【两会科技热点】国之重器!北斗产业迎来发展黄金期

2018-02-28 14:10:23 来源: 中国科技网 作者: 何沛苁

2018年2月12日13时03分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭(及远征一号上面级),以“一箭双星”方式成功发射了第二十八、二十九颗北斗导航卫星。这次发射的一箭双星是中国北斗项目第三步,也是最后一步完成组网的第五颗和第六颗星。至此,距中国北斗系统组网的35颗卫星目标,仅差6颗就即将完成。

中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS),简称北斗系统,是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。到2020年,北斗卫星完整系统将建成。根据规划,在2018年年底前,北斗三号将建成18颗卫星的基本系统,具备为“一带一路”沿线国家和地区提供服务的能力。

印媒称,北斗卫星完整系统建成后,将与美国的全球定位系统(GPS)相匹敌,因而中国北斗卫星导航系统成为另一个导航选项。目前,北斗二号系统已经向亚太区域用户提供稳定服务超过5年,且在轨运行情况良好。那么,北斗产业今后将迎来什么样的重大机遇?

经过20多年的建设和北斗一、二代的不断验证,北斗导航系统在技术、应用、产业化方面都得到了充分的发展和完善。随着北斗三号加速建设,北斗作为中国的国之重器将加速构建中国乃至世界的时空信息体系核心,已经逐渐成熟的北斗应用产业将伴随着更高性能和更先进的技术支持而迎来产业发展的黄金期。

北斗导航是万物互联的“传感器”

继美国GPS、俄罗斯GLONASS之后,北斗系统让中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家,正是这些卫星导航系统,以广泛、便捷、廉价的方式连接了时间和空间,为万物互联提供最基本的可能。北斗系统总设计师杨长风曾说:“北斗卫星导航所提供的位置和时间信息,将成为万物互联不可或缺的要素,既是至关重要的物品标签,也是一切经济活动的记录,更是世界生生不息的见证。”

北斗导航技术与地基增强技术、物联网等多种技术融合,提升时空信息的精确度。目前最先进的北斗系统定位精度大概在2米至5米范围,距离满足共享单车电子围栏的高精度需求还有差距。北斗通过增设地面基站建设北斗地基增强系统,联合卫星“天地定位”修正误差。2017年6月,经过初始服务测算显示,北斗地基增强系统可以提供米级、亚米级、分米级,甚至厘米、毫米级的服务。随着性能的持续提升,北斗系统在物联网方面的应用范围也将得以进一步拓宽。

在环境监测方面,通过北斗卫星导航系统对具有相应环境指标的地点进行精确定位,从而通过物联网技术实现对环境状况实时全面的了解,且方便快捷,改变传统人工监测时效性差的问题。

在智能交通方面,车辆安装北斗系统接收芯片用于对车辆进行精确导航和定位,同时车内配置采集载重、测速信息的传感器,将采集后的信息通过物联网传送给交通监测中心,监测中心通过技术处理,可获得这些车辆的位置、是否超载、是否超速等信息,并可在必要时向驾驶员发送消息进行提醒和对行车状态进行控制,还可以利用北斗系统和物联网技术收集实时的路况信息,利用北斗系统的短信通信功能,随时对路况进行播报。

在物流方面,可以在每个物品上都贴上唯一的电子标签,并嵌入微型北斗导航芯片,当顾客想知道物品信息时,可以利用北斗导航系统发射定位信号给微型北斗导航芯片,然后将信息传给RFID站,通过RFID站连接物联网,顾客就可以在移动IP技术的帮助下,利用移动终端就可以随时随地获取实时的物流信息。

在灾害监测方面,可以对地震、海啸等灾害进行早期监测、预警。一旦发生地震、海啸等地质灾害,在地面通信系统瘫痪后或没有通信信号的盲区时,北斗系统不但可以给检测站提供导航定位信息,而且可以通过接受传感器信息实时检测该区域的灾害情况,同时可以利用北斗系统的短报文功能,及时对灾害情况进行报告,给救援提供便利。

中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗系统新闻发言人冉承其说,作为国家重器,北斗将像水、电,还有公路一样,保障社会的运行发展。

北斗产业链:中游产值最大 下游保持快速增长态势

北斗卫星导航产业链可分为五个关键环节:1,卫星制造;2,卫星发射;3,地面设备;4,卫星导航应用;5,下游市场。卫星导航产业链分为上游、中游、下游三个方面。上游包括基础数据、基础器件和基础软件,主要是天线、芯片、板卡、地图、软件等基础类产品,是卫星导航接收设备的核心部件。中游包括终端集成和系统集成两方面,包括手持终端、接收机、车载终端、船载终端等完整的卫星导航接收设备产品,以及集成软硬件产品的业务应用软件。下游则是运营服务,包括为用户提供入网注册、导航定位及基于位置的综合信息服务等。

《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》显示,2016年中国卫星导航与位置服务总体产值达到2118亿元,同比增长22.06%。其中,上游、中游、下游的产值占比分别为15%、56%、31%。产业链上游和中游的总体产值虽较2015年有所提升,但规模化应用造成芯片和终端产品价格仍保持在较低水平,相关产值增速持续放缓,而以运营服务为主的产业链下游产值则保持快速增长态势。

近年来,随着北斗性能以及覆盖范围的同步提升,北斗产业化全面显著提速。截至2017年4月,北斗导航型芯片模块销售已突破3000万片,高精度板卡和天线的销量分别占据国内市场30%和90%的份额,并输出至70余个国家和地区。目前国内从业企业超过1.4万家,从业人员超过45万名,国内卫星导航产业产值年均增长率超过15%,预计2017年总产值将超过2500亿元,其中北斗的贡献率可达80%,芯片销售超过5000万片。

