2020中国卫星导航行业研究报告

2021-01-18 13:49:47 秘书处 2

北斗卫星导航系统总设计师杨长风曾对当前北斗系统建设、应用推广和国际化发展情况进行详述,“在北斗第三代卫星导航系统建设过程中,就已经开始着力打造基础产品,推动多领域应用,带动“北斗+”融合应用发展,促进卫星导航产业增长。” 

在2009年起北斗三号工程启动建设到现如今的建成开通这十多年间,我国的卫星导航产业经历了从缺乏竞争力到形成增量市场以及跨界竞争持续加剧的阶段。

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01、中国卫星导航产业

实际上,从2012年起,我国的北斗系统便开始提供正式服务。

从2012年到2019年,我国的卫星导航与位置服务产业规模以约20%的年增长率稳定增长。但受到宏观经济形势变化,以及国内改革调整、行业采购量下降、新增市场放缓、跨界竞争加剧等客观因素影响,从2016年起,卫星导航产业的产值增速开始放缓。

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其中,与卫星导航技术研发和应用直接相关的,包括芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设备、基础设施等在内的产业核心产值增速下降明显,为 1166 亿元(+9.07%),占总产值的 33.87%(-1.64%)。而伴随北斗应用进一步普及,对核心产值的贡献率已经超过 80%。

尽管如此,预计到2025年,我国卫星导航与位置服务产业总市场规模还是可以达到 5480.80 亿元左右。

可以这样说,自 2009 年起北斗三号工程开始启动的十余年间,受到北斗二号及未完整建成的北斗三号导航系统在定位精度及技术成熟度上均落后于其他全球导航系统,且国内卫星导航下游服务仍为传统的卫星导航位置服务,较其他先进的卫星导航系统缺少竞争力,因此市场推广上主要需要政策支持。

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然而在近三年来,经过技术的积累,市场已经孵化出一批具有一定规模的北斗导航应用下游的企业,国产替代带来的市场空间逐渐减少,传统的卫星导航位置服务市场已经逐步进入成熟期,部分“+北斗”产业开始进入萌芽阶段。

伴随 2020 年北斗三号导航系统建设完成并正式开通,国内传统的卫星导航产业传统应用下游市场增量空间将逐渐缩小,而“北斗+”和“+北斗”两种融合创新的推进将替代成为卫星导航应用市场规模的主要增长点,但需要注意,在北斗导航产业下游催生的产业融合在带来增量市场的同时,跨界竞争也将持续加剧。

目前,我国卫星导航与位置服务产业链已形成了完整的内循环。

  • 上游基础部件是产业自主可控的关键环节,主要由基带芯片、射频芯片、板卡、天线等构成;

  • 中游主要包括终端集成和系统集成,是产业发展的重点;

  • 下游的解决方案和运维服务提供众多行业应用。

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汇总当前多家关于2020-2025年我国卫星制造、地面设备以及卫星服务的市场测算结果,可以看出,卫星服务市场将成为未来几年内我国卫星产业的主要增长点。反映在卫星导航行业,则是卫星导航行业下游应用领域及相关的下游运营服务市场规模占比也将在导航产业链中占比规模逐渐提高。


02、卫星导航应用

上文提到,卫星服务市场将成为未来几年内我国卫星产业的主要增长点。而卫星导航应用的服务市场主要以装载了卫星导航终端以及导航与位置相关服务为主。基于此,卫星导航地面系统、终端设备及运营存在如下技术发展趋势。

① 卫星导航终端

尽管卫星导航下游不同应用的用户终端设备存在一定差异,但各类终端的共同点即装载了卫星导航定位模块以及天线等器件。

卫星导航定位模块方面,其包括芯片、板卡等元器件。技术发展上具体涉及低成本、提高抗干扰技术、发展终端与高精度定位的实时动态测量、环境智能化技术以及多模跨界深度融合集成技术。

在高精度卫星导航系统终端中,定位模块及高性能天线价格较高,导致终端价格成为高精度终端推广受阻。目前,国产高精度板卡在国内的市占率仅为 30%,成本成为制约高精度定位产业发展的一个关键因素,因此国内高精度板卡降低成本是主要的发展方向之一。

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此外,卫星导航应用中的无人系统对卫星导航精度、可靠性及智能性具有较高要求,涉及到卫星导航终端接收机的抗干扰技术,与高精度定位的实时动态测量和环境智能化技术;同时,多模跨界深度融合集成技术则体现在多技术多产业之间的深度融合。

