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央财智库 北斗导航产业链深度研究:民品关注下游应用军品关注技

发布日期:2022-04-17 16:38   来源:未知   阅读:

  江西帮百万脱贫劳动力端稳就业“饭碗”变废为宝!初村镇开展创意收纳盒制作活动。原标题:央财智库 北斗导航产业链深度研究:民品关注下游应用,军品关注技术优势

  北斗三号卫导系统提前半年完成全球星座部署,开通全系统服务。我国北斗三号自 2009 年 11 月启动建设,工程建设历经关键技术攻关、试验卫星工程、最简系统、基本系 统、完整系统五个阶段。2020 年 7 月 29 日,北斗三号卫星导航系统最后一颗卫星,第 55 颗卫星完成在轨测试并正式入网。

  北斗三号星上系统包含 3GEO 卫星、3 颗 IGSO 卫星、24 颗 MEO 卫星,核心器 部件国产化率 100%,实现自主可控。自 2017 年 11 月起我国用两年半时间高密度发射 18 箭 30 星,建成 40 余个地面站,快速形成星地一体化运行能力。

  北斗系统具备导航定位和通信数据两大功能,向位于地表及其以上 1000 千米空间的 全球用户提供免费服务。具体包括:面向全球范围,30 颗北斗卫星提供定位导航授时 (RNSS)服务、3 颗 MEO 卫星提供全球短报文通信(GSMC)和国际搜救(SAR) 服 务;在中国及周边地区,提供星基增强(SBAS)、地基增强(GAS)、精密单点定位(PPP) 和区域短报文通信(RSMC)四种服务。

  当前全球有四大全球性卫星导航系统,呈现出“1+3”的格局。全球导航卫星系统 (Global Navigation Satellite System,即 GNSS)是泛指所有的卫星导航系统,包括全球 系统(4 家)、区域系统(2 家)和星基增强系统(6 家)等。而有能力为全球提供服务 的卫导系统仅有 4 家,呈现“1+3”格局,即“1”:美国全球卫星导航定位系统(GPS), “3”:俄罗斯“格罗纳斯”系统(GLONASS)、欧洲“伽利略”系统(GALILEO)和中 国的北斗系统(BDS)。

  四大全球性导航卫星系统由于其建成时间,技术水平等差异,也呈现出了不同的特 点。通过对比我们可以看出,北斗系统具备一定优势:

  在功能上来看,北斗三号全球卫星导航系统实现了通导一体化设计,可以实现通信 加导航双功能的结合,拥有 GPS 没有的短报文能力,北斗机载设备能实现飞机位置的短 信报告。

  从技术指标上来看,北斗在亚太地区精度北斗更胜一筹。四大系统的理论定位精度 相差无几,都可提供可用的导航定位服务,但北斗在中国及周边地区的精度极具竞争力。另外,因为我国有北斗地基增强系统,可使得北斗定位精度达到厘米级,并有能力提供 高精度服务。

  经过测试评估,广域米级、分米级实时差分定位精度水平分别小于 2m、0.5m, 垂直分别小于 3m、1m;区域厘米级实时差分精度达到水平小于 5cm,垂直小于 10cm;后处理毫米级精密定位精度,水平小于 1mm,垂直小于 10mm。

  截止 2020 年底,北斗高精度定位服务平台(北斗定位 2.0 版)的发布,可将民用手机的定位精度提高到 1.2 米, 大众消费级车辆导航等也可享受高精度定位服务。相比较而言,在国内 GPS 仅能提供民 用精度的导航定位数据,无法提供高精度服务。

  在设计上,北斗系统采用了三种轨道的混合星座设计、采用独立的双向时间同步观 测体制、支持星间链路观测。

  由于北斗三号全球卫星导航系统是拥有中圆地球轨道、地 球静止轨道和倾斜地球同步轨道的混合卫星星座,相比只有单一轨道的其他星座,北斗 设备有更强的适用性,可满足复杂情况下的定位和短报文需求。

  相较于其他卫星导航系 统,北斗三号提供多个频点的导航信号,能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精 度。同时采用三种轨道卫星组成的混合星座,与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多, 抗遮挡能力强,尤其低纬度地区性能优势更为明显。

  从稳定性看,北斗系统做到技术自主可控,服务稳定可靠。作为另一个全球导航系 统,伽利略自提供服务四年来多次发生严重故障,根据《欧洲“伽利略”停摆的深刻教 训》,伽利略系统多次故障的原因系原子钟异常引起,而作为导航系统的核心部件,利略使用的原子钟来自美国,欧洲本土并没有能力提供高精度高稳定性的时间数据。伽 利略多次故障无论从技术上还是从声望上都是沉重的打击,这也决定了其只能作为其他 导航系统的参考和备用,而不能脱离其他系统独立运行。

  伽利略系统的教训重申了国家核心技术自主可控的重要性。相比较而言,我国自行 攻克星间链路、高精度原子钟等 160 余项关键核心技术,突破 500 余种器部件国产化研 制,实现北斗三号卫星核心器部件国产化率 100%,且迄今无严重故障。星载原子钟的精 度通俗指标是十万年差一秒,而北斗三号卫星搭载的星载原子钟精度达到了三百万年差 一秒。在实现自主可控的同时,北斗三号系统做到了高稳定和高精度,保证了系统的安 全可靠。

  多系统兼容成为未来卫导发展方向,GPS 一家独大局面或将改变。一个有意义的定 位数据需至少 4 个卫星的支持,4 大导航系统基本都无法做到全天候 100%的全球覆盖。同时,也因为重点支持区域不同,各导航不同区域的精度也有所区别。

  用户在使用卫导 信号也不能仅仅依靠单一系统,多个系统互相备份有助于提高服务的稳定性。因此,各大导航系统不是完全的竞争敌对关系,多星座合作、并存、兼容将是未来导航系统的发 展方向,GPS 一家独大的局面在未来或将改变。

  从技术层面来说,多频接收机比单频接收机在可实现的精度方面和提高抗干扰能力 方面具有显著优势,现阶段多模接收机门槛变低,多家导航并存局面存在可能。随着全 球导航系统现代化建设和升级的逐步进行,四大 GNSS 接连覆盖 E5 波段,例如,北斗三 的 B2a 可对应 GPS 的 L5 频段以及 GALILEO 的 E5a 频道,再加上北斗二的 B2I 对应 GLONASS的 L3频段和 GALILEO的 E5b频道,因此目前在 E5频段可提供全部四大 GNSS 星座的高质量开放信号。

  E5 带来了丰富的优势:由于得到所有 GNSS 和现代化星基增强 的支持,这些信号将在更多的卫星上广播。此外,由于该频段与航空无线电导航服务 (ARNS)共享,受到更多监管保护,因此将更加适用于对安全要求很高的应用。

  我们认为, 因为 E5 频段支持现存所有 GNSS 系统,降低了多模接收机的门槛,从理论上来说,未 来接收机有望 100%全部支持北斗系统,且因为多频接收机的性能优势,E1+E5 双频芯 片组在行业或大众市场将具有广泛可用性。

  从实际上看,多模接收机逐渐成为趋势。2018 年全球约 27%的接收机仅支持 GPS 信号,支持双模的接收机占 73% 左右。然而,支持北斗的接收机全球仅约 40%左右。2020 年,虽然全球双模或多模接收 机占比略微提升至 76%,但支持四大导航系统的接收机占比显著提升至 52%,在两年内 提升约 25pct。相应的,支持北斗系统的终端也提升至 60%。我们认为,目前多数接收机 已经支持多系统,随着各大导航系统的升级和普及,未来支持四大导航系统的终端有望 持续提升,北斗导航系统的覆盖率有望更上一个台阶。

