2020年卫星导航行业研究报告

2020年卫星导航行业研究报告觅路：卫星导航行业概述1星移：卫星导航行业驱动因素2跃迁：卫星导航行业下游市场3破壁：卫星导航行业发展建议4降临：卫星导航行业未来53卫星导航概述卫星导航提供定位、导航、授时三大基本功能人类从古至今，一直走在探索和认知世界的征途上。在这遍布未知危险的道路上，判断自身的空间位置、此刻的时间和行进的方向可以降低风险程度、提高开拓进程中的人类的存活能力。也正因此，我国古代有日晷、司南、水钟、牵星木等工具用以测量时空的伟大发明。伴随人类对时空概念的认知程度提高，时空的工具也由地面转移至天际，卫星导航开始步入人们的视野范围。卫星导航相较传统方式，具有全时空、全天候、连续实时地提供导航、定位和定时等优势。卫星导航是指利用空间卫星，通过卫星播发的无线电导航信号，为用户在相应时空参考系中提供三维位置、速度和时间的技术。其本质是为用户提供时空数据的基础设施。国家系统名称国际四大卫星导航系统总览启动时间卫星导航系统构成中国北斗卫星导航系统（BDS）1994截至2018年12月，北斗系统可提供全球服务，在轨工作卫星共33颗，包含15颗北斗二号卫星和18颗北斗三号卫星，具体为5颗地球静止轨道卫星、7颗倾斜地球同步轨道卫星和21颗中圆地球轨道卫星美国全球定位系统（GPS）1973截至2018年6月，32颗卫星 在轨，工作星31颗，地面段由1个主控站、3个注入站及监测站组成俄罗斯格洛纳斯系统（GLONASS）1976截至2018年6月，有26颗在轨卫星，工作星24颗，地面段由1个系统控制中心、1个中央同步器、12个遥测遥控站和场外导航控制设备欧盟和欧空局伽利略系统（Galileo）2003截至2020年2月，有28颗在轨卫星，工作星22颗，地面段由2个控制中心、5个遥测遥控站、若干上注站及监测站。4卫星导航概述伴随我国北斗体系大规模搭建，卫星导航产业产值提高随着2020年3月，我国北斗三号系统发射第二颗地球静止轨道卫星。我国北斗三代体系的搭建也接近尾声。根据我国中国北斗卫星导航系统白皮书，我国搭建北斗卫星导航系统分为三步。2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；计划在2020年前后，建成北斗全球系统，向全球提供服务。卫星导航产业的发展是建立在以导航卫星为基础的空间服务基础设施的搭建和下游产业的深度推广二者结合之上的。中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书的数据显示，2019年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达3450亿元，2011- 2019年，我国卫星导航与位置服务产业总产值年均增长达22.1%。北斗卫星导航系统搭建进程可行性验证1983年提出地球同步卫星实现导航定位设想，1989年展开双星定位演示，验证可行性。20112019年我国卫星导航与位置服务产业总产值及增速15.7% 33.3% 24.4% 29.2% 22.1% 20.4% 18.3% 14.4%北斗一号建设1994年启动北斗第一阶段建设，2000年成功建设北斗一代系统。北斗二号建设2004年北斗导航二代工程项目立项，2012年完成北斗二代系统建设，区。30163450北斗三号建设2017年11月两颗北斗三代卫星入轨，全球组网建设开始，预计2020年5月，最后一颗北斗三号卫星发射。2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019卫星导航与位置服务产业总产值（亿元）卫星导航与位置服务产业总产值增速（%）来源：北斗卫星导航系统官网，科技研究院自主绘制。来源：中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书，科技研究院自主绘制。5 70081010801343173521182550 卫星导航概述北斗导航与其他卫星导航合作，国际合作加强；一带一路政策推动北斗走出国门世界卫星导航系统步入多系统并存的GNSS时代后，需要各卫星导航系统间兼容与互操作，以满足用户对卫星导航服务的高质量要求。