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【数据报告】北斗专题报告--前世今生

发布时间:2016-06-16 09:30

引言

         根据美国卫星产业协会公布的《卫星产业状况》显示,预计 2022 年将达 70 亿部。“北斗”和“格洛纳斯”系统的兼容可使中俄在国际卫星导航服务市场上占到 30%份额。



一、导航系统缘起何处

(一)因何生,为何起?

1957 年,世界上第一颗人造卫星升空,拉开了卫星导航发展的序幕。20 世纪 40 年代,科学家们研制的火箭已经可以抵达太空的边界,人造卫星升空的梦想得以实现。1957年,苏联率先将世界上第一颗人造卫星“斯普特尼号”送入预定轨道。1960 年,美国发射了一颗名为“光环”的卫星,用来跟踪苏联的“斯普特尼号”卫星。在跟踪过程中意外发现的“多普勒频移效应” 为卫星导航的研发提供了最初的灵感。1963 年,美国将第一颗实用导航卫星子午仪 5B-2 号送入太空。自此,利用卫星为人类提供导航等一系列服务成为现实。

卫星导航最初服务于军事需要,现已转型为军民两用。卫星导航诞生于美、苏冷战时期,其最初的发展得益于在军事领域的重要作用,导航系统主要为军队提供搜集情报、应急通讯等服务。冷战结束后,卫星导航仍然被视为提高军事战斗力的重要手段,服务于军事需要。但是,随着和平与发展成为新的时代主题,世界各国的关注点开始从军事领域转移到社会与经济发展领域。在这种时代背景下,卫星导航也逐步实现军民两用的转型,在民用方面发挥日益重要的作用。目前,卫星导航已被广泛应用于交通运输、农业、气象监测、海洋渔业、灾害监测与救援、测绘等领域,带来了巨大的社会经济效益。


(二)四大系统,顺势而生

各国布局卫星导航,四大导航系统形成。基于卫星导航产业对于国家安全方面的重要意义,以及其巨大的经济社会效益,各国纷纷布局卫星导航的研发与建设。近年来,卫星导航在精度、覆盖范围等性能方面不断改进,卫星导航技术获得长足发展。美国 GPS 系统、欧洲伽利略系统、俄罗斯格洛纳斯系统以及中国北斗卫星导航系统共同构成了全球四大卫星导航系统。当前,从整体发展水平看,美国 GPS 系统在全球卫星导航应用市场占有绝对的优势,处于领先地位。

全球四大卫星导航系统对比

美国 GPS 系统。美国政府于 20 世纪 70 年代启动了 GPS 计划,1994 年已全面建成了覆盖全球范围的 GPS 系统。该系统由空间部分、地面控制系统、用户 GPS 接收设备构成。空间部分由均匀分布在 6 个轨道上的 24 颗卫星组成,轨道高度为 20200km。地面控制系统包括 1 个主控站、5 个监控站、3 个注入站。目前,GPS 系统可实现覆盖全球、全天候的导航、定位、授时服务,定位精度为 10 米。较为成熟的技术使该系统在全球导航领域占据了绝对的优势地位。


欧洲伽利略系统。欧洲伽利略系统于 1999 年首次提出,是由欧盟主导,多国共同参与构建的全球卫星导航系统。系统的空间段部分包括均匀分布在三个轨道上的 30 颗卫星,轨道高度为 23616km。系统提供导航、定位、授时等功能,定位误差不超过 1 米。2012年,4 颗伽利略卫星初步形成网络。但由于欧盟内部争议以及技术等方面的原因,该计划一度延迟。2015 年年初,欧洲委员会重启了伽利略卫星的发射计划,预计在 2020 年完成 30 颗卫星的全部发射计划。