  从应用领域来说,GPS 在全球适用范围最广,在大众心中,甚至 GPS 本身可能已经 成为“导航系统”的代称。它高瞻远瞩的战略规划,持续推进的技术进步以及完善有效 的生态链建立都是我们北斗系统可以借鉴的地方。但是,技术指标和服务性能是一切的 基础,我国北斗全球技术指标可与其比肩,在某些指标和亚太地区我们或许更胜一筹。因此我们认为,北斗三号或将凭借出色的技术实力,在“十四五”期间推进北斗各项应 用,从国内慢慢辐射到亚太乃至全球,建成北斗生态。

  综上,从全球的角度来看,北斗三号系统兼具优秀的稳定性和较好的技术指标于一 身,可为全球提供稳定导航、定位、搜救服务。在卫导多星座并存兼容的趋势下,完全 体的北斗导航系统将占据重要地位;从我国角度来看,因为我国“全国一张网”的存在, 北斗系统可以借助地基增强系统提供更高的精度,支持自动驾驶、物联网精准定位等高 精度的应用,为我国多领域的技术创新提供基础技术支持。如果仅凭 GPS,其仅对我国 开放民用精度,远远无法支持高精度应用的发展。更重要的是,北斗三号实现自主可控, 使我国卫导技术不再受制约人,具有重要战略意义。因此我们认为,北斗系统已成功为 全球提供服务,有望在“十四五”期间逐步提升其全球渗透率,北斗多领域应用有望逐 步崛起,带动产业链快速发展。

  北斗三号继承北斗有源定位服务和无源定位服务两种技术体制,全面兼容北斗二号 短报文服务基础上,将服务容量提升 10 倍,用户机发射功率降低 10 倍,短报文服务能 力大幅提升,为全球用户提供“1+6”特色服务即全球短报文、区域短报文、星基增强、 地基增强、搜救服务和精密单点定位。

  接下来,我们从技术指标、规范标准以及应用推广三个层面阐述北斗三号的提升与进步。

  北斗系统空间星座将从北斗二号逐步过渡到北斗三号,在全球范围内提供公开服务, 性能指标和覆盖范围皆有跨越性的提升,北斗系统真正成为全球范围极具竞争力的导航 系统。

  首先,从区域组网到全球组网,北斗三号覆盖面积更广,系统稳定性更佳。卫星导 航系统定位需要解算 3 个位置参数和 1 个时钟偏差参数,所以最少需要同时观测到 4卫星才可解算定位。2018 年刚建成北斗基本系统时,全球服务可用性为 95%,且全球大 约一半的地区卫星可见数在 4 颗或 4 颗以下。如今北斗全球系统建成后,全球服务可用99%以上。与 2018 年同期卫星可见数对比,2021 年各区域上空可视卫星数明显增多, 多数地区可达 10 颗以上,大幅提高系统稳定性。

  其次,北斗三号精度更加优秀,可以满足高精度应用需求。北斗三代相较于北斗二 代,卫星组网从区域走向全球,性能指标大幅提升,功能也得到显著增强。北斗三号系 统除了常见的地球静止轨道卫星和地球中圆轨道卫星之外,还额外部署了 3 颗倾斜地球 同步轨道卫星,这使得北斗三号全球导航系统对于边远地区的定位精度有着显著的提升。北斗三代在载荷、星间链路、激光通信等方面也有进步,增加了卫星搜救功能和全球位 置报告功能,还兼备通信功能。另外,北斗三号卫星与卫星之间具备通信能力,可以在 没有地面站支持的情况下自主运行。

  另外,与二号相比,北斗三号搭建较为完善的地基增强系统。北斗地基增强系统是 北斗卫星导航系统的重要组成部分,整合国内地基增强资源,建立以北斗为主、兼容其 他卫星导航系统的高精度卫星导航服务体系。利用北斗/GNSS 高精度接收机,通过地面 基准站网,利用卫星、移动通信、数字广播等播发手段,在服务区域内提供 1-2 米、分米 级和厘米级实时高精度导航定位服务。

  系统建设分两个阶段实施,一期为 2014 年到 2016 年底,主要完成框架网基准站、 区域加强密度网基准站、国家数据综合处理系统,以及国土资源、交通运输、中科院、 地震、气象、测绘地理信息等 6 个行业数据处理中心等建设任务,建成基本系统,在全 国范围提供基本服务。2016 年我国完成 CORS 项目一期建设,包括 150 个框架网基准站 和 1269 个区域加密网基准站。二期为 2017 年至 2018 年底,主要完成区域加强密度网基 准站补充建设,进一步提升系统服务性能和运行连续性、稳定性、可靠性,具备全面服 务能力。2018 年 5 月 23 日,北斗地基增强系统已完成基本系统研制建设。截至 2020 年 8 月,全国已建立了超过 2600 个地基增强站。从 CORS 网建设来看,北斗三号地基增强 系统更加完善、覆盖范围更广。

  北斗系统所提供的服务用到多种频段,为了能使全球用户方便的使用北斗系统,北 斗卫星导航系统应用服务体系标准制定势在必行,相关技术性功能性指导文件、以及国 际化标准的制定也迫在眉睫。

  在北二时期,北斗通信标准完成部分制定。我国 GNSS 标准起步较晚,2016 年之前,中国信通院组织大唐、华为、中兴等单位完成了 26 项北斗二号 B1I 信号国际移动通信标 准的制定。主要涉及基站辅助卫星定位技术标准、性能标准、测试标准,为北斗产业化 应用初步扫清标准障碍。

  北三标准结合 5G 技术,并凸显全球化应用。2020 年,北斗三号移动通信国际标准 化工作取得重要突破,首批北斗三号国际标准正式发布。此次发布的北斗三号标准完善 了之前的接口控制文件,并结合 5G 标准描述了 B1C 信号接口数据的技术特性。此次北 斗三号标准涉及北斗三号 B1C 新信号在 5G 中 A-GNSS 定位方法的引入,描述了 3GPP 定位协议中北斗 B1C 信号接口数据的技术特性,具体包括对北斗 B1C 信号的电离层模型、 地球定位参数、导航模型参数、北斗时钟模型、北斗历书参数、卫星时钟同步模型参数、 援助数据请求参数等的说明。结合 5G 标准完善更新 B1C 信号接口文件,为北斗系统应 用的全球化打下坚实基础。

  相对于北二时期,北三的标准更加详尽,多项服务标准获得完善。目前北斗系统已 出台多份用于研发用户终端、介绍系统服务性能、方便用户使用系统的相关技术性和指 导性文件。具体包括接口控制文件、接口控制文件使用指南、服务性能规范和用户指导 手册等。以服务性能规范文件为例,北三各项服务的标准已在 2020 年-2021 年陆续出台。

  随着 3GPP R16 标准冻结,首批支持北斗三号 B1C 信号的标准正式发布,对北斗移 动通信国际标准化推进意义重大。北斗三号作为全球领先的卫导系统之一,将有望在未 来与 5G、物联网、人工智能等多技术融合,承载更多融合应用。我们认为随着北斗移动 通信国际标准体系的进一步完善,北斗产业化、国际化步伐有望加快,我国北斗三号系 统全球通信应用将具备技术与产业基础。

  回顾北斗发展历程,北二建成后,下游应用逐步爆发。自上世纪九十年代开始,我 国北斗系统启动研制,按三步走发展战略:先有源后无源,先区域后全球,先后建成了 北斗 1 号,北斗 2 号,北斗 3 号系统,走出一条中国特色的卫星导航系统建设道路。我 们回顾北二的发展历程,2012 年四季度,北斗二代完成发射,实现区域组网。而北斗装 备和应用的研发则提前数年就已经开始,并且终端设备与应用遵循“军用—行业—大众”的发展路径,逐步开花结果。北斗二代军用特种装备于 2013 年下半年开始放量,随后若 干年各种“北斗+”应用场景陆续爆发。

  展望北三的发展,北斗三号于 2020 年 6 月完成全球组网,同时,多批次军民示范工 程研制项目同步顺利推进。相比较北二,北三或将延展卫导的边界,创造更多的可能。因为北斗三号技术的进步以及各项标准的逐步建立,使得围绕北斗三号的应用生态也逐 步打开。在未来,北斗三号可能会与物联网、人工智能、5G 等多项技术融合,“北斗+”、 “+北斗”等应用或将快速爆发。因此,北斗三号可能面临更加广阔的军民市场空间。有 了北二的应用基础,北斗三代有望军民市场同步发力,参照北二的时间线和北三示范项 目的推进进度,我们推断相关的终端设备和应用场景将于 2022 年下半年陆续爆发。

