求体现在如下几方面。
1）个人位置服务
当你进入不熟悉的地方时，你可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到你要走的路线。
2）道路交通管理
通过在车辆上安装卫星导航接收机和数据发射机，车辆的位置信息就能在几秒钟内自动转发到中心站。这些位置信息可用于道路交通管理。
3）气象应用
全球卫星导航定位系统已在气象领域得到广泛应用，在其基础上组建的地球大气观测系统是一种重要的观测技术，可完成对大气、海洋和空间环境的观测，以及对环境中重要的风、云、电进行观测。
4）铁路智能交通
在铁路运输领域，通过安装卫星导航终端设备，可极大缩短列车行驶间隔时间，降低运输成本，有效提高运输效率。
5）海运和水运
北斗卫星导航系统将在任何天气条件下，为水上航行船舶提供导航定位和安全保障。同时，北斗卫星导航系统特有的短报文通信功能将支持各种新型服务的开发。
6）航空运输
利用卫星导航精确定位与测速的优势，可实时确定飞机的瞬时位置，有效减小飞机之间的安全距离，甚至在大雾天气情况下，可以实现自动盲降，极大提高飞行安全和机场运营效率。
7）特殊货物运输监管
通过卫星导航，可实现对贵重货物或危险品运输的远程跟踪与监管，是现代物流业的新应用。
8）应急救援
北斗卫星导航系统除导航定位外，还具备短报文通信功能，通过卫星导航终端设备可及时报告所处位置和受灾情况，有效缩短救援搜寻时间，提高抢险救灾时效，大大减少人民生命财产损失。
3. 北斗导航系统在比亚迪车载导航中的应用
3.1 应用概况
随着我国北斗卫星系统的快速发展，车载北斗导航技术越来越受到人们的关注，国内也相继出台了一系列政策，旨在加强力度推进车载北斗导航的应用。北斗卫星技术规模化的工业及民用对支持北斗技术的产业支持，也将对国防工业起到大力的支持作用，意义重大，比亚迪作为自己研发，生产的中国品牌汽车生产厂商，在推动民族创新产业的发展有着义不容辞的义务。
单纯采用GPS信号或北斗信号，在市区高楼林立或者高架密集的地方，由于卫星信号受到遮蔽、反射、干扰等影响，接受模块在数据解析上会产生偏差，某些地方甚至会出现定位偏差很大的情况。而如果采用双系统，则可以减少出错的概率，有更多的卫星，出错的机会也就减少了。因此比亚迪研制开发的多媒体导航系统应用终端，能够兼容北斗和GPS卫星系统，可灵活配置信号，处理通道工作于单北斗模式，或单GPS模式，或北斗/GPS混合模式（即双模捕获，双模跟踪），使导航定位更加精确，同时北斗卫星系统兼具联网通讯功能，能够及时告知周边行驶路线的交通情况，提高用户的行车效率。对用户来讲，由于北斗系统的加入将享受到更优质的卫星导航服务和更好的体验。
3.2 开发流程图
车载导航与模块间的通信都是通过对串口的操作来完成的。兼容模块输出的消息格式则是在NMEA基础上扩展BD2相关语句的。协议格式与NMEA一致，只是协议开头标识不同，“$BD”开头为北斗单独定位时的协议，“$GN”开头为北斗与GPS系统混合定位时的协议，“$GP”开头为GPS单独定位时的协议。
不同的是GSA消息，消息格式：
| 消息格式 | $--GSA,Smode,FS,sv1,sv2,sv3,sv4,sv5,sv6,sv7,sv8,sv9,sv10,sv11,sv12,PDOP ,HDOP,VDOP*cs |
| 例子 | $GPGSA,A,3,14,22,18,31,,,,,,,,,5.572,2.788,4.824*36 |
| 描述 | 有效卫星信息 在GPS 或BD2 单独定位时，接收机分别输出GPGSA 和BDGSA 语句。在 GPS+BD2 混合定位时，接收机输出两条GNGSA 语句，分别包含参与定位的 GPS 卫星号和BD2 卫星号，两条语句中其余的信息相同，通过卫星号范围不同可计算出参与定位的北斗卫星颗数以及参与定位的GPS卫星颗数。 |
| 类型 | 输出 |
重要参数说明：
| 参数名 | 类型 | 描述 |
| -- | 字符串 | 定位系统标识 GP - GPS 系统单独定位 BD - BD2 系统单独定位 GN - GPS 与BD2 系统混合定位 |
| sv1 ~ sv12 | 无符号整数 | 参与定位的卫星号 GPS 卫星号为1 ~ 32 BD2 卫星号为161 ~ 197（160 + BD2 PRN 号） |
3.3 开发过程中遇到的问题
在开发过程中由于北斗导航通信协议不统一，不同厂商提供的北斗模块在通信协议上有很大差别。项目组通过查阅大量资料，咨询北斗联盟办的技术人员等，才知道北斗导航系统由于刚刚启用，目前国内还没有相应的标准来规定北斗通信协议，因此才会导致不同北斗模块厂商的协议不一致，在未来的几年内会逐步完善、以统一北斗的通信协议。
经过项目组成员开会讨论，优先选择国内几家比较有名的且通信协议一致的北斗模块厂商合作，方便后续导航软件的调试。
3.4 应用成果
2013年6月，公司的第一台车载北斗兼容型多媒体样机诞生，成功研制的样机在比亚迪第三届汽车电子技术交流大会上展示。期间北斗兼容型车机在公司内部作为员工的一种福利，已经开始实车试用，现已有几十辆车装配了比亚迪北斗兼容型前装车载多媒体导航系统，试用情况良好。
2013年7月，项目组已经成功地将北斗兼容型多媒体系统移植到其他平台，此时的车载北斗导航系统的各项基本功能均已实现，后续项目组将按照既定工作规划，继续完成部分涉及与北斗导航网络的通信问题，保证车载北斗导航开发应用的顺利完成。
以下是比亚迪研发的北斗兼容型导航系统工作模式，工作模式可以在任意时刻随意切换。
4. 结尾
北斗产业应用的前景被广为看好，但北斗产业刚刚起步，和其他卫星导航系统如GPS相比，还有差距，尤其是地面应用还相当薄弱，用户数量相对GPS而言较少。现阶段性能已经达到或者接近，最大的差距是在价格上，这需要动员全社会应用，让北斗芯片价格尽快降下来，同时尽快提高性能。可以预见，在北斗产业链成熟后，北斗卫星导航系统还可以发挥很多作用，只要使用者发挥想象力，研发人员发挥创造力，插上想象的翅膀，北斗卫星导航系统的应用可以飞得更高。
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