以軍事用途為主的全球衛星定位系統(Global Position System;GPS),雖然歷經1983年韓航007班機遭俄國飛彈擊落,美國政府開放部分GPS功能給民間使用後,開啟GPS於航空導航、航海導航、魚群探測與農礦探勘等專業應用領域,不過真正掀起GPS產業進入消費性市場的關鍵因素,主要有美國解除「選擇性可用度干擾碼(Selective Availability;SA)」提高了GPS的精準度及可靠度,GPS晶片的縮小化、價格低價化與耗電量降低,美國E-911、歐盟E-112及日本政府將GPS納入手機基本配備的政策激勵,以及行動通訊服務商推展包括定位、追蹤、導航及商業的LBS,如(表一)所示。
兩大類四大區隔GPS產品各據一片天
本文根據美國研究機構Telematics Research Group以導航系統與汽車之間的相融度(Interfaced with auto data bus)與雙向通訊的能力(2-way communications capabilities),同時以車用GPS屬於嵌入式/固定式或可攜式產品,將GPS接收端設備區隔為兩大類四項產品。
如(圖一)所示,第(Ⅰ)類產品屬於嵌入式/固定式車用GPS,產品特色主要是以數位廣播、衛星通訊與行動通訊等無線通訊技術與資訊技術,藉由汽車作為與外在環境資源如資訊(衛星定位、導航、追蹤、新聞、氣象與股市資訊等)與多媒體(數位廣播、數位電視、線上遊戲),進行單向或雙向的傳輸的接收端設備,發展至今代表性系統產品為Telematics系統;第(Ⅱ)類產品屬於可攜式車用GPS,代表性產品為宇達電(Mio)的「Mio A700」與「Mio A701」以及Asus所推出的「P535」,產品特色主要是整合手機、PDA與GPS,同時具備行動通訊及GPS衛星接收功能的產品;第(Ⅲ)類產品屬於可攜式車用GPS,表性產品為宇達所推出「Mio169」與「Mio269」、華碩推出的「A636」與「A632」以及由多普達推出的「P100」等產品,產品特色主要在於PDA整合GPS(包含主動式:採用藍芽、RS232或USB接收方式,以及被動式產品:PCMCIA、CFIO、SDIO);第(Ⅳ)類產品屬於嵌入式/固定式車用GPS,代表性產品Panasonic的「CD-DV2300 DVD Navi System」、Alpine的「NVE-N077PS DVD Navi System」、Clarion的「NAX-9500E Hybrid Navi System」、Kenwood的「NV-D9032 DVD Navi System」以及Garmin的「StreetPilot III Deluxe」等,產品特色主要整合車用CD、DVD或廣播設備及GPS的產品。
(表一) GPS進入消費性市場重要歷程
時間 (年) |
定位誤差 |
應用領域 |
內容 |
1959~1983 |
100m以上 |
軍事用途如飛彈導航、核爆偵測、戰機導航、地面部隊於惡劣環境及夜間戰鬥導航等。 |
如同黃帝打敗蚩尤所使用的「指南車」,西方國家建立 16至18世紀殖民帝國時期,所示用的「六分儀」、「經緯儀」、「指南針」與「航海圖」等儀器,軍事用途為導航最初之目的。 |
1983~ |
100m |
民間航空與航海導航 |
1983年韓航007班機誤闖俄國領空遭飛彈擊落,美國政府開放部分GPS功能給民間使用,開啟GPS民間化里程。 |
1994~1997 |
3m |
美國聯邦航空局( FAA)宣布執行廣域擴充系統(Wide Area Augmentation System;WASS)用於改善航空業服務。 |
1996~ |
美國聯邦電信委員會( FCC)通過「E911」法令,規定2005底以前,銷往美國的手機都具備GPS功能。 |
2000~ |
15m |
民間航空、航海、考古、休閒旅遊、 |
美國總統柯林頓總統簽署正式文件,下令軍方停止多年以來基於軍事方面考量的「選擇性可用度干擾碼( Selective Availability)」,正式開啟GPS進入消費性應用市場。 |
2004~ |
日本政府將 GPS納入手機的基本配備,日本自2001年起即開始提供LBS服務,為全球較早推行LBS服務的地區。 |