  我国北斗系统包括空间段、运控段和用户段,其中用户段市场化程度较高。我国北 斗空间段的卫星设计、卫星制造、卫星发射和地面段的主控站、注入站、监测站以及星 基增强系统均主要由国家相关科研院所或集团负责完成。而用户段相对来说市场化程度 较高,参与企业较多。通常意义上北斗产业链或卫星导航与位置服务产业链指的是围绕 用户段研发、生产、销售以及应用的产业链。

  我国卫星导航与位置服务产业链分为基础产品、应用终端、系统应用和运营服务四部分。其中上游是基础产品研制、生产及销售环节,是产业自主可控的关键,主要包括 基础器件、基础软件、基础数据等基础产品;中游主要包括各类终端集成产品和系统集 成产品研制、生产、销售和解决方案等;下游是基于技术和产品的应用及运营服务环节。

  从整体产值来看,参照北斗二号系统对产业影响,北斗三号建成后有望推动我国卫 星导航与位置服务产业进入新一轮快速增长。2012 年北斗二号系统建成后,下游应用需 求逐步开启,带动上中游器件、终端的研发和产品放量。

  根据我们上文的分析,北斗三号可提供比二号更高性能、更高稳定性的服务、更完 善的标准建设和更广阔的下游应用空间。因此我们认为,此次北斗三号对产业的推动效 应会比二号更加明显,到 2022 年增长率有望达到峰值。

  2020年产业链各环节产值较 2019 年均有提升, 产业结构趋于成熟,产值向下游转移。产业链上游产值实现 384 亿元,同比增长 12.1%,在总体产值中占比为 9.52%;中游产 值实现 1770 亿元,同比增长 11.9%,在总体产值中占比为 43.88%;下游运营服务在产 业链各环节中涨幅最快,疫情封闭使无人系统、医疗健康、防疫消杀、远程监控、线上 服务等下游运营服务环节的应用场景非常活跃,市场规模快速扩大,2020 年下游产值达 到 1879 亿元,同比增长 23.2%,在总体产值占比为 46.6%。回顾从 2014 年至 2020 年各产值的变化,我们可以看出上游产值占比在逐步降低,中下游增长动力十足。我们认为, 随着未来时空服务和“+北斗”行业新业态新模式发展以及投资推动,预期下游服务产值 仍将保持快速增长,成为产值主要增长点。

  未来下游仍有较大成长空间。截至 2020 年末,我国卫星导航与位置服务产业的核心 产值与关联产值的比例为 1:2.11。当前全球 GNSS 产业的核心产值与关联产值平均比例超过 1:3,相较全球情况而 言,我国卫星导航与位置服务市场发展对其他领域的衍生带动效益还有较大的提升空间。

  上游基础产品主要包括芯片、模块、板卡和天线等,是产业链的发展基础,也是自 主可控的关键环节。北斗应用产业的发展离不开基础产品的支持,北斗应用产业的发展 将首先带动基础产业的发展。北斗导航的基础类产品有较高的技术要求、进入壁垒高, 拥有基础产品研发实力的企业具有较强的竞争力。截止到 2020 年 12 月 31 日,据工业和 信息化部电子知识产权中心对中国专利授予机构的著录项目统计,中国卫星导航专利申 请累计总量(包括发明专利和实用新型专利)已突破 8.5 万件,保持全球第一位。

  北斗芯片(主要是射频芯片和基带芯片)主要用来接收和解算北斗卫星的信号频率。导 航芯片通常由射频(包括天线、低噪声放大器和混频器)、基带(包括 GPS 专用相关器、核 心处理器等)和后端应用部分构成。其中射频部分对微弱的模拟信号进行接收、滤波、放 大、变频及放大,其性能决定了后续信号处理的效果。基带部分则实现对码信号的解算, 其中相关器模块实现对码信号的“读取”。

  目前,我国北斗芯片发展已有较大进步,可以满足自主可控需求。截止 2020 年,支 持北斗三号新信号的 28纳米工艺射频基带一体化 SoC芯片在物联网和消费电子领域得到 了广泛应用。支持双频双模的 22 纳米北斗导航定位芯片完成了各项关键性能的验证,已 经进入量产阶段。截至 2020 年底,国产北斗兼容型芯片及模块销量已超过 1.5 亿片,季 度出货量突破 1000 万片。

  然而我国高精度、低功耗芯片发展仍较弱,制约着我国北斗导航产业发展。从 2018 年 3 月中国卫星导航定位协会提供的数据来看,我国北斗导航系统的研究经费 90%用于 卫星研制和发射,只有 10%用于导航芯片,芯片研究投入较少。我们认为,北三成功组 网之后,研究投入将从空间段向用户段倾斜,尤其是核心高端芯片和部件的研发。未来, 提高导航芯片精度、降低导航芯片功耗,强化芯片算法能力,已成为我国卫星导航系统 发展突破制约的重要路径之一。此外,随着新一代通信、区块链、物联网、人工智能等 技术的出现,“北斗+”生态也进一步丰富。因此,对于北斗芯片的要求除工艺制程、定 位精度等典型技术指标的升级外,达成相关技术融合,也将是未来的最大挑战之一。

  北斗三号芯片多家公司都在积极开发中并取得阶段性成效。北斗二代的射频芯片主 要有北京广嘉、西安华讯、广州润芯(海格通信)、振芯科技等。北斗三号方面,参与者包 括海格通信、北斗星通、振芯科技、合众思壮、中海达和华力创通等公司。根据年初中 国卫星导航系统管理办公室组织完成的北斗全球系统高精度基础类产品第二阶段的中标 情况看,广州润芯(海格通信)、上海司南和和芯星通(北斗星通)在射频芯片领域位 列前三,司南导航与南方测绘联合体和芯星通(北斗星通)、长沙海格(海格通信)在 高精度模块领域竞争力较强,位列前三。国内北斗三代基带芯片领域,海格通信、振芯 科技和兵器导控所实力则较强。

  北斗天线用于接收北斗卫星信号。从极化方式北斗天线分为垂直极化和圆形极化, 从放置方式上北斗天线分为内置天线和外置天线。目前绝大部分北斗天线为右旋极化陶 瓷介质,其组成部分为:陶瓷天线、低噪音信号模块、线缆、接头。其中陶瓷天线也叫 无源天线、介质天线、PATCH,它是北斗天线的核心技术所在。根据年初中国卫星导航 系统管理办公室组织完成的北斗全球系统高精度基础类产品(天线)第二阶段的中标情 况看,上海司南、华信天线(北斗星通)和中海达名列前三,产品竞争力较强。

  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。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。此类产品而受“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。

  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。

  近年高精度板卡国产化率提高较快,天线基本完成国产化要求。根据中国位置导航 协会数据,国产北斗导航型芯片模块累计销量已突破 8000 万片,国内高精度天线 万只,其中国产超过 24.4 万只。2019 年国产高精度板卡和接收机天线销量分别占国内市场份额的 30%和 90%。

  接收机用来收集处理天线接收到的电磁信号。接收机接收 GPS 或北斗卫星发射的信 号,能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号,并跟踪这些卫星的运 行,获得必要的导航和定位信息及观测量;随后对所接收到的 GPS 信号进行变换、放大 和处理,以便测量出信号从卫星到接收机天线的传播时间,解译出卫星所发送的导航电 文。最后实时地计算出测站的三维位置,基至三维速度和时间。

  导航型接收机:主要用于运动载体的导航,它可以实时给出载体的位置和速度。这 类接收机一般采用 C/A 码伪距测量,单点实时定位精度较低,一般为±25m,有 SA 影响时为±100m。

