壽命長達12-14年的北斗系統(tǒng)已在交通運輸、公共安全、氣象預報、救災減災等領域產生顯著的經濟和社會效益,預計到2025年,北斗衛(wèi)星導航產值規(guī)模有望達6440億元。
2020年對于整個北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)產業(yè)鏈而言,都是一個有歷史性意義的年份。
2020年6月23日,伴隨最后一顆靜止軌道衛(wèi)星(GEO)成功上天,北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)完成全球組網。7月31日,北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式開通。
自此,代表中國科研實力的衛(wèi)星導航系統(tǒng)開始為全球提供服務,中國也正式成為全球第三個獨立擁有全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家,進而把時空信息安全完全自主化地掌握在自己手中。
成為全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)核心供應商的一員之后,接下來更重要的就是在各行各業(yè)中的技術落地。據《2020中國衛(wèi)星導航與位置服務產業(yè)發(fā)展白皮書》(下稱“白皮書”)預測,2020年我國在該產業(yè)的總體產值達4000億元,且呈穩(wěn)定成長性,在2019年總產值為3450億元,相比前一年上升了14.39%。
近日,中海達董事長廖定海在接受21世紀經濟報道記者專訪時表示,“接下來相關產業(yè)上下游和應用場景會快速推進。最重要的就是,如何把產業(yè)需求應用落地做好。誰能用好,誰就能獲得更大收益?!?/p>
根據北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)工程總設計師楊長風的理解,“北斗應用只受人類想象力限制”。這也意味著在未來,只要與定位、時間信息、通信能力相關的場景,都有可能對北斗系統(tǒng)有應用需求,那將是龐大的市場想象空間。
26年自主化
迭代躋身全球主流
從1994年我國啟動北斗一號衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建設,到2020年7月正式啟用能夠為全球提供服務的北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng),26年來通過“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略,我國的衛(wèi)星導航系統(tǒng)已經成為具備全面自主化能力的產物,得以為全人類提供服務。
在2020年11月舉行的世界5G大會上,楊長風在演講中表示,北斗三號正式開通以來,系統(tǒng)運行平穩(wěn),經過評估,北斗系統(tǒng)全球范圍定位精度優(yōu)于10米,測速精度優(yōu)于0.2米/秒,授時精度優(yōu)于20納秒。
他同時指出,北斗三號核心器部件國產化率達到100%,北斗已形成完整產業(yè)鏈,基礎產品已實現(xiàn)自主可控,性能指標與國際主流產品相當。如今,國產北斗導航型芯片模塊銷量已突破億級規(guī)模。
從發(fā)展脈絡來看,雖然北斗三號系統(tǒng)起步略晚,但走到如今,已是能夠與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)并駕齊驅的產物。
而基于發(fā)展路線不同,北斗三號還具備更豐富的能力可被挖掘。
由于我國采用的是獨有的“地球靜止軌道衛(wèi)星(GEO)+傾斜地球軌道衛(wèi)星(IGSO)+中圓地球軌道衛(wèi)星(MEO)”中高軌混合星座架構,在定位精度等方面可以有更優(yōu)異的表現(xiàn)。
廖定海向記者分析,全球其他主要衛(wèi)星導航系統(tǒng)采取以動態(tài)衛(wèi)星為主的策略,核心目的是通過在每個地方保證有3顆以上衛(wèi)星,進而讓最少數(shù)量的衛(wèi)星進行運作。
而北斗系統(tǒng)采用的靜止軌道衛(wèi)星+非靜止軌道衛(wèi)星組合方式,背后原理在于,衛(wèi)星分布越分散,衛(wèi)星構成的空間立方體體積就越大,對用戶的定位精度也會更高。“三類衛(wèi)星的組合,相比單純依靠某一類衛(wèi)星的定位精度會表現(xiàn)更優(yōu),也即幾何分布因子更好?!彼赋?。
更重要的是核心部件的全面自主化,這包括芯片、模塊、高精度板卡、天線等主要環(huán)節(jié)。
“相比北斗二號,北斗三號系統(tǒng)在底層技術方面解決的最大問題是整個衛(wèi)星框架的精度問題,包括從原子鐘這類核心器件方面著手解決這些挑戰(zhàn)等?!绷味ê8嬖V記者,在底層能力方面,中海達已經推出相關射頻芯片,隨著北斗三號系統(tǒng)信號調制方式的正式確定,預計在2021年,具備公司自主能力的基帶芯片也將面市。
“對于中海達來說,向上游延伸,一方面是為了滿足自主可控,保證未來發(fā)展的可擴展性,另一方面也是為了降低應用落地成本?!彼a充道。
在此背景下,圍繞著北斗系統(tǒng)全面服務全球的技術應用也在如火如荼地展開。
打開千億產業(yè)化市場
根據“白皮書”統(tǒng)計,北斗系統(tǒng)已在交通運輸、公共安全、氣象預報、救災減災等領域產生顯著的經濟和社會效益,預計到2025年,我國北斗衛(wèi)星導航產值規(guī)模有望達6440億元,北斗產值產比有望大幅抬升。
