北斗导航产业深度报告:北三应用蓄势待发,军用市场将率先落地

报告摘要:

北斗三号系统开通,迎更新换代和新应用拓展机遇。2020 年 7 月 31 日, 北斗三号系统正式开通,卫星导航覆盖范围扩展至全球,授时、定位精 度提升。北斗导航与 5G、物联网、人工智能、大数据等技术深度融合, 旧有卫星导航设备将进行更新换代,智慧城市、智能网联车等新应用市 场将拓展,卫星导航行业发展获得支撑。

卫星导航产业链升级,北三应用蓄势待发。北斗三号空间段、地面段建 设进一步深入,星基、地基增强服务从满足基本需求向多元化发展,为 高精度定位应用提供信号支持。作为终端设备的核心,多款支持北斗三 号信号的射频、基带、抗干扰、一体化芯片发布或量产,最新一代 22nm 芯片将于 2021 年实现量产,芯片核心技术的突破带动产业整体发展。国 家稳步推进标准化工作,北斗厂商在各领域积极与下游应用客户开展密 切合作,产业链进一步成熟,北斗三号应用蓄势待发。

高精度导航应用广阔,军用市场增长率先落地。卫星导航系统能够提供 定位、导航和授时服务能力,在众多领域得到广泛应用,估计 2020 年产 业产值将达到 4000 亿元。统一的精准时空体系是联合作战的基础,可以 提高指挥能力和精确制导能力,因此北斗导航模块未来将作为武器装备 基础部件。受益于军工行业景气和国防信息化加速,总量叠加渗透率提 高,价格较不敏感的军用北斗导航市场将率先落地并获得较快增长。

民用市场尚在酝酿,关注智慧城市、智能网联车赛道。卫星导航高精度 应用处在拓展阶段,规模效应还不显著,产品价格相对较高,民用市场 尚在酝酿。智慧城市建设是实现国家治理能力现代化的重要抓手,目前 正处于全面发展期。北斗导航可以提供精准时空信息作为城市治理智慧 化的重要基础数据,将伴随智慧城市建设实现较快增长。当前汽车行业 呈现智能化、网联化融合发展趋势,高精度定位需求明显增长。目前使 用高精度地图进行定位的自动驾驶方案首先获得应用,自动驾驶产业链 众多企业纷纷进行布局。随着卫星导航增强系统建设,导航信号覆盖效 果提高,北斗直接定位将成为发展方向。

投资建议:北斗三号正式开通,产业链升级,高精度导航定位应用拓展。 军用市场受益于行业景气、价格较不敏感,将率先落地;民用市场尚在 酝酿,关注智慧城市、智能网联车等赛道。建议重点关注拥有核心芯片 技术和高精度应用布局企业:海格通信、华测导航等。

风险提示:系统性风险;军品订单释放不及预期;民品市场拓展不及预 期。

1. 北斗三号正式开通,星基服务能力显著提升

北斗卫星导航系统(BDS,BeiDou Navigation Satellite System)是我国自主建设运行 的全球卫星导航系统(GNSS),着眼于国家安全和经济社会发展需要,可以为用户 提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务,与美国的 GPS 系统、俄罗 斯的 GLONASS 系统、欧盟的 GALILEO 系统共同作为四大全球卫星导航系统。2020 年 6 月 23 日,北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射圆满成功,30 日 经过遥测数据判读,载荷设备均工作正常,有效载荷顺利开通。7 月 31 日,北斗三 号卫星导航系统正式开通。

1.1. 三步走战略坚实发展

我国于上世纪 80 年代提出建设卫星导航系统的设想,并结合我国在不同阶段技术、 经济发展实际,设置了三步走战略。北斗卫星导航系统经历了从无到有,从服务中 国到服务亚太,再到全球组网的发展历程。

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第一步,建设北斗一号系统,实现卫星导航从无到有。1994 年,北斗一号系统建设 正式启动。2000 年,发射 2 颗地球静止轨道(GEO)卫星,北斗一号系统建成并投 入使用。2003 年,又发射了第 3 颗地球静止轨道(GEO)卫星,进一步增强系统性 能。北斗一号系统的建成,迈出了探索性的第一步,初步满足了我国及周边区域的 定位、导航、授时需求,实现了卫星导航系统从无到有的跨越,我国成为继美国、 俄罗斯之后第三个拥有卫星导航系统的国家。2013 年,北斗一号卫星完成任务退役。

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第二步,建设北斗二号系统,从有源定位到无源定位,服务亚太。2004 年,北斗二 号系统建设启动。北斗二号创新构建了中高轨混合星座架构,到 2012 年,完成了 14 颗卫星的发射组网。这 14 颗卫星中,有 5 颗地球静止轨道(GEO)卫星、5 颗倾斜 地球同步轨道(IGSO)卫星和 4 颗中圆地球轨道(MEO)卫星。北斗二号系统在兼 容北斗一号有源定位体制的基础上,增加了无源定位体制,满足了高动态需求,服 务范围扩大到亚太地区。

第三步,建设北斗三号系统,架设“星间链路”,实现全球组网。2009 年,北斗三 号系统建设启动。2020 年 6 月 23 日,北斗三号系统提前半年完成 30 颗卫星发射组 网,全面建成。30 颗卫星中,有 3 颗地球静止轨道(GEO)卫星、3 颗倾斜地球同 步轨道(IGSO)卫星和 24 颗中圆地球轨道(MEO)卫星。北斗三号系统继承了有源定位和无源定位两种技术体制,通过“星间链路”——也就是卫星与卫星之间的 连接“对话”,解决了全球组网需要全球布站的问题。北斗三号在北斗二号的基础上, 进一步提升性能、扩展功能,为全球用户提供定位导航授时、全球短报文通信和国 际搜救等服务;同时在中国及周边地区提供星基增强、地基增强、精密单点定位和 区域短报文通信服务。未来计划在 2035 年前,以北斗系统为核心,建设完善更加泛 在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系。