  测地型接收机:主要用于精密大地测量和精密工程测量,定位精度高,仪器结构复 杂,价格较贵。

  授时型接收机:主要利用卫星提供的高精度时间标准进行授时,常用于天文台及无 线电通讯中时间同步。

  终端产品分为专业终端产品和消费终端产品。专业终端产品包括高精度测绘终端、 授时终端等产品,北斗导航系统的应用最早也是体现在此类终端产品上;消费终端产品主 要包括各类导航终端,这也是民营企业较为容易进入的终端市场,其规模相对于专业终 端要大得多,北斗导航系统在消费终端的应用广度和深度主要取决于产品价格的下降和 技术的进步。

  卫星运营服务分为空间段运营服务和地面段运营服务两部分,随着应用的推广铺开 卫星电视直播领域、北斗导航等领域已经形成了较大的市场规模。在空间段运营中,主 要是通过卫星转发租赁业务,主要企业包括中国卫星网络集团、中国卫通、亚太卫星、 亚洲卫星等。地面段运营公司主要有中国直播卫星有限公司、中国电信集团卫星通信公 司、众多 VSAT 运营商、北斗运营服务企业、以及多个新兴的商业卫星公司。在北斗导 航系统的运营服务方面,随着我国北斗行业应用和大众应用逐步进入服务化阶段,各种 类型的位置服务公共平台大量出现和智能终端的应用普及,产业链下游运营服务收入实 现快速增长。

  综上,通过分析上中下游产业链各个环节,我们发现我国卫星导航与位置服务产业 结构趋于成熟,国内产业链自主可控、良性发展的内循环生态已基本形成。从技术研发 角度,北三成功组网之后,研究投入将有望从空间段向用户段倾斜,尤其是核心高端芯 片和部件的研发。另外在导航型板卡也存在较大国产替代的空间。导航型板卡多为各整 机厂商自主开发,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。

  展望未来,随着北斗三号开通运行和 5G 网络逐步普及,以及运营商加快 CORS 网 建设,“北斗+5G”的技术融合有望加速北斗高精度导航在车联网、智能驾驶、智慧城市、 物联网等多种应用场景下的推广,结合北斗应用的多源融合室内外无缝定位技术的研发 和应用服务推广必将越发成为产业融合创新的投资热点。

  此外,卫星导航与位置服务的产业生态正在发生显着变化,精准时空服务正逐渐取 代目前的位置服务成为产业发展的核心方向。未来将建设更加泛在、更加融合、更加智 能、更加安全的中国新时空服务体系,实现 PNT 技术广泛的应用于移动网、互联网、物 联网、车联网,届时整个产业生态体系将极大拓展,以时空信息为核心的各种服务将不 断涌现,各类新用户群体、新商业模式和新业务形态也将不断形成和发展,越来越多的 原本属于其他领域的用户群体、科研机构群体和企事业单位群体将与卫星导航与位置服 务产业相融合,使产业内涵和外沿迅速扩大,产业的范畴和边界逐渐模糊。

  我们认为 2020 年是北斗三市场发展元年,借鉴北斗二的发展经验,2022 年有望成 为北斗三市场的井喷之年。北斗正全面迈向综合时空体系发展新阶段,有望带动形成数 万亿规模的时空信息服务市场。预计到 2025 年,综合时空服务的发展将直接形成 5~10 亿/年的芯片及终端市场规模, 总体产值有望达到 8000~10000 亿元规模,中位数复合增速达 19.6%,其中核心产值和 北斗相关产值分别达 3351 亿和 2681 亿,复合增速均为 20.9%。到 2035 年,将构建形成 智能信息产业体系,直接产生和带动形成的总体产值规模将超过 30000 亿元左右。

  以美国 GPS 系统为代表的全球卫星导航定位系统诞生伊始即展现出了非凡的价值, 时至今日已成为军事上不可或缺的重要武器。在军事上,美军自第一次海湾战争(1991) 以来开始广泛使用 GPS 制导,并与电子侦察卫星、通信卫星等多种卫星开展“群星协同”, 克敌制胜。相比第一次海湾战争,在第二次海湾战争(2003)中以美英为主的联合部队 通过军事卫星大大强化了“利用太空的战力”:

  地面部队对 GPS 接收器的利用大幅度增加,从 12 年前一个陆军中队(180 名军 人)配备一台增加到一个陆军分队(9 名军人)配备一台。

  时至今日,随着 GPS 在局部战争中的成功运用,导航定位系统已成为战争中不可或 缺的武器,其可为车辆、军舰、飞机等机动工具提供导航定位信息,为精确制导武器提 供精确引导,为野战或机动作战部队提供定位服务,为救援人员指引方向,确保一系列 新战争理念和新战法得以实现,可极大提高部队的战斗力。

  近年来,各国逐渐意识到太空将是下一个战略制高点和军事要地,美国作为航天超 级大国,为了保护其战略地位,不断增加投资。2020 年初美国天军成立,更是象征着美 国将太空视为下一个军事和商业战场,不断谋求更大制太空权。根据我们对美国近年国 防总预算1的梳理,天基领域的国防投资近 10 年来呈现先降后升的趋势,最近五年基本保持上升状态。GPS 作为美国天基系统的重要总组成部分,其预算一直占天基领域国防投 资的10%以上。另外,GPS占总国防预算比例在近年逐步升高,并于2022年维持在0.24%。

  国家安全是国家的头等大事,北斗系统突破我国对 GPS 的依赖,实现军事导航自主 可控。从目前使用情况看,多数国家都依靠美国 GPS。该系统由美国国防部研制和维护, 可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确地确定三维位置、三维运动和 时间的需要。GPS 信号分为民用标准定位服务(SPS)和军用精确定位服务(PPS)。用导航定位使用“粗测距码”(C/A 码),军用导航定位使用“精测距码”(P 码),精 测距码被美国政府严格保密,专供军方等授权用户使用。相对应的,民用 GPS 可达到十 米左右的定位精度,但军用 GPS 的定位精度已提高至几厘米。因此,我国作为美国的“重 要挑战”,为了在战争中实现精确的定位和精确打击,发展北斗系统至关重要。关键核 心技术是国之重器,北斗打破了 GPS 的垄断,对推动我国经济高质量发展、保障国家安 全都具有十分重要的意义。

  当前宏观经济下行压力较大叠加疫情冲击,我国 2021 年度的国防预算依然高达 1.36 万亿元,增速 6.9%,体现国家在百年变局中对国防实力提升的高度重视。

  在军费构成中,装备费用占比自 2010 年以来连续攀升,目前已成为军费预算中占比 最大的部分。如果按照 2017 年 41.1%的装备费用占比来算,2021 年我国国防装备采购费 用将超过 5500 亿人民币。而武器装备的更新换代和现代化建设是装备费用的主要去向, 2020 年“北三”组网成功,装备更换也许会向北斗终端有所倾斜,北斗相关产业链有望受益。

  目前的北斗产品在军队中的应用已经大范围普及。北斗产品也已经广泛应用于国家 海、陆、空、火箭军、战略支援部队、武警军兵种。北斗手持、车载、船载、机载产品, 北斗救援体系等一系列产品提供导航、定位、授时等功能,为地理测绘、飞机定姿、弹 药制导、船舶导航、车辆路径规划、应急救援提供服务,更加强有力的为国防事业提供了保障。

  综合终端、通导一体化装备:单价较高,此种单兵装备市场空间巨大。目前全军大 概有 200 万士兵,假设渗透率 50%来预测,市场规模将达数百亿。而车载、机载装 备市场同样规模可观。另外,组合导航和通导一体化将有望成为“十四五”的重点, 终端升级或将提升产品价值量,届时将催生北斗新一轮产业化,规模化、国家化发 展的热潮,未来可期。

  弹载组合导航方面:装载北斗的精确制导弹药在多国地区都有实战记录,伊拉克国 防部在 2016 年披露,仅仅在 2016 年下半年,就使用中国察打一体无人机的精确制 导武器对地面目标发动了超过 150 次打击,命中率到达了 97%以上。北三组网以后, 未来有望集成北斗模块、惯导模块加装智能炮弹上,市场渗透率有望快速提升。同 时,中国北斗也有望通过我国军贸实现在军用方面的出口。

