一文帶你看懂中國北斗導航系統-預計明年全面建成北斗三號
中國北斗導航系統衛星發射情況
中國北斗衛星發射始于2000年,至2007年共發射了四顆試驗衛星,不過至今已經全部退役。2007年開始,中國政府開始構建自己的衛星導航系統,截止到2019年11月,共發射了49顆北斗導航衛星,目前正常服役的有29顆,退役3顆。
中國北斗導航發展規劃-即將完成第三階段
北斗衛星導航系統的建設按照“先有源、后無源”、“先區域、后全球”的發展思路,按照“三步走”的總體規劃分布實施。2007年,北斗二號第一顆組網衛星成功發射,目前已建成了由14顆組網衛星和32個地面站天地協同組網運行的北斗二號衛星導航系統。
北斗三號:計劃于2020年向全球用戶提供基本導航、短報文通信、星基增強、國際搜救、精密單點定位服務。2017年11月5日,北斗三號第一、二顆組網衛星成功發射,開啟了北斗衛星導航系統全球組網的新時代。2018年12月27日,北斗三號基本系統正式向“一帶一路”及全球提供基本導航服務。2019年6月25日,第四十六顆北斗導航衛星成功發射。該衛星是北斗三號系統的第二十一顆組網衛星、第二顆傾斜地球同步軌道衛星,未來北斗系統覆蓋能力和服務性能有望提升。
三代北斗導航系統對比 第三代性能明顯提升
北斗一代只能作為試驗性平臺。北斗一代由于無法在高速移動的平臺上使用,所以其軍事用途非常有限,無法為軍隊信息化建設提供有利保障。同時由于北斗一代是區域性的,只能覆蓋中國和周邊一些國家和地區,所以無法和美國及俄羅斯的導航衛星相抗衡。雖然北斗一代功能無法與GPS相抗衡,但通過北斗一代的研制和應用,中國積累了大量的高技術人才和實戰經驗,為新一代導航系統的發展奠定了基礎。
北斗二代在歸納積累北斗一代的基礎上,二代不僅完全兼容了一代的功能,而且在用戶容量、定位精度、服務區域、動態性能和抗干擾能力等方面都有了較大提高。北斗二代采用與GPS相同的無源定位,徹底打開了中國軍事應用的空間。還提供開放服務和授權服務兩種服務方式,開放服務是向全球免費提供定位、測速和授時服務,定位精度10米,測速精度0.2米/秒,授時精度50納秒。授權服務是為有高精度、高可靠衛星導航需求的用戶,授權提供更好的定位、測速、授時和通信服務以及系統完好性信息。
與北斗二代相比,除了信號覆蓋區域從亞太地區擴大到全球外,北斗三代在精度上有了更進一步的提升,定位精度2.5-5米,授時精度20納秒,將為民用用戶免費提供約10米精度的定位服務、0.2米/秒的測速服務,并且將為付費用戶提供更高精度等級的服務。隨著“北斗”地基增強系統提供初始服務,它還可提供米級、亞米級、分米級,甚至厘米級的服務。
作為世界上唯一的由3種軌道衛星構成的導航系統的北斗三代在技術創新上更是有了重點的突破,其中圓地球軌道衛星采用了新型的導航衛星專用平臺,地球靜止軌道衛星與傾斜地球同步軌道衛星采用大型衛星平臺,更好第集成多種載荷,兼容實現天基數據傳輸、可動點波束功率增強、短報文通信和位置報告等系統。北斗三代還在世界上首次實現了衛星的在軌自主完好性監測功能,其首次配備了相控陣星間鏈路,實現衛星之間的雙向精密測距和通信,從而能夠進行多星測量,自主計算并修正衛星的軌道位置和時鐘系統,大大減少對地面站的依賴,提高整個系統的定位和服務精度。
北斗衛星導航市場呈現飛速發展趨勢
未來幾年,隨著北斗衛星導航系統建設的日益完善,市場需求的不斷增長,以及芯片小型化、低功耗、低成本的發展,北斗衛星導航產業將進入體系化發展和全球服務的新階段。而隨著航天衛星科學技術的發展進步,衛星應用與物聯網、大數據、云計算相融合,拓展出更加廣闊的市場空間。在軍民融合上升為國家戰略的大背景下,民用市場將呈現爆發式增長的局面。其中,在行業應用方面,工程測量、資源勘察、氣象預報、農業精細化生產等領域的示范應用將逐漸推廣。大眾市場方面,民生關愛將成為主要增長點,北斗智能安全學生證、北斗智能安全校園管理系統平臺、老人關愛卡等將成為投資重點;另外,消費端定位導航服務將從原先單一的定位功能逐步延伸到消費、娛樂、社交等眾多應用領域。按照中國衛星導航定位協會的數據顯示,2010年我國北斗導航產業市場規模為15億元,到2015年市場規模增長到280億元,預計到2020年我國衛星導航產業的規模將超過4000億元人民幣,北斗導航市場規模占到衛星導航產業市場規模的60%,重要應用領域達到80%以上,屆時北斗市場規模將上升到2400億元左右規模。
北斗衛星導航系統本身相當復雜,涉及到從衛星制造發射到地面基建再到終端制造和研發等,這中間涉及到的產業鏈非常長。面對日趨激烈的同質化競爭以及市場越來越多樣化的產品需求,只提供某一方面單一產品或服務的企業將很難在市場競爭中脫穎而出甚至可能會被市場淘汰。