1.2. 北斗三号性能明显提升

北斗三号实现区域导航到全球导航的跨越。通过 30 颗卫星组成的卫星导航体系, 北斗三号系统实现了全球覆盖,非亚太地区服务能力大大提升,全球平均卫星可见 数达到 15.11 个,全球实测定位精度均值为 2.34 米。

北斗三号定位精度明显提高。北斗三号采用了新一代的我国自主研发的新型高精度 铷原子钟和氢原子钟,频率稳定度较北斗二号区域导航系统提高了 10 倍,直接推动北斗三号卫星的定位精度明显提升。在成都某地进行的实验显示,北斗三号的 B1I 频点定位精度与北斗二号基本相当,B3I 频点定位精度更优,位置精度衰减因子 (PDOP)也明显更优,显示了更强的卫星几何位置和精度较高概率。

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1.3. 北斗三号处于世界先进水平

卫星导航系统具有重大战略意义。卫星导航定位技术目前已基本取代了地基无线电 导航、传统大地测量和天文测量导航定位技术,并推动了大地测量与导航定位领域 的全新发展。全球卫星导航系统成为国家安全和经济的基础设施,在政治、经济、 军事等方面具有重要的意义,世界主要军事大国和经济体都在竞相发展独立自主的 卫星导航系统。

全世界仅有少数国家和地区有构建全球卫星导航系统的能力。目前世界上仅有 4 个 全球卫星导航系统,包括中国的北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system, BDS)、美国的全球定位系统(Global positioning system, GPS)、欧盟的伽利略卫星 导航系统(Galileo navigation satellite system, Galileo)和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航 系统(Global orbiting navigation satellite system, GLONASS)。四大卫星导航系统中, GPS 和 GLONASS 较早实现全球导航服务,北斗已完成组网,Galileo 预计于今年年 底前完成全部发射任务。

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四大全球卫星导航系统各有特点。四个卫星导航系统对比,北斗系统与 GPS 系统性 能相当,但额外具有短报文系统;GLONASS系统性能稍优于北斗系统和 GPS 系统, 但其卫星倾角大,在低纬度地区性能较差;Galileo 系统的观测量质量较好,但星载 钟稳定性稍差,导致系统可靠性较差。整体看,北斗系统处于世界领先水平。

北斗三号系统能够提供更丰富星基服务,高度聚合。北斗三号系统可以提供丰富的 星基服务:RNSS 卫星无线电导航服务(RNSS)、国际搜救服务(SAR)、精密单点 定位服务(PPP)、星基增强服务(SBAS)和短报文通信服务(SMS)。其中精密单 点定位服务仅有北斗系统和伽利略系统内嵌;短报文通信服务是北斗系统的特有服 务;星基增强服务仅有北斗系统一体化提供,其他全球卫星导航系统的星基增强系 统都是独立建设的。北斗卫星导航系统很好地实现了功能融合和集约高效。

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北斗在亚太地区精度优势明显。北斗三号系统采用独特的 GEO 卫星、IGSO 卫星和 MEO 卫星三种轨道卫星组成的混合导航星座布局,MEO 卫星全球运行,支撑实现 了全球覆盖和全球服务;而 GEO 卫星和 IGSO 卫星组成的区域星座,既实现了对亚 太区域良好的几何构型,也可在重点区域、遮档区域等获得更好的星座性能,显著 增强北斗在亚太服务区的导航性能。北斗系统在亚太外全球其他地区每时可见 4 至 6 颗卫星,在亚太大部分地区每时可见约 12 至 16 颗卫星,有比较明显的定位精度 和可用性优势。

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2. 产业链升级,北三应用蓄势待发

全球卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。北斗卫星导航系统的空 间段由 3 颗 GEO 卫星、3 颗IGSO 和 24 颗 MEO 卫星等组成;地面段由主控站、时 间同步/注入站和监测站等若干地面站,以及星间链路运行管理设施组成;用户段包 括北斗及兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品,以及终端设备、 应用系统与应用服务等。经过 20 年的发展,中国卫星导航产业链已经得到了长足发 展。北斗三号系统建成开通,产业链也进入了向高精度位置应用发展升级的关键期。

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2.1. 空间段、地面段:建设完成从无到有,进入深度发展

2.1.1. 空间段建设:完成全球组网,提高星基增强服务能力

北斗三号系统完成全球组网。2020 年 6 月 23 日,北斗三号系统最后一颗全球组网 卫星成功发射,并于 30 日成功定点,标志着我国北斗卫星导航系统全球组网完成。 空间段是定位、授时等数据的最根本来源,其建设是卫星导航系统、卫星导航产业 链发展的基础。2020 年 7 月 31 日,北斗三号全球卫星导航系统正式开通,标志着 空间段建设实现了北斗三号系统从无到有的阶段性成果。

增强系统建设是实现卫星导航定位精度改进的重要途径。卫星导航的主要误差来源 主要有三个方面:一是与卫星有关的星历、星钟等误差;二是与信号传播有关的电 离层延迟、对流层延迟、多路径效应等带来的误差;三是与接收机有关的时钟、位 置等误差。增强系统可以向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正 信息,实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进,从而配合卫星导航系统实现高 精度定位。

