北斗衛星導航系統:自主可控全球覆蓋

日前,中國北斗衛星導航系統的官方網站的消息顯示,中國第55顆北斗導航衛星已經運抵位於中國西南省份四川的西昌衛星發射中心。這是中國北斗衛星導航系統的最後一顆組網衛星。待其成功定點太空軌道後,中國“北斗”這個歷經20餘年搭建的太空拼圖,將實現全球覆蓋,具備對地球表面大部分地區進行精準定位導航、授時和短報文通信服務的能力。

隨著5G通信、AI、雲計算、自動駕駛等新技術的飛速發展和快速普及,世界各國人們的生產生活正在發生翻天覆地的變化。而這些高新技術,都離不開衛星導航定位技術的加持。

北斗衛星導航系統:自主可控全球覆蓋

近年來,國家各部委密集出臺多項政策,加速北斗產業發展。建成以北斗為主兼容其他系統的高精度位 置服務網絡,將為確保國家高精度時空信息安全提供根本保障。

據中國衛星導航定位協會數據,截至2018年我國衛星導航與位置服務產業總體產值為3016億元,其中與衛星導航技術直接相關的芯片、器件等產業核心產值佔比為35.4%,達到1069億元。2020年我國衛星導航產業規模將達到4000億元,北斗市場產值約為2400億。

我國北斗發展逐步形成了三步走發展戰略:2000年,建成北斗一號系統,向中國提供服務;2012年,建成北斗二號系統,向亞太地區提供服務;2020年,將建成北斗三號系統,向全球提供服務;計劃2035年,以北斗系統為核心,建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系。

作為連續多年對產業核心貢獻率高達80%的北斗系統,將在2020年完成全球組網,民品北斗國產化要求在即,北斗將在民用市場將發揮巨大的商用價值。隨著北斗系統發展戰略逐步推進,北斗導航產業將迎來新的增長動力。

北斗衛星導航系統:自主可控全球覆蓋

全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite System)簡稱GNSS,泛指所有衛星導航系統,其是以人造衛星(4顆及以上)為導航臺,利用星基無線電導航系統實現信號傳播,並通過基站高精度的定位儀器完成數據修正,實現全球範圍內連續、實時且精準的三維導航定位和測速。

GNSS作為目前現代化大國軍事能力及綜合國力的重要體現,其應用領域也將從傳統的國防軍工向位置服務、交通運輸、測繪製圖、精準農業、精確授時、工程建設等商業市場拓展。

北斗系統與美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐盟的GALILEO並稱為全球四大衛星導航系統。

據《北斗衛星導航系統發展報告(4.0版)》介紹,北斗衛星導航系統(BDS)是我國正在實施的自主建設、獨立運行的全球衛星導航系統,按計劃2020年底全面建成北斗三號系統,與其他衛星導航系統相比高軌衛星更多,抗遮擋能力強,尤其低緯度地區性能特點更為明顯。

北斗系統為全球用戶提供全天候、全天時、高精度定位、導航和授時服務,配合我國的北斗地基增強系統,在覆蓋範圍內實現米級、分米級、釐米級、毫米級的高精度位置服務。

在此前很長一段時期內,國際衛星導航市場曾是美歐企業的天下。首先,作為衛星導航基礎設施部分的太空衛星,只有少數國家有能力進行發射和維護。美國作為最早研發和部署衛星導航系統的國家,擁有先發優勢。進而在很長一個歷史時期內,在國際導航衛星市場形成了“只此一家、別無分號”的局面。其次,在導航定位接收機、導航芯片等終端產品研發方面,此前國際市場也多為美歐日產品所壟斷。

壟斷必然使賣方居於絕對優勢地位,而作為買方的廣大發展中國家,要實現諸如萬物互聯、智慧城市等應用場景,必然要花費高昂的代價。中國北斗衛星導航系統的建成,改變了國際衛星導航市場的供給格局;客觀上給任何希望採用衛星導航技術的用戶提供了貨比三家的空間。從這個意義上來說,人們無論是否最終使用中國“北斗”的服務和產品,都將因為“北斗”的出現而獲益。  

北斗衛星導航系統:自主可控全球覆蓋

北斗產業鏈在國內已經形成完整的內循環,產業鏈整合大勢所趨。

上游:衛星製造與發射組網是衛星導航產業的基礎北斗產業鏈上游主要包括衛星製造、衛星發射以及旨在提高定位精度的地基增強和星基增強系統。衛星製造、衛星發射分別航天五院以及航天一院壟斷;地面設備也是由國家投資部署,目前對外的北斗衛星產業鏈主要聚焦於導航應用終端以及系統集成和運營。

