欧盟2015年《GNSS市场报告》之道路应用

欧盟2015年《GNSS市场报告》之道路应用

2015年3月，欧洲全球导航卫星系统管理局（GSA）发布了《全球导航卫星系统（GNSS）市场报告》（第四版）（简称《报告》）。《报告》在概要阐述全球GNSS市场新进展的同时，分别从位置服务、道路、航空、铁路、航运、农业、测绘和授时同步八大应用领域分析了GNSS市场发展现状，并对2023年前的发展趋势进行了预测。本文摘选了报告中有关道路应用领域的主要内容，供读者参考。

一、GNSS在道路中的应用

智能移动应用通过以下几点改善了道路运输的效率、效用和舒适性：

●导航——这是使用最广的应用，通过便携式导航仪（PND）和车载系统（IVS）向驾驶员提供行驶指示。

车队管理——车载单元（OBU）通过车载信息系统传送GNSS定位信息，以便运输运营商监控物流情况。

●卫星道路交通监控服务——通过PND、IVS及移动设备获取车辆的浮动车辆位置数据，处理这些交通信息，并发送给用户和其他有关方。

安全关键型应用在存在潜在的对人的危害和对系统/环境的破坏的情况下，利用精确、安全的定位：

●在互联汽车中，GNSS定位信息与来自IVS其他传感器、通信技术的信息进行集成，提高驾驶员的安全和舒适水平。

●危险物品跟踪可以通过发送车辆上基于GNSS的定位数据实现，同时还传送有关货物状态的其他信息。

责任认定应用提供的定位数据与法律和经济责任有关：

●道路使用收费系统（RUC）中的GNSS-OBU根据道路的实际使用情况帮助收费人员进行收费和拥堵控制。

●保险车载信息服务黑匣子依赖GNSS数据，对保险公司和投保人双方都更公平。

强制应用采用了国家和国际法律法规中的交通运输政策：

●在强制应用中使用了GNSS使能的IVS，如泛欧洲的eCall或俄罗斯的ERA-GLONASS，发生事故时，它们会拨打急救电话，从而加速对驾驶员的紧急救助。

●增强型数字行车记录仪记录指定车辆在工作日内不同时间点的位置，利用GNSS定位帮助道路执法人员。

二、主要趋势

强制应用和新的商业解决方案将进一步促进GNSS发展。

1.主要市场趋势

●政策的制定、快节奏的创新、新应用和定位信息的商业优势将进一步推动市场渗透率增长。

●欧洲的实施决策和现有使用案例肯定了GNSS作为道路收费解决方案的竞争力。

道路应用GNSS设备成熟度现有水平如图1所示。道路交通中GNSS使能的应用给终端用户提供的多种好处包括：提高生产率、安全性，监控操作和货物。GNSS使制造商和系统集成商能够提供诸多增值服务，例如：

●PND产生的浮动车辆数据，在道路交通监控服务中进行处理。

●车载系统支持协作的ITS（智能交通系统）和其他安全关键型应用。

随着全球车辆数量不断增长（表1，表2），且定位信息提供的附加值要比硬件的费用高，所以厂家在车内安装自己的车载设备。

应用的快速增长使得GNSS在欧盟国家的渗透率不止翻番。最成熟的服务将由某一种多业务的GNSS设备提供支持。对更稳健的解决方案以及规模经济效益的需求，为多星座和多频GNSS车辆接收机的商业化铺平了道路。

当前机遇下，其他GNSS细分市场继续融合，特别是LBS（基于位置的服务）——智能手机应用正在逐渐取代PND。

图1 道路应用GNSS设备成熟度现有水平

表1 私家车数量

表2 商用车数量

2.GNSS成为电子收费的首选解决方案

由于其灵活性，基于GNSS的收费越来越多地被采用。利用基于GNSS的收费，可以根据不同的标准（道路类型、时间、距离、车型、排放水平）向用户收取费用，这些标准在空间和时间上都易于更改。GNSS在复杂新型网络中的其他优势还有：交易成本低，对环境的影响最小，以及来自增值服务的额外收入。