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星基增强系统是地基增强系统的重要补充,可以实现无缝高精度定位。卫星导航增 强技术可以分为星基增强技术(SBAS)、地基增强技术(GBAS)和空基增强技术 (ABAS),其中实际应用中以前两种使用较多。相比于地基增强系统,星基增强系 统能够实现全球服务,不必受限于地基信号覆盖范围;能够不依赖网络传输,而通 过卫星通信完成播发修正信息。因此星基增强系统可以在无缝高精度定位服务上做出重要贡献,实现对偏僻、低需求地区的低成本覆盖,拓展无人机自动导航、车辆 自动驾驶应用范围。但目前的星基增强系统技术仍存在着初始化速度较慢的缺陷。

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目前世界上已有多个星基增强系统运行或正在建设。目前世界上已有多个星基增强 系统运行或正在建设,主要包括联邦航空局广域增强系统(WAAS),欧洲地球静止 卫星导航重叠服务系统(EGNOS)、我国北斗星基增强系统(BDSBAS)、俄罗斯差 分校正和监测系统(SDCM)、日本多功能卫星增强系统(MSAS)、印度 GPS 辅助 型对地静止轨道扩增导航系统(GAGAN)、 韩国卫星增强系统(KASS)等。

星基增强系统迎来服务高精度需求变革,我国已开展针对性建设。传统的星基增强 系统主要面向民航应用,强调高可靠性,而随着其他高精度应用领域的发展,传统 系统不能很好地适应新兴需求。专门服务于高精度需求的广域精密定位系统 (WAPPS)应运而生,主要面向测绘、精准农业、远洋定位导航等领域。目前我国 已有多家公司针对高精度应用需求开发了星基增强产品:千寻位置发布星地一体高 精度时空服务“天音计划”;合众思壮发布全球星基高精度增强服务系统“中国精度”; 中海达发布“全球精度”Hi-RTP 服务系统。根据合众思壮披露的数据,其“中国精度”系统已接近世界卫星导航巨头 Trimble 的 RTX 系统性能。星基增强系统的建设 能够更好地实现高精度定位服务,适应更多应用场景。

低轨星基增强有望改善收敛时间,提高应用可行性。星基增强 PPP 技术由于 GNSS 卫星短时间内空间几何构型变化不显著,用户要实现厘米级定位精度往往需要 10 至 20 分钟左右初始化收敛时间,限制了大规模推广与应用。但随着低轨星座的建设, 其快速变化的几何特性,可以从根本上解决初始化收敛时间较长的问题,降低至 1 分钟级收敛时间,提高应用可行性。美国新一代铱星系统已提供增强卫星导航服务, 欧洲也提出建设由 4 至 6 颗低轨卫星构成开普勒系统增强 Galileo 系统。目前,我国 多家单位正在开展低轨增强研究和技术试验,“鸿雁”、“虹云”“天地一体化信息网 络”等通信星座均考虑了低轨卫星增强的需求,“微厘空间”、“箭旅镜像”主打低轨 高精度增强服务。未来低轨星座建设及相应星基增强技术的成熟,将进一步提高星 基服务能力,有力的补充地基增强系统,拓展偏远地区高精度定位服务市场。

2.1.2. 地面段建设:提供多元化地面增强系统服务

地面段建设深入至地面增强系统。卫星导航系统地面段主要包括主控站、注入站、 监测站以及地基增强系统,北斗三号系统正式开通,也标志着地面段建设的基本完 成。地基增强系统可以使北斗/GNSS 高精度接收机通过地面基准站网校准,减小卫 星定位误差,在服务区域内获得更高精度导航定位服务,正在成为新的建设热点。

国家北斗地基增强系统已覆盖绝大部分国土。国家北斗地基增强系统由中国兵器工 业集团和阿里巴巴集团共同打造的千寻位置网络有限公司,负责国家北斗地基增强 系统的建设。目前已在中国建设超过 2600 个站,可提供动态厘米级和动态毫米级的 服务;在全球建设 100 多个站,预计到年底完成的框架站 200 个左右,可在海外提 供动态亚米级和静态厘米级的精度服务。地面增强系统建设的完成将为用户提供更 高精度位置信息,为拓展高精度应用市场提供基础。

地基增强系统将成为新的信息基础设施,其他企业也在积极进行建设。在北斗导航 与 5G、物联网、大数据、人工智能等技术深度融合的趋势下,能够提供高精度定位 信息的地基增强系统将成为新的信息基础设施,其他北斗导航产业链企业也在积极 进行建设。海格通信子公司星舆科技的高精度定位网络已经覆盖了全国主要城市, 致力于构建“云-网-端”三位一体的精准时空体系。四维图新子公司六分科技将在 2020 年底在全国快速组建完成 2200 个参考站,形成覆盖全国的地基增强网络,提 供“网-云-端”一体化解决方案。2020 年 10 月,中国移动发布了全球最大的“5G+ 北斗高精定位”系统,自建 4400 余个基站,并共享国家资源部 3100 个国家基准站 数据。更多产业链企业参与地基增强系统建设,有利于提高高精度定位服务水平, 更好为高精度应用提供基础条件。

2.2. 用户段:核心芯片产品日趋成熟,产业链蓄势待发

北斗导航用户段已形成完整产业链。在用户段,厂商形成了自基础器件至终端最后 至运营的完整体系。上游厂商提供基础数据、基础数据处理软件以及芯片、模块、 板卡、天线等基础器件,为完整终端制造提供所需条件。中游厂商负责终端设备的 制造和软件、硬件与通信技术集成解决方案的提供。下游厂商负责卫星导航业务的 服务运营,根据应用方向可以分为行业、特殊和大众市场。