  作战平台方面:作战平台无人化已成未来发展趋势。世界主要国家高度重视研发智 能化无人武器装备,美军现有无人机 7000 多架,新华网预计到 2030 年 60%的地面 作战平台将实现无人智能化。对标美国,我国北斗或成标配,装备作战平台提高作 战平台智能化。

  未来,我国北斗系统建设和军方装备情况可对标美国 GPS 建设。2022 年,美国 GPS 的预算为 18.4 亿美元,合计人民币 118 亿元2,算上对定位、导航和授时服务(PNT)的 投资,其预算达到 20.5 亿美元,合人民币 132 亿元,占国防总预算 0.26%。如果对预算 做详细分拆,其研发测试预算占 GPS 和 PNT 总和的 59.3%,装备采购占 40.7%,与美 国对 GPS 未来项目规划相吻合,即主要用于 GPS III、GPSIII F 卫星采购、地面段和空 间段的设备研发升级换代。

  因我国已完成对北斗三号系统天基的研发和建设,且空间段 相关上市公司较少,我们将空间段预算剔除,可得“十四五”期间可对标市场空间约为 每年 110 亿元。需要强调的是,鉴于美军早在 2003 年第二次海湾战争时已经达到陆军平 均 9 人一台 GPS 接收机的规模,其用户端采购或将倾向于部分升级替代,而我国目前军 队整体终端渗透率较低,军用北斗实际市场空间或每年超 150 亿元。

  此外,2020 年北斗下游产值达到 1879 亿元,根据前瞻经济学人数据,2019 年军用 类业务在各分类应用业务中占据份额为 4%。若假设此占比维持相对稳定,我们测算 2020 年我国国内北斗下游军工市场约为 80 亿元左右,相比我们每年 150 亿元的测算,市场增 长空间巨大。

  综上我们认为,“十四五”期间,对标美国北斗装备,我国军用市场将面临北斗装 备全面补齐、北二终端的更新升级以及装备智能化的需求,北斗相关产业链有望受益。根据我们前文对于产业链的分析,鉴于军品对自主可控和特殊性能要求较高,且相对于 民品对于价格较为不敏感,行业内具备技术优势和行业壁垒,特别是能够提供北斗上游 核心芯片在内的全产业链生产研发能力的公司将会成为“十四五”期间主要受益者。

  目前,卫星导航与位置服务的产业生态正在发生显著变化,精准时空服务正逐渐取 代目前的位置服务成为产业发展的核心方向。

  围绕建设更加泛在、更加融合、更加智能、更加安全的中国新时空服务体系,着力 推进体系化融合创新,实现 PNT 技术更广泛的应用于移动网、互联网、物联网、车联网, 将当前卫星导航与位置服务产业生态体系极大拓展,形成更大的产值规模是产业发展的 未来总路线。展望未来,随着北斗三号开通运行和 5G 网络逐步普及,以及运营商加快 CORS 网建设,“北斗+5G”的技术融合有望加速北斗高精度导航在车联网、智能驾驶、 智慧城市、物联网等多种应用场景下的推广,结合北斗应用的多源融合室内外无缝定位 技术的研发和应用服务推广必将越发成为产业融合创新的投资热点。

  推进高精度大众化应用服务创新。随着多星多频功能的普及、卫星导航信号 兼容协调的实现、PPP 等技术的成熟,高精度定位技术不再局限于专业应用 领域,其与大众的距离将越来越近,高精度技术的大众化普及将发展出更多 大众位置服务应用场景,进一步深化大众应用,提升用户体验。

  推动在国民经济重点领域的强制应用和标配化应用。北斗兼容强制应用是保 障国家关键基础设施和国民经济重点领域安全的客观需求,北斗系统的全面 建成及其应用产业化发展也为北斗兼容强制应用奠定了基础。

  全面增强卫星导航系统的坚韧性。从国家安全、经济安全和社会公共安全出 发,保障国家关键基础设施安全是关键,重点是建立时空保障体系,打造时 空服务的坚韧性,确保智能时空信息服务的完好性、可靠性、可信度与精准 度。

  其中前两点分别对应“十四五”期间民用行业应用和大众应用的重点发力方向。行 业应用因国产替代需求强烈,市场空间确定性较强,而与之相对的,大众应用面临广阔 市场空间和巨大商业潜力。接下来我们将根据以上两点分别进行分析。

  对于行业应用来说,我们认为政府和行业各项法律法规和规划的出台有望从上而下 进一步促进北斗的推广和渗透率的提升。目前,多个行业已开始出台各项政策,布局换 装北斗。比如交通运输方面,2020 年 6 月,交通运输部印发《内河航运发展纲要》,提 出在重点水域、通航建筑物及港口加快新一代移动通信、卫星通信、北斗系统等部署;2019 年 8 月,中国民航局颁布《仅用作航空器追踪的北斗卫星导航系统机载设备》,要 求利用北斗卫星导航系统的定位与短报文能力,实现对民用航空器的定位追踪,提升民 航系统运行监控水平;2019 年 11 月,交通运输部、发展改革委等九部门发布《关于建设 世界一流港口的指导意见》,提出要建设基于北斗等技术的信息基础设施,加快智慧港 口建设。

  目前为止,北斗系统实际应用推广以获得初步成效。北斗系统已全面服务交通运输、 公共安全、救灾减灾、农林牧渔、城市治理等行业,融入电力、金融、通信等基础设施, 近年来在行业应用的渗透率快速上升。

  因有国家、地方政府等有关部门牵头,行业应用的空间一般确定性较强,但部分细 分领域增长潜力有一定天花板。我们以北斗行业应用中最重要的交通运输市场为例:截至 2020 年 10 月底,安装北斗系统 的运营车辆为 700 万辆(占比 96%),邮政快递车辆 3.14 万量(占比 88%),公务船舶 1400 艘(占比 75%),通用飞行器 300 架(占比 11%),并在运输航空器上首次使用。除 了飞行器之外,行业交通运输工具装载北斗设备的渗透率较高,未来增长空间有限。再 例如北斗农业方面,植保无人机已从早期的实验性产品发展成为一种常见的农业生产机, 据中位协数据,2020 年其保有量预计达 11 万台,全年作业面积突破 10 亿亩次。而根 据水利部 2019 年数据,我国农田有效灌溉面积 10.2 亿亩,意味着目前已经可以达到一年 每亩耕地作业一次的规模。

  因此,我们认为行业应用市场应重点关注确定性较强、但渗透率目前较低的细分领 域,例如航空方向、灾害监测、行业整体解决方案以及其他新兴领域等方向,尤其是应 用领域在高精度方面的发展。从 2010 年到 2020 年,高精度相关产品销售收入已从 11 亿 元人民币快速增长到 110.4 亿元人民币,年均复合增长率接近 26%,一直是北斗应用的 重点发力方向。我们认为随着国家对智能化、机械化生产的重视和北斗三号组网后高精 度技术的日益成熟,“十四五”期间高精度应用发展方兴未艾。另外,多技术多领域的 融合应用也将带来新的赋能,未来发展值得期待。

  据中国航天科技集团 2021 年 7 月消息,一架装有北斗机载设备的客机在北京首都国 际机场降落。数据显示,此次航行 1 分钟内数据上报成功率达到 97%以上,完全满足国 际上对民用航空器追踪能力的要求。目前,中国民用航空器大概有 3800 架,需要在 2024 年前全部强制安装上北斗机载设备,并进入前舱导航系统,进一步突破国外企业对航电 系统的垄断。根据政府采购网,2020 年 12 月某次采购一台用作辅助监视的北斗机载设备 的成交价为 34 万元。据此估计,仅民航北斗机载这一细分领域现有的市场空间就高达 12.9 亿元。另外,“十四五”期间,我国庞大的航空市场所拥有的民用航空器数量还将增加, 北斗在机载领域市场空间可期。

