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又一美國卡脖子技術被終結!一文看透北斗導航,即將全球覆蓋【附下載】| 智東西內參

    發表時間:2019-09-07 03:12

智東西(公眾號:zhidxcom)

編 | 司北

北斗導航系統是我國自主建設、獨立運行的衛星導航系統,打破了美國GPS系統壟斷的局面,增強了我國在國際衛星導航領域的話語權和主動權。

本期的智能內參,我們推薦來自申萬宏源的北斗導航系統報告,介紹了全球四大衛星導航系統及北斗導航系統產業鏈情況,并梳理出我國北斗導航產業鏈公司及科研院所。如果想收藏本文的報告(申萬宏源-北斗行業系列深度報告之一:北斗三號系統組網在即,推動3000億元市場爆發),可以在智東西(公眾號:zhidxcom)回復關鍵詞“nc375”獲取。

以下為智能內參整理呈現的干貨:

一、全球四大衛星導航系統:美、俄、歐、中

全球衛星導航系統(GNSS),是能在地球表面或近地空間的任何地點為用戶提供全天候的三維坐標和速度以及時間信息的空基無線電導航定位系統。

其中,全球衛星導航系統主要包括空間段、地面段及用戶段三部分:

1)空間段:主要由導航衛星組成;

2)地面段:由主控站(負責管理、協調整個地面控制系統)、地面天線(在主控站的控制下,向衛星注入尋電文)、監測站(數據自動收集中心)和通訊輔助系統(數據傳輸)組成;

3)用戶段:主要由接收機和衛星天線等組成。

我國北斗系統在2000年開始啟動,是繼美國全球定位系統(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛星導航系統(GLONASS)之后第三個成熟的衛星導航系統,也使我國成為繼美、俄之后的世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家,北斗系統打破了美國GPS系統壟斷的局面,增強了我國在國際衛星導航領域的話語權和主動權。

目前,比較完善的全球衛星導航系統已有四大系統,僅GPS及GLONASS完成全球組網,四大系統內呈現出多方競爭的局面:

1)美國GPS:1994年完成全球組網,高達98%的全球覆蓋率。

2)俄羅斯GLONASS:前蘇聯于1995年完成組網,2010年正常運行。

3)歐盟Galileo:歐盟于1999年初正式推出伽利略計劃,現已基本實現全球信號覆蓋。

4)中國北斗:國內北斗系統建設“三步走”,預計2020年完成全球組網。

由于北斗系統具有短報文通信、高精度定位等功能,在全球四大衛星導航系統中后來者居上。

一是短報文通信:北斗衛星導航系統采用衛星無線電測定(RDSS)與衛星無線電導航(RNSS)集成體制,既能像GPS、GLONASS、GALILEO系統一樣,為用戶提供衛星無線電導航服務,又具有位置報告及短報文通信功能,短報文通信是北斗系統特有的功能。

短報文是指衛星定位終端和北斗衛星或北斗地面服務站之間能夠通過衛星信號進行雙向的信息傳遞,而GPS只能單向傳遞。短報文意味著信息傳遞的效率更高,比如在普通移動通訊信號不能覆蓋的情況下,北斗終端就可以通過短報文進行緊急通訊。

二是高精度定位:北斗系統提供多個頻點的導航信號,能夠通過多頻信號組合使用等方式提高服務精度。北斗系統能夠通過多頻信號組合使用等方式,在形式上做到兼容、互操作其他導航系統,以提高服務精度。

同時,北斗系統空間段采用三種軌道衛星組成的混合星座,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。2018年12月27日,北斗系統提供全球服務,全球定位精度達3.6米,亞太區域定位精度達2.6米。

2012年年底,“北斗二號”系統(16顆衛星),建設完成,向亞太地區提供服務。

2020年底,我國將全面完成北斗三號系統建設。“北斗三號”計劃發射35顆衛星實現全球組網,截止2019年5月17日,“北斗三號”計劃已累計發射22顆衛星,仍有13顆衛星尚待發布。而隨著北斗三號衛星的發射,上游產品配套需求及下游場景應用領域將進一步得到拓展,從而帶來行業整體需求持續擴大,北斗產業迎來布局良機。

二、北斗軍用系統達先進水平,民用市場爆發在即

在軍用領域,北斗是軍隊信息化建設的基礎,預計2025年市場規模或超250億。北斗系統的優良性能可以助力軍隊優化作戰行動流程,聯接作戰力量、指控系統和作戰平臺,實現作戰指令分秒級下達,加速軍隊指揮控制方式向“一體化”和“扁平化”方向發展。

北斗三代建成后,國內軍用北斗系統將達世界先進水平,兼具獨立性、全球性及攻擊性。隨著我國國防經費總量持續增加,未來有望向裝備信息化傾斜,對標美國軍用GPS投入軍費占比,預計2025年我國軍用北斗導航市場規模有望超250億元。

而在民用方面,北斗系統主要有行業市場、大眾市場及特殊市場三大應用市場。

1)行業市場:主要包括交通運輸、電力應用及農業等行業,目前行業市場處于規模化應用發展期,未來增長速度有望加快;

目前,北斗導航的位置、導航及授時功能已經成功應用于車船監管、電力、農業等市場。當前,很多北斗行業細分市場目前仍處于起步階段,主要成長動力來自國家政策及重點示范項目的推動,但隨著交通運輸、精準農業、市政管理、安全監測、電力等細分領域的穩定增長,更多市場機會將不斷涌現,市場未來潛力巨大。