相關企業只有從設備、服務、運營等多方面廣泛布局才能最終形成自己的生態圈,才能在市場競爭中始終保持領先地位。為了形成自己的完整產業鏈,預計在今后幾年中相關企業內部對新產品新業務的投資將會顯著增加,同時企業之間特別是產業的上下游企業之間的收購并購也將會更加頻繁。
在2014-2018年,北斗衛星導航產業處于推廣階段,投資的重點應放在芯、OEM板和導航地圖方面;2020年左右,北斗衛星導航產業處于普及階段,投資重點應放在衛星導航的運營與LBS(基于位置的服務)。
2017年,我國北斗導航產業鏈產值依然主要集中在中游,占比為約為56%,其中終端集成環節最大,占比37%,其次是系統集成環節;中游產值占較去年同期下降約4%,產值重心已經呈現出向下游轉移的趨勢。上游產值相對較小,主要原因是我國在北斗導航系統研究中偏重于衛星的研制和發射,占北斗研究總經費的90%,只有不到10%用于導航芯片的開發研究,這種偏向性影響了北斗芯片的發展進程。基礎數據、基礎器件和基礎軟件的占比總額僅約為11.17%,相比2016年變化不大,但產值增速明顯。但是2017年下游產值占比的增加,符合一般產業的發展規律,這說明我國北斗導航產業正在向平穩發展階段過渡。而隨著未來北斗系統在應用上的不斷深化和普及,預計到2020年,產業鏈結構將發生巨大的變化,形成下游產值將占總量的50%左右、中游占40%、上游占10%的格局。
中國北斗產業化商業化日趨完善
基礎產品及設施
目前,我國在北斗芯片、模塊等關鍵技術全面突破,性能指標與國際同類產品相當。多款北斗芯片實現規模化應用,工藝水平達到28納米。同時北斗地基增強系統也有實質性的進步。截至2018年12月,在中國范圍內已建成2300余個北斗地基增強系統基準站,在交通運輸、地震預報、氣象測報、國土測繪、國土資源、科學研究與教育等多個領域為用戶提供基本服務。
行業及區域應用
北斗系統提供服務以來,已在交通運輸、農林漁業、水文監測、氣象測報、通信時統、電力調度、救災減災、公共安全等領域得到廣泛應用,融入國家核心基礎設施,產生了顯著的經濟效益和社會效益。
大眾應用
北斗系統大眾服務發展前景廣闊。基于北斗的導航服務已被電子商務、移動智能終端制造、位置服務等廠商采用,廣泛進入中國大眾消費、共享經濟和民生領域,深刻改變著人們的生產生活方式。
北斗導航系統未來發展前景光明
——潛在市場大
我國已具備完整的北斗高精度應用的技術儲備,能滿足從靜態到動態、從事后到實時的多種高精度應用需求。2020年商業航空和通用航空的接收機價格將大幅度降低,這些衛星導航設備需求大部分是GPS,一旦北斗導航達到相關的技術要求,北斗導航在航空領域的需求將大大提升。根據民航局《中國民用航空發展第十三個五年規劃》設立的目標,到2020年末,我國通用航空器要達到5000架以上,也就是說2018-2020年間,年均增長600架通用航空器。通用航空器數量的增加將大幅拉動北斗導航的需求。
——農業應用快速跟進
截至2018年,無人駕駛插秧機已大量投入于農業耕作的使用,無人駕駛插秧機因為采用了電機式北斗導航自動駕駛系統,可以延長作業時間,特別是可以在夜間播種作業。另外,無人駕駛插秧機還有計畝、定位、作業速度檢測等功能,而導航定位數據又可為后期水稻施肥、植保、收獲等作業提供精準位置信息,便于提高水稻種植全程精準作業程度,節省喂秧輔助人工1-2人,可節省人工成本50%以上。
——新興應用發展不斷擴大
北斗正成為智慧城市發展關注的熱點,隨著北斗系統服務能力的不斷提升,北斗應用逐步深入,核心技術取得突破,基礎產品形成系列,應用服務不斷創新,北斗衛星導航產業已形成較為完備的產業體系,進入了產業化、規模化、大眾化、國際化的新階段。同時,在智慧城市建設的智能交通、智慧物流、智慧旅游、智慧社區等先行試點領域的應用也逐步開展。
隨著2020年北斗系統服務范圍覆蓋全球,2035年建設完善更加泛在、融合、智能的綜合時空體系,我國衛星導航與位置服務產業將迎來由技術融合創新和產業融合發展共同帶來的升級變革。北斗與移動通信、移動互聯網、物聯網、大數據等技術將加速實現融合創新,以北斗提供的時空信息為核心的導航定位授時服務產品,必將被越來越多地應用到電子商務、移動智能終端、智能網聯汽車、互聯網位置服務中,大規模進入到行業應用、大眾消費、共享經濟和民生服務等領域,深刻且深遠地影響和改變著人們的生產生活方式。北斗“融技術、融網絡、融終端、融數據”的全面發展,正形成一個個“北斗+”創新和“+北斗”應用的新生業態,成為北斗創新和應用發展的核心源動力。
以上數據來源于前瞻產業研究院《中國衛星應用行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》,同時前瞻產業研究院還提供產業大數據、產業規劃、產業申報、產業園區規劃、產業招商引資等解決方案。
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