天线方面,作为北斗导航系统中最重要的组成部分之一,它的特性将直接影响到设备终端的信号质量与重量体积。随着卫星导航定位技术的发展,集成天线技术发展集中在高精度、高增益和小型化上。例如具有高介电常数、低介电损耗、近零温度系数等特点的微波介质陶瓷材料技术等,同时,高性能天线价格较高,也是制约高精度定位产业发展的一个关键因素,因此低成本也是卫星导航天线方面的重要发展趋势。

②导航与位置相关服务

在《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书(2020 年)》中,提出了基于北斗三号导航系统的导航与位置相关服务发展重点:

基于北斗三号的技术优势,将全面推进七大服务:基本导航服务、地基增强服务、星基增强服务、全球短信通信服务、区域短报文通信服务、搜索救援服务和精密单点服务;“+北斗”将以各行各业的需求为前提,充分利用北斗技术为产业转型、升级改造、换代更新、跨越发展服务,在十年内逐步推进时空信息服务产业全面发展;导航与通信的融合将进入实操期。特别是在 5G 的部署发展过程中,既可通过充分利用现有的,包括导航和通信资源在内的各种资源,着力打造时空多信源、感知、传输、服务一体化网络,运用众筹众包众创模式,群策群力地推进基础设施建设,将服务提供商、消费用户群纳入进来,实现共建共享共赢。

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03、卫星导航行业的未来发展

从当前全球四大卫星导航系统性能上比较来看,我国北斗三号卫星导航系统的性能在亚太地区优于全球其他三大卫星导航系统的性能参数,在其他地区与全球其他三大卫星导航系统的性能参数持平。 

当前,北斗二号卫星导航系统已无补充发射及更新计划,北斗三号系统已经建设完成,未来我国导航卫星的新增需求将主要来自下一代北斗卫星组网部署计划。此外,北京未来导航有限公司以及吉利科技孙公司时空道宇也提出将建设星基导航增强系统。

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预计 2025年前,我国导航卫星需求约 5-6 颗,国内星基导航增强系统用卫星 620 颗左右。

而卫星导航行业的发展离不开军用和民用两个领域,因为卫星导航技术同样在现代战争和国民经济发展中都具有日益重要的作用。本文研究的是卫星导航行业的民用应用,因此军用领域的发展在此不提。

在民用领域,卫星导航系统发展集中在消除定位盲区、多系统融合发展、通导一体化融合以及拓展新应用。

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消除定位盲区方面,我国的当前正在建设广域室内外高精度定位导航系统,即羲和系统,可有效解决卫星导航存在的室内定位盲区,实现室内、地下等卫星信号屏蔽地区的导航需求。

多系统融合发展方面,主要在于全球几大卫星导航系统的合作兼容,用户可以根据不同需要切换到不同卫星导航系统,充分体现不同卫星导航系统的互补性,也能为系统的精度和可用性带来更好的改善。目前我国已与美国于 2017 年 11 月签订协议,实现了北斗卫星导航系统与 GPS 卫星导航系统在信号领域的射频兼容,同时于 2019 年 8 月与俄罗斯签订协议,表明了北斗卫星导航系统也将与格洛纳斯卫星导航系统的兼容与互操作。

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通导一体化方面,在智能融合发展的自动化时代背景下,导航与通信的融合成为一个重要发展趋势,其实质上是实现时空信息的智能服务。伴随当前全球众多低轨宽带通信卫星星座计划路线的开展,存在数百颗或者几千颗卫星的星座开始把通信与导航作为一体化载荷加以设计。所以天基的导航与通信的一体化融合有望最先开展,其次就是地基的通信与导航融合,5G 及 WiFi 网络的通导一体化运作均可能成为未来的发展趋势。

拓展新应用方面,当前我国已由导航系统的建设发展阶段进入应用与服务的强势发展期和全盛期。卫星导航产业或将从“北斗+”时期转折性地发展到“+北斗”时期,即重点从新兴技术的引领作用转向与产业融合发展,发挥其对于传统产业改造和整合的强大作用,包括无人系统和物联网等可以基于卫星导航实现智能融合、万物互联的新时空技术及其服务产业。 


来源:中关村蓝海军民融合产业促进会