  在运用现代信息技术发展农业方面,近年来,农业农村部大力推进信息技术在农业 生产加工各环节融合,推动农机数字化改造升级。通过农机购置补贴,农业部大力推广 使用智能终端和应用智能作业模式,深化北斗系统在农业生产中的推广应用。截至 2019 年,已有 50 余家农机企业采用基于北斗的智能终端,带动推广应用农机北斗终端超过 40 万台套。

  据农村农业部统计数据,截至 2020 年底,我国农机保有量达 2.04 亿台,其中拖拉机拥 有量 2204.88 万台,80 马力以上拖拉机拥有量 143.66 万台。主要农作物生产机具继续较 快增长,免耕播种机、精量播种机、水稻插秧机拥有量分别达到 106.86 万台、413.43 万 台、95.33 万台。如果仅计算大马力拖拉机和农作物生产机作为潜在替代空间(760 万台), 北斗智能农机的渗透率仅 5%,行业推进刚刚开始。

  北斗+大健康应用市场:2020 年的武汉应情防控以及雷神山、火神山医院建设,人员 流动监管、防疫物资调度,无人车配送、无人机精准喷酒防疫作业等方面,北斗已经发 挥出十分重要的作用,体现出北斗在医疗健康,特别员在卫生防疫上的重要价值。在民 众日常生活中,北斗技术已经在社区养老、儿童关爱,老年人健硬状态监测等领域应用 推广,呈现出巨大发展潜力。

  数字化施工应用市场:2020 年,中铁雄安新区容东 DEG 社区项目部运用“智慧工地” 管理平台连通“北斗卫星导航系统”可实时监控施工现场设备使用情况,并百分之百全 覆盖,达到了“设备可控”。2020 年已经有山东、云南和福建等 13 个省市出台了新基 建投资计划近 34 万亿元,项目总计超过 1 万个。未来,数字化施工将伴随我国“新基 建”发展成为非常重要的卫星导航与位置服务应用市场。

  北斗铁路行业综合应用示范工程项目于 2020 年正式启动,旨在“可复制、可推广、 有特色”。工程将建设 1 个大数据中心,构建 1 个时空信息云平台,融合大数据、GIS、 物联网、5G、云计算、BIM 技术,面向铁路勘察设计、施工及运维三大阶段,在铁路工 程测量、自动化监测系统、智慧工地系统等 9 大铁路业务版块进行示范应用。目前,项 目已推广各型号北斗终端近 8000 台。另外,项目有近 10 万只集装箱计划安装北斗定位 终端,其中 1 万只应用于中欧班列,未来全国超过 100 万集装箱将为北斗带来广阔的市 场空间。我们认为此次示范工程的意义在于其囊括北斗技术全方位应用,并与其他技术 有机结合创造更大价值。待项目成功,可以预见成果将在铁路行业广泛推广。我国铁路 建设全球领先,高铁里程全球第一,且成功在多国铺设建造,北斗在铁路的应用市场潜力巨大。

  北斗+5G:北斗系统能实现全球时间的精确同步,可在广域甚至全球范围内,通过 5G 将导航、定位、授时这些自然界的生物智能赋给机器和网络环境。在北斗导航系统提 供高精度定位以及报时、传信等功能的同时,5G 凭借其“极高速率、极大容量、极低时 延”的特征,为智能化时代应用落地提供了高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量、大规模设备连接等高性能。北斗与 5G 相互赋能、彼此增强,可以产 生感知、学习、认知、决策、调控五大能力,让广域或全球性分布的物理设备,能在感 知的基础上具有计算、通信、远程协同、精准控制和自治等功能。

  中国信息通信研究院技术与标准研究所副所长万屹表示,“5G+北斗”相关的基本技 术和理论已经具备,目前已进入标准化阶段,这一过程大约需要 2 年。2020 年年初,全 国首个边坡监测领域的“5G+北斗高精度定位”融合应用项目落地广西,项目将 5G 与北 斗技术融合,采用了中国移动(上海)产业研究院自主研发的北斗高精度定位平台,实 现优于 1mm 的高精度定位,一旦发生异常位移,可精确定位隐患位置,便于迅速排查和 第一时间处置。

  北斗+物联网:未来,北斗还将与窄带物联网(NB-IoT)低功耗广域网技术、人工智 能技术等领域深度融合,不仅助力手机、汽车、机器人和物联网终端实现自动地图生成、 智能路径规划、自动环境识别、远程平台监控等功能,还将打造资产跟踪、人员定位、 蜂窝辅助定位、冷链运输、智能井盖等各种精品应用。例如在智能穿戴领域,星舆科技 与紫光展锐合作把北斗的高精度定位功能从更底层的意义上植入芯片中,达到集成度更 高、功耗更低。

  此外,正如我们上文提到的,卫星导航与位置服务的产业生态正在发生显着变化, 精准时空服务正逐渐取代目前的位置服务成为产业发展的核心方向。卫星导航与位置服 务产业内涵和外沿迅速扩大,产业的范畴和边界逐渐模糊。到 2025 年,综合时空服务的 发展将直接形成 5-10 亿/年的芯片及终端市场规模,总体产值有望达到 8000-10000 亿元 规模,中位数复合增速达 19.6%。

  综上,北斗在各个行业应用正逐步展开,随着单位和个体逐步通过北斗应用受益, 叠加政策自上而下推进,北斗行业应用市场渗透率有望快速提升。同时,多个行业领域 主动跨界进入北斗产业,2020 年比 2019 年同时新增多个新兴市场,进一步推动了北斗应 用向深度和广度发展。

  作为国家重要的时空基础设施,北斗提供高精度的位置和时间信息,为智能化时代 的众多应用提供了必要的支撑。结合 5G 通信,北斗导航系统所构建的新一代信息时空技 术体系支持了物联网、云计算、大数据、人工智能、区块链等技术,可广泛应用于虚拟现实、智能制造、自动驾驶等场景。北斗系统不断深化与传统领域业务融合,并加速与 新兴技术相互赋能,促成智能化时代应用落地。北斗已广泛进入大众消费、共享经济和 民生领域,深刻改变了民众的生产生活方式,产生显著的经济和社会效益。

  利用北斗定位功能,可实现手机导航、路线规划等一系列位置服务功能,使生活更 加便捷。我们认为,北斗在大众应用市场尚未完全打开,有较大的想象空间。大众应用主 要包括手机应用、车载导航设备、可穿戴设备等应用,通过与信息通信、物联网、云计 算等技术深度融合,实现了众多的位置服务功能。根据欧洲全球定位研究中心的数据, 2025 年全世界的卫星导航市场的年产值将超过 2680 亿欧元,设备增长将超过 92 亿部。基于手机的位置服务和道路应用占据了卫星导航的主导地位,智能手机、车载设备、位 置感知应用和数据服务销量迅速增长。

  北斗正加速进入大众消费类电子产品。系统开通以来,包括苹果在内的国际主流智 能手机厂商广泛支持北斗,国内华为、VIVO、OPPO、小米等品牌大部分款型均支持北 斗功能。据 2021 年中位协数据,2020 年第四季度申请入网支持北斗定位的智能手机达到 79%。同时,北斗高精度地基增强信息服务已应用于智能手机,正在部分城市开展试点。另外,北斗三号区域短报文预计在 2021 年年底内进入智能手机,可实现不换卡不换号不 额外增加外设,实现移动通信和短报文通信的融合使用。

  国产消费类电子产品在国际市场份额较大,北斗有望先借助国产终端走入国内国际 市场。2020 年全球智能手机出货量 12.922 亿部,国内智能手机出货量 2.96 亿部,国内占 比约 23%。全球可穿戴设备出货量 4.447 亿台,同比上升 28.4%,我国可穿戴设备市场出 货量接近 1.1 亿台,国内占比约 1/4。可以看到,在全面换装北斗趋势下,仅我国潜在终 端数已经较为可观,北斗有望先借助国产终端走入国内国际市场。随着芯片小型化、低 功耗、低成本、射频基带一体化等技术的发展,以及卫星导航 IP 核与移动通信等领域的 广泛集成,北斗后续也有希望搭载在其他国外终端,成为大众终端标配。

