歐盟2015年《GNSS市場(chǎng)報(bào)告》之道路應(yīng)用

歐盟2015年《GNSS市場(chǎng)報(bào)告》之道路應(yīng)用

2015年3月，歐洲全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)管理局（GSA）發(fā)布了《全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）市場(chǎng)報(bào)告》（第四版）（簡(jiǎn)稱(chēng)《報(bào)告》）?！秷?bào)告》在概要闡述全球GNSS市場(chǎng)新進(jìn)展的同時(shí)，分別從位置服務(wù)、道路、航空、鐵路、航運(yùn)、農(nóng)業(yè)、測(cè)繪和授時(shí)同步八大應(yīng)用領(lǐng)域分析了GNSS市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)2023年前的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。本文摘選了報(bào)告中有關(guān)道路應(yīng)用領(lǐng)域的主要內(nèi)容，供讀者參考。

一、GNSS在道路中的應(yīng)用

智能移動(dòng)應(yīng)用通過(guò)以下幾點(diǎn)改善了道路運(yùn)輸?shù)男?、效用和舒適性：

●導(dǎo)航——這是使用最廣的應(yīng)用，通過(guò)便攜式導(dǎo)航儀（PND）和車(chē)載系統(tǒng)（IVS）向駕駛員提供行駛指示。

車(chē)隊(duì)管理——車(chē)載單元（OBU）通過(guò)車(chē)載信息系統(tǒng)傳送GNSS定位信息，以便運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)商監(jiān)控物流情況。

●衛(wèi)星道路交通監(jiān)控服務(wù)——通過(guò)PND、IVS及移動(dòng)設(shè)備獲取車(chē)輛的浮動(dòng)車(chē)輛位置數(shù)據(jù)，處理這些交通信息，并發(fā)送給用戶和其他有關(guān)方。

安全關(guān)鍵型應(yīng)用在存在潛在的對(duì)人的危害和對(duì)系統(tǒng)/環(huán)境的破壞的情況下，利用精確、安全的定位：

●在互聯(lián)汽車(chē)中，GNSS定位信息與來(lái)自IVS其他傳感器、通信技術(shù)的信息進(jìn)行集成，提高駕駛員的安全和舒適水平。

●危險(xiǎn)物品跟蹤可以通過(guò)發(fā)送車(chē)輛上基于GNSS的定位數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還傳送有關(guān)貨物狀態(tài)的其他信息。

責(zé)任認(rèn)定應(yīng)用提供的定位數(shù)據(jù)與法律和經(jīng)濟(jì)責(zé)任有關(guān)：

●道路使用收費(fèi)系統(tǒng)（RUC）中的GNSS-OBU根據(jù)道路的實(shí)際使用情況幫助收費(fèi)人員進(jìn)行收費(fèi)和擁堵控制。

●保險(xiǎn)車(chē)載信息服務(wù)黑匣子依賴(lài)GNSS數(shù)據(jù)，對(duì)保險(xiǎn)公司和投保人雙方都更公平。

強(qiáng)制應(yīng)用采用了國(guó)家和國(guó)際法律法規(guī)中的交通運(yùn)輸政策：

●在強(qiáng)制應(yīng)用中使用了GNSS使能的IVS，如泛歐洲的eCall或俄羅斯的ERA-GLONASS，發(fā)生事故時(shí)，它們會(huì)撥打急救電話，從而加速對(duì)駕駛員的緊急救助。

●增強(qiáng)型數(shù)字行車(chē)記錄儀記錄指定車(chē)輛在工作日內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)的位置，利用GNSS定位幫助道路執(zhí)法人員。

二、主要趨勢(shì)

強(qiáng)制應(yīng)用和新的商業(yè)解決方案將進(jìn)一步促進(jìn)GNSS發(fā)展。

1.主要市場(chǎng)趨勢(shì)

●政策的制定、快節(jié)奏的創(chuàng)新、新應(yīng)用和定位信息的商業(yè)優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步推動(dòng)市場(chǎng)滲透率增長(zhǎng)。