2014年底，斯洛伐克三个月内就完成了对基于GNSS的收费网络规模的扩展，这得益于GNSS独一无二的灵活性：

●收费道路网规模从2 477 km增至17 762 km，是原来的约7.2倍。

●覆盖道路扩展到所有高速公路，一级、二级和三级公路。

●通过GNSS监控质量超过12 t车辆在受限道路上的行驶。

斯洛伐克经历了全世界最大规模的道路收费网络扩展。

除了斯洛伐克，德国、瑞士和匈牙利也成功地部署了基于GNSS的收费系统。其他国家也获益：

●比利时和俄罗斯启动二楼类似项目，实施基于GNSS的方案。

●法国、芬兰、保加利亚、丹麦、荷兰和立陶宛也都表示了对基于GNSS方案的兴趣。

三、产业

1.道路应用价值链

道路价值链中的主要参与者如图2所示，价值链包括了GNSS下游产业链涉及的主要的全球和欧洲公司，图2中标*的为欧洲公司。

图2 道路应用价值链

2.欧盟GNSS产业在全球市场中的份额

在欧洲，道路GNSS产业主要集中在部件和接收机生产（占48%），北美和亚洲制造商则分享了其余的市场份额。对系统集成商来说，欧洲汽车产业发挥了重要的作用，但位于亚洲之后（更多信息请参见本报告的GNSS市场概述部分）。主要欧洲厂商是芯片制造商CSR公司、意法半导体（ST Microelectronics）公司，天线制造商Laird公司，汽车制造商大众汽车公司、FCA（菲亚特克莱斯勒汽车公司），以及一级供应商博世公司。

四、最新进展

2013年，车载系统出货量首次超越PND。如图3所示，2008以来，GNSS每年全球出货量稳定保持在5000万台，这得益于成功的导航解决方案，特别是PND。2008年，TomTom和Garmin这样的公司占GNSS PND出货量的80%。

过去的5年间，智能手机颠覆性地冲击了PND市场。这主要是由于GNSS接收机性能的改善（即AGNSS和多星座）、传感器融合（即航位推算，dead reckoning）带来的支撑技术，以及终端设备屏幕尺寸的逐步增大、具备事先安装的可自动更新地图的道路导航应用的用户友好性。

PND销量的下降通过车载系统（IVS）出货量的增长得以补偿，后者2009～2013年间平均每年增长11%。IVS作为平台带来的商业机会激励了这样的增长，让导航、连接，以及许多其他基于GNSS的满足用户对舒适性、信息娱乐和安全性需求的服务成为可能。这一趋势意味着，丰田、通用、大众、福特和日产这样的汽车厂商，成为基于GNSS解决方案的最大系统集成商。

还有很多其他应用，为2013年贡献了额外300万台出货量，如道路使用收费系统（RUC）、全球汽车保险车载信息系统（insurance telematics）和eCall等。

图3 道路应用GNSS设备出货量（2006-2013年）

五、未来市场趋势

1.新应用将使市场规模在未来十年翻番

2013-2023年道路应用GNSS设备出货量如图4所示。道路导航PND市场已完全成熟。未来几年，车载系统（IVS）和预装可自动更新地图的应用App将逐渐取代PND。未来，汽车厂商会利用IVS提供增值服务，如互联自动驾驶车辆和其他安全关键型应用。

作为回应，PND厂商推出HUD（平视显示器）设备，如Garmin HUD，它显示导航提示以及速度、抵达目的地时间等信息，而驾驶员的视线不需要离开道路。HUD创新为专注于易用性和用户体验的新公司创造了市场机会，Navdy公司就是其中之一。

强制应用推动GNSS在道路市场上更快增长。特别是类似eCall的系统（如俄罗斯的ERA-GLONASS），预计2020年全球出货量将达3000万台。

商业应用中，全球汽车保险车载信息系统解决方案预计会逐渐渗透市场，2020年出货量可达500万台。

图4 道路应用GNSS设备出货量（2013-2023年）

2.GNSS将在不久的将来支持自动驾驶

自动驾驶车辆能够接手本来需要驾驶员进行的操作，这是因为它们可以感知环境、导航，如果与互联汽车解决方案结合，还可以与其他车辆和道路基础设施进行通信。对自动驾驶的广泛接受将减少交通事故并改善交通流量，同时也提升驾驶员的舒适程度。

自动驾驶车辆基于多种技术和传感器的结合，IVS从而得以识别最佳路径。其中GNSS扮演关键角色，向集成导航提供相关输入参数，如车辆位置、速度。多星座、横向保护水平和计算机视觉/LiDAR（光探测与测量）提供的先进检测技术将结合起来，确保最终定位的稳健性。