其中,產值貢獻較大的領域當屬交通領域。據中信證券綜合統(tǒng)計,在2019-2029年間,GNSS(全球衛(wèi)星導航系統(tǒng))在公路領域的收入貢獻將占總體收入的55%,消費者解決方案部分的收入占比約為38.3%。在其他市場中,地理測繪將占據重要收入貢獻。
廖定海向記者分析,“北斗系統(tǒng)未來落地的最大方向,當屬新興信息化。”他續(xù)稱,這主要包括自動駕駛、智能機器人、物聯(lián)網等智能應用。尤其將集中在對高精度的訴求方面,比如自動駕駛這種需要厘米級定位精度的領域。“北斗導航應用在自動駕駛領域不僅僅是獲得位置信息的問題,還需要復雜的技術支持,包括地基增強系統(tǒng)和星際增強系統(tǒng)等能力的融合。”
據介紹,中海達此前已與一些車企在高精度地圖、高精度位置裝備等方面開展合作,正與上汽合作打造高精度地圖運營商。
“在全國的高精度數(shù)據已經采集完畢。未來這些數(shù)據計劃開放給所有車廠,因為我預計在2022年,L3級別的自動駕駛將快速普及?!绷味êV赋?。
由于北斗系統(tǒng)具備特有的全球位置報告和短報文通信等能力,由此也可以開拓出更多新興應用空間。2020年以來,國家自然資源部就在著力推動該系統(tǒng)在普適化監(jiān)災等領域的應用。
“目前,全國正在建設一張災害監(jiān)測網,計劃短期內將建設2萬多個站點。”廖定海向記者表示,這也是中海達正著力發(fā)展的方向。
據介紹,不同于應急監(jiān)災主要以一定范圍的滑坡、泥石流及崩塌等地質災變體為監(jiān)測對象,普適化地質災害監(jiān)測設備可以對突發(fā)重大災情險情進行快速布設與快速監(jiān)測,有精度適當、成本較低、推廣適用性強等特點,足以應對滑坡崩塌分布范圍廣、災害成因機理復雜多樣的難題。
而相比北斗一號,北斗三號系統(tǒng)的短報文通信容量已經提升近20倍。廖定海向記者指出,傳輸容量和速度大幅提升,意味著可以做到類似微信語音的聊天方式。
由此,北斗系統(tǒng)將在地面通訊被破壞后的應急通信、海洋場景等極端環(huán)境下的應用具備剛性需求。
尤為重要的是,隨著普適性監(jiān)災的全國化推進、芯片等底層自主化能力的深化,相關應用成本快速下降,將為進一步技術普及帶來更大推動力。
“北斗+”的未來
隨著5G已經在我國逐步推進大規(guī)模商用進程,未來北斗+5G無疑將進一步惠及各行各業(yè)。
在世界5G大會期間,楊長風曾表示,北斗+5G未來可期?!靶l(wèi)星導航和移動通信有天然融合的基礎?!彼忉尩?,這是源于衛(wèi)星導航可以支持移動通信網安全高效運行,反之,移動通信可以增強衛(wèi)星導航的服務能力。
“北斗+5G的融合創(chuàng)新,將突破單一系統(tǒng)應用的局限性?!睏铋L風認為,通過北斗+5G兩大新基建設施的彼此增強、互相賦能,可以形成泛在、無縫、高精度、高可信的PNT(定位導航授時能力)服務能力,助力自動駕駛、智能交通等高新技術產業(yè)發(fā)展。“相信未來,能夠通信的地方就能導航,能導航就能通信,這一愿景將成為現(xiàn)實。”
除了國內已經在諸多領域開始了北斗應用的深入探索,實際上在國際市場,尤其在“一帶一路”沿線國家,北斗系統(tǒng)也早早開啟了支持服務。據統(tǒng)計,目前國產北斗產品已經輸出到了120多個國家和地區(qū)。
“四大系統(tǒng)的兼容將是未來產業(yè)發(fā)展的主流趨勢?!绷味ê8嬖V記者,因此北斗系統(tǒng)的應用未來必然會走向全球化?!霸谒行l(wèi)星導航供應商共同支持下,雖然可能感覺不出來具體是北斗在發(fā)揮作用,但互通、互用、相互兼容是大勢所趨。除了在國內發(fā)展產業(yè)落地,把裝備、設備、應用等帶出國外,也將帶動整個北斗系統(tǒng)產業(yè)鏈的發(fā)展?!?/p>
他進而向記者分析,國產北斗系統(tǒng)在全面自主化的發(fā)展脈絡之下,走向國際市場將具備足夠的技術能力和性價比優(yōu)勢,如此來看,代表中國實力的北斗產業(yè)鏈企業(yè)未來有望在國際市場占據GNSS應用領域的較大比例份額。
“中海達目前的出海主要包括裝備出口和幫助建設基站兩個方面?!彼硎荆绕湓?020年全球新冠肺炎疫情影響之下,海外國家對相關裝備的需求旺盛,近些年來這一業(yè)務一直處于較高增速;幫助建設基站,則可以借此讓海外國家在未來更好感受到對地災監(jiān)測等領域的應用落地?!澳壳拔覀兊臉I(yè)務在亞太地區(qū)發(fā)展較快,韓國和俄羅斯市場容量都比較大?!?/p>
接下來,面向新一代北斗系統(tǒng)的演進還在持續(xù),對于全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)來說,2035年都將是下一個重要節(jié)點。
根據楊長風此前介紹,一顆北斗導航衛(wèi)星的設計壽命是10-12年,從北斗二號的經驗來看,衛(wèi)星可以服務12-14年,之后會進入“墳墓軌道”,屆時就需要進行衛(wèi)星替換。
而按照國家層面的定義,在2035年前,中國將建成更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系,為未來智能化、無人化發(fā)展提供核心支撐,構建覆蓋天空地海、基準統(tǒng)一、高精度、高智能、高安全、高效益的時空信息服務基礎設施。
屆時,由北斗系統(tǒng)所打開的市場空間,以及代表國家底層技術實力的核心產業(yè)環(huán)節(jié),無疑將迎來新一階段、更為廣闊的發(fā)展機遇。