摘要:我國在2019年、2020年分別發射了10顆、2顆導航衛星,2020年6月隨著第55顆北斗導航衛星發射升空,北斗三號衛星導航系統星座部署正式完成,此后2021-2022年期間中國導航衛星發射量為零。2023年,我國成功發射3顆北斗導航衛星,2023年5月,第56顆北斗導航衛星成功發射。該衛星屬于地球靜止軌道衛星,是我國北斗三號工程的首顆備份衛星,入軌并完成在軌測試后,將接入北斗衛星導航系統。此次發射也是北斗三號工程高密度組網之后,時隔3年的首發任務。隨后于12月,我國成功發射第五十七顆、五十八顆北斗導航衛星,該組衛星屬中圓地球軌道衛星,是我國北斗三號全球衛星導航系統建成開通后發射的首組MEO衛星。
一、定義及分類
導航衛星是為地面、海洋、空中和空間用戶提供導航定位服務的人造地球衛星。導航衛星上裝有專用的無線電導航設備,發送精密的無線電導航信號以及衛星軌道參數,供用戶實現位置和速度的確定。按照運行軌道,導航衛星可分為地球靜止軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星和中圓地球軌道衛星。
導航衛星是衛星導航系統的空間部分?,F今全球有四大核心衛星導航系統,分別是美國的GPS系統、歐洲的GALILEO(伽利略)系統、俄羅斯的GLONASS(格洛納斯)系統以及中國的北斗(COMPASS)導航系統。美國的GPS系統、俄羅斯的格洛納斯系統、歐洲的伽利略系統均采用了單一中圓地球軌道衛星星座,我國北斗系統由GEO衛星、IGSO衛星、MEO衛星3種軌道衛星組成,其中MEO衛星是北斗全球組網的主力。
二、行業政策
1、國家層面相關政策
導航衛星作為衛星導航系統重要組成部分,受到各個國家支持與關注。北斗系統作為我國自主研發的衛星導航系統,不僅在國內得到了廣泛的應用,也在國際舞臺上發揮著重要的作用。近年來,我國政府發布了大量的政策法規推動北斗系統應用與發展,一方面,鼓勵企業加強技術研發,加快突破產品核心技術與產品,提升北斗系統的服務能力;另一方面,支持北斗系統在交通、港口、航行等領域規?;瘧?,擴大北斗應用規模,提高應用普及率。未來在政策支持下,北斗系統將進入規?;瘧?、產業化發展的快車道。
2、地區層面相關政策
各地政府也高度重視衛星導航產業發展,相繼發布利好政策,推動北斗導航產業規模不斷壯大。2023年7月,四川省經濟和信息化廳等五部門發布的《關于推動衛星網絡產業發展的實施意見》提出,在衛星導航領域,不斷完善北斗星基、地基、類衛星增強系統。隨后于9月,重慶市經濟和信息化委員會、重慶市發展和改革委員會發布了《重慶市加快推進北斗產業高質量發展行動計劃(2023—2025年)》,提出要做大做優北斗硬件。鼓勵企業開展北斗芯片、模塊、板卡、天線等關鍵核心產品研發和生產,著力加強衛星導航與5G/6G、慣性導航、視覺導航等多技術融合產品研發。
三、行業壁壘
1、技術壁壘
導航衛星行業技術壁壘高,研發建設周期長。導航衛星研制涉及電子、機械、材料和航天等多個工業領域的尖端科技,技術門檻較高。目前世界上有且僅有中國、美國、俄羅斯、歐洲、日本和印度六個國家或地區正在建設或已經建設完成了具有實用性的衛星導航定位系統,日本的準天頂衛星系統(QZSS)和印度的區域導航衛星系統(NAVIC)僅具備區域導航服務能力,大部分國家尚不具備構建衛星導航系統的能力。
2、人才壁壘
導航衛星行業屬于戰略性新興產業和高技術產業,具有人才、技術密集的特點。產業的發展很大程度上取決于人才隊伍建設水平,尤其是高層次人才。行業發展需要大批高水平的行業應用人才、技術開發人才以及管理人才,人才成為重要的行業進入壁壘。
3、資金壁壘
完善的衛星導航系統是一個國家綜合實力的展示,衛星導航系統的研發是一個長期、復雜且耗資巨大的工程。除對國家的科技水平要求高外,還要求國家具備雄厚的資本實力。從項目啟動到全球組網完成,國家需投入大量的資金用于基礎設施建設、技術研發等。資金壓力不僅來自于研發階段的投入,也來自于系統運行后的維護和升級。