导航芯片的优劣很大程度上决定了卫星导航产品的性能,芯片技术更直接关系终端体积、重量、成本和性能,也能直接影响北斗下游产业发展。在2012年北斗二号完成亚太覆盖的时候,北斗的应用在很大程度上被芯片所限制,“有机无芯”一度成为北斗产业的发展瓶颈。经过5年的发展,目前芯片工艺由0.35微米提升到28纳米,总体性能达到甚至优于国际同类产品。截至2017年底,国产北斗芯片累计销量突破5000万片,接收机天线已占国内市场份额的90%。

拥有高精度的北斗板卡是关键

板卡是利用导航芯片、外围电路和嵌入式控制软件,制成带输入输出接口的板级产品,用户利用这个模块结合应用需求能够开发各种应用。北斗芯片及板卡的功能相当于电脑的CPU与主板,用于信号接收后的解调和解算。高精度OEM板卡是高精度GNSS终端设备的核心,其成本占到了GNSS终端总成本的60%以上。在整个卫星导航产业中,板卡、芯片技术属于尖端中的尖端,有了自主知识产权的板卡和芯片,才能提高整个系统设备的性能。

经过10多年的发展,中国高精度GNSS产业已基本形成并初具规模,产业链上各环节企业的竞争格局初步形成。在国产产品替代的背景下,卫星导航板卡价格逐年降低,目前板卡按照功能可分为测量型板卡和导航型板卡。

测量型板卡:此类产品定位精度在厘米级,用于测后数据处理,需要应用复杂的定位算法,技术难度远高于导航型板卡。此类产品受量价模式影响较小,国产产品价格低于国外产品,国内产品未来有望形成替代。目前能生产高精度测量型板卡的上市公司有华力创通、北斗星通、中海达、华测导航等企业。

导航型板卡:此类产品的定位精度为米级,主要用于实时数据处理。由于其对定位算法的要求相对较低,国内能够生产此类产品的企业较多。但由于受量价比影响较大,相对于纯GPS产品,价格上存在劣势。相对而言,具备导航芯片生产能力的公司,在此类产品上更具有成本价格优势。导航型板卡多为各整机厂商自主开发,国内厂商包括北斗星通、华力创通、合众思壮、华测导航、航天电子等。

根据上海产业研究院发布的《高精度卫星导航定位产业市场研究报告》数据,2015年中国高精度卫星导航定位应用市场规模已达70.83亿元,同比增长22.07%。据中国卫星导航办公室数据,截至2017年4月,国产北斗高精度板卡总销量突破20万套,占国内市场总量的1/3以上。随着北斗三号全球化建设的推进,高精度GNSS应用有望在智慧驾考、智慧农业、智慧城市、无人驾驶等新兴产业的推动下实现高速应用,并凭借成本优势特别是更高的性价比实现国产化替代。

军工信息化快速推进,北斗导航必不可少

北斗产业链主要包括空间卫星、地面系统和终端设备等三大部分,应用领域包括军用、行业应用和个人应用。随着北斗导航系统在定位精度等技术指标的不断提升,预计军工北斗在未来2年至3年仍将是北斗导航的主要需求所在,有望保持高速增长。军工需求是北斗的刚性需求,当前仍然以北斗定型终端形式采购,未来有望逐步转化为模块化采购,但具备核心军用北斗技术的企业仍将持续受益。

北斗三号的建设带来相关性能的飞跃,军工北斗设备在兼容北斗二代的同时需要通过硬件升级才能运用北斗三号更好的性能,因此未来需求将面临量和质的提升。

北斗车载平稳增长  北斗大众市场持续拓展

除兼容北斗功能的智能手机和可穿戴式设备越来越受到大众关注外,车载应用仍然是大众应用市场最为稳定的增长点,各类北斗车载应用市场保持平稳增长态势。2015年汽车导航后装市场终端销量约为1000万台,汽车导航前装市场终端销量约为371万台,合计1371万台,较2014年增加214万台。其中,国内车辆前装市场终端销售收入超过204亿元,车辆后装市场终端销售收入超过220亿元,个人导航仪终端销售收入约为4亿元。

在车联网市场方面,用户需求的迅猛增长及互联网、移动互联网的普及应用,预示着车联网市场广阔的发展前景。2015年车联网市场规模约为130亿元。工信部于2015年底正式出台了《车联网发展创新行动计划(2015-2020年)》,从顶层设计上推动车联网的发展,这将有力推动车联网市场进入发展黄金期。预计从2015年至2020年,中国车联网行业用户规模将从1300万户增加到5600万户,年均增长30%以上。车联网渗透率将从2015年的7.65%增长到2020年的24.4%,市场规模将从130亿元增长到665亿元,年增长率在30%至50%之间。

参考GPS系统的发展历史,随着北斗全球化覆盖的完成,北斗系统将在完成维护国防安全这一首要任务的基础上,借力相关政策和资金支持形成较为完善的产业链。随着北斗三号性能的持续提升,北斗系统正成为未来不可或缺的时空信息平台,承载物联网、智能驾驶、智慧城市等庞大新兴技术越来越高精度及高频次的时间空间信息需求。

《国家卫星导航产业中长期发展规划》提出,到2020年,我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,产业规模超过4000亿元,北斗卫星导航系统及其兼容产品在国民经济重要行业和关键领域得到广泛应用,在大众消费市场逐步推广普及,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,在全球市场具有较强的国际竞争力。

文章综编:央视网、中国青年报、上海证券报

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责任编辑: 冷媚
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