北斗衛星導航系統應用產業化發展探討

文|張正烜 高亢 郭廣闊 柴偉平

北京北斗星通導航技術股份有限公司

一、衛星導航產業化發展概述

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。2007年，聯合國將美國GPS、中國北斗、俄羅斯GLONASS、歐盟Galileo確定為全球四大衛星導航系統。

從四大衛星導航系統近年的發展情況來看，圖1和圖2統計了北斗二號正式投入運行后的2014年和北斗全球化建成之前的2018年兩個時間點，四大系統的應用占比和兼容情況，同時也反映出北斗二號區域系統產業化發展的5年變化。2014年和2018年全球帶導航接收模塊的設備分別為41億臺和65億臺。從單系統的應用情況來看，2014年和2018年GPS系統的應用率都是100%，說明GPS在導航系統的主導地位沒有變化，Galileo和GLONASS系統的應用率分別在40%和60%左右，變化不大。而北斗衛星導航系統（簡稱北斗系統）的應用率則從20%以上上升到了40%。[1]

圖2 2014年和2018年多系統兼容情況

同時，從接收機對四大衛星導航系統的兼容情況來看，支持單系統的接收機的比例顯著減少（雙系統終端數量也在減少），而四系統兼容接收機則明顯上升（支持三系統的終端數量略微上升）。這說明隨著北斗系統的逐漸發展壯大，終端上的應用率也越來越高，終端兼容上也在從單系統逐漸向四系統全兼容轉變。[2]

在政策扶持方面，GPS系統從20世紀50年代開始提出建設思想，之后逐步建設和不斷升級至今已有60多年，其發展過程中在技術上沒有遇到大的阻礙，滿足了軍事需要這一系統建設的初衷；也正因為系統初期的建設目的是為軍服務，其民用普及和產業化發展可謂一路坎坷。在系統發展過程中政府政策支持起到了至關重要的作用，美國政府在維護GPS全球領先和獲取軍事和經濟效益的思想和戰略上始終保持不變，而在政策的內容上又隨世界形勢和市場需求而變，從單一軍用到為適應民用需求不斷修訂、補充相關政策，在適應市場需求的同時推動了民用市場的發展。政府出臺政策后，其各個政府部門制定配套實施細則或辦法，確保政策落實。并在實施的過程中不斷促進GPS的改進和升級，也提高了應用制造商對政府政策的信賴，GPS的未來市場和應用前景日漸清晰。[3]

二、北斗衛星導航系統應用產業化發展

1.北斗衛星導航系統概述

北斗衛星導航系統是中國著眼于國家安全和經濟社會發展需要，自主建設、獨立運行的衛星導航系統，是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要空間基礎設施。北斗衛星導航系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成。空間段由地球靜止軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星和中圓地球軌道衛星三種軌道衛星的混合導航星座組成；地面段包括主控站、注入站和監測站等若干個地面站。用戶段由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組成。

20世紀后期，中國開始探索適合國情的衛星導航系統發展道路，逐步形成了三步走發展戰略：2000年年底，建成北斗一號系統，向中國提供服務；2012年年底，建成北斗二號系統，向亞太地區提供服務；計劃在2020年前后，建成北斗全球系統，向全球提供服務。2035年前還將建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系。2018年年底，北斗三號基本系統完成建設，開始提供全球服務。

2.北斗衛星導航系統應用產業化現狀

2018 年我國衛星導航與位置服務產業總體產值達到3016 億元人民幣，較2017 年增長18.3%（見圖3）。當前，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%。

圖3 2006 - 2018 年我國衛星導航與位置服務產業產值增長圖

2018 年，北斗三號基本系統建設完成，標志著北斗正式開啟了全球化服務進程。目前，北斗系統已經廣泛應用于我國的交通、海事、電力、氣象、漁業、測繪、礦產等十幾個行業領域。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，采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。

目前我國衛星導航與位置服務產業鏈已形成完整的內循環。上游基礎部件是產業自主可控的關鍵環節，主要由基帶芯片、射頻芯片、板卡、天線等構成。中游主要包括終端集成和系統集成，是產業發展的重點。下游的解決方案和運維服務提供眾多行業應用。上游產值在總產值中占比為 10.94%，其中基礎器件、基礎軟件和基礎數據等環節產值分別占比為 4.44%、2.1%和 4.4%；中游產值在總產值中占比為 47.46%，其中終端集成環節占比為34.57%，系統集成環節占比為12.89%。[4]