四、發展歷程
我國衛星導航系統建設起步較晚,從20世紀80年代提出設想,到1994年北斗一號建設正式啟動,經過30多年的實踐探索,經歷北斗系統建設“三步走”的發展歷程。第一步為建設北斗一號系統,又叫北斗衛星導航試驗系統,實現衛星導航從無到有。北斗一號系統的建成,邁出了探索性的第一步,初步滿足了中國及周邊區域的定位、導航、授時需求。第二步為建設北斗二號系統,從有源定位到無源定位,不僅服務中國地區,還可為亞太地區用戶提供定位、測速、授時和短報文通信服務。第三步為建設北斗三號系統,實現全球組網。
五、產業鏈
1、行業產業鏈分析
導航衛星由載荷系統、姿軌控系統、天線系統、電源系統等系統組成,技術壁壘十分高。導航衛星與地面段、用戶段共同組成衛星導航系統,廣泛應用于交通運輸、港口、航海、農業等諸多領域,已成為我國現代化建設重要組成部分。中國導航衛星行業產業鏈如下圖所示:


2、行業領先企業分析
(1)中國東方紅衛星股份有限公司
中國東方紅衛星股份有限公司是中國航天科技集團有限公司中國空間技術研究院控股的上市公司,主要從事小衛星、微小衛星研制業務和衛星應用業務。公司成功開發了覆蓋1kg至1000kg完整序列的小衛星/微小衛星公用平臺型譜,產品涉及光學遙感、電磁與微波遙感、通信、科學與技術試驗等領域,具備復雜星座系統設計、全鏈路仿真、自主任務規劃、星上智能處理、AIT一體化管控、組批生產等核心技術能力,可為航天器提供星上導航接收機、空間太陽電池片、星上電子通信設備等產品。2023年上半年中國衛星宇航制造及衛星應用收入為23.8億元,業務毛利率為15.3%。
(2)北京北斗星通導航技術股份有限公司
北斗星通主營業務包括芯片與數據服務、衛星導航、陶瓷元器件、汽車電子業務四個板塊。北斗衛星導航產業是公司的業務支點,產品包括導航定位及通信天線、北斗應用終端、北斗指揮設備、北斗應用系統、天通衛星通信終端及微波組件/部件/單機等。同時,北斗星通開拓了我國首個北斗民用規模化應用——北斗在海洋漁業領域的應用。2023年上半年北斗星通導航產品實現營收2.76億元,同比下滑9.60%,業務毛利率為35.08%。
六、行業現狀
我國在2019年、2020年分別發射了10顆、2顆導航衛星,2020年6月隨著第55顆北斗導航衛星發射升空,北斗三號衛星導航系統星座部署正式完成,此后2021-2022年期間中國導航衛星發射量為零。2023年,我國成功發射3顆北斗導航衛星,2023年5月,第56顆北斗導航衛星成功發射。該衛星屬于地球靜止軌道衛星,是我國北斗三號工程的首顆備份衛星,入軌并完成在軌測試后,將接入北斗衛星導航系統。此次發射也是北斗三號工程高密度組網之后,時隔3年的首發任務。隨后于12月,我國成功發射第五十七顆、五十八顆北斗導航衛星,該組衛星屬中圓地球軌道衛星,是我國北斗三號全球衛星導航系統建成開通后發射的首組MEO衛星。
七、發展因素
1、有利因素
(1)國家產業政策大力支持
隨著北斗三號全面投入運行,我國建成了覆蓋全球的衛星導航系統,北斗工程掀開了從建設到應用的新篇章。北斗產業作為國家戰略產業,國家及地方相繼出臺了一系列支持政策。隨著國家“新基建”發展戰略的實施,進一步刺激和拉動了各行業對北斗衛星導航技術應用的需求和投入,衛星導航與位置服務產業將與其他新基建相配套,共同推動產業高質量發展。
(2)北斗衛星導航系統應用廣泛
目前,北斗衛星導航系統已全面服務國防軍工、交通運輸、公共安全、救災減災、農林牧漁、城市治理等行業,融入電力、金融、通信等基礎設施,廣泛進入大眾消費、共享經濟和民生領域,深刻改變著人們的生產生活方式,產生顯著的經濟和社會效益。近年來國內衛星導航與位置服務市場需求繼續保持穩定增長態勢,包括新基建、交通、能源、水利等在內的現代基礎設施體系建設對北斗應用的需求持續釋放,北斗在智能交通、智慧能源、智慧農業及水利、智能制造等領域的應用所形成的數字化場景,正在不斷形成新的細分市場,進一步提升了我國衛星導航與位置服務的總體市場規模。