●歐洲的實(shí)施決策和現(xiàn)有使用案例肯定了GNSS作為道路收費(fèi)解決方案的競(jìng)爭(zhēng)力。

道路應(yīng)用GNSS設(shè)備成熟度現(xiàn)有水平如圖1所示。道路交通中GNSS使能的應(yīng)用給終端用戶提供的多種好處包括：提高生產(chǎn)率、安全性，監(jiān)控操作和貨物。GNSS使制造商和系統(tǒng)集成商能夠提供諸多增值服務(wù)，例如：

●PND產(chǎn)生的浮動(dòng)車(chē)輛數(shù)據(jù)，在道路交通監(jiān)控服務(wù)中進(jìn)行處理。

●車(chē)載系統(tǒng)支持協(xié)作的ITS（智能交通系統(tǒng)）和其他安全關(guān)鍵型應(yīng)用。

隨著全球車(chē)輛數(shù)量不斷增長(zhǎng)（表1，表2），且定位信息提供的附加值要比硬件的費(fèi)用高，所以廠家在車(chē)內(nèi)安裝自己的車(chē)載設(shè)備。

應(yīng)用的快速增長(zhǎng)使得GNSS在歐盟國(guó)家的滲透率不止翻番。最成熟的服務(wù)將由某一種多業(yè)務(wù)的GNSS設(shè)備提供支持。對(duì)更穩(wěn)健的解決方案以及規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益的需求，為多星座和多頻GNSS車(chē)輛接收機(jī)的商業(yè)化鋪平了道路。

當(dāng)前機(jī)遇下，其他GNSS細(xì)分市場(chǎng)繼續(xù)融合，特別是LBS（基于位置的服務(wù)）——智能手機(jī)應(yīng)用正在逐漸取代PND。

圖1 道路應(yīng)用GNSS設(shè)備成熟度現(xiàn)有水平

表1 私家車(chē)數(shù)量

表2 商用車(chē)數(shù)量

2.GNSS成為電子收費(fèi)的首選解決方案

由于其靈活性，基于GNSS的收費(fèi)越來(lái)越多地被采用。利用基于GNSS的收費(fèi)，可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)（道路類(lèi)型、時(shí)間、距離、車(chē)型、排放水平）向用戶收取費(fèi)用，這些標(biāo)準(zhǔn)在空間和時(shí)間上都易于更改。GNSS在復(fù)雜新型網(wǎng)絡(luò)中的其他優(yōu)勢(shì)還有：交易成本低，對(duì)環(huán)境的影響最小，以及來(lái)自增值服務(wù)的額外收入。

2014年底，斯洛伐克三個(gè)月內(nèi)就完成了對(duì)基于GNSS的收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)展，這得益于GNSS獨(dú)一無(wú)二的靈活性：

●收費(fèi)道路網(wǎng)規(guī)模從2 477 km增至17 762 km，是原來(lái)的約7.2倍。

●覆蓋道路擴(kuò)展到所有高速公路，一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)公路。

●通過(guò)GNSS監(jiān)控質(zhì)量超過(guò)12 t車(chē)輛在受限道路上的行駛。

斯洛伐克經(jīng)歷了全世界最大規(guī)模的道路收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。

除了斯洛伐克，德國(guó)、瑞士和匈牙利也成功地部署了基于GNSS的收費(fèi)系統(tǒng)。其他國(guó)家也獲益：

●比利時(shí)和俄羅斯啟動(dòng)二樓類(lèi)似項(xiàng)目，實(shí)施基于GNSS的方案。

●法國(guó)、芬蘭、保加利亞、丹麥、荷蘭和立陶宛也都表示了對(duì)基于GNSS方案的興趣。

三、產(chǎn)業(yè)

1.道路應(yīng)用價(jià)值鏈

道路價(jià)值鏈中的主要參與者如圖2所示，價(jià)值鏈包括了GNSS下游產(chǎn)業(yè)鏈涉及的主要的全球和歐洲公司，圖2中標(biāo)*的為歐洲公司。

圖2 道路應(yīng)用價(jià)值鏈

2.歐盟GNSS產(chǎn)業(yè)在全球市場(chǎng)中的份額

在歐洲，道路GNSS產(chǎn)業(yè)主要集中在部件和接收機(jī)生產(chǎn)（占48%），北美和亞洲制造商則分享了其余的市場(chǎng)份額。對(duì)系統(tǒng)集成商來(lái)說(shuō)，歐洲汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)揮了重要的作用，但位于亞洲之后（更多信息請(qǐng)參見(jiàn)本報(bào)告的GNSS市場(chǎng)概述部分）。主要?dú)W洲廠商是芯片制造商CSR公司、意法半導(dǎo)體（ST Microelectronics）公司，天線制造商Laird公司，汽車(chē)制造商大眾汽車(chē)公司、FCA（菲亞特克萊斯勒汽車(chē)公司），以及一級(jí)供應(yīng)商博世公司。