2.2.1. 核心芯片产品日趋成熟,奠定终端开发基础

卫星导航芯片作为核心器件带动产业发展。卫星导航芯片主要包括射频芯片和基带 芯片,主要用于接收和解算定位导航信号。芯片是导航产业链的核心器件,其灵敏 度、功耗、尺寸、成本等性能,将直接影响导航定位终端产品的核心竞争力,引领 终端产品的发展趋势,拓展应用市场。

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我国目前已拥有多品种北斗三号芯片产品,满足多元应用需求。早在北斗三号系统 建设过程中,多家企业积极预先开发北斗三号芯片,抢占技术高地。2017 年 9 月, 华大北斗正式发布全球首颗支持新一代北斗三号信号体制的多系统多频高精度 SoC 芯片——HD8040 系列产品。其后多家公司也在射频芯片、基带芯片、抗干扰芯片、 一体化芯片等取得突破。2020 年 9 月中国卫星导航系统管理办公司发布的北斗三号 民用基础产品推荐名录(1.0 版)中,公布了 5 款 RNSS 射频基带一体化芯片、2 款 双频多系统高精度射频基带一体化芯片、6 款多模多频宽带射频芯片(全球信号)。 多品种、多元化的芯片产品有助于满足不同终端需求,更好地推进应用市场发展。

最新一代 22 纳米工艺高精度定位芯片发布,支撑高精度应用。2020 年 11 月 23 日, 北斗星通旗下企业和芯星通正式发布了最新一代全系统全频厘米级高精度 GNSS 芯 片——和芯星云 NebulasⅣ。这一芯片在厘米级高精度定位领域具有开创性意义,在 工艺迭代演进到 22nm 的同时,首次在单颗芯片上实现了基带+射频+高精度算法一 体化,可实现实时厘米级和处理后毫米级精度,信号覆盖全系统全频点,可满足车 规级要求。芯片尺寸及功耗仅为上一代高精度芯片的 1/4 及 1/5,满足大众应用需求 同时更好满足智能驾驶、无人机等高端应用需求。该芯片目前已完成流片,预计 2021年初可实现量产。对比国际上大多使用的 40 纳米工艺定位芯片,最新一代 22 纳米 工艺芯片具有一定领先优势,有利于参与国际竞争。

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2.2.2. 高精度天线实现国产化,向未来市场布局

高精度天线实现国产化。卫星导航天线用于接收卫星信号,其性能也将直接终端产 品竞争力。经过北斗导航产业链的多年发展,高精度天线已经实现国产化。根据中 国卫星导航与位置服务产业发展白皮书披露,我国高精度天线出货量 30 万只,其中 国内生产的天线超过 23 万只。

天线产品向未来布局。北斗三号系统建成,为天线行业带来高精度需求和新应用机 遇。面对北斗导航未来多元应用领域,多家厂商从传统的测量天线、基站天线外, 还面向智能网联和自动驾驶等领域,积极开发了车载、无人机载天线等产品。

2.2.3. 模块、板卡、终端等产品迎来更新换代

模块、板卡、终端等是北斗卫星导航产业不同级别的产品。在北斗三号系统正式应 用,支持北斗三号系统的芯片逐步成熟的背景下,模块、板卡、终端等产品也将迎 来更新换代。掌握芯片核心科技和把握下游应用需求的企业,将在模块、板卡、终 端等产品的市场竞争中取得竞争优势。

2.3. 标准化工作稳步推进,助推行业健康发展

新版国家卫星导航标准体系即将完成,指引标准化工作。2015 年,中国卫星导航管 理办公室完成并发布了《北斗卫星导航标准体系表》(1.0 版),覆盖卫星导航基础、 工程、应用层面,有力地支撑了北斗卫星导航系统建设和应用产业化发展。随着北 斗卫星导航系统发展和进步,2019 年启动了国家卫星导航标准体系修订工作,目前 《北斗卫星导航标准体系表》(2.0 版)完成征求意见,预计将尽快正式完成。新的 北斗卫星导航标准体系公布,将为未来北斗标准化工作提供顶层指导依据。

北斗卫星导航各级标准逐步完整。以国家卫星导航标准体系为指导,自 2011 年起, 我国有计划、分步骤的制订和公布了一系列标准文件。2019 年 11 月 25 日和 2020 年 11 月 28 日,中国卫星导航系统办公室分别公布了 16 项北斗专项标准和 19 项北 斗领域国家标准,涵盖了基础、数据格式、芯片、模块、终端、模拟器和全球连续 监测评估系统等多个重点领域。北斗领域国家标准的发布能够有效规范行业发展, 有助于北斗系统稳定运行、应用推广。

国际标准化工作取得突破,为进入国际市场打好基础。北斗三号实现信号覆盖范围 从亚太地区到全球的跨越,国际标准化工作的重要性更加提高。国际民航方面,北 斗 B1I、B1C、B2a 信号加入国际民航标准;国际海事方面,北斗系统成为第三个被 国际海事组织认可的世界无线电导航系统,完成船载北斗接收机设备性能等标准; 移动通信方面,北斗三号 B1C 信号接口格式提案通过。国际标准化工作取得突破, 有利于在国际市场推广北斗产品,扩大潜在市场规模。