(3)我國航天技術迅速發展
近年來,我國航天產業在國家主導和支持下取得了輝煌成就,我國已經全面建成航天大國,進入世界航天強國行列,開啟了全面建設航天強國新征程。以央企為主的“國家隊”是我國航天產業發展的中堅力量,2018年以來,我國航天活動無論是發射次數還是航天器研制發射數量和質量均保持在世界前列,實現了快速增長。同時,在隨著衛星導航需求不斷擴大,我國衛星導航系統產業鏈不斷完善,加速實現核心零部件技術突破。
2、不利因素
(1)行業創新型技術人才缺乏
人才是衛星產業發展的基礎,衛星制造與應用行業屬于知識與技術密集型行業,對既有較強專業技術能力又具有豐富實踐經驗的創新型人才有著較大需求。目前我國北斗有關專業學科建設滯后,產業鏈各環節企業普遍面臨著專業技術人才短缺問題,高端領軍型專業人才尤為短缺。
(2)行業發展面臨較大的數據安全風險
目前,衛星導航行業國產替代趨勢明顯,在工業、車載、部分消費級領域都正在實現大規模的國產替代。而在高端領域,如智能手機、自動駕駛、手表手環等應用,由于產品本身的功耗、靈敏度等性能不足或設計中沒有滿足消費級或車規級功能安全等要求,國產產品尚未整體邁入高端領域的門檻,需要國內公司在研發中有更大的投入,盡快突破門檻性要求,進入更多高端市場。
(3)衛星導航系統具有先天的脆弱性和局限性
衛星導航系統具有先天的脆弱性和局限性。首先,導航衛星發送的導航信號要穿過大氣層、電離層才能到達位于地面、空中的用戶接收設備,衛星導航服務必然受到大氣層、電離層變化的影響;其次,導航信號還可能因為建筑物、山體等遮蔽物造成反射,因此地面接收設備接收到信號常常是經反射的信號,而不是衛星直接播發的信號。
八、競爭格局
由于涉及國家核心技術、國防安全等因素,我國北斗衛星導航系統的衛星與運載火箭,分別由中國航天科技集團有限公司所屬的中國空間技術研究院和中國運載火箭技術研究院研制生產。地面段的主要功能為追蹤及控制北斗導航衛星,其中包括主控站、注入站、監測站以及地基增強系統建設等基礎設施;在地面段,由中國兵器工業集團和阿里巴巴集團共同打造的千尋位置網絡有限公司負責國家北斗地基增強系統“全國一張網”的建設和運營,由中國電信、騰訊等公司合作建立六分科技和中國移動也已經加入布局,提供高精度時空服務。用戶段是導航定位服務的最終落腳點,也是企業角逐的重點市場,已形成上中下游的完整的內循環產業鏈,上游涉及芯片、天線、板卡等,中游為終端設備,可廣泛用于農業、交通等領域。
九、發展趨勢
1、導航衛星性能持續提升
未來,我國為保持北斗衛星導航系統的性能優勢,將不斷加強研發投入,提升導航衛星各方面性能,如2023年12月發射的第57顆、58顆北斗導航衛星,與前期MEO組網衛星相比,在全球短報文通信容量、星載原子鐘技術、有效載荷智能化等方面,功能性能進一步升級,入網工作后將進一步提升北斗系統可靠性和服務性能,對支撐系統穩定運行和規?;瘧镁哂兄匾饬x,為下一代北斗衛星的設計奠定基礎。
2、衛星導航系統應用場景更加多元化
國家“十四五”規劃明確提出了大力推動北斗規?;瘧?,促進北斗產業高質量發展的要求。在大眾應用市場方面,2023年北斗系統進一步融入百姓的日常生活,讓大眾更加“有感”,形成了更多應用場景,有力拓展了北斗大眾市場的應用規模。隨著北斗應用的泛在化、嵌入化、隱形化、標配化和業務化發展,未來更多的市場需求將從對定位導航授時技術及綜合位置服務的需要,逐漸轉變為對時空信息采集與服務的需要,這會使北斗應用規模不斷壯大,應用場景和模式變得更加多元化,市場也將被重新定義,形成以時空信息獲取、處理和服務為主的新經濟形態。
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