北斗卫星导航系统应用产业化发展探讨

文|张正烜 高亢 郭广阔 柴伟平

北京北斗星通导航技术股份有限公司

一、卫星导航产业化发展概述

全球卫星导航系统（GNSS），是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。2007年，联合国将美国GPS、中国北斗、俄罗斯GLONASS、欧盟Galileo确定为全球四大卫星导航系统。

从四大卫星导航系统近年的发展情况来看，图1和图2统计了北斗二号正式投入运行后的2014年和北斗全球化建成之前的2018年两个时间点，四大系统的应用占比和兼容情况，同时也反映出北斗二号区域系统产业化发展的5年变化。2014年和2018年全球带导航接收模块的设备分别为41亿台和65亿台。从单系统的应用情况来看，2014年和2018年GPS系统的应用率都是100%，说明GPS在导航系统的主导地位没有变化，Galileo和GLONASS系统的应用率分别在40%和60%左右，变化不大。而北斗卫星导航系统（简称北斗系统）的应用率则从20%以上上升到了40%。[1]

图2 2014年和2018年多系统兼容情况

同时，从接收机对四大卫星导航系统的兼容情况来看，支持单系统的接收机的比例显著减少（双系统终端数量也在减少），而四系统兼容接收机则明显上升（支持三系统的终端数量略微上升）。这说明随着北斗系统的逐渐发展壮大，终端上的应用率也越来越高，终端兼容上也在从单系统逐渐向四系统全兼容转变。[2]

在政策扶持方面，GPS系统从20世纪50年代开始提出建设思想，之后逐步建设和不断升级至今已有60多年，其发展过程中在技术上没有遇到大的阻碍，满足了军事需要这一系统建设的初衷；也正因为系统初期的建设目的是为军服务，其民用普及和产业化发展可谓一路坎坷。在系统发展过程中政府政策支持起到了至关重要的作用，美国政府在维护GPS全球领先和获取军事和经济效益的思想和战略上始终保持不变，而在政策的内容上又随世界形势和市场需求而变，从单一军用到为适应民用需求不断修订、补充相关政策，在适应市场需求的同时推动了民用市场的发展。政府出台政策后，其各个政府部门制定配套实施细则或办法，确保政策落实。并在实施的过程中不断促进GPS的改进和升级，也提高了应用制造商对政府政策的信赖，GPS的未来市场和应用前景日渐清晰。[3]

二、北斗卫星导航系统应用产业化发展

1.北斗卫星导航系统概述

北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段由地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星的混合导航星座组成；地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户段由北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品，以及终端产品、应用系统与应用服务等组成。

20世纪后期，中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，逐步形成了三步走发展战略：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。2035年前还将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。2018年年底，北斗三号基本系统完成建设，开始提供全球服务。

2.北斗卫星导航系统应用产业化现状

2018 年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达到3016 亿元人民币，较2017 年增长18.3%（见图3）。当前，我国卫星导航与位置服务领域企事业单位数量保持在14000 家左右，从业人员数量超过50 万。截至 2018 年底，业内相关上市公司总数为 51 家，上市公司涉及卫星导航与位置服务的相关产值约占全国总产值的 10.74%。

图3 2006 - 2018 年我国卫星导航与位置服务产业产值增长图

2018 年，北斗三号基本系统建设完成，标志着北斗正式开启了全球化服务进程。目前，北斗系统已经广泛应用于我国的交通、海事、电力、气象、渔业、测绘、矿产等十几个行业领域。截至 2018年底，各类国产北斗终端产品应用规模已累计超过8000万台/套，采用北斗兼容芯片的终端产品社会总保有量接近 7 亿台/套（含智能手机），北斗应用正在诸多领域迈向“标配化”发展的新阶段。

目前我国卫星导航与位置服务产业链已形成完整的内循环。上游基础部件是产业自主可控的关键环节，主要由基带芯片、射频芯片、板卡、天线等构成。中游主要包括终端集成和系统集成，是产业发展的重点。下游的解决方案和运维服务提供众多行业应用。上游产值在总产值中占比为 10.94%，其中基础器件、基础软件和基础数据等环节产值分别占比为 4.44%、2.1%和 4.4%；中游产值在总产值中占比为 47.46%，其中终端集成环节占比为34.57%，系统集成环节占比为12.89%。[4]