2.4. 北斗导航厂商积极与下游应用客户开展合作

北斗导航厂商积极与下游应用客户开展合作。随着北斗三号系统建设进度推进,地 基增强系统、芯片核心技术等应用前提出现突破性进展,北斗导航高精度应用市场 蓄势待发。在此背景下,北斗导航厂商积极与下游各个应用领域客户展开合作,将 自身北斗导航核心技术与研发经验的优势,和下游客户应用需求与测试环境的优势 相结合。如海格通信与交通部信息中心在智慧交通领域展开合作;中海达与华为在 智慧城市领域展开合作;北斗星通与美团在智能驾驶领域展开合作,华测导航与物 流国家工程实验室在智慧物流领域展开合作等。这显示了北斗导航应用拓展进入研 发及落地阶段,产业进一步发展。

北斗导航下游客户结成联盟,推动协作创新。2019 年 11 月,由中国移动发起 5G 北 斗精准定位联盟正式成立,联盟成员有中兴、华为、百度、腾讯、京东、滴滴、中 海达、北斗星通、华测导航、中国航天科技 503 所、中国电科集团第 54 研究所等企 业和单位,推动 5G 定位系统与北斗卫星定位系统发展,探索精准定位创新商业模 式。2020 年 5 月,在国务院国资委的指导和推动下,由兵器工业集团、航天科技、 中国电科、中石油、国家电网、中国移动、中国电子、国机集团、中国商飞、中国 通号、中国铁设、中国铁建、中国交建等中央企业,共同倡议发起成立中央企业北 斗产业协同发展平台,打造合作纽带,实现协作创新,加速北斗应用和产业发展。

3. 高精度导航应用广阔,军用市场增长率先落地

3.1. 卫星导航应用广阔,产业链结构更加成熟

卫星导航下游应用广阔。卫星导航系统能够以位置信息、速度信息和时间信息为基 础实现定位、导航和授时服务能力,因此在交通运输、农林渔业、水文监测、气象 测报、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用。其中位置 信息应用较为广泛,位置及速度信息融合应用是未来的重要发展空间,时间信息在 电力、通信、金融等行业具有特殊需求。

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我国卫星导航产业蓬勃发展。随着北斗系统的建设逐步完成,我国卫星导航与位置 服务产业规模不断扩大,逐渐成熟。根据中国卫星导航定位协会统计,2019 年我国 卫星导航与位置服务产业总体产值达到 3450 亿元,同比增速为 14.39%,其中与卫 星导航技术研发和应用直接相关的产业核心产值为 1166 亿元,在总产值中占比为 33.8%,北斗对产业核心产值的贡献率超过80%;近十年年复合增长率达到24.36%, 明显超过其他地区增速。中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其表示,预计 2020 年我国卫星导航与位置服务产业总体产值将超过 4000 亿元。虽然我国卫星导航行业产值相对增速略有下降,但绝对增长相当可观,行业仍处在快速增长周期。

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产业链重心向下游转移,产业成熟度进一步提升。卫星导航产业链可分为上中下游, 上游包括基础部件、基础软件和基础数据,中游为终端集成和系统集成,下游是运 营服务。2012 年,上中下游产值占比分别为 16%、72%和 12%;而 2019 年上中下 游产值占比变为 10%、46%和 44%。近年来卫星导航产业上中游竞争加剧,价格稳 中有降,而下游运营服务随着更深层次、更广维度、更大范围的应用,将获得更高 增速和更大市场空间,是产业成熟度进一步提升的表现。

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卫星导航与新技术结合,催生新兴应用市场。在新一代通信、区块链、物联网、人 工智能等新技术发展、突破的背景下,北斗卫星导航应用正在加速深度融合,精细 农业、精准物流、自动驾驶、智能交通等由卫星导航技术催生的新模式、新业态、 新经济不断涌现,细分赛道迎来发展机遇。

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3.2. 北斗军用市场受益军工景气和国防信息化,将率先爆发

3.2.1. 北斗导航重要性凸显,模块将成为武器装备基础部件

卫星导航是实现联合作战的基础。随着现代军事装备、技术和理论体系的发展,不 同军事力量联合作战,形成多维战场空间综合优势成为必然发展趋势。而实现联合作战,需要有 统一的高精度时间、空间体系,否则会严重影响联合行动的效能,无法执行联合防 空、反卫星、反导弹等高要求任务。北斗导航具有定位、授时的功能,可以提供高 精度时空基准,是提升联合作战能力、完成新时代强军目标的关键基础。

卫星导航可以提高战场指挥能力。卫星导航实时高精度定位,能够提供人员、装备 的精确位置及移动情况,从而使指挥系统能够准确、及时地把握现场动态,实现知 己知彼,更好地进行指挥决策。

卫星导航可以为武器弹药精确打击提供条件。远程精确打击是现代战争的重要特征, 其制导方式有寻的式、遥控式、惯性、地形匹配、卫星定位、复合制导等方式。各 种制导方式都存在一些缺陷:寻的式往往只能适应短距离攻击和特定目标;遥控式 和惯性制导则会因为距离增加而精度下降;地形匹配需要有预存数据进行支持。而 卫星定位具有不受距离影响、不易受诱饵迷惑的优点,通过与其他制导方式形成复 合制导是目前的军事技术主流。美国陆军战术导弹 ATACMS、联合防区外发射武器 JSOW、联合直接攻击弹药 JDAM 等均采用了包含卫星定位的复合制导方式。北斗 导航也将为我军的武器弹药精准打击提供条件。