  北斗高精度时空服务助力中国智能网联汽车落地:在大多数的车联网应用场景中, 通常需要通过多种技术的融合来实现精准定位,包括 GNSS、无线电(例如蜂窝网、局域 网等)、惯性测量单元、传感器以及高精度地图。GNSS/INS 组合导航系统,结合了卫 星导航定位系统(GNSS)与惯性导航系统(INS)的优势,提升高精度 GNSS 接收机的 高动态能力、弱信号跟踪能力和抗干扰能力,提供连续的、高精度的导航信息(位置、 速度和姿态),逐渐成为该领域的主流技术路径。

  根据 IMT-2020 (5G)推进组调查,车企对辅助自动驾驶定位要求通常在 0.5m-1m 内, 对于自动驾驶定位需求在 10cm-20cm 之间。在国内而言,北斗卫星的定位精度测量值是 在 4~5m 的水平,高程 5~6m 的精度水平,和 GPS 卫星的定位精度相仿。利用地面基站, 根据千寻北斗数据,北斗高精度定位误差可达到 0.1m,可满足大部分车企自动驾驶定位需求。

  智能网联汽车产业发展愿景明确,高度自动驾驶智能网联汽车有望趋于普及。2020 年 2 月,国家发改委等 11 部委联合印发《智能汽车创新发展战略》,提出了 2025 年实 现有条件智能驾驶汽车的规模化生产(L3 级别),2035 年将全面建成中国标准的智能 汽车体系的愿景。该《战略》提出:充分利用已有北斗卫星导航定位基准站网,推动全 国统一的高精度时空基准服务能力建设。推动北斗通信服务和移动通信双网互通,建立 车用应急系统。完善辅助北斗系统,提供快速辅助定位服务。根据汽车产业网预测,2025 年 L3 及以下智能网联汽车销量占比将达到 30%;高度自动驾驶智能网联汽车将在港口、 码头、矿山等限定区域内和泊车等特定场景下实现商业化应用。

  根据中国汽车工业协会,2019 年中国汽车产销分别为 2572.1 万辆和 2576.9 万辆, 其中乘用车共销售 2144.4 万辆,汽车保有量超 2.6 亿辆。2020 年汽车导航后装市场终端 销量达到 281 万台,汽车导航前装市场终端销量达到 437 万台,各类监控终端销量达到 419 万台。巨大的汽车市场为车联网的发展奠定了坚实的基础。目前高精度导航设备的市场采购成本在 3 万元左右。然而,在星地基增强系 统一体化建成后以及导航终端芯片化集成后,高精度导航设备技术方案有望得到简化, 当其形成规模优势后,成本将降到汽车市场认可的量产价格。据 IMT-2020 (5G)推进组预 计,2020 年中国 V2X 用户将超 4000 万,若按 30%需求实现高精度定位能力,高精度终端每台售价 8 千至 1 万去估算,市场规模将达到 960 亿至 1200 亿元。

  北斗三号导航系统已完成部署,产业重点将向中下游转移,我们认为北斗与多技术、 多产业融合将撬动较大潜力市场。北斗高精度可支持亚米级精度定位,未来有望广泛运 用于大众应用,智能网联汽车或将成为其首先发力领域之一,北斗应用有望在消费级市 场迈向“标配化”发展的新阶段。

  振芯科技成立于 2003 年 6 月,致力于围绕北斗卫星导航应用的“元器件-终端-系统” 产业链提供产品和服务,拥有北斗分理级和终端级的民用运营服务资质,主要为行业用 户提供高性能产品和专业化解决方案。主要产品包括北斗卫星导航应用关键元器件、高 性能集成电路、北斗卫星导航终端及北斗卫星导航定位应用系统,自主研制生产的多种 北斗卫星导航应用终端已广泛应用于国防、地质、电力、交通运输、公共安全、通信、 水利、林业等专业应用领域。

  2020 年归母净利润提升明显,业绩达到拐点。从 2016-2019 年,公司因为卫星导航 行业订单大幅减少,营业收入和归母净利润持续下滑;且在 2018 年和 2019 年,公司因 为对投资东方道迩形成的长期股权投资计提长期股权投资减值损失共计 0.34 亿元,归母 净利润进一步减少,到 2019 年时达到近年最低值 0.046 亿元。然而随着北斗三号成功组 网并提供服务,行业需求向好,公司业绩逐步恢复。2020 年度,公司实现营业收入 5.8 亿元,较上年同期增长 22.4%;实现营业利润 1 亿元,较上年同期增长 6,778.9%;归母 净利润 0.8 亿元,较上年同期增长 1,657.5%。

  2021 年 H1,公司实现营业收入 3.60 亿元,较上年同期增长 111.6%;归母净利润 0.79 亿元,较上年同期增长 586.8%。我们预计,随着北斗三号应用的持续推进,公司有望全 年保持较快增长。

  在北斗终端及运营业务板块,公司已实现全产业链布局,有望在“十四五”期间实 现高增长。公司是国内最早开始研制北斗相关产品的企业,并是少数在北斗应用领域具 备“元器件—终端—系统及运营”的完整产业链发展格局的企业。公司能够提供的北斗 元器件包括基带、射频、组件等;北斗终端包括手持型、车载型、指挥型等 9 大系列 100 多种;系统及运营包括基于北斗系统提供的定位、导航、授时、短报文服务等。2020 年 是北斗系统组网元年,公司完成了北斗三号基带、双模手持终端、多频验证终端等关键 产品的研制和交付。

  而且在北斗系统的应用方面,公司通过 GNSS 高精度接收机研制技 术的突破,打造了地质灾害防治综合应用平台,并在某地完成试点应用。2020 年受益于 行业订货增长及北斗全球系统组网,公司实现收入共计 2.5 亿元,较上年同期增长 60.30%, 毛利率达到 59.25%。我们认为,公司已经打通从上游元器件到下游应用的全产业链布局, 具有较强竞争优势,未来有望在北斗导航市场占据重要地位。

  在集成电路业务板块,公司已建立较高技术壁垒。公司为集成电路设计企业,主要 从事集成电路设计、部分测试和销售。公司集成电路产品属于模拟电路,产品包括通用 接口、视频信号处理和传输、北斗关键器件等 9 个系列数百种产品,广泛应用于导航、 通信、计算机、汽车电子、视频图像等领域。由于数模集成电路产品生命周期长、模仿成本高、技术壁垒高,公司在多年的研发投入中已经拥有了具有明显优势的射频收发、 高速接口等核心产品,这部分产品技术已达到国内领先、国际先进。2020 年,公司实现 收入共计 2.1 亿元,较上年同期增长 26.44%,实现毛利58.49%。当前世界迎来百年之 大变局,自主可控必要性日渐突出,公司技术水平处于行业领先地位,未来有望凭借技 术优势巩固行业地位,带来业绩的稳定提升。

  在安防监控业务板块,公司深耕西南地区,区域优势较为明显。公司是国内安防监 控领域产品及解决方案的提供商,自主研制了包括机载光电吊舱、多功能摄像机等系列 化产品。公司的安防监控业务大部分基中在西南地区。虽然由于疫情的影响,2020 年公 司传统的智慧城市、天网工程等政府业务出现下滑,但公司依旧保持着在西南地区的市 场份额,成功中标了成都部分区县、阿坝州的天网改造与新建项目。此外公司完成的机 场进程管控系统目前已上线 个国内大型机场,是公司向智能化方向发展的体现。公司 实现收入共计 1.2 亿元,较上年同期下降 18.34%。我们认为公司在西南地区稳固的区域 优势能保证业务收入的稳定增长;机场智能管控产品的落地能赋予公司更大的增长潜力。