俄罗斯格洛纳斯系统。格洛纳斯项目最早由苏联在 1976 年启动,现由俄罗斯政府运作,旨在提供覆盖全球的导航、定位、授时服务。系统的空间部分包括均匀分布在 3 条轨道上的 24 颗卫星,轨道高度为 19390km,定位精度为 10 米。1996 年,该系统正式在轨运行的卫星数量为 24 颗,初次实现了覆盖全球的导航能力。但是,由于最初卫星设计的平均寿命较短等原因,格洛纳斯全球定位系统的发展一度停滞。目前,该系统处于复兴阶段。


北斗卫星导航系统。北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球导航系统,与美国 GPS系统、欧盟伽利略系统、俄国格洛纳斯系统共同构成全球四大导航系统。北斗导航系统的空间段由分布在 3 条轨道上的 5 颗静止轨道卫星和 30 颗非静止轨道卫星构成,轨道高度为 21500km。该系统旨在提供覆盖全球范围的导航、定位、授时以及短报文通信等服务,定位精度为 10 米.


二、市场竞争

(一)竞争日益激烈

“1+3”格局形成卫星导航在军事和民用领域带来的巨大效益,吸引了全球的目光。各国积极开展本国卫星导航系统的研发与制造,全球卫星产业竞争日益激烈。目前中俄增长势头强大,欧洲正在加紧建设伽利略系统,全球卫星导航市场形成了“1+3”的格局。

国防与经济双重效益,卫星导航布局分秒必争。从维护国防安全角度看,卫星导航技术是争取信息化战争主动权的关键要素。根据美国卫星产业协会公布的《卫星产业状况》显示,当前美国 GPS 导航系统占据了世界导航市场 90%以上的份额。这意味着全球其他国家将受制于美国未来的导航战略计划,国防安全问题凸显。从社会经济效益来看,卫星导航在交通运输、农业、气象监测、海洋渔业、灾害监测与救援、测绘等领域已经得到广泛应用。卫星导航深刻地影响着经济发展方式和社会生活方式,带来了巨大的社会经济效益。基于这两大因素,卫星导航布局分秒必争!


各国政策陆续出台,行动步伐已经迈开。美国为维护其全球领先优势,于 2010 年发布《国家航天政策》,文件表明美国将继续开展航天活动,推动卫星产业的发展。世界其他国家也在紧锣密鼓地发展导航产业,或自主研发本国导航系统,或寻求替代系统以摆脱对 GPS 的过度依赖。俄罗斯在 2005 年出台《2006-2015 年航天发展战略规划》,加大航天发展投入,重点发展格洛纳斯全球导航系统。2015 年年初,欧洲委员会重启了伽利略卫星的发射计划。中国自主研发的北斗导航系统已进入最后关键阶段,目标直指 2020 年实现全球无源服务。日本、印度等国也纷纷大力发展卫星导航产业。卫星导航产业进入迅速发展期,竞争日益激烈。

中俄发展劲头强大,加速赶超美国 GPS。根据 UCS Satellite Database 提供的数据显示,截止 2015 年 1 月 31 日,全球在轨运行卫星数量达 1265 颗。美国、俄罗斯、中国在轨卫星数分别为 528 颗、131 颗、132 颗,占比分别为 41.74%,10.36%,10.43%。尽管从卫星数量来看,美国远远领先其他国家。但是从卫星增长趋势来看,美国在全球的占比呈现逐年下降的趋势。相对于 2011 年 8 月公布的数据,美国卫星数量占比下降4.17%,中国占比增长 3.28%,俄罗斯占比相对稳定。全球卫星导航市场竞争日益激烈,中俄作为重要的力量已经开始向 GPS 发起进攻,欧洲伽利略计划正式投入运营后也将对美国形成巨大的冲击,“1+3”格局形成。

全球各国在轨运行卫星数量占比(截止 2011.8.31) 


全球各国在轨运行卫星数量占比(截止 2015.1.31)

(二)全球导航产业增长态势明朗

卫星产业保持增长,导航发展势不可挡。根据美国卫星产业协会公布的《卫星产业状况》显示,预计 2022 年将达 70 亿部。从整体发展来看,整个卫星产业增长态势明朗,导航发展动力十足。