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美军高度重视卫星导航,并开发针对性战法。GPS 成为美国军事行动的重要保障, 大力发展基于卫星导航的战略战术体系,并计划对敌方卫星导航使用能力进行干扰 或打击。2018 年 12 月 27 日,美国国防部发布《定位、导航与授时和导航战》法案, 明确指出:国防部将有效利用导航战能力,确保 PNT 优势,为军事行动提供保障。

适应军事无人化、智能化趋势,北斗导航模块将成为武器装备基础部件。无人装备、 人工智能的快速发展和在军事领域的应用,极大地改变了传统作战方式,推动战争 形态不断演变。无人化、智能化成为现代军事发展趋势,也是我国建设世界一流军 队迎接的机遇与挑战。北斗导航可以提供高精度、统一的时间、空间信息,是人机 交互、机机交互、实现协同作战的基础,其模块将成为我军武器装备基础部件。

3.2.2. 军用北斗市场受益于军工景气和国防信息化

全球形势紧张加剧,安全需求大幅提升。近年来,国际力量加快分化组合,霸权主 义、强权政治、单边主义等抬头,国际军控和裁军谈判遭遇挫折,主要国家出现军 备竞赛趋势,国际安全体系和秩序受到严重考验。根据斯德哥尔摩和平研究所数据, 2019 年全球军费为 1.92 万亿美元,创下 1988 年以来的最高值;年增速为 3.6%,也 创下自 2010 年以来的最高值,军费支出加速上涨。

北斗导航产业深度报告:北三应用蓄势待发,军用市场将率先落地

提出强军目标,装备需求增长促军工景气。2020 年 10 月 29 日,中国共产党第十九 届中央委员会第五次全体会议通过了《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十 四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》,其中在国防领域要求提高国防和军队 现代化质量效益,促进国防实力和经济实力同步提升,确保二〇二七年实现建军百 年奋斗目标。2027 年成为我国国防建设 2035 年、2050 年外,又一重要时间节点, 形成了短、中、长期接续的发展目标,将指导和推动十四五期间装备需求。

国防信息化进程促进信息化装备渗透率提高。自中共十八大以来,国家就高度重视 国防建设。资料显示,2015 年 5 月发布的《中国的军事战略》白皮书强调军事斗争 准备基点放在打赢信息化局部战争上。2016 年 5 月发布中央军委发布《军队建设十 三五规划纲要》,规划纲要提出,未来五年国防信息化中军事通信、电子对抗、指挥 控制、安全加密、导航定位等成为重点建设领域。十九大进一步要求我国要在“2035 年基本实现国防和军队现代化”。2020 年 11 月,中央要求在十四五期间加快机械化 信息化智能化融合发展。国防信息化进程需要依靠信息化装备、相应训练和相应战 略战术体系实现,信息化装备渗透率有望提升。

军用北斗市场市场受益于军工景气和国防信息化。十四五期间,国内外因素综合作 用带来充足军事装备需求,相应北斗导航模块需求量也将增加。同时北斗导航模块 作为信息化装备的重要基础部件,在推进国防信息化进程中也将拓展新兴应用,迎 来渗透率上升。军用北斗订单量上升,叠加升级支持北斗三号信号模块带来的价格 增量,军用北斗市场将迎来快速增长。军用北斗导航行业龙头海格通信,2020 年上 半年对应业务同比增长 27.30%,明显高于历史水平。

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4. 民用市场尚在酝酿,关注智慧城市、智能网联车赛道

4.1. 智慧城市进入全面发展期,成为北斗导航率先拓展的民用市场

4.1.1. 智慧城市提高城市治理能力,助力国家治理能力现代化

国家高度重视治理能力现代化。2013 年 11 月召开的中共十八届三中全会上,提出 “全面深化改革的总目标是完善和发展中国特色社会主义制度,推进国家治理体系 和治理能力现代化。”2019 年 10 月中共十九届四中全会通过《中共中央关于坚持和 完善中国特色社会主义制度、推进国家治理体系和治理能力现代化若干重大问题的 决定》。国家治理体系和治理能力现代化可以更好地发挥制度优势,是一项重大战略 任务,目标在 2035 年基本实现国家治理体系和治理能力现代化。

城市治理能力现代化是国家治理能力现代化的重要组成部分。当前我国呈现人口、 产业向城市快速聚集的特点,形成了京津冀、大湾区、长三角、成渝等城市群。根 据国家统计局数据,2019 年我国城镇化率达到 60.60%。而根据社科院农村发展研 究所发布的《中国农村发展报告 2020》,预计到 2025 年,我国城镇化率将达到 65.5%。 城市成为承载经济和社会发展的主要空间载体,因此城市治理能力现代化是国家治 理能力现代化的重要组成部分。

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智慧城市能够有效提高城市治理能力。智慧城市是指,通过运用各种信息技术感知、 分析整合城市运行各系统的信息,对各种需求、情况作出智能响应的城市模式。通 过大数据整合与分析等手段,智慧城市覆盖城市生活的方方面面,能够提升资源运 用效率,优化城市管理和服务,缓解“大城市病”,实现信息化、工业化与城镇化深度融合,提高城市治理能力。

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国家持续出台政策推动和引导智慧城市建设。跟随新一代信息技术与城市建设相结 合趋势,国家于 2012 年发布《国家智慧城市试点暂行办法、指标体系》正式开启了 智慧城市建设,又于 2016 年提出了建设新型智慧城市。国家持续出台政策推动和引 导了智慧城市建设,是实现治理能力现代化的重要举措。

