(1)高精度卫星导航定位产业简介:北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设运行的全球卫星导航系统,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时空基础设施。
司南导航所处的高精度卫星导航定位产业属于国家战略性新兴产业,系我国北斗产业的重要组成部分。为推进高精度卫星导航定位产业快速、持续发展,并提升我国在高端科技领域的整体实力,近年来,我国相关政府职能部门已制定并实施了一系列法律法规及产业政策,对高精度卫星导航定位产业的发展提供了良好的政策支持。
(2)卫星导航产业发展现状:根据中国卫星导航定位协会2024年发布的《2024中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》(以下简称“白皮书”)显示,2023年全球GNSS设备和服务市场总收入约2600亿欧元。其中,GNSS设备收入约700亿欧元,占比27%,服务收入约1900亿欧元,占比73%。全球GNSS设备总销量约16亿台/套,在消费者解决方案、旅游和健康领域的销量占全球市场的90%。GNSS设备保有量约56亿台/套,近90%的GNSS设备主要应用于消费者解决方案。由于大众市场应用正逐步达到饱和,市场增长放缓,预计到2033年,全球GNSS设备的年出货量为22亿台,亚太地区将继续保持最大的市场份额,占全球市场的近50%;GNSS设备安装量将达到90亿台,受设备使用寿命增长以及国际危机导致的供应链中断影响,消费者解决方案的设备数量占比将缓慢下降至85%。2033年全球GNSS设备和服务市场收入有望增长到5800亿欧元左右,年复合增长率超过8%。其中,GNSS设备收入预计约1200亿欧元,占比约20%,服务收入预计月4600亿欧元,占比约80%。
(3)中国卫星导航系统产业现状:白皮书显示,2023年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达到5,362亿元人民币,较2022年增长7.09%。其中,包括与卫星导航技术研发和应用直接相关的芯片、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同比增长5.5%,达到1611亿元人民币,在总体产值中占比为30.04%。由卫星导航应用和服务所衍生带动形成的关联产值同比增长7.79%,达到3751亿元人民币,在总体产值中占比达到69.96%。
2023年我国卫星导航与位置服务产业发展增速总体提升,各行业数字化转型和智能化升级对卫星导航设备及时空数据的需求释放,为北斗时空信息应用与服务市场发展注入活力。“北斗+”“+北斗”在各领域应用进一步深化,应用场景进一步扩展,规模及质量进一步提升,北斗国际影响力的持续提高带动了北斗海外应用发展,我国卫星导航与位置服务产业步入发展快车道。2023年,高精度市场持续发展,国内高精度芯片、模块年度总出货量稳步提高,其中,北斗厘米级高精度芯片、模块和板卡的总出货量持续增长。包括农机自动驾驶、高精度车载导航仪和高精度车载地图、地灾监测、植保/电力线巡检/测量无人机等主要应用场景在内的市场销量显著提升,高精度应用泛在化和规模化趋势更加明显。2023年国内市场各类高精度应用终端(含测量型接收机)总销量接近280万台/套,其中应用国产高精度芯片或模块的终端已超过80%。高精度相关产品销售收入从2010年的11亿元人民币已快速增长到2023年的约214亿元人民币,年均复合增长率超过25%。
(4)高精度卫星导航定位产业链分析:按照企业在产业链中的位置,高精度卫星导航用户段产业可以细分为上游、中游和下游三部分。上游主要是指包括高精度北斗/GNSS芯片、板卡/模块、软件、天线等在内的基础器件;中游主要是指诸如高精度GNSS接收机在内的各类数据采集设备产品以及各类高精度GNSS系统集成服务;下游主要是基于各种技术和产品的应用及运营服务环节。
高精度卫星导航定位产业链分析
1)上游—基础器件:高精度卫星导航定位产业的上游供应商主要提供高精度GNSS芯片、板卡/模块以及研制核心算法、软件等产品。高精度GNSS芯片、板卡/模块是技术含量较高的环节,需要长时间的技术积累与巨大的资金投入,随着国内企业在核心技术上的突破,芯片、板卡/模块市场主要由国外巨头垄断的局面已经有所改观,目前国内外高精度GNSS芯片、模块主要厂商包括司南导航、和芯星通、天宝(Trimble)、诺瓦泰(NovAtel)等。