2005~ |
歐盟執委會工業總署決議, 2009年所有歐洲出售的新車必須裝備命名為e-Call的電子裝置,該裝置遇到交通意外事故發生時,會直接連接全歐洲統一的專線號碼E-112,即時並準確通知援救中心事故點。 |
宇達電通( Mio)推出全球手款手機結合PDA與GPS的產品「Mio A700」,不僅PDA整合GPS產品市場受到擠壓,最重要的是掀起GPS手機市場興起。 |
《圖一 車用GPS產品四大產品區隔(資料來源:Telematics Research Group 2005)》 |
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可攜式車用GPS為來將扮演車用GPS出貨量與產值成長的推手
整體車用GPS市場出貨量方面,包含固定式/嵌入式車用GPS(Telematics、DVD/CD、FM Radio型車用導航系統)與可攜式車用GPS(純GPS、PDA整合GPS、Smart Phone整合 GPS與PDA以及AGPS手機)推估,預估全球整體車用GPS產品,將由2004年1063萬台成長至2010年8811萬套,如(圖二)所示;車用GPS產值方面,隨著GPS 晶片價格由2002年的25美元下滑至2005年14美元及2006年的12美元,GPS手機出貨量攀升,2004年日本政府將GPS列為手機基本配備,2005年美國FCC規定銷往美國的手機都需具備GPS功能,可攜式GPS出貨量由2004年僅315萬台成長至2010年7355萬台,帶動整體車用GPS產值由2004年僅106.3億美元成長至2010年的881.1億美元,如(圖三)所示。
《圖二 圖二 2004年至2010年全球車用GPS出貨量 單位:千台(資料來源: ABI、SRD Japan Inc、 Masterlink Securities、TRG與IEK)》 |
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《圖三 2004年至2010年車用GPS產值預估 單位:百萬美元(資料來源:ABI、TRG與IEK)》 |
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區域市場分佈方面,由於日本、韓國及亞太地區行動服務發展較歐、美成熟,加上GPS晶片價格下滑、晶片體積由3顆整合至單顆以及耗電量因製程及電源管理設計提升,因此較偏重於可攜式車用GPS產品,根據Masterlink Securities指出,2004年至2008年地域廣大的北美及歐洲市場,車用GPS出貨量合計佔有全球嵌入/固定式車用GPS出貨的90%,預期隨著2008年北京奧運及2010上海世界博覽會,中國車用GPS需求比重可望自2007年起逐漸攀升,預估至2010年可望佔有全球嵌入/固定式車用GPS出貨的8%~10%約1165萬台至145.6萬台,為全球嵌入/固定式車用GPS成長幅度最大的區域,如(圖四)所示。
《圖四 2004年至2008年全球車用GPS市場分佈(資料來源:Masterlink Securities)》 |
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嵌入式/固定式車用GPS朝Telematics系統發展
嵌入式/固定式車用GPS可分為Before Market(或稱Original Equipment,OE)與After Market,Before Market(BM)即一般所謂由原廠或銷售商預先安裝的原裝市場,After Market(AM)即所謂車輛售後由消費者自行購買並安裝的改裝或零售市場,根據IEK研究報告指出,2004年至2010年全球嵌入式/固定式車用GPS系統,隨著美國E-911與歐盟E-112政策激勵,BM/OE與AM出貨比重已由2004年以前的65%與35%改變成85%與15%左右,全球BM/OE車用GPS出貨量將由2004年的5729萬部套成長到2010年的1214.2萬套,年複合成長率為12.5%,AM車用GPS出貨量方面,將由2004年的175萬台成長至2010年的2417萬台,但在年複合成長率方面僅5.5%,如(圖五)所示。