这一市场产生了巨大的商业机会。几家汽车厂商因此投入了大量资金用于技术开发。梅赛德斯S级轿车已经可以识别并理解交通状况，自动制动及保持车道。通用汽车公司计划2017年推出可在高速公路上使用先进巡航控制的新款凯迪拉克。行业新手公司也被这样巨大的机会吸引到汽车市场，如谷歌公司及其自动驾驶汽车。

按区域划分的道路GNSS设备安装量如图5所示。按应用类别划分的道路GNSS设备出货量如图6所示。按区域划分的道路GNSS设备销售和服务核心收入如图7所示。按应用划分的道路GNSS设备销售和服务核心收入如图8所示。

图5 道路应用GNSS设备安装量（按区域划分）

图6 道路应用GNSS设备安装量（按应用划分）

图7 道路应用GNSS设备销售和服务核心收入（按区域划分）

图8 道路应用GNSS设备销售和服务核心收入（按应用划分）

六、用户技术

制定标准并开发传感器融合，推动创新应用涌现。

由GNSS定位的原理可知，其性能极大地受到运行环境条件的影响，另外需要确保设备整个生命周期内提供相应的性能，关于定位性能的标准和有证参考对设备厂商和服务提供商来说是最根本的，特别是对安全关键型应用。

这种情况下，欧洲标准化组织旨在针对导航和定位应用制定使用地理定位服务的标准，这都是为了给基于GNSS的道路运输系统设定性能来制定规程。

标准的制定无疑对未来道路ITS产业发展有积极影响，特别是考虑到在提供和运营GNSS服务方面，要给业界提供最高可行程度的一致性。

图9 道路应用GNSS接收机接收星座占比

对于传感器融合的未来，汽车工业的态度达成一致。GNSS作为传感器融合的核心组件，集成到汽车中来提供增强的定位功能，与许多创新应用一同使用。

计算机视觉、三维地图、LiDAR和模式识别技术与GNSS的结合使无人驾驶汽车及其他应用成为可能。同样，项目研发结果已表明，GNSS与车辆自组织网络（VANET）通信相融合，计算车辆周围的局部保护水平，可用于安全相关的应用中。

图10 道路应用GNSS接收机支持的星座数目

GLONASS和Galileo是紧随GPS之后，使用最多的星座，如图9和图10所示（考虑到即将分别在欧洲和俄罗斯开始运行的eCall和ERA-GLONASS紧急呼叫项目）。这些项目的目标是在事故发生时自动拨打急救电话，从而加快对驾驶员的紧急救助。

七、欧洲的GNSS道路应用

1.EGNOS和Galileo促进精确、可靠的定位

EGNOS改进了GPS精度，提供定位信息的可靠性信息。结果是，已经有国家RUC方案考虑使用EGNOS（如斯洛伐克和比利时），还有追踪危险货物、支持车辆在泛欧洲eCall试验中本地化的计划。

Galileo通过多星座来提高可用性，对道路领域带来直接好处，特别是对市区环境中的应用有积极影响。Galileo有望将提供认证，确保位置是由真正的卫星信号计算得出的，而不是被欺骗干扰的。这一独特的功能将提高应用（如RUC、数字行车记录仪和汽车保险车载信息系统）的安全水平。

2.欧洲EGNSS研发项目支持欧盟产业竞争力

（1）GAIN助力环保型道路移动性

基于GNSS的创新方案能够缓解增长的道路交通带来的经济、社会和环境方面的负面影响。

GAIN计划实施了增强主动绿色驾驶（EAGD）系统，车-车通信与基于EGNOS/EDAS的定位算法集成，检测、降低市区多径效应。GAIN动态信息系统帮助更精确地优化实时速度，降低油耗。2014年，该方案在真实情景中成功测试，包括环形路口和人行横道。

（2）FOSTER ITS保证更安全的定位和授时

责任关键型应用（如RUC、汽车保险车载信息系统和数字行车记录仪）的增长，带来对安全定位的更高需求，这里指的是类似压制干扰和欺骗干扰这样的干扰。

FOSTER ITS项目特别针对稳健定位的需求。建立在TACOT项目的成果之上，FOSTER ITS通过开发安全多星座GNSS模块，致力于解决攻击检测和位置速度时间（PVT）数据置信度的问题。这一项目期望快速将具有多功能的多星座模块推向市场，同时推出系统集成开发包用于性能评估。

● 高珍 译

廖春发 校