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中国导航产业进入新的发展阶段

一、北斗组网成功,中国导航产业发展前景广阔

伴随着2020年6月30日北斗卫星导航系统最后一颗组网卫星成功定点于距离地球36000公里的地球同步轨道,中国北斗卫星组网成功。随着“收官之星”成功定点,所有30颗北斗三号卫星也已全部转入长期管理模式,待开启工作模式。北斗导航系统面向国家安全、社会经济发展、人民生活提供时间基准、空间位置基准,将对国家和人民生活产生深远的影响。

(一)国产北斗芯片、模块等关键技术全面突破,性能指标与国际同类产品相当

根据《北斗卫星导航系统建设与发展》报告显示,我国已形成由北斗基础产品、应用终端、应用系统和运营服务构成的完整产业链。在整个北斗产业链中,以芯片为代表的基础类产品是北斗产业的核心技术力量。该报告还指出,国产北斗芯片、模块等关键技术已全面突破,国产北斗导航型芯片模块累计销量已突破8000万片。国产北斗芯片工艺水平跨入28纳米时代,支持北斗三号新信号的28nm工艺射频基带一体化SoC芯片,已在物联网和消费电子领域得到广泛应用。最新的22nm工艺双频定位芯片已具备市场化应用条件,全频一体化高精度芯片正在研发,北斗芯片性能将再上一个台阶。在应用层面,国产北斗芯片已实现规模化应用。截至2019年底,国产北斗导航型芯片模块累计销量已突破8000万片,高精度板卡和天线销量已占据国内30%和90%的市场份额,并输出到100余个国家和地区。

(二)北斗导航系统技术水平不断提升,应用领域不断拓展,带动相关产业发展

根据中国卫星导航定位协会发布的《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书(2019)》,2018年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达3016亿元,较2017年增长18.3%,其中与卫星导航技术研发和应用直接相关的,包括芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设备、基础设施等在内的产业核心产值达1069亿元,占总产值的35.44%,北斗对产业的核心产值贡献率达80%,由卫星导航衍生带动形成的关联产值达1947亿元。

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。

当前,我国正加速推进移动物联网建设。在此过程中,北斗作为时间和空间信息感知采集的关键技术,已在智能交通、物流跟踪、智慧市政等应用中发挥越来越重要的作用。近两年,随着5G时代的到来,“北斗+5G”有望在机场调度、机器人巡检、无人机、建筑监测、车辆监控、物流管理等领域广泛应用,将进一步促进北斗增值服务的应用普及和多样化发展。

随着2020年北斗系统服务范围覆盖全球,2035年建设完善更加泛在、融合、智能的综合时空体系,我国卫星导航与位置服务产业将迎来由技术融合创新和产业融合发展共同带来的升级变革。北斗与移动通信、移动互联网、物联网、大数据等技术将加速实现融合创新,以北斗提供的时空信息为核心的导航定位授时服务产品,必将被越来越多地应用到移动智能终端、互联网位置服务中,大规模进入到不同领域。北斗“融技术、融网络、融终端、融数据”的全面发展,正形成一个个“北斗+”创新和“+北斗”应用的新生业态,成为北斗创新和应用发展的核心源动力。

(三)北斗导航正积极走出国门,与多国导航系统开放民用信号互操作

早在2014年及2015年,中国就与俄罗斯分别签订了《中国卫星导航系统委员会与俄罗斯联邦航天局在全球卫星导航领域合作谅解备忘录》及《中国北斗和俄罗斯格洛纳斯系统兼容与互操作联合声明》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。2017年中美签署《北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明》,该声明中明确: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。此外,在“一带一路”政策的推动下,中国先后与巴基斯坦、阿拉伯、伊拉克等国,就北斗民用应用演示与推广、基础设施建设、民用技术研发等领域展开相关合作。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。

二、中国卫星导航产业已经形成巨大的存量规模

受益于卫星导航政策红利,我国自主研发的北斗系统日益成熟,服务性能逐渐提升,应用范围不断扩大。根据赛迪顾问研究显示:2019年,我国卫星导航市场需求总量持续提升,保持平稳增速,市场规模达到4121.8亿元,增长率约为23.2%。预计至2021年,中国卫星导航产业的规模将超过6000亿元,北斗卫星导航系统将拉动超过4000亿元规模的市场份额。

图 1 2016-2021年中国卫星导航产业市场规模及预测 

数据来源:赛迪顾问,众诚智库整理,2020.6

 2019年,与卫星导航技术研发和应用直接相关的,包括芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设备、基础设施等在内的产业核心产值达占总产值的35.4%,北斗对产业的核心产值贡献率达80%,由卫星导航衍生带动形成的关联产值占比达到64.6%。随着北斗系统定位精度不断提升以及芯片性能价格进一步稳定,北斗导航在智慧城市、公共安全、工农机械、无人系统等领域的应用将会进一步深化,产业化发展空间将会进一步拓展。

三、惯性导航市场高速发展,消费级和高性能惯性导航市场双箭齐发卫星定位导航系统具有精度高、可通讯的特点,然而该系统不能提供如载体姿态等导航参数,而且由于载体的机动运动,常使接收机不易捕获和跟踪卫星载波信号,甚至无法接受到卫星信号。惯性导航系统(INS)是一种不依赖任何外部信息、也不向外辐射能量的自主式导航系统,采用纯计算的方式来导航定位。随着高性能惯性导航的快速发展,以全球卫星导航系统(GNSS)和惯性导航系统(INS)为核心的组合导航系统,能够弥补了各自技术在原理上的不足,得到最优实时导航解决方案。

(一)高性能惯性导航系统市场进入发展快车道

惯性导航系统是现代国防系统的核心技术产品,被广泛应用于飞机、导弹、舰船、潜艇、坦克等领域。2019年为“十三五”收官之年,随着军改基本完成,国防装备建设进程加快,高性能惯性导航系统市场进入采购高峰。2019年中国高性能惯性导航系统市场规模为169亿元,同比增长13.2%。

图 2 2015-2019年中国高性能惯性导航系统市场规模

数据来源:众诚智库,2020.4

陀螺仪作为惯导导航系统的核心,其精度和连续性基本决定了惯导导航系统的性能上限。目前,环形激光陀螺、光纤陀螺、半球谐振陀螺、MEMS陀螺是市场上最主流的陀螺仪产品。2019年中国高性能惯性陀螺市场规模为86亿元,同比增长19.7%。

表 1陀螺仪技术发展历程

数据来源:众诚智库整理,2020.04

图 3 2015-2019年中国高性能惯性陀螺市场规模

数据来源:众诚智库,2020.4

(二)消费级惯性导航系统市场持续增长

军事领域是惯性导航系统最早的应用领域之一,对推动MEMS惯性导航系统技术的进步和发展起到了重大的作用。与此同时,随着技术的推进,惯性导航系统工艺制造的传感器微型化、集成化、成本低、效能高、可大批量生产等特点突显,可以解决传统的基于机电工艺制成的传感器和执行器在体积、价格和产能上不能适应工业、消费电子等领域的需求的问题。惯性导航系统由最早的工业、军用航空应用走向普通的民用和消费市场,已在航空航天、汽车电子、智能医疗及消费电子等领域中得到了广泛的应用。未来随着惯性导航系统在自动驾驶、无人机/机器人、可穿戴设备、人工智能、5G等领域的不断发展,消费级惯性导航系统市场规模将持续增长。

图 4 2015-2019年中国消费级惯性导航市场规模

数据来源:众诚智库,2020.6