3.北斗衛星導航系統產業化發展政策支持

隨著北斗系統建設以來，我國政府對該系統及其應用推出了多項行業規劃和產業政策予以支持，將北斗系統列為科技重大專項，支撐國家創新發展戰略。隨著北斗系統建設和服務能力的提升，各部委、各省市紛紛出臺北斗相關或專項政策規劃，以國家力量助推北斗系統發展，同時也為北斗系統更好地深入各行業應用提供了政策指導與保障。截至2019年5月，國務院、各部委及地方政府新近出臺的北斗產業相關政策已超過200部。表2列舉了比較有代表性的政策以及對北斗系統產業化發展所產生的意義。

表2 北斗重要事件節點主要政策及意義

4.北斗產業化發展龍頭企業

伴隨著我國北斗衛星導航系統的建設完善和應用開發，以北斗星通為代表的一批北斗上市企業獲得了長足發展，我國北斗衛星導航產業鏈條日趨完善、產業規模持續擴大。

從業務構成上來看，各家企業都把衛星導航作為主營業務，并且都擁有含自身特點的其他業務作為輔助。其中，北斗星通布局的四大業務板塊分別為基礎產品、汽車智能網聯與工程服務、國防裝備、行業應用與運營服務，其中其大體量業務汽車智能網聯與工程服務板塊接近全年營收的50%；合眾思壯的時空信息和通導一體化業務占全年營收的26%；中海達時空數據和行業解決方案占全年營收的28%。北斗龍頭企業基本情況見表3。

表3 北斗龍頭企業基本情況 （內容摘自上市公司年報）

在營收方面，從2011年北斗二號即將部署到2018年北斗全球化起步兩個時間點來看，各家企業都取得了4～7倍的增長，增長幅度最大的北斗星通從2011年4億元人民幣量級的營收增長到2018年超過30億元，同時在公司員工人數上也成倍增加，如圖4、圖5所示。

圖4 北斗龍頭企業近年營收增長情況(摘自上市公司年報)

從涉足領域來看，各家企業都堅持國防、民用、海外三個方向共同融合發展。北斗星通的國防裝備業務板塊，合眾思壯的通導一體化業務是各家在國防領域的布局。在民用領域，北斗星通持續加大在汽車智能網聯與工程服務板塊的投入，充分利用在基礎產品領域的競爭優勢，全面展開與車廠的合作，拓展業務渠道；合眾思壯重點發展北斗移動互聯業務，提供移動互聯時空信息應用領域的解決方案。同時隨著北斗三號全球化的發展，各家企業也越來越重視在海外的拓展，北斗星通在2017年連續在海外收購加拿大從事輔助定位的公司和德國從事汽車工程服務的公司，2018年海外營收占總體營收比重的32.7%；合眾思壯，中海達和華測導航也分別達到了19.4%、8.7%和14.4%。

圖5 北斗龍頭企業員工數量增長情況（摘自上市公司年報）

5.北斗海外應用發展

2018年北斗三號基本系統完成建設，開始提供全球服務。北斗已先后落地應用“一帶一路”沿線 30 多個國家和地區；國內企業產品已廣銷海外，僅北斗高精度終端、板卡等產品的海外市場年營收已超過億元，高精度特色帶動應用新突破，北斗芯片、模塊等基礎產品銷量突破7000萬片，北斗高精度產品出口90多個國家和地區，北斗地基增強技術和產品成體系輸出海外。提供全球服務是中國北斗邁出從國內走向國際、從區域走向全球的關鍵一步，北斗衛星導航產業的中長期前景值得期待。

6.“十百千萬”市場展望

衛星導航定位傳統上分為定位精度為1m以上的導航定位和定位精度為1m以內的高精度定位（見圖6）。

圖6 “十百千萬”市場展望

（1）傳統市場——“十”與“萬”

隨著技術的不斷發展和時間的推移，兩個傳統市場逐漸衍生成以測量測繪為主要應用的純高精度衍生市場和以手機、物聯網和穿戴設備為主要應用的純導航衍生市場。2018年國內高精度接收機出貨量約在28萬個左右，全球出貨量約在55萬個左右，純高精度衍生市場應是一個數十萬級容量市場。另一方面，據統計2017年全球手機用戶達到78億，且帶導航功能的可穿戴設備市場出貨量達到1.33億，純導航衍生市場是一個萬萬級容量市場。

（2）新興高精度市場—“百”與“千”

而另一方面，隨著導航和高精度技術的深度融合和對導航定位日新月異的實際需求，又出現了以授時/同步、無人機為代表的百萬級市場和以智能網聯汽車為代表的千萬級市場，我們統稱其為“新興高精度市場”。