2)中游—产品及解决方案:高精度卫星导航应用主要通过终端产品或软硬件集成的系统解决方案加以实现。终端产品主要有高精度GNSS接收机及GIS数据采集器等,系统解决方案包括形变与安全监测系统、车辆自动驾驶系统、驾培系统等。高精度GNSS接收机市场过去基本由国外厂商主导,但随着国内厂商特别是上游基础器件厂商的技术实现突破,国产终端产品性能已不亚于国外厂商。目前中游产品及解决方案的市场份额基本已被国内厂商取代,代表性的厂商主要有南方测绘、司南导航、华测导航及中海达等。
3)下游—运营服务:高精度卫星导航定位产业的下游运营服务主要是通过建设地基增强系统提供的卫星信号增强服务以及基于各种技术和产品的应用及运营服务。下游运营服务代表性厂商主要有千寻位置、中国移动、六分科技等。
(5)分行业应用现状:高精度卫星导航定位技术为提供高精度、全天候的全球实时三维位置、速度、姿态和时间(PVTA)的十参数时空信息,司南导航的高精度卫星导航定位技术通过与惯导、激光、视觉等技术相结合,目前主要应用在模块及数据应用、时空信息应用、智能驾驶与数字施工等行业,随着中国建成更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系,提供高弹性、高智能、高精度、高安全的定位导航授时服务,司南导航自主创新的北斗高精度核心技术和产品及服务也将应用在更多的行业和场景。
模块及数据行业应用主要是根据客户实际需求,采用公司自主研发的高精度算法、芯片和模块,搭配其他软硬件产品及各种配件组成的高精度卫星导航定位数据应用系统解决方案,应用于地基增强系统、形变与安全监测、智能交通、自动驾驶与辅助驾驶、野外机器人、无人机、割草机、物联网等行业。
地理信息应用行业主要公司自主研制能提供的高精度PVTA时空信息的北斗/GNSS接收机以及专用配套设备能直接服务的行业,公司直接销售给客户的地理信息应用产品主要包括一体机(H系列、T系列、SR2系列、N系列、Lu系列)、分体机(M10系列、M900系列)、M300Pro/M360Prox基站接收机、普适型接收机(A500、A300)以及Z系列穿戴式设备、GIS手持机等数据采集设备,其中在2024年度,公司推出M360基准站接收机、A500一体式集成监测站、MS-SAR5000便携式边坡监测雷达、MS-SAR1000普适型边坡监测雷达等一系列新产品。
智能驾驶与数字施工行业主要是指公司针对播种机、起垄机、打药机、收割机、插秧机等农业机械研制的自动驾驶系统,和服务于挖掘机、推土机、平地机等工程机械的数字施工产品所应用的行业,公司直接销售给客户的智能驾驶与数字施工行业产品主要为平地引导系统(XT系列)、挖掘机引导系统(XE系列)、桩机引导系统(XP系列)。
(6)中国高精度卫星导航定位产业市场特征:
1)成长性:我国高精度导航定位产业目前整体处在行业成长期,呈现较快增长的趋势。在测量测绘、地质灾害监测等领域,由于卫星导航等新型测绘技术的迅速普及,该行业的应用需求不断被挖掘出来;在精准农业领域,由于国家政策的大力扶持以及农村人口向城市人口的大量转移,对农机自动驾驶的需求迅速提高。除此以外,随着经济增长和城市发展的需要,诸如智慧城市、智能交通等高精度卫星导航定位应用的新需求层出不穷,推动整个产业蓬勃发展。
2)区域性:受各地经济发展水平以及地理位置的影响,我国高精度卫星导航定位产业发展呈现一定的区域特征。在首都圈、长三角和珠三角等地区,由于经济发展水平较高,基础设施较为完善,对智慧城市、智能交通、建筑物位移监测等应用的需求较大;在云南、贵州、四川等西南地区,由于地处山区且地震活动相对频繁,对地质灾害监测等应用的需求较大;在东北、内蒙古、河南、新疆等地区,由于平原广阔或农业耕作面积较大,因此对精准农业等应用的需求较大;在山西、内蒙古等地区,由于石油、煤炭等矿产资源储量丰富,因此对测量测绘等应用的需求较大。
3)季节性:我国高精度卫星导航定位产业下游应用领域呈现出明显的季节性特点,例如在测量测绘、地理信息采集、安全监测等领域,目标客户主要为国企、政府和事业单位,受预算安排的影响较大,因此该类客户年初采购量较少,而年末采购量较大;在精准农业领域,由于农业活动的春耕秋收工作受季节影响十分明显,因此客户采购集中在第二和第四季度。除此以外,由于部分客户采用项目验收方式进行结算,而验收期普遍集中在年末,导致行业内企业第四季度收入普遍占比较高。