3.北斗卫星导航系统产业化发展政策支持

随着北斗系统建设以来，我国政府对该系统及其应用推出了多项行业规划和产业政策予以支持，将北斗系统列为科技重大专项，支撑国家创新发展战略。随着北斗系统建设和服务能力的提升，各部委、各省市纷纷出台北斗相关或专项政策规划，以国家力量助推北斗系统发展，同时也为北斗系统更好地深入各行业应用提供了政策指导与保障。截至2019年5月，国务院、各部委及地方政府新近出台的北斗产业相关政策已超过200部。表2列举了比较有代表性的政策以及对北斗系统产业化发展所产生的意义。

表2 北斗重要事件节点主要政策及意义

4.北斗产业化发展龙头企业

伴随着我国北斗卫星导航系统的建设完善和应用开发，以北斗星通为代表的一批北斗上市企业获得了长足发展，我国北斗卫星导航产业链条日趋完善、产业规模持续扩大。

从业务构成上来看，各家企业都把卫星导航作为主营业务，并且都拥有含自身特点的其他业务作为辅助。其中，北斗星通布局的四大业务板块分别为基础产品、汽车智能网联与工程服务、国防装备、行业应用与运营服务，其中其大体量业务汽车智能网联与工程服务板块接近全年营收的50%；合众思壮的时空信息和通导一体化业务占全年营收的26%；中海达时空数据和行业解决方案占全年营收的28%。北斗龙头企业基本情况见表3。

表3 北斗龙头企业基本情况 （内容摘自上市公司年报）

在营收方面，从2011年北斗二号即将部署到2018年北斗全球化起步两个时间点来看，各家企业都取得了4～7倍的增长，增长幅度最大的北斗星通从2011年4亿元人民币量级的营收增长到2018年超过30亿元，同时在公司员工人数上也成倍增加，如图4、图5所示。

图4 北斗龙头企业近年营收增长情况(摘自上市公司年报)

从涉足领域来看，各家企业都坚持国防、民用、海外三个方向共同融合发展。北斗星通的国防装备业务板块，合众思壮的通导一体化业务是各家在国防领域的布局。在民用领域，北斗星通持续加大在汽车智能网联与工程服务板块的投入，充分利用在基础产品领域的竞争优势，全面展开与车厂的合作，拓展业务渠道；合众思壮重点发展北斗移动互联业务，提供移动互联时空信息应用领域的解决方案。同时随着北斗三号全球化的发展，各家企业也越来越重视在海外的拓展，北斗星通在2017年连续在海外收购加拿大从事辅助定位的公司和德国从事汽车工程服务的公司，2018年海外营收占总体营收比重的32.7%；合众思壮，中海达和华测导航也分别达到了19.4%、8.7%和14.4%。

图5 北斗龙头企业员工数量增长情况（摘自上市公司年报）

5.北斗海外应用发展

2018年北斗三号基本系统完成建设，开始提供全球服务。北斗已先后落地应用“一带一路”沿线 30 多个国家和地区；国内企业产品已广销海外，仅北斗高精度终端、板卡等产品的海外市场年营收已超过亿元，高精度特色带动应用新突破，北斗芯片、模块等基础产品销量突破7000万片，北斗高精度产品出口90多个国家和地区，北斗地基增强技术和产品成体系输出海外。提供全球服务是中国北斗迈出从国内走向国际、从区域走向全球的关键一步，北斗卫星导航产业的中长期前景值得期待。

6.“十百千万”市场展望

卫星导航定位传统上分为定位精度为1m以上的导航定位和定位精度为1m以内的高精度定位（见图6）。

图6 “十百千万”市场展望

（1）传统市场——“十”与“万”

随着技术的不断发展和时间的推移，两个传统市场逐渐衍生成以测量测绘为主要应用的纯高精度衍生市场和以手机、物联网和穿戴设备为主要应用的纯导航衍生市场。2018年国内高精度接收机出货量约在28万个左右，全球出货量约在55万个左右，纯高精度衍生市场应是一个数十万级容量市场。另一方面，据统计2017年全球手机用户达到78亿，且带导航功能的可穿戴设备市场出货量达到1.33亿，纯导航衍生市场是一个万万级容量市场。

（2）新兴高精度市场—“百”与“千”

而另一方面，随着导航和高精度技术的深度融合和对导航定位日新月异的实际需求，又出现了以授时/同步、无人机为代表的百万级市场和以智能网联汽车为代表的千万级市场，我们统称其为“新兴高精度市场”。