“百萬級”市場在授時/同步市場領域，電信網絡、能源分布、金融交易、電視廣播等行業是重要市場。電信行業應用占整體導航設備出貨量的90%。全球5G投資有望在2019到2022年間使得出貨量再次增長。目前國內4G基站400萬個，其中移動200萬個，聯通和電信200萬個，全球4G基站超過700萬個，5G國內基站預計數量500萬個。利用高精度模塊將授時和CORS站合二為一將是未來的發展趨勢，將推動產業爆發。

近年無人機數量據預測將超過所有其它航空用戶群總量，且超過一個數量級。典型的無人機將會是消費級別產品，其航程有限，飛行能力亦有限制，相關監管工作相對簡單。然而專業消費與商業應用無人機的數量將很快超過其他航空群體。北美、歐洲和亞太區域具有廣大的市場機會。2018年世界無人機市場衛星導航設備出貨量超過500萬架，到2025年，光是農業無人機應用就將達到3.5億美元的市場規模（見圖7）。

圖7 按地域劃分的無人機市場衛星導航設備出貨量

“千萬級”市場2018年我國汽車電子市場規模870多億美元，合6000億元人民幣。智研咨詢預計到 2020 年，我國汽車電子市場規模有望達到1000億美元的水平，接近 7000 億元人民幣，2018～2020年的增長率年均10%左右。

巨大的汽車電子市場為汽車電子廠商和半導體廠商提供了機會，汽車電子產業將成為中國電子產業的重要增長點之一，而中國也將成為全球主要汽車電子產品生產國之一。

根據佐思產研的預測：2018～2025年全球汽車域控制器（座艙+自動駕駛）出貨量將超過1400萬套，2019～2025年均增長將達到50.7%。且在汽車電子領域，車載電子裝置占比大約為五分之一，約1000億人民幣。汽車電子領域的娛樂通訊系統和駕駛輔助系統，是衛星導航在汽車電子領域應用的主要場景。隨著汽車電子需求的升級，衛星定位核心產品和應用未來三年累計規模有望從5000萬提升至10億人民幣以上規模。

三、北斗產業化發展思考和建議

1.過去小結

從2000年北斗系統開始建設以來，其大系統的性能和可靠性得到了很大的提升，北斗三號的應用更是使系統容量、用戶機功耗、系統可靠性、定位精度和信號完好性等關鍵參數有了更大的改善。國內自主產品體系已經逐步建成，目前我國北斗產業鏈已形成完整的內循環，芯片、板卡、天線等基礎部件已做到自主可控；中游終端集成和系統集成以及下游的解決方案和運營服務也有大量的公司涉及。北斗相關產品也從剛開始的國防需求，到逐漸部署在行業應用，再到目前消費級應用遍地開花，北斗已由“高大上”轉為“接地氣”，日益走近百姓生活，被廣大客戶接受；在這個過程中，北斗產業鏈的各個骨干企業逐漸成長，發展形成了一批骨干企業（上市公司），積累了寶貴的經驗，鍛煉和培養了一支滿足國際化發展的隊伍。

2.未來展望

預計在不遠的將來，將會有更多的技術交叉與融合，如高精度與導航技術融合，多/全衛星導航系統兼容，多源異構融合定位是未來技術發展趨勢；北斗與AI、5G、大數據、云計算的結合也將產生更多的新興市場與機會；將會出現更多的商業模式創新，“云+IC/端”中的云端輔助和增強，是實現高精度定位的必要條件，也催生了新型高精度定位需求，也就是低成本高精度的市場，必將產生巨大的商業模式變革。

同時，產業快速聚集，整合仍然在路上，產業規模仍然在進一步加大，重量級企業塑造還在進行中；隨著北斗三號全球系統建設展開，國家“一帶一路”政策的輔佐，更多的北斗企業將在國際化發展的道路上更進一步，北斗系統國際化會迅速展開；合作共生機制將逐步建立，產業鏈的合作共生，縱向和橫向的多維度聯合成為常態，如大家熟悉的“北斗+”新業態，以及面向汽車智能網聯的巨大市場都是合作共生機制的必然現象。

3.建議與思考

在知識產權方面，建議專利布局應進一步體系化推進，從大系統建設、信號體制創新保護等方面入手，到產業應用出臺積極政策鼓勵。企業競爭最終都是知識產權的競爭，更早地專利保護有利于百年老店營商環境的塑造。同時北斗上、中和下游產品都要注重產品品質、質量、功能、性能的把控和可靠性、一致性的保證，特別在是海外推廣的過程中，產品可靠性和一致性是決定因素，對品牌認可度的提升很有幫助。此外在企業經營方面，信用管理是經營之本，企業的規范運作，穩健經營，持續健康發展，是對產業行業乃至社會國家最大的貢獻。