《圖五 嵌入式/固定式車用GPS BM與AM出貨量與成長率 單位千台%(資料來源:IEK,2006/6)》 |
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同時不具備與汽車之間相容及無法具備雙向通訊能力的車用GPS產品,短時間將失去市場競爭優勢,車用GPS未來發展趨勢除車輛定位導航(提供行車資訊如車況報導、旅遊資訊與規劃最佳行車路徑等)、車輛追蹤(個人保全如防盜追蹤等)與車隊管理(物流車隊管理等)三大核心訴求,同時兼具與汽車間相容度與雙向通訊能力的車用GPS產品,才具備市場發展潛力。如(圖六)所示,位於第Ⅳ象限的車用GPS產品儘管近來隨著車用多媒體系統的蓬勃發展,Panasonic、Kenwood與Clarion等廠商紛紛推出整合DVD播放器功能、數位廣播系統(DAB)與DVD型汽車GPS系統的產品,為初期多以DVD內存的地圖、旅遊資訊、導航與導覽資訊的產品加值,不過由於產品仍無法與汽車相容提供行車狀況資訊,加上產品售價高達美金1500元至美金2500元,未來將隨著Telematics系統產品售價下滑與TSP業者服務方案價格的費用合理化,逐漸失去市場優勢。
近來有歐洲廠商推出TMC(Traffic Message Channel)數位路況廣播系統(Radio Navigation System),該系統產品主要透過3G、GPRS或802.11通訊傳輸技術,使用者可自行設定更新的頻率與FM Radio Data System(RDS)連結,透過TMC-enabled的導航系統提供駕駛動態路經指引,以及提供駕駛行車路徑上如遇交通事故時另一最佳替代路徑等資訊,由於目前該服務是透過該系統高效能的資料壓縮技術,實際傳輸的資料量極小,即使長時間使用,也不致產生太多的通訊費用,目前已在歐洲包括德國、法國、英國、匈牙利、西班牙、奧地利與荷蘭等國家提供此服務,未來將增加至20個國家以上,另外目前除了廣播傳播網路,已有廠商推出同時將數位廣播(DAB)網路、行動網路及GSM/GPRS行動網路整合至TMC資訊傳輸方式,未來此款費用低廉的單向車用GPS在歐洲市場可望嶄露頭角,如(圖七)所示。
同時兼具與汽車之間相容及雙向通訊能力的Telematics,未來勢必成為嵌入式/固定式車用GPS主流產品,由於Telematics藉由汽車的無線通訊技術與資訊技術,以汽車為主體作為與外在環境資源如資訊間單向或雙向的傳輸的互動系統,目前發展的模式基本上可將其分為汽車定位系統(GPS)與資訊存取(Access)兩部分,GPS系統運作模式方面,主要透過其內建具有廣播、微波與衛星之三向接收與發射天線與衛星連結,透過衛星的三角定位法,以Telematics系統內建的GPS系統與地理資訊系統(GIS),以地形圖(3D)或平面(2D)地圖方式,提供汽車駕駛員車輛行駛中車輛行進方向的導航指南,資訊接收運作模式方面,主要透過行動通訊網路(GSM、GPRS或3G)與後台客戶服務中心或資訊提供業者進行資訊(交通、旅館、娛樂、氣象、訂票等資訊)的雙向接收與傳送。
Telematics系統與其他三類產品不同之處除衛星定位、汽車防竊與道路救援功能外,兼具道路救援、自動防撞系統(透過汽車週邊sensor或雷達,感應車與車間安全行駛距離、車況掌握(車輛性能與車況之自動偵測、維修診斷等)、個人化資訊接收(收發電子郵件與個人化資訊等)與多媒體娛樂資訊接收(高畫質與高音質的視聽設備、遊戲機、上網機、個人行動資訊中心、隨選視訊等),兼具行車安全、保全與娛樂等功能,隨著汽車電子化比重增加,未來在車用GPS發展領域上具有關鍵性的定位。
PND為車用GPS出貨量與產值成長的動力來源
如(圖八)所示,全球PND出貨量隨著GPS手機出貨持續攀升,預估將由2004年的241萬台成長至2010年的7355萬台,至於各市場出貨比重分佈,隨著歐洲與北美市場PND市場逐漸趨於飽和,中國因舉辦2008年北京奧運及2010年上海世界博覽會,以及中國市場具備歐、美地域廣大及平均開車時間長等特性,整體PND出貨比重將由2004年北美及歐洲合計佔70%至75%下滑至2010年70%以下,而亞太地區將因中國市場因素,由2004年的不到20%成長至2010年接近30%,可以預期亞太地區為未來GPS手機高速成長最大的市場區域,如圖八、(圖九)所示。