四、最新進(jìn)展

2013年，車(chē)載系統(tǒng)出貨量首次超越PND。如圖3所示，2008以來(lái)，GNSS每年全球出貨量穩(wěn)定保持在5000萬(wàn)臺(tái)，這得益于成功的導(dǎo)航解決方案，特別是PND。2008年，TomTom和Garmin這樣的公司占GNSS PND出貨量的80%。

過(guò)去的5年間，智能手機(jī)顛覆性地沖擊了PND市場(chǎng)。這主要是由于GNSS接收機(jī)性能的改善（即AGNSS和多星座）、傳感器融合（即航位推算，dead reckoning）帶來(lái)的支撐技術(shù)，以及終端設(shè)備屏幕尺寸的逐步增大、具備事先安裝的可自動(dòng)更新地圖的道路導(dǎo)航應(yīng)用的用戶友好性。

PND銷(xiāo)量的下降通過(guò)車(chē)載系統(tǒng)（IVS）出貨量的增長(zhǎng)得以補(bǔ)償，后者2009～2013年間平均每年增長(zhǎng)11%。IVS作為平臺(tái)帶來(lái)的商業(yè)機(jī)會(huì)激勵(lì)了這樣的增長(zhǎng)，讓導(dǎo)航、連接，以及許多其他基于GNSS的滿足用戶對(duì)舒適性、信息娛樂(lè)和安全性需求的服務(wù)成為可能。這一趨勢(shì)意味著，豐田、通用、大眾、福特和日產(chǎn)這樣的汽車(chē)廠商，成為基于GNSS解決方案的最大系統(tǒng)集成商。

還有很多其他應(yīng)用，為2013年貢獻(xiàn)了額外300萬(wàn)臺(tái)出貨量，如道路使用收費(fèi)系統(tǒng)（RUC）、全球汽車(chē)保險(xiǎn)車(chē)載信息系統(tǒng)（insurance telematics）和eCall等。

圖3 道路應(yīng)用GNSS設(shè)備出貨量（2006-2013年）

五、未來(lái)市場(chǎng)趨勢(shì)

1.新應(yīng)用將使市場(chǎng)規(guī)模在未來(lái)十年翻番

2013-2023年道路應(yīng)用GNSS設(shè)備出貨量如圖4所示。道路導(dǎo)航PND市場(chǎng)已完全成熟。未來(lái)幾年，車(chē)載系統(tǒng)（IVS）和預(yù)裝可自動(dòng)更新地圖的應(yīng)用App將逐漸取代PND。未來(lái)，汽車(chē)廠商會(huì)利用IVS提供增值服務(wù)，如互聯(lián)自動(dòng)駕駛車(chē)輛和其他安全關(guān)鍵型應(yīng)用。

作為回應(yīng)，PND廠商推出HUD（平視顯示器）設(shè)備，如Garmin HUD，它顯示導(dǎo)航提示以及速度、抵達(dá)目的地時(shí)間等信息，而駕駛員的視線不需要離開(kāi)道路。HUD創(chuàng)新為專(zhuān)注于易用性和用戶體驗(yàn)的新公司創(chuàng)造了市場(chǎng)機(jī)會(huì)，Navdy公司就是其中之一。

強(qiáng)制應(yīng)用推動(dòng)GNSS在道路市場(chǎng)上更快增長(zhǎng)。特別是類(lèi)似eCall的系統(tǒng)（如俄羅斯的ERA-GLONASS），預(yù)計(jì)2020年全球出貨量將達(dá)3000萬(wàn)臺(tái)。

商業(yè)應(yīng)用中，全球汽車(chē)保險(xiǎn)車(chē)載信息系統(tǒng)解決方案預(yù)計(jì)會(huì)逐漸滲透市場(chǎng)，2020年出貨量可達(dá)500萬(wàn)臺(tái)。