全球卫星产业收入结构图

全球卫星产业四大领域年收入

(三)民族北斗,潜力无限

经过 30 多年的发展,我国北斗卫星导航进入高速发展期。巨大的国内市场空间正在逐步释放,GPS 一统国内的局面正在被打破。同时,随着北斗建设第三步战略的开展,民族北斗正在向全球市场进军。

我国导航产业平均年增速 39%,产业链走向成熟。2020 年我国卫星导航产业规模将超过 4000 亿,北斗卫星导航系统对国内卫星导航应用市场的贡献率达到 60%,重要应用领域达到 80%以上。军用市场方面,按美国军用 GPS 投入占整个军费开支比重约 1.5% 估算,到 2020 年,国内军用北斗导航市场规模将超过 200 亿元,年复合增长率约为 17%。

热门板块卫星导航盈利能力居前

(四)两大优势,领先GPS

北斗导航系我国独立自主研发,拥有世界尖端水平和两大领先优势。我国北斗系统始建于 20 世纪 80 年代,以陈芳允院士提出“双星定位”为基础理论。北斗导航的研发旨在摆脱对 GPS 系统的依赖,发展拥有主导权的本国导航系统,维护我国国防安全、创造社会经济价值。经过 30 余年的自主研发,北斗导航系统在授时精度(20 纳秒)、测速精度(开放 0.2 米/秒)、民用精度(开放 10 米),抗干扰性等方面均可与美国 GPS 相媲美。同时,我国自主研发的北斗技术还具有亚太地区高精度、短报文通信两大领先优势。

北斗在亚太地区导航精度远高于 GPS。为本土提供定位、导航、授时等服务是各个国家发展卫星导航的首要目的。因而,空间段中的卫星会较密集地分布在发射国的上空。

我国北斗系统空间布局中有 5 颗静止轨道卫星分布在中国上空,专门为中国提供导航等服务。从全球范围导航精度来看,北斗技术已经可以和 GPS 媲美。由于亚太地区其他国家距离中国较近,北斗在亚太地区的导航精度要远远高于 GPS,在东盟地区甚至可以达到厘米级。

短报文通信功能使北斗导航系统大放光彩。短报文通信功能是将导航功能和通信功能结合起来,用户终端在接收到卫星信号后可获知自己的位置,同时可以将该定位信息通过终端向外界发送位置报告,从而使得其他人知道用户所处的位置。在汶川地震救灾过程中,救援人员利用北斗导航的短报文功能向外界及时发送位置报告,提供灾情信息,使得救援工作高效快速地开展。目前,全球四大导航系统中只有我国的北斗导航系统具备该功能,可以说是北斗导航相对于其他导航系统最大的优势,该功能也为北斗导航未来的发展提供了广阔的发展空间。


三、产业提速

(一)稳步推进

北斗系统迈出第三步,2016 年已发射 23 颗北斗卫星。我国通过加速卫星布局,已顺利完成第一、二步发展目标,实现了向亚太地区提供无源服务。我国卫星发射频率由21 世纪前 10 年年均 6 颗的水平,跃升至过去两年平均 15 颗的水平,发展速度惊人。卫星发射频率的跃升不仅包括北斗系统卫星,更有一系列应用卫星,未来将有能力与北斗构成“北斗+”,提供更为多样化的应用服务。


(二)外部风险提高

周边安全形势面临挑战,近期摩擦频发。南海问题近期事件频发,不仅菲律宾各国蠢蠢欲动,美国近期也按耐不住走到前台,上月,中国海军曾警告美国 P-8“波塞冬”海上反潜巡逻机离开南沙群岛临近空域近 8 次;中缅边境,我国展开军演以对缅甸伤及我国平民事件施压;藏南地区与印度的谈判仍未在马拉松式的进行;其他诸如钓鱼岛、台湾问题等都成为时刻引爆安全问题的潜在威胁。