中游:基礎部件是北斗系統自主可控的關鍵環節。北斗產業的中游主要包括基礎部件及北斗終端。而其中基礎部件作為“北斗自主可控”最關鍵的部分,主要由基帶芯片、射頻芯片、板卡、天線等構成。中游終端集成和系統集成,是產業發展的重點。

中游環節主要廠商:

射頻芯片:振芯科技、海格通信、中科微、武漢芯通等;

基帶芯片:華力創通、振芯科技、海格通信、泰斗微電子等;

板卡:北斗星通、合眾思壯、振芯科技、海格通信、思南導航等;

天線:振芯科技、海格通信、華力創通、華信天線等;

下游終端、解決方案和運維服務提供眾多行業應用系統解決方案及運維服務。行業應用場景主要包括軍事應用、專業應用和公眾應用三個領域。軍事運用面向軍隊,專業運用面向政府和企業,公眾運用面向消費者。此外隨著時代發展,定位導航在新興應用領域也有望大展身手,這四個領域每個都可分為若干子領域。

終端、解決方案和運維服務主要廠商:

國防終端:海格通信、振芯科技、北斗星通、華力創通、電科54所等;

行業終端:中海達、南方測繪、合眾思壯、銳明技術等;

系統集成:中海達、合眾思壯、華測導航等;

服務運營:合眾思壯、千尋位置、中交興路等。

行業下游:四維圖新、中海達、合眾思壯、北斗星通、超圖軟件、海格通信。

北斗衛星導航系統:自主可控全球覆蓋

北斗地基增強系統是北斗衛星導航系統重要組成部分,用於提供北斗衛星導航系統增強定位精度和完好性服務。地基增強系統又可稱為本區域增強系統,主要是用來支持全天候、連續性的民用導航。

北斗地基增強系統由地面北斗基準站系統、通信網絡系統、數據綜合處理系統、數據播發系統等組成。北斗基準站接收北斗導航衛星發射的導航信號,經通信網絡傳輸至數據綜合處理系統,處理後產生修正信號,通過衛星、數字廣播、移動通信方式等實時播發,實現北斗地基增強系統服務覆蓋範圍內實時米級、分米級、釐米級和後處理毫米級高精度定位服務。

地基/天基增強系統、支持北斗的加速定位服務平臺的出現在提高北斗用戶位置服務體驗的同時,也為相關集成商提供更高靈活度、更低成本的解決方案,使高精度服務滲透至更多重點、新興行業。

北斗衛星導航系統:自主可控全球覆蓋

我國國產北斗芯片實現規模化應用,工藝提升到28納米,普通精度芯片最低單片價格僅6元,基本與GPS相當,總體性能達到甚至優於國際同類產品;國內和芯星通、司南導航、合眾思壯等廠商掌握了基帶芯片在內的多模多頻高精度OEM板的核心技術並不斷完善,相繼推出了基於FPGA 和芯片方案的高精度板卡,產品性能和可靠性與國際水平相當。

華大北斗正式發佈全球首個支持北斗三號信號體制的多系統多頻高精度SoC高精度導航定位芯片;高精度位臵作為基礎數據,手機等終端支持高精度定位已成為直接需求,展訊、博通等相繼推出或研製高精度手機定位芯片,為進一步大眾應用奠定基礎。

截至2018年底,各類國產北斗終端產品應用規模已累計超過8000萬臺/套,採用北斗兼容芯片的終端產品社會總保有量接近7億臺/套(含智能手機),北斗應用正在諸多領域邁向“標配化”發展的新階段。2018年我國高精度市場規模達66.1億元,隨著智能時代的到來,用戶對於定位體驗的要求越來越高,需要在更復雜的環境下提供高質量的解決方案。

北斗衛星導航系統:自主可控全球覆蓋

從中長期來看,在新基建和國家政策及重點示範項目的推動下,行業市場機會將不斷湧現。北斗將逐漸與其他技術實現融合,催生大眾消費領域中新的商業模式,如應用於車聯網等領域,並最終將成就極具前景的市場。2035年,以北斗系統為核心,建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系。這也將促進我國的衛星導航產業迎來黃金髮展時期。


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