目前我國已建成全球最大的營運車輛動態監管系統,已有超過617萬輛道路營運車輛,3.56萬輛郵政和快遞車輛,36個中心城市8萬輛公交車,370艘交通運輸公務船舶、近6萬漁船、3230座內河導航設施,2960座海上導航設施安裝使用或兼容北斗系統。

2)大眾市場:主要包括智能網聯汽車、智慧城市及可穿戴設備等市場,大眾市場處于標配化應用啟動期,未來增長潛力巨大;

在智能網聯汽車行業,北斗系統主要應用于:自動駕駛、智能座艙、車路協同等方面,北斗系統的高精度定位是智能網聯汽車感知的關鍵基礎技術。

據《2018中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》顯示,2017年我國北斗車聯網的市場滲透率為7.1%,北斗在未來無人駕駛預計將達到50%的滲透率,若假設北斗車聯網的市場滲透率仍達到7%,預計2021年我國北斗車聯網產值將超過100億元。

與此同時,在智慧城市行業,北斗系統主要應用于智慧交通、智慧養老、城鎮供熱、供水排水等方面,國家北斗服務網已經為全國超300座城市的各種行業應用提供北斗服務。

而在可穿戴市場方面,目前,小米、華為等市場主導企業的產品也已全面支持北斗系統,并于2018年上市了中國首創的“北斗芯”智能腕式手機。2021年中國穿戴式設備產值有望超500億美元。

3)特殊市場:主要包括公安、防災減災等市場,特殊市場處于維持穩定增長期,仍是北斗行業需求擴張的重要領域之一。

特殊市場涉及軍用、警用、防災減災、應急救援、公共安全等,是國產替代最關鍵的領域,也是北斗應用最快、最穩定的市場之一。目前三級北斗公安應用體系已建成,2020年北斗警務車載終端的配備率預計達100%。

三、北斗產業鏈:三段組成,用戶段市場化特征明顯

北斗衛星導航系統由空間段、地面段和用戶段三大部分組成,導航用戶段又可以細分為上中下游產業:

1)上游基礎部件是產業自主可控的關鍵環節,基礎部件作為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;

2)中游主要包括終端集成和系統集成,是產業發展的重點;

3)下游的解決方案和運維服務提供眾多行業應用。

衛星導航產業鏈中的中間段及地面段兩個環節,是國家核心基礎設施,主要由國家投資完成,而導航用戶段產業鏈環節,主要通過市場運作來滿足社會需求。

目前,我國衛星導航與位置服務領域企事業單位數量保持在14000家左右,從業人員數量超過50萬。截至2018年底,業內相關上市公司(含新三板)總數為51家,上市公司涉及衛星導航與位置服務的相關產值約占全國總產值的10.74%。

空間段由由航天科技集團下屬單位主抓,地面段的研制生產以中電科集團等為主導,用戶段的產品及系統市場化特征較為明顯,參與主體眾多,包括軍工集團下屬公司、地方國企參軍公司及較多民參軍企業。

在用戶段方面,北斗系統產業鏈又包括北斗兼容其他衛星導航系統的芯片、模塊、天線等基礎產品,以及終端產品、應用系統與應用服務等。

用戶段又可以細分為上中下游產業:

1)上游基礎部件是產業自主可控的關鍵環節,基礎部件作為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;

2)中游主要包括終端集成和系統集成,是產業發展的重點;

3)下游的解決方案和運維服務提供眾多行業應用。

產業鏈上游的芯片、天線、GIS、板卡、地圖、模擬源等已實現全面配套,國內自主研發的北斗芯片等基礎產品,已進入規模應用階段。

據中國衛星導航定位協會統計,2018年國產北斗雙頻SOC芯片及國產五模四合一北斗三代芯片的推出,標志著我國已經邁入導航芯片技術先進國家的行列;國產北斗兼容型芯片及模塊銷量已突破7000萬片,性能價格比肩國際水平,國產高精度板卡和天線銷量也分別占國內市場的30%和90%。

中游的手持型、車載型、船載型、指揮型等各類應用終端已經廣泛使用在各個行業,品類已初具規模。

終端產品種類較多,可分為專業和大眾兩大領域。專業領域包括高精度測量、GIS數據采集、車輛調度終端等,大眾消費領域主要有便攜式自動導航系統(PND)、車載導航設備等。

在便攜式或專用導航終端領域,民用市場競爭激烈、品牌眾多,市場份額相對分散,軍用市場進入壁壘相對較高,國內企業具有優勢。

下游的運營服務和系統集成業已在各領域進行了探索應用。

下游是基于運營維護服務的各種應用領域。運營維護服務是通過對衛星信號的處理、轉化,為終端用戶提供綜合服務,如實時路況信息、定位、導航及通信等。

2018年產業鏈各環節產值較2017年均有明顯提升,其中下游產值增長最快。而2018年產業鏈中游產值在總產值中占比最大、下游其次、上游最小。

智東西認為,對于我國而言,建設自主的衛星導航系統在國家安全、經濟效益、技術儲備等方面有重要的戰略意義。隨著2020年前后,“北斗三號”計劃發射35顆衛星實現全球組網,北斗導航系統將實現全球覆蓋、向全球提供服務,其上游產品配套需求及下游場景應用領域將進一步得到拓展,北斗產業將迎來發展新機遇。

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