现代战争信息化,继续卫星导航助阵。现代武器依赖信息化及卫星数据链接,我国军事卫星通信普及率低于 10%,而美国等发达国家则高达 85%。我国军事运用设备正加速信息化进程,且使用北斗替代 GPS,如我国 09 122 车载炮定装时采用北斗 2 代导航系统,通过战场区域通信系统以及数据链可以对单车进行阵地预先设定。如果我国没有独立自主的卫星导航系统,在战时导弹等武器将可能因为无法得到外部导航信息支持而失去效能,对于别国武装力量动向将无法进行有效跟踪。未来国家对北斗系统发展的态度会更为坚决,随着安全隐患的增加,军事领域加快实现导航独立自主,产业刺激将加码。


(三)北斗芯片成本降低

北斗技术不断突破,成本将下降 40%!随着中国北斗技术的不断突破,北斗系统实

现了兼容型 SOC 系列导航模组,这使成本下降近 40%,最终价格与单 GPS 模组的价格接近,打破了限制北斗市场化推广的价格瓶颈,不仅在军事上获得了垄断地位,为今后在我国民用市场普及奠定了基础。

成本下降,北斗向 GPS 发起挑战。在目前信息化、智能化、移动化的产业变革下,下游的产业需求和市场将大幅增长,包括交通、渔业、测绘及车载导航、手机等多个方向。

另外,随着北斗在国家支持下抢占国有市场空间份额不断提升,北斗将在众多领域向 GPS挑战。目前,国内汽车行业已有 200 余款车型,共完成 50 余万台北斗车载导航仪的安装和销售。有专家预计,2020 年北斗系统应用将占据国内市场 80%、国际市场 20%的份额,约 3000 亿元。


(四)“一带一路”契机

“一带一路”推进,北斗卫星搭上顺风车。“一带一路”是我国输出落后产能,促进国内企业走出去实现大发展的战略,随着基建的投资建设,北斗卫星也处在了推向亚太的风口期。目前,北斗卫星导航系统已覆盖亚太大部分地区,基本覆盖“一带一路”沿线国家及周边国家,其中已有泰国、老挝、文莱、巴基斯坦等东南亚国家建立了北斗接收站;

另一方面,北斗系统正谋求与其他导航系统的兼容性,以提升自身抢占市场份额的能力:5 月 8 日,中俄两国政府签署《中国北斗和俄罗斯格洛纳斯系统兼容与互操作联合声明》,使未来我国北斗系统竞争能力提升。2015”国际论坛上指出,“北斗”和“格洛纳斯”系统的兼容可使中俄在国际卫星导航服务市场上占到 30%份额。未来,北斗系统将通过建立服务互联互通的基础设施等途径,推动在“一带一路”沿线国家落地,走出去的时点已经到来。


(五)政策热捧不断

我国政策对北斗青睐。2013 年,国务院办公厅印发《国家卫星导航产业中长期发展规划》到 2020 年,中国卫星导航产业创新发展格局基本形成,产业应用规模和国际化水平大幅提升。在“十二五”规划中,北斗卫星导航被列入战略性新兴产业之一。而目前,国家正将一带一路战略与北斗相结合,以求保障“一带一路”通信卫星信号无障碍。同时,2015也是军民融合“十三五”规划的出台年,集合了军民两方面技术的北斗卫星未来发展将实现大跨越。《中国制造 2025》提出:发展加快推进国家民用空间基础设施建设,发展新型卫星等空间平台与有效载荷、空天地宽带互联网系统,形成长期持续稳定的空间信息服务能力。

政策扶持,市场空间不断打开。根据政策规划,未来十年都是北斗卫星系统及相关产业的爆炸式发展期,且政策将延续!随着政策展开,地方将与军工企业展开更多合作。


(六)产业内部活跃,并购加速

军民融合市场打开,并购合作握拳发力。2015是我国军民融合十三五规划的元年,未来将推广至民用多个领域,各企业正通过并购合作,对 2020 2400 亿市场空间摩拳擦掌。海格通信、振芯科技、合众思壮等企业都采用一系列并购、措施进行布局,市场资源整合走向高潮。

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