圖4 道路應(yīng)用GNSS設(shè)備出貨量（2013-2023年）

2.GNSS將在不久的將來(lái)支持自動(dòng)駕駛

自動(dòng)駕駛車(chē)輛能夠接手本來(lái)需要駕駛員進(jìn)行的操作，這是因?yàn)樗鼈兛梢愿兄h(huán)境、導(dǎo)航，如果與互聯(lián)汽車(chē)解決方案結(jié)合，還可以與其他車(chē)輛和道路基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信。對(duì)自動(dòng)駕駛的廣泛接受將減少交通事故并改善交通流量，同時(shí)也提升駕駛員的舒適程度。

自動(dòng)駕駛車(chē)輛基于多種技術(shù)和傳感器的結(jié)合，IVS從而得以識(shí)別最佳路徑。其中GNSS扮演關(guān)鍵角色，向集成導(dǎo)航提供相關(guān)輸入?yún)?shù)，如車(chē)輛位置、速度。多星座、橫向保護(hù)水平和計(jì)算機(jī)視覺(jué)/LiDAR（光探測(cè)與測(cè)量）提供的先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)將結(jié)合起來(lái)，確保最終定位的穩(wěn)健性。

這一市場(chǎng)產(chǎn)生了巨大的商業(yè)機(jī)會(huì)。幾家汽車(chē)廠商因此投入了大量資金用于技術(shù)開(kāi)發(fā)。梅賽德斯S級(jí)轎車(chē)已經(jīng)可以識(shí)別并理解交通狀況，自動(dòng)制動(dòng)及保持車(chē)道。通用汽車(chē)公司計(jì)劃2017年推出可在高速公路上使用先進(jìn)巡航控制的新款凱迪拉克。行業(yè)新手公司也被這樣巨大的機(jī)會(huì)吸引到汽車(chē)市場(chǎng)，如谷歌公司及其自動(dòng)駕駛汽車(chē)。

按區(qū)域劃分的道路GNSS設(shè)備安裝量如圖5所示。按應(yīng)用類(lèi)別劃分的道路GNSS設(shè)備出貨量如圖6所示。按區(qū)域劃分的道路GNSS設(shè)備銷(xiāo)售和服務(wù)核心收入如圖7所示。按應(yīng)用劃分的道路GNSS設(shè)備銷(xiāo)售和服務(wù)核心收入如圖8所示。

圖5 道路應(yīng)用GNSS設(shè)備安裝量（按區(qū)域劃分）

圖6 道路應(yīng)用GNSS設(shè)備安裝量（按應(yīng)用劃分）

圖7 道路應(yīng)用GNSS設(shè)備銷(xiāo)售和服務(wù)核心收入（按區(qū)域劃分）

圖8 道路應(yīng)用GNSS設(shè)備銷(xiāo)售和服務(wù)核心收入（按應(yīng)用劃分）

六、用戶技術(shù)

制定標(biāo)準(zhǔn)并開(kāi)發(fā)傳感器融合，推動(dòng)創(chuàng)新應(yīng)用涌現(xiàn)。

由GNSS定位的原理可知，其性能極大地受到運(yùn)行環(huán)境條件的影響，另外需要確保設(shè)備整個(gè)生命周期內(nèi)提供相應(yīng)的性能，關(guān)于定位性能的標(biāo)準(zhǔn)和有證參考對(duì)設(shè)備廠商和服務(wù)提供商來(lái)說(shuō)是最根本的，特別是對(duì)安全關(guān)鍵型應(yīng)用。

這種情況下，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織旨在針對(duì)導(dǎo)航和定位應(yīng)用制定使用地理定位服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)，這都是為了給基于GNSS的道路運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)定性能來(lái)制定規(guī)程。

標(biāo)準(zhǔn)的制定無(wú)疑對(duì)未來(lái)道路ITS產(chǎn)業(yè)發(fā)展有積極影響，特別是考慮到在提供和運(yùn)營(yíng)GNSS服務(wù)方面，要給業(yè)界提供最高可行程度的一致性。