《圖八 2003~2010年PND出貨量及成長率(資料來源:IEK,2006/10》 |
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各式PND於各市場區域出比重方面,由於北美及歐洲市場區域廣大,特別是歐洲地區語言文化差異性高,因此北美與歐洲市場PND產品類別出貨比重,依序為純GPS、GPS手機與PDA整合GPS的產品,相對於北美及歐洲市場,亞太地區由於行動通訊服務發展成熟、3G手機滲透率優於其他地區以及日本政策性激勵的結果,目前日本與韓國地區PND出貨比重不同於歐、美依序為GPS手機、純GPS及PDA整合GPS的產品。
《圖九 2004至2010年全球PND出貨量分佈比重(資料來源:IEK,2006/10》 |
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純GPS為來將以專業運動休閒市場與入門級車用導航市場為主
目前可攜式導航設備(Portable Navigation Device;PND)中純GPS產品,應用領域在於登山、潛水、極限運動與飛行等專業性休閒活動市場為主,產品功能設計方面著重於定位及搜尋,主要在於協助登山者遇山難等意外事故時,救助單位可藉由GPS產品上的衛星訊號發射裝置,得知發生事故人員所在地的經緯度資訊,此類產品由於多整合對講機或衛星電話功能,加上應用領域著重於低定位誤差,所以目前此類產品仍以專業衛星定位系統廠商如Garmin與TomTom等為主,產品特色方面與目前GPS最大不同之處在於圖資方面是以等高線電子地圖或/與電子海圖方式呈現,且定位誤差為目前所有GPS產品中最低的產品,代表性產品為Garmin的「GPSmap 60CSx」與「GPSMAP2010/2010C」,因為產品以特定族群市場為主,為目前純GPS中出貨量最穩定的產品;此外純GPS包括單純GPS接收裝置與電子地圖的組合產品,特色方面主要藉由簡單的操作介面降低年長駕駛對科技產品的排斥,產品訴求以導航與行車安全為主,為入門款的GPS接收產品,面對高齡化的全球人力結構,入門款的純GPS市場未來潛力不容輕忽,預計整體純GPS產品出貨量,將由2003年42萬台成長至2010年的4441萬台的規模,如(圖十)所示。
PDA GPS產品未來將面臨GPS手機嚴重擠壓
雖然PDA市場自2002年起面臨SONY等廠商陸續退出,HPQ、acer、ASUS與Palm等PDA廠商仍積極致力於在既有功能上增加其附加價值以提振萎靡不振的市場,其中以整合主動式(藍芽、RS232或USB)或被動式(外插PCMCIA、SDIO或CFIO接面接收模組)GPS接收模組的PDA或Pocket PC產品為近來最熱門的產品,不過由於GPS接收模組訊號接收品質不佳定位誤差仍超過30公尺,加上因晶片價格過高而影響其整體售價,初期雖備受期待但最終仍無法獲得消費者的青睞,儘管PDA或Pocket PC定位誤差問題隨著2004年SiRF第二代與第三代GPS接收晶片的問世,大幅提昇定位誤差至15公尺,不過隨著PDA手機整合GPS以及GPS手機陸續推出,PDA/Pocket GPS產品逐漸面臨功能價值降低與產品定位逐漸模糊等困境,2005年底起即遭受GPS手機的擠壓而影響其出貨,預估PDA/Pocket PC GPS產品將由2003年的189萬台微幅成長至431萬台,為PND中成長量及幅度最小的產品,如(圖十)所示。
《圖十 2003-2010年各類型PND出貨量及成長率(資料來源:IEK,2006/10》 |
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GPS手機為眾家廠商垂涎的市場