(7)主要技术门槛:在整个高精度卫星导航定位产业链中,以高精度GNSS芯片为核心的上游器件是卫星导航系统的驱动因素,是终端集成、系统集成等环节的重要支撑,也是整个产业发展的基础。卫星导航系统具有先天的脆弱性和局限性。首先,导航卫星发送的导航信号要穿过大气层、电离层才能到达位于地面、空中的用户接收设备,卫星导航服务必然受到大气层、电离层变化的影响;其次,导航信号还可能因为建筑物、山体等遮蔽物造成反射,因此地面接收设备接收到信号常常是经反射的信号,而不是卫星直接播发的信号。第三,在国际电信联盟的频率分配中,L频段不仅分配给了卫星导航,还分配给了其它无线电业务,相邻频段工作的射频发射设备产生的段外辐射也会给卫星导航产生无意干扰。
总体而言,卫星导航系统固有的脆弱性、局限性使卫星导航服务存在着不足,用户在任何时间、任何地点、任何环境下畅通无阻地使用卫星导航服务的难度较大,依赖卫星导航服务的国家基础设施的安全、高效、稳定运行面临严重挑战。对于GNSS数据接收设备而言,卫星与GNSS数据接收设备相距数万公里,任何一台接收机都不能预知自己会接收到哪颗卫星的信号。由于卫星与接收机的相对运动关系、卫星时钟频漂、本地晶体振荡频率漂移,接收机无法获知接收信号载波、相位与本地载波、相位之间是否一致,因此GNSS数据接收设备要分别从卫星(PRN码)、伪码相位、载波多普勒频率三个方向对信号进行搜索。接收机接收到的卫星信号很微弱,一般是淹没在噪声当中,而热噪声功率谱是很均匀的,一旦接收信号中混入了窄带干扰,那么信号频谱在频域上会有显著的变换,GNSS芯片就是要利用这些不同的特征,将干扰带宽内的窄带干扰信号幅度限制在一定的范围,从而有效降低带内干扰信号对接收机捕获跟踪的影响。
为了排除干扰提高定位准度,这就要求GNSS芯片综合运用多维矩阵运算技术、内存优化技术、非差推导技术、电离层处理技术、三频超宽巷技术、动态在航技术等抗干扰算法,从而使GNSS芯片需要持续的技术创新。
(8)高精度卫星导航定位产业未来发展趋势如下:
1)行业新技术发展情况及未来发展趋势:
①多模、多频、多通道技术得到广泛应用:目前GNSS导航及定位的应用逐渐走向高精度与高稳定度的应用,是为了避免对单一系统的依赖,GNSS芯片企业陆续投入到了多模多频的芯片及模块的开发。多模多频技术的定位模块,可以同时支持多个频段和多个卫星系统,相比单频多模定位模块,可选择性更大,更加灵活。②射频基带一体化(SoC)芯片成为未来发展方向
SoC芯片在硬件方面集成度更高,解决了模拟信号与数字信号的干扰难题,增加了更多的电源管理功能集成,实现了低功耗、低成本。
射频基带一体化SoC芯片通用引擎捕获跟踪,可实现芯片资源复用,不同卫星系统的捕获、跟踪可由通用硬件引擎并行完成,极大节省芯片资源,降低设计和生产成本。射频基带一体化芯片超低功耗技术则是通过动态调整工作状态进行部分休眠,满足用户超低功耗需求,使射频基带一体化芯片可以面向便携应用、大众消费类应用。射频基带一体化芯片利用高灵敏度基带技术,通过提高接收机的捕获、跟踪灵敏度,使其在城市峡谷、树荫等复杂的应用场景下,保持有效、可靠的定位。
③精密单点定位(PrecisePointPositioning,PPP)技术得到广泛应用:精密单点定位(PPP)技术是指利用卫星播发的精密卫星轨道和钟差等数据产品,对各种误差项进行改正后,通过单台接收机的非差观测数据进行单点定位,获取高精度的定位结果。PPP-B2b是北斗全球系统首次对外发布的高精度信号,由三颗北斗高轨道卫星播发,为用户提供公开、免费的高精度服务。
近年来出现的精密单点定位技术,利用精密卫星轨道和精密卫星钟差改正,以及单台卫星接收机的非差分载波相位观测数据进行单点定位,可以获得厘米级的精度,因而在卫星导航业界得到了广泛关注和重视。PPP的主要优势体现在两个方面:一是使得用户端系统更加简化;二是在定位精度上保持全球一致性。
基于PPP-B2b服务的精密单点定位技术可以在一些RTK服务无法覆盖或覆盖不稳定的环境和场景中替代用户提供高精度服务,解决戈壁、矿山、海上等区域连续运行(卫星定位服务)基准站服务无法覆盖且基站架设困难等问题。