“百万级”市场在授时/同步市场领域，电信网络、能源分布、金融交易、电视广播等行业是重要市场。电信行业应用占整体导航设备出货量的90%。全球5G投资有望在2019到2022年间使得出货量再次增长。目前国内4G基站400万个，其中移动200万个，联通和电信200万个，全球4G基站超过700万个，5G国内基站预计数量500万个。利用高精度模块将授时和CORS站合二为一将是未来的发展趋势，将推动产业爆发。

近年无人机数量据预测将超过所有其它航空用户群总量，且超过一个数量级。典型的无人机将会是消费级别产品，其航程有限，飞行能力亦有限制，相关监管工作相对简单。然而专业消费与商业应用无人机的数量将很快超过其他航空群体。北美、欧洲和亚太区域具有广大的市场机会。2018年世界无人机市场卫星导航设备出货量超过500万架，到2025年，光是农业无人机应用就将达到3.5亿美元的市场规模（见图7）。

图7 按地域划分的无人机市场卫星导航设备出货量

“千万级”市场2018年我国汽车电子市场规模870多亿美元，合6000亿元人民币。智研咨询预计到 2020 年，我国汽车电子市场规模有望达到1000亿美元的水平，接近 7000 亿元人民币，2018～2020年的增长率年均10%左右。

巨大的汽车电子市场为汽车电子厂商和半导体厂商提供了机会，汽车电子产业将成为中国电子产业的重要增长点之一，而中国也将成为全球主要汽车电子产品生产国之一。

根据佐思产研的预测：2018～2025年全球汽车域控制器（座舱+自动驾驶）出货量将超过1400万套，2019～2025年均增长将达到50.7%。且在汽车电子领域，车载电子装置占比大约为五分之一，约1000亿人民币。汽车电子领域的娱乐通讯系统和驾驶辅助系统，是卫星导航在汽车电子领域应用的主要场景。随着汽车电子需求的升级，卫星定位核心产品和应用未来三年累计规模有望从5000万提升至10亿人民币以上规模。

三、北斗产业化发展思考和建议

1.过去小结

从2000年北斗系统开始建设以来，其大系统的性能和可靠性得到了很大的提升，北斗三号的应用更是使系统容量、用户机功耗、系统可靠性、定位精度和信号完好性等关键参数有了更大的改善。国内自主产品体系已经逐步建成，目前我国北斗产业链已形成完整的内循环，芯片、板卡、天线等基础部件已做到自主可控；中游终端集成和系统集成以及下游的解决方案和运营服务也有大量的公司涉及。北斗相关产品也从刚开始的国防需求，到逐渐部署在行业应用，再到目前消费级应用遍地开花，北斗已由“高大上”转为“接地气”，日益走近百姓生活，被广大客户接受；在这个过程中，北斗产业链的各个骨干企业逐渐成长，发展形成了一批骨干企业（上市公司），积累了宝贵的经验，锻炼和培养了一支满足国际化发展的队伍。

2.未来展望

预计在不远的将来，将会有更多的技术交叉与融合，如高精度与导航技术融合，多/全卫星导航系统兼容，多源异构融合定位是未来技术发展趋势；北斗与AI、5G、大数据、云计算的结合也将产生更多的新兴市场与机会；将会出现更多的商业模式创新，“云+IC/端”中的云端辅助和增强，是实现高精度定位的必要条件，也催生了新型高精度定位需求，也就是低成本高精度的市场，必将产生巨大的商业模式变革。

同时，产业快速聚集，整合仍然在路上，产业规模仍然在进一步加大，重量级企业塑造还在进行中；随着北斗三号全球系统建设展开，国家“一带一路”政策的辅佐，更多的北斗企业将在国际化发展的道路上更进一步，北斗系统国际化会迅速展开；合作共生机制将逐步建立，产业链的合作共生，纵向和横向的多维度联合成为常态，如大家熟悉的“北斗+”新业态，以及面向汽车智能网联的巨大市场都是合作共生机制的必然现象。

3.建议与思考

在知识产权方面，建议专利布局应进一步体系化推进，从大系统建设、信号体制创新保护等方面入手，到产业应用出台积极政策鼓励。企业竞争最终都是知识产权的竞争，更早地专利保护有利于百年老店营商环境的塑造。同时北斗上、中和下游产品都要注重产品品质、质量、功能、性能的把控和可靠性、一致性的保证，特别在是海外推广的过程中，产品可靠性和一致性是决定因素，对品牌认可度的提升很有帮助。此外在企业经营方面，信用管理是经营之本，企业的规范运作，稳健经营，持续健康发展，是对产业行业乃至社会国家最大的贡献。