圖9 道路應(yīng)用GNSS接收機(jī)接收星座占比

對(duì)于傳感器融合的未來(lái)，汽車(chē)工業(yè)的態(tài)度達(dá)成一致。GNSS作為傳感器融合的核心組件，集成到汽車(chē)中來(lái)提供增強(qiáng)的定位功能，與許多創(chuàng)新應(yīng)用一同使用。

計(jì)算機(jī)視覺(jué)、三維地圖、LiDAR和模式識(shí)別技術(shù)與GNSS的結(jié)合使無(wú)人駕駛汽車(chē)及其他應(yīng)用成為可能。同樣，項(xiàng)目研發(fā)結(jié)果已表明，GNSS與車(chē)輛自組織網(wǎng)絡(luò)（VANET）通信相融合，計(jì)算車(chē)輛周?chē)木植勘Ｗo(hù)水平，可用于安全相關(guān)的應(yīng)用中。

圖10 道路應(yīng)用GNSS接收機(jī)支持的星座數(shù)目

GLONASS和Galileo是緊隨GPS之后，使用最多的星座，如圖9和圖10所示（考慮到即將分別在歐洲和俄羅斯開(kāi)始運(yùn)行的eCall和ERA-GLONASS緊急呼叫項(xiàng)目）。這些項(xiàng)目的目標(biāo)是在事故發(fā)生時(shí)自動(dòng)撥打急救電話，從而加快對(duì)駕駛員的緊急救助。

七、歐洲的GNSS道路應(yīng)用

1.EGNOS和Galileo促進(jìn)精確、可靠的定位

EGNOS改進(jìn)了GPS精度，提供定位信息的可靠性信息。結(jié)果是，已經(jīng)有國(guó)家RUC方案考慮使用EGNOS（如斯洛伐克和比利時(shí)），還有追蹤危險(xiǎn)貨物、支持車(chē)輛在泛歐洲eCall試驗(yàn)中本地化的計(jì)劃。

Galileo通過(guò)多星座來(lái)提高可用性，對(duì)道路領(lǐng)域帶來(lái)直接好處，特別是對(duì)市區(qū)環(huán)境中的應(yīng)用有積極影響。Galileo有望將提供認(rèn)證，確保位置是由真正的衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算得出的，而不是被欺騙干擾的。這一獨(dú)特的功能將提高應(yīng)用（如RUC、數(shù)字行車(chē)記錄儀和汽車(chē)保險(xiǎn)車(chē)載信息系統(tǒng)）的安全水平。

2.歐洲EGNSS研發(fā)項(xiàng)目支持歐盟產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力

（1）GAIN助力環(huán)保型道路移動(dòng)性

基于GNSS的創(chuàng)新方案能夠緩解增長(zhǎng)的道路交通帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境方面的負(fù)面影響。

GAIN計(jì)劃實(shí)施了增強(qiáng)主動(dòng)綠色駕駛（EAGD）系統(tǒng)，車(chē)-車(chē)通信與基于EGNOS/EDAS的定位算法集成，檢測(cè)、降低市區(qū)多徑效應(yīng)。GAIN動(dòng)態(tài)信息系統(tǒng)幫助更精確地優(yōu)化實(shí)時(shí)速度，降低油耗。2014年，該方案在真實(shí)情景中成功測(cè)試，包括環(huán)形路口和人行橫道。

（2）FOSTER ITS保證更安全的定位和授時(shí)

責(zé)任關(guān)鍵型應(yīng)用（如RUC、汽車(chē)保險(xiǎn)車(chē)載信息系統(tǒng)和數(shù)字行車(chē)記錄儀）的增長(zhǎng)，帶來(lái)對(duì)安全定位的更高需求，這里指的是類(lèi)似壓制干擾和欺騙干擾這樣的干擾。

FOSTER ITS項(xiàng)目特別針對(duì)穩(wěn)健定位的需求。建立在TACOT項(xiàng)目的成果之上，F(xiàn)OSTER ITS通過(guò)開(kāi)發(fā)安全多星座GNSS模塊，致力于解決攻擊檢測(cè)和位置速度時(shí)間（PVT）數(shù)據(jù)置信度的問(wèn)題。這一項(xiàng)目期望快速將具有多功能的多星座模塊推向市場(chǎng)，同時(shí)推出系統(tǒng)集成開(kāi)發(fā)包用于性能評(píng)估。

● 高珍 譯

廖春發(fā) 校