4.1.2. 北斗导航提供智慧城市基础数据,伴随行业建设增长

北斗导航能够提供高精度时空数据,是智慧城市的重要基础。智慧城市的建设需要 对城市进行准确感知,进而在平台上进行数据互联互通,推动资源协调,提高决策 科学性、准确性。北斗导航可以提供统一基准下的高精度时间、空间信息,是城市 感知体系的重要数据来源。2018 年 12 月,国家发改委、中央网信办联合发布的《新 型智慧城市评价指标(2018)》,其中直接包含了对时空信息平台建设的指标考核, 同时北斗导航提供的时间、空间信息,也对评价指标中的交通服务、城市服务、智 慧农业、智慧社区、城市管理、公共安全、智慧环保等能力提高有着重要意义。

我国已进入进入智慧城市全面发展期。我国智慧城市建设到目前为止,可以分为四 个阶段:第一个阶段是探索实践期,从 2008 年底智慧城市概念提出至 2014 年 8 月, 各地方、各部门按照自己理解进行智慧城市建设。第二个阶段是规范调整期,从 2014 年 8 月至 2015 年 12 月,国家层面成立了“促进智慧城市健康发展部际协调工作 组”,协同进行智慧城市建设。第三个阶段是战略攻坚期,从 2015 年 12 月至 2017年 12 月,提出了新型智慧城市理念并上升为国家战略,智慧城市成为国家新型城镇 化的重要抓手。第四个阶段是全面发展期,从十九大召开至今,各地新型智慧城市 加速落地,建设成果逐步向区县和农村延伸。

十四五规划强调加快数字化发展,顶层设计促智慧城市建设。2020 年 10 月 29 日中 共十九届五中全会通过了《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规 划和二〇三五年远景目标的建议》,其中有“加强数字社会、数字政府建设,提升公 共服务、社会治理等数字化智能化水平”的表述。智慧城市与数字社会、数字政府 相融相交,顶层设计促智慧城市建设。

北斗导航行业受益于智慧城市投资增长。近年来智慧城市市场规模保持较快增长, 持续发展。根据 IDC 最新预测,受新冠疫情影响,2020 年全球智慧城市市场相关投 资增速放缓,总额将达到 1144 亿美元,较 2019 年同比增长 11.1%。但在 2021 年将 开始逐渐提高增长速度,并在 2020-2024 年的预测期间内实现 14.6%的复合年增长 率。中国是全球智慧城市市场占比排名第三的区域,也是增长最快的区域之一,预 计到 2024 年,中国智慧城市与智慧社区相关的投资将超过 2300 亿人民币,重点投 资于公共安全、智慧交通、智慧政务、智慧环保、智慧应急等广泛领域。北斗导航 作为智慧城市的感知层重要组成部分,将受益于整体行业较快增长。

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智慧城市将成为率先发展的民用市场领域。智慧城市项目由政府设立并主导,通过 政府支出或政府支出带动社会资本合作的方式进行。2019 年至今,仅财政部政府和 社会资本合作中心,就公示了智慧城市相关的 18 个 PPP 模式项目,总投资额达 86.64 亿元。政府支出往往会考虑整体社会效益,对国家战略、政策实施进行支撑,因而 在一定程度上对社会急需的公共产品价格较不敏感。北斗导航在应用拓展前期,规 模效应还不明显,价格相对较高,在价格相对不敏感的民用市场智慧城市建设中将 率先迎来发展机遇。

智慧交通、安全监测等智慧城市细分领域将优先落地,北斗导航大有可为。根据国 家信息中心大数据发展部联合多家机构共同发布《2020 第三季度中国主要城市交通 分析报告》,在交通大数据监测的 360 个城市中,有超过 7%的城市通勤高峰处于拥 堵状态,将近 60%的城市通勤高峰处于缓行。拥堵问题已经严重影响了城市运行效 率和市民幸福感,智慧交通与车联网、自动驾驶等协同发展,作为可以利用信息技 术提高交通运行效率的重要解决途径,获得率先发展。此外形变监测、滑坡监测、 煤气泄露监测、危化品监测等安全监测领域直接关系人民群众的生命健康,也将获 得率先发展。北斗导航应用在智慧交通、安全监测等领域均大有可为。

4.2. 智能网联汽车是高精度导航应用下一个风口

4.2.1. 智能化、网联化融合成为汽车行业发展方向

汽车行业发展呈现新四化趋势。随着能源革命和新材料、新一代信息技术的不断突 破,汽车正从交通工具转变为大型移动智能终端、储能单元和数字空间,乘员、车 辆、货物、运营平台与基础设施等未来将实现智能互联和数据共享。汽车产品迎来 新四化发展趋势,即电动化、智能化、网联化、共享化。新四化将对汽车行业未来 发展产生重要影响。

自动驾驶是汽车智能化的重要发展方向。汽车智能化包括三方面的内容:智能驾驶、 智能交互、智能服务。其中以智能化技术为核心的智能驾驶是必备功能,中国汽车 工程协会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》依据智能化等级,将智能驾驶划 分为驾驶辅助(DA)、部分自动驾驶(PA)、有条件自动驾驶(CA)、高度自动驾驶 (HA)和完全自动驾驶(FA)五个等级。

自动驾驶尚待发展,技术领先企业取得阶段性突破。目前自动驾驶正处在部分自动 驾驶等级至有条件自动驾驶等级的落地发展阶段,自动驾驶整体市场渗透率和应用 规模仍然较小。但自动驾驶产业链企业积极抓住行业发展机遇,加大技术研发力度, 多家技术领先企业已经取得阶段性突破,走在行业发展前沿。上汽荣威、长安汽车、 广汽等车企已发布了有条件自动驾驶级别车型;百度、滴滴、小马智行、元戎启行、 文远知行等自动驾驶企业已先后在国内多个城市开展 Robotaxi 测试或运营。