  北斗星通成立于 2000 年 9 月,是卫星导航领域的龙头企业。目前公司主要在卫星导 航、5G 陶瓷元器件和汽车智能网联三个行业领域进行布局,主要业务包括基础产品、汽 车智能网联与工程服务、信息装备、基于位置的行业应用与运营服务。公司内部业务具 有较好的协同性,位于导航产业上游的芯片、模组、板卡、天线等基础产品可以促进其 他三大业务的增长,提供全方位解决方案。

  2020 年归母净利润提升明显,与营业收入同创新高。在 2019 年度,受基础产品业务 营业收入减少影响,公司归母净利润下滑;且公司于 2019 年计提资产减值损失 7.08亿元, 其中包括计提商誉减值损失 5.52 亿元,共使归母净利润减少 6.28 亿元。最终公司 2019 年归母净利润下降 7.58 亿元,达到近年最低值-6.51 亿元。公司 2020 年受益于智慧农机 市场和专业无人机市场的快速增长,营业收入大幅提升至 36.24 亿元,较上年同期增长 21.34%;实现归母净利润 1.47 亿元,较上年同期增加 7.98 亿元,增长 122.5%。

  2021 年 H1,公司实现营业收入 19.63 亿元,较上年同期增长 22.4%;归母净利润 1.12亿元,较上年同期增长 74.8%。我们预计,随着北斗消费级应用逐步落地,公司有望依托 在卫星导航领域的优势在全年保持高速增长。

  公司收入主要集中在基础产品业务(36.63%)、汽车智能网连与工程业务(52.88%), 二者合计收入占公司营业收入总额的 89.51%,且均在 2020 年有显著的增长;受益于卫星 导航服务需求增加,信息装备业务(8.55%)在 2020 年快速增长,较上年同比增长 85.35%, 体现了公司在信息装备领域积累的整体优势;基于位置的行业应用与运营服务(1.94%) 收入在 2020 年略有下降。

  在基础产品业务板块,公司具有较强的技术优势,有望持续实现营收的高速增长。基础产品业务是公司的核心优势业务,应用场景多样。产品包括高精度卫星定位芯片/模 板/板卡、导航定位天线及通讯产品、辅助导航定位服务等,可应用于无人机、自动驾驶、 测量测绘、精准农业、通讯基站、智能终端、行业信息采集等领域。公司经过多年研发 投入已形成较高技术壁垒。2020 年公司发布 22nm 和芯星云 NebulasⅣ芯片,能够提供更 智能、更可用、更可靠的 PNT 服务。

  此外,公司能够利用加拿大全职子公司 Rx Network 成熟的基础云服务技术和经验,结合北斗导航系统面向全球提供服务,具有一定的国际 竞争力。2020 年受益于农业机械、地基增强、驾考驾培、测量测绘、机器人等主要应用 领域收入增加,公司实现收入共计 13.3 亿元,较上年同期增长 6.03%,近五年年均复合 增长率 20.2%,实现毛利率 45.29%。我们认为,公司的基础产品业务处于国内领先地位, 能够依托技术优势满足 5G 建设、卫星导航等新增需求,且能够通过业务之间较好的协同 作用实现高速增长。

  在汽车智能网连与工程业务板块,公司扩张迅速,实现海外突破。该业务是公司近 年来重点布局的业务,正在加快完善“产品+服务”的业务模式。产品主要包括汽车智能 座舱电子产品的研发、生产、销售,涵盖了智能中控、液晶数字仪表、远程信息处理器 (T-BOX)、集成式智能座舱等相关车载电子产品,能够实现汽车的导航定位、车联网、 车载娱乐等功能。产品的主要客户以国内自主品牌的汽车制造商及配套厂商为主,公司 上年不仅与长安、吉利等主要客户合作规模加大,且实现了与江铃雷诺、上汽通用、北 京现代等合资品牌、海外客户的合作突破。

  汽车工程服务是子公司德国 in-tech 的主要业 务,主要客户为宝马、奥迪、大众及戴勒姆等汽车厂商,去年营收稳定增长。2020 年公司实现收入共计 19.2 亿元,较上年同期增长 29.33%,实现毛利率 14.05%。我们认为, 汽车智能网联化对高精度卫星导航定位的需求将推动该业务快速增长,且公司向海外客 户的积极突破将使业务进一步增长。

  在信息装备业务板块,公司具有长期积累的整体优势,能快速对接客户增长的需求。信息装备业务主要面向特种应用市场,旨在为用户提供导航、通信产品和系统解决方案, 主要产品包括北斗应用终端、北斗指挥设备、北斗应用系统、天通卫星通信终端及微波 组件/部件/单机等。信息装备业务主要采取直接客户销售方式开展业务。2020 年由于北斗 三号成功组网,信息装备整体需求的旺盛使公司该业务快速增长,业务订单饱满。2020 年公司实现收入 3.1 亿元,较上年增长 85.34%,实现毛利率 40.35%。我们认为,北斗系 统的建全和发展在将来会催生信息装备领域更多的需求,公司信息装备业务的增长潜力 较大。

  在基于位置的行业应用与运营服务板块,公司未来有望通过北斗导航产业链的布局, 使该业务恢复增长。公司作为我国首家获得北斗系统运营服务分理资质单位,通过自主 研发的北斗卫星导航运营服务平台,为用户提供导航定位、短报文通信服务和基于位置 的增值信息服务。主要产品应用场景包括海洋渔业安全生产和北斗船联网。伴随着北斗 导航系统的开通,卫星导航下游应用市场增长前景广阔,而公司在卫星导航领域深耕多 年,在该行业保持着第一的位置,能够为用户提供一流的增强定位、辅助定位等功能。2020 年受制于在建项目的延期等原因,实现收入 0.7 亿元,较上年减少 18.1%,实现毛利 率 38.24%。我们认为,随着公司在建项目的推进和整体市场的扩大,公司有望在该业务 重新获得增长。

  通过分析北斗上中下游产业链各个环节,我们发现我国卫星导航与位置服务产业结 构趋于成熟,国内产业链自主可控、良性发展的内循环生态已基本形成。从技术研发角 度,北三成功组网之后,研究投入将有望从空间段向用户段倾斜,尤其是核心高端芯片 和部件的研发。

  民用市场方面,回顾从 2014 年至 2020 年各产值的变化,我们发现上游产值占比在 逐步降低,中下游增长动力十足。产值比重逐渐向下游解决方案和运营转移,我们认为, 随着未来时空服务和“+北斗”行业新业态新模式发展,下游服务产值将保持快速增长, 并成为新的增长点。

  军费增长不达预期、军品订单不达预期的风险:我国军队采购在一定程度上依靠国 防预算、且具有一定计划性,如果因多方面原因军品采购不及预期,行业内公司可能面 临增长乏力的风险。

  行业技术研发进度不达预期的风险:随着卫星导航应用范围的不断拓宽,高精度卫 星导航定位技术与自动驾驶、物联网等新兴行业的技术融合度不断加强,产品性能的提 升对持续研发投入的依赖性增强。若行业内不能准确预测技术发展趋势并及时研究开发 新技术,不能持续进行产品性能升级和产品结构更新,或者科研与产业化不能同步跟进, 公司的技术和产品将逐渐丧失市场竞争力,进而影响公司盈利能力。

  北斗行业政策推进不及预期的风险:目前国家先后出台了众多政策鼓励产业发展。未来,若国家政策扶持力度降低,将会对高精度卫星导航相关产业产生不利影响,从而 影响到行业的盈利能力。

  某些细分市场竞争加剧,行业增速不达预期的风险:国内卫星导航测绘仪器市场集 中度较高,市场规模增长趋缓,市场竞争日趋激烈。行业内公司可能面临经营业绩增速 放缓的风险。

  北斗系统应用推广不达预期,新领域扩展不及预期的风险:新领域拓展具有一定不 确定性,技术成熟程度、市场接受程度和成本因素都有可能影响新产品推进,行业内企 业在推进新产品、新领域应用方面或将存在风险。

  (本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)