2015年，中俄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；2017年，中美签署北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明，根据联合声明，北斗卫星导航系统与俄罗斯格洛纳斯系统，北斗卫星导航系统与GPS实现民用信号互操作。此外，北斗卫星导航系统和日本（QZSS）、印度（IRNSS）等地区间区域卫星导航系统的国际合作也在进一步加强。我国于2013年提出“一带一路”合作倡议，2015年商务部等三部委发布推动共建丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的愿景与行动，此外，.北斗二号系统于2012年底完成建设任务并开始服务大部分亚太地区。在政策和技术端的双重驱动下，北斗导航走出国门，为世界范围内其他国家提供卫星导航服务。北斗与GPS、GLONASS卫星导航系统实现民用信号互操作北斗服务“一带一路”政策沿线国家序号名称时间关键内容名称合作双方合作内容中国卫星导航系统委员会与俄罗斯联邦1航天局在全球卫星导2014.10航领域合作谅解备忘录中国北斗和俄罗斯2格洛纳斯系统兼容与2015.5互操作联合声明北斗与GPS信号兼容32017.12与互操作联合声明来源：公开资料，科技研究院自主研究及绘制。提出了增强系统、兼容与互操作、监测评估、应用推广四个后续重点合作领域民用信号B1C和L1C实现互操作；北斗可以在不构成影响的前提下共用频率资源中国卫星导航系统管理办公室与巴基斯坦空间与外大中国、巴基斯气层研究委员会关于卫星导坦航领域合作协议。巴基斯坦国家位置服务网中国、巴基斯一期工程协议坦第二届中阿北斗合作论坛中国、阿拉伯联合声明卫星导航领域合作谅解备中国、伊拉克忘录来源：公开资料，科技研究院自主研究及绘制。在北斗民用应用演示与推广、监测设施建设、人才教育培训、民用技术研发等四个领域开展合作；在巴基斯坦建立北斗海外信号监测站和建设北斗多模位置服务网在巴基斯坦第一大城市卡拉奇建设五个CORS站点，并于2013年底建成巴基斯坦国家位置服务网一期工程应用产业化、教育培训、测试评估、技术研发、北斗增强系统等领域继续开展合作中国和伊拉克在卫星导航领域正式建立合作机制。6我国卫星导航概述产业链图谱上游导航卫星制造导航卫星发射地面基础设施北斗导航属于我国国家重大科技项目，产业链上游主要由相关国企负责中游北斗基础产品北斗终端产品星基地基增强及A-BDS中国卫星导航定位应用管理中心是北斗应用管理职能部门下游北斗导航应用服务来源：科技研究院自主研究绘制。7觅路：卫星导航行业概述1星移：卫星导航行业驱动因素2跃迁：卫星导航行业下游市场3破壁：卫星导航行业发展建议4降临：卫星导航行业未来58卫星导航行业驱动因素下游占比提高，产业化推广明显，受益于产业政策布局和卫星及相关基础设施搭建中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书显示，卫星导航产业下游产值占比由2016年的31%提高至41.6%，而上游和中游产值占比持续下降。而卫星导航衍生带动形成的关联产值由2016年的1310亿元增长至2019年的2284亿元，占比由61.9%提高至66.2%。卫星导航下游占比的提高和衍生产值的扩增都表明卫星导航产业的产业化效用愈发明显，用户端和市场端应用程度不断提高。这得益于我国产业政策的布局和落地以及导航卫星、星基地基增强系统以及辅助定位系统等基础设施的搭建成型。2016-2018年卫星导航产业上下游环节比重2016-2019年我国卫星导航产业产值内部结构100%80%60%40%20%0%100%80%60%40%20%0%2016201720182016201720182019上游产业链产值占比（%）中游产业链产值占比（%）下游产业链产值占比（%）卫星导航衍生带动形成的关联产值（亿元）卫星导航技术研发和应用直接相关的产业核心产值（亿元）来源：中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书，科技研究院自主研究及绘制。