汽车网联化将汽车作为信息交互终端。汽车网联是汽车与所有影响车辆行驶的实体 间实现信息交互,减少事故发生,减缓交通拥堵,为车辆的安全行驶提供保障。中 国汽车工程协会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》依据网联化等级,将汽车 网联划分为网联辅助信息交互、网联协同感知和网络协同决策与控制。

汽车智能化、网联化出现融合发展趋势。随着技术推动下汽车智能化、网联化的进 一步深入发展,汽车智能化、网联化出现融合发展趋势。网联化带来的汽车与其他 影响车辆行驶的实体间信息交互,能够有效帮助实现更高级别的自动驾驶。而自动 驾驶配置的各种传感器和定位模块可以为网联提供充分的信息进行交互。网联车与 智能车的有机联合即智能网联汽车概念被提出。

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智能网联汽车发展获得国家政策支持。智能网联汽车是汽车、电子、信息通信、道 路交通运输等行业深度融合的新型产业形态,有利于提升整体智能化水平,促进信 息消费和高质量发展。智能网联汽车发展获得国家政策支持,在发展战略、标准化、 测试管理等方面进行了顶层设计,有助于智能网联汽车有序、高效、健康发展。

4.2.2. 北斗导航助力智能网联汽车发展,高精度需求提升

传感器等感知模块对实现辅助驾驶或自动驾驶意义重大。辅助驾驶或自动驾驶的实 现,需要利用安装在车上的各种传感器,在行驶过程中持续进行静态、动态物体的 识别、侦测和追踪,收集数据,感应周围环境,并结合地图数据等进行决策控制、 路径规划等。

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卫星导航定位是环境感知、路径规划等的重要基础。自动驾驶往往采用多种传感器 进行综合环境感知,如视觉摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、惯性导 航、卫星高精度定位等,为决策提供基础数据和信息。各种传感器都存在各自优势 与劣势,专注于特定功能,因此多传感器融合成为自动驾驶主流方案。其中卫星导 航定位能够提供至关重要的绝对位置定位信息,不易像视觉摄像头、雷达等受环境、 天气干扰,是自动驾驶的重要基础。

北斗导航产业深度报告:北三应用蓄势待发,军用市场将率先落地

直接定位条件尚不成熟,高精度地图率先获得应用。由于过去卫星导航增强系统建 设尚未完成,高精度卫星导航定位信号不能实现充分覆盖,目前自动驾驶车辆往往 通过近距离感知环境手段,将所处环境与预先测绘得到的高精度地图进行对比、匹 配,来确定车辆绝对位置。此外高精度地图还可以通过提供静态信息、降低感知算 法计算量、提供环境冗余信息等帮助自动驾驶更好实现功能。百度 Apollo 即采用了 视觉摄像头收集数据与高精度地图匹配确认位置的方案。

众多自动驾驶产业链企业加速布局高精度地图。高精度地图可以帮助自动驾驶汽车 完成精准定位和路径规划,必要时还可以与传感器配合,进行驾驶控制,因而吸引 了众多自动驾驶产业链企业布局。高精度地图赛道主要有三类参与者:传统图商, 如四维图新、凯立德、易图通等;整车厂商,如上汽、长安汽车、吉利等;自动驾 驶领域创业公司,如宽凳科技、Momenta 等。自动驾驶产业链企业通过收购、投资、 战略合作等方式,加速进入高精度地图行业。目前我国共有 28 家企业拥有要求最高 的导航电子地图制作甲级资质,可以制作高精度地图,其中有 15 家企业是在近三年 中取得的,投资方背景中有华为、京东、滴滴、美团、顺丰等新参与者,也有腾讯、 阿里等较早参与者和上汽、吉利、蔚来等整车厂商。

卫星导航直接定位是未来发展方向。随着卫星导航增强系统的建设完成、通导一体 化,卫星导航直接定位具有现实实践性,与惯性导航的联合使用,更可以增加系统 冗余度、安全性,保证卫星导航在短时卫星信号被遮蔽的情况下仍能保证性能。随 着自动驾驶程度的深入和智慧交通、车路协同的进一步发展,更是增加了对实时高 精度定位信息的要求,卫星导航直接定位是未来自动驾驶方式的发展方向。

北斗导航受益智能网联车辆出货量增长。当前自动驾驶技术正在进一步成熟,我国 多个地方已经开展了不同级别自动驾驶等级试点,百度已经正式开放面向公众的 Apollo Go 自动驾驶出租车服务。未来智能网联车辆出货量将出现较快增长,IDC 预 计 2024 年自动驾驶汽车出货量将达到约 5425 万辆,2020 至 2024 年年均复合增长率达到 18.3%;2024 年智能网联汽车出货量将达到约 7620 万辆,2020 年至 2024 年 年均复合增长率为 14.5%。2020 年 11 月发布的《智能网联汽车技术路线图 2.0》中, 在市场应用方面,提出了 2025 年 PA(部分自动驾驶)、CA(有条件自动驾驶)级 智能网联汽车份额超过 50%,HA(高级自动驾驶)级智能网联汽车实现限定区域和 特定场景商业化应用的目标和规划。北斗导航对汽车智能化、网联化发展趋势意义 重大,随着自动驾驶、网联等级的提高,汽车行业对高精度导航定位信息需求将显 著增加,拓展北斗导航汽车应用市场。

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