由於手機通訊易受地形、基地台建置密集度與建築物位置等限制而影響其收訊品質,在行動電話普及率極高的現在,假使汽車駕駛在基地台覆蓋不高的偏遠地方面臨交通事故,會因訊號接收不良而影響其救援的時間,自1996年起美國聯邦電信委員會(FCC)即頒佈E911條款,開始要求在美國銷售的手機業者需加裝GPS,不過受限於當時GPS接收晶片高達25美元以上,加上GPS技術尚未成熟,手機內建GPS晶片的產品比重低於2%。
隨著GPS晶片由2004年的25美元下滑2006年約12美元,預估至2008年可望進一步下探8美元,且在TI、Qualcomm、Motorola、 Philips、ST Microelectronics、Zarlink、SiRF等積極投入GPS 晶片與模組等相關產品的研發與生產,GPS晶片架構由三晶片朝雙晶片及單晶片發展減少GPS模組尺寸及在PCB上的面積,AGPS已突破以往 GPS 衛星定位訊號直視線(line of sight)與過去僅支援 CDMA 的限制,且可補足GPS訊號在大樓林立的都會區及室內,會音訊號減弱或產生多重反射干擾等問題的,根據iSuppli研究報告指出,GPS 的內建功能在2004 年佔整體手機總數的4%,至2005則提升到12%,成長率高達272%,預估2006 年GPS 在手機的滲透率可達18%,若以2006年手機預估出貨量為9.9億支來計算,2006年內建GPS功能的手機可高達1.7億支。根據SiRF執行長Michael Canning表示,未來三年內將會有60%的手機提供GPS功,CDMA技術大廠Qualcomm產品管理資深總監Robert Rovetta表示,由於手機加入GPS晶片也不到四年的時間,因此GPS的大眾市場才剛跨出一步。
PND未來將扮演車用GPS大眾化角色且與嵌入式產品互補
Telematics系統可透過衛星網路、行動通訊網路與FM廣播網路(或DAB)與Telematics Service Providers進行雙向資訊溝通,若僅就導航方面的功能而言,Telematics即可避免GPS PDA與DVD型車用GPS在行車過程中會經過隧道時候出現失去衛星訊號的現象,因此在產品功能上完全符合汽車電子系統產品基於安全訴求的根本,不過由於Telematics系統產品存在無法攜帶的缺點,因此限制產品的使用環境,而手機GPS由於同時整合衛星通訊與行動通訊網路接收天線,在產品功能特性方面,也優於GPS PDA與DVD型車用GPS,因此未來車用GPS的發展將朝Telematics系統產品與手機GPS互補的趨勢發展。
Telematics系統產品其成長動力主要仍來自汽車撘載率,由於目前全球汽車市場已相當飽和,根據J.D.Power的估計,2005年全球汽車市場規模約為6360萬台,2008年約為7000萬台,2012年約為8000萬台,年複合成長率僅3.34%,以目前系統產品單價動輒高達2,500美金以上而言,面對漸趨飽和的市場且僅部分中階車種與高階車種列為標準配備,其成長性將受到極大的限制,因此GPS手機於2005年的問市,幾乎可以在車用GPS平民化的過程中擔任關鍵性的角色,也由於美國FCC通過2005年底之後強制手機廠商在美國銷售的手機需配備GPS功能,日本政府於2004年也將GPS列為手機基本配備,可以預期GPS手機未來除日本市場之外,美國市場將成為眾家手機廠商必爭之地。
現階段GPS晶片仍面臨諸多難題有待解決
美國政府於1994年投入四至五億美金於全美25處建置WASS,主要目的在於藉由收集大氣層與電離層對GPS干擾的資料以修正GPS定位誤差,且美國政府於海岸建立50各DGPS站,因此以目前手機GPS進內建GPS接收功能,定位誤差方仍高達15公尺以上的情況,未來在手機GPS產品的設計方面,需將WASS與DGPS考量進去,才能將手機GPS定位誤差值降至3公尺以下。
由於GPS必須在直視線的情形下才能接收衛星訊號,因此,一旦進入室內或在高樓林立的都會區中,將會嚴重干擾GPS的準確度,甚至收不到定位訊號,所以GPS須與AGPS等技術持續的整合,以提升定位精準度。最後由於手機內建GPS晶片目前仍面臨GPS晶片於尺寸、價格、耗電量、成本、效能、開機連線時間短與定位精確度等挑戰,GPS晶片廠商如何與手機晶片廠商合作,將成為未來手機GPS成長最為關鍵的因素。