来源：中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书，科技研究院自主研究及绘制。9 31.0% 36.8% 41.6% 56.0%51.9%47.5%13.0%11.3%10.9% 1310 1648 1947 2284 80890210691166卫星导航行业驱动因素：政策产业政策密集出台，侧重监管、民生领域我国自1994年开始搭建北斗卫星导航体系，配套政策持续跟进。2013年国务院发布国家卫星导航产业中长期发展规划，其中设定了2020年卫星导航产业的发展目标“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。”2015年国防科工委和国家发展改革委员会发布关于促进卫星应用产业发展的若干意见中指出“促进卫星导航产业规模化快速发展。立法方面，我国将中华人民共和国卫星导航条例列入国务院2016年立法规划，2018年5月宣布完成卫星导航条例征求意见稿。此外，我国在卫星导航的主要的行业应用场景、大众应用等多方面提出相应配套政策进行扶持。农业领域交通运输领域电力等其他领域2018年12月，国务院发布关于推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见，其中表示“推动智慧农业示范应用。促进卫星定位等信息技术在农机装备和农机作业上的应用”在此之前，农业部、财政部于2015年发布2015-2017年农业机械购置补贴实施指导意见首次将农机北斗导航自动驾驶系统列入补贴指南。2018年3月，农业部、财政部在关于做好2018-2020年农机新产品购置补贴试点工作的通知中，鼓励无人机在植保领域的发展创新，推动植保无人机行业的发展。2017年，交通运输部、中央军委装备发展部发布北斗卫星导航系统交通运输行业应用专项规划（公开版），对2020年进行了目标规划“重点运输车辆北斗兼容终端应用率不低于80%，国内“四类重点船舶”北斗兼容终端应用率不低于80%， 城市地面公共交通北斗兼容终端应用率不低于80%， 推动民航低空空域监视北斗定位信息应用率达到100%， 铁路列车调度北斗授时应用率达到100%”。此外，共享单车、智能网联汽车等都在推行卫星导航管理架构政策。电力：2017年12月，国家标准委员会发布智能变电站时间同步系统及设备技术规范GB/T33591-2017，北斗系统作为主要的时间同步系统信号。特殊人群关爱：2017 年 2 月，工信部、国家卫生和计划生育委员会联合发布的 智慧健康养老产业发展行动 计划（20172020 年） 强 调， 要发展 适 用 于 智 能 健 康 养 老 终 端 的 低功耗 、 微型化智能传感技术 ， 室内外高精度定位技术 ， 开发预防老年痴呆症患者走失的高精度室内外定位终端，实现自主自助的养老功能。来源：公开资料，科技研究院自主研究及绘制。10卫星导航行业驱动因素：技术原子钟技术的不断革新，卫星导航定位和授时精度不断提高原子钟是利用原子（分子、离子）内部稳定的能级间跃迁频率作为参考，通过锁定晶振或者激光器的频率实现准确而稳定的频率信号生成于保持。原子钟技术的不断革新，提高了对于作为7个国际基本单位之一的时间（频率）的测量的稳定性和精准性。星载原子钟是卫星导航定位授时体系中的重要星上载荷，也是卫星导航信号和授时信号生成的起点，星载原子钟的性能决定着导航定位及授时的精度、自主运行能力甚至导航卫星的寿命。由于铷钟具有频率稳定度指标优良、可靠性高、寿命长等特点，目前，世界范围内多数卫星导航系统采用星载铷钟，此外，被动型星载氢钟也应用到新的导航卫星中。四大卫星导航系统星载原子钟性能对比卫星导航卫星频率准频率漂天稳定度系统类型确度移率3.04009.44831GEO8.018810-1410-110-141.98077.49921BDSIGSO7.798910-1410-110-141.86238.84791MEO7.811310-1410-110-14BLOCK1.50221.68091GPS8.876710-15IIF10-120-153.93341.89121GLONASS5.540810-1410-120-15原子钟技术革新进程原半导体激光器、激光冷却、陷俘原子技术子成熟，1994年法国研制第一台冷原子喷钟