(9)行业在新产业、新业态、新模式发展情况及未来发展趋势:
①兼容与互操作成为未来的发展方向:卫星导航互操作性要求相同业务信号的中心频率和带宽重叠,从而简化接收机体系结构。兼容性又要求信号互干扰在可容忍范围内,甚至频谱分离。兼容与互操作是全球卫星导航系统发展的主要方向,在北斗全球系统的设计和建设中,也非常重视信号的互操作设计,尽可能采用与GPS和Galileo相同的频点、类似的调制方式、相近的带宽等频域参数,达到与GPS和Galileo系统的高度互操作,坐标系统应尽可能一致,尤其是地面跟踪站尽量保持一致。多个卫星导航系统之间的兼容互操作能够解决单一系统出现问题时,还可以保证用户的PNT服务,同时还可以提高PNT服务的可靠性。兼容互操作可以无限制地使用多星座提供的多频观测信息进行PNT应用,可减弱对单一星座的依赖,降低电磁干扰、地形/建筑物遮挡、电离层闪烁、拒绝服务等因素导致的性能下降或服务中断风险。在卫星导航系统多星座多频数据融合下,经过数据探测、筛选、组合,将显著增加卫星和测距信号的数量,大幅提升导航性能,提高卫星导航系统服务的连续性。
②卫星导航向全球化、高精度方向发展、“北斗+”实现跨行业协同发展:北斗系统不仅带动卫星导航行业的发展,通过北斗与不同产业的融合,将助力新基建相关目标的达成。北斗系统可应用于农业、医药、金融、交通等各个领域,与各个产业融合发展,较大程度提升工作效率,在灾情监测等特殊领域将发挥核心优势。
5G、物联网推动北斗加速推广,在5G商用的推动下,“5G+北斗”将成为重要基础设施,将定位、导航、时间感知与5G高速度、大容量、低延时的优点联系起来,发挥机器和网络环境的智能优势,最终实现广域和全球智能协同控制。在车联网领域,北斗的定位和授时功能帮助完成精准时间信息和位置信息感知,“北斗+5G+高精度地图”将开辟车辆车道级监控、车辆自动驾驶和智能无人驾驶全新领域应用,满足亚米级、甚至厘米级定位精度。
③地基增强系统得到广泛应用:我国北斗地基增强系统工程建设于2013年11月启动。2016年5月18日,国家北斗地基增强系统正式投入运行,这也标志着北斗开始面向全国提供高精度位置服务。地基增强系统可以向用户播发轨道误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息,实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进,从而配合卫星导航系统实现高精度定位,是新的信息基础设施。
国家北斗地基增强系统已覆盖绝大部分国土,其他企业也在积极建设。如中国移动、中国联通、国家电网等公司,也在积极布局建设。地面增强系统建设的完成将为用户提供更高精度位置信息,为拓展高精度应用市场打下基础。
④我国新一代卫星导航已在建设:2024年11月28日,北斗主管部门在京组织召开纪念北斗卫星导航系统工程建设三十周年座谈会。本届座谈会上《北斗卫星导航系统2035年前发展规划》同步发布,明确在确保北斗三号系统稳定运行基础上,我国将建设技术更先进、功能更强大、服务更优质的下一代北斗系统。
报告发布方:中金企信国际咨询
内容概要:
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此报告数据时间节点介绍:历史数据2019-2024年,预测数据2025-2031年。
第一章 世界高精度卫星导航定位行业发展态势分析
第二章 国内外高精度卫星导航定位生产工艺及技术趋势研究
第三章 中金企信国际咨询-我国高精度卫星导航定位行业发展现状
第四章 中金企信国际咨询-中国高精度卫星导航定位市场运行态势剖析
第五章 2025-2031年中国各区高精度卫星导航定位行业运行状况分析及预测
第六章 中国高精度卫星导航定位行业市场分析
第七章 我国高精度卫星导航定位行业市场调查分析
第八章 高精度卫星导航定位行业上下游产业分析
第九章 高精度卫星导航定位企业竞争策略分析
第十章 高精度卫星导航定位行业发展趋势分析
第十一章 高精度卫星导航定位行业发展趋势研究
第十二章 2025-2031年高精度卫星导航定位行业发展预测
第十三章 “十四五”期间高精度卫星导航定位行业投资前景展望
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