乘風破浪的北斗導航，如今走到了關鍵的一步 | 國君通信_風聞

2008年汶川地震發生後的第五個小時，中國首批武警到達重災區，並通過北斗衞星導航的用户終端機，為災區發出了第一束急救信號。

數日後，又一批攜帶了北斗終端機的部隊進入汶川境內，一路將偵測到的災情準確發回了總部，為後續部隊的救援工作提供了寶貴的決策依據。

在此之前，北斗系統長期隱藏在軍用領域，並不為外界所熟知。而在汶川，北斗一戰成名。

這其中的原因，與北斗先進的技術不無關係。

普通的GPS系統只能接受衞星發出的信號，但無法向衞星發射信號，換句話説，GPS只能讓用户知道自己在哪裏。

而北斗獨創的”短報文“功能，則在此基礎上實現了導航+通信的功能。用户不僅可以知道自己的位置，還可以把自己的位置通過120字的信息發射回衞星，向外界傳達。

這意味着，即便在沒有任何通訊信號的海洋、沙漠，或者通信基站遭到破壞（地震、洪水）的地方，比如汶川這種情況，只要你擁有一台北斗終端，就可以與外界進行緊急通訊，獲得生的希望。

這種“短報文”服務，正是全球第三代導航系統的初步特徵，而北斗衞星，是當時世界四大衞星導航系統中唯一擁有該功能的。

那時，距離第一顆北斗衞星一飛沖天不過短短8年。

在之後的歲月裏，一顆顆自主研發的衞星被送上太空，直至今年6月，北斗三號組網階段的最後一顆衞星也發射在即。

20年間，從“技術不強”、“低人一等”的飽受詬病，到如今“超高精度”、“雙向通信”的嶄露鋒芒，1400多個北斗基站早已遍佈全國，上萬台套設備組成“一張網”，可提供實時釐米級高精度服務。

在等待北斗最後一顆衞星發射上天之際，國泰君安通信團隊發佈深度報告，與我們分析了中國第三代北斗衞星導航系統，是如何一步步從弱小走向強大，站上導航霸主GPS的對手位的。

01

汶川一戰成名

“復移小凳扶窗立，教識中天北斗星。“

自古以來，北斗星就是中國民眾判斷方向的重要工具之一，而北斗也因此成為中國自主研發衞星導航系統的簡稱。

為了逐漸消解美國開發的GPS系統給我國國防安全帶來不可控的外部風險，1994年，國家啓動了北斗導航系統的建設。

******************▼******************非國產的GPS系統安全信用堪憂

數據來源：人民日報，新華網，路透社，國泰君安證券研究

歷經20多年，我國目前總共發射了54顆（截至2020年3月9日）北斗衞星，並經歷了3次技術迭代。

# 第一步，北斗衞星導航試驗系統(1994-2003)，又稱北斗一號，形成區域有源服務能力。

# 第二步，北斗區域衞星導航系統(2004-2012)，又稱北斗二號，形成區域無源服務能力。

# 第三步，北斗全球衞星導航系統(2013-2020)，又稱北斗三號，形成全球無源服務能力。

▼  北斗衞星導航體系發射歷程

數據來源：beidou.gov.cn，國泰君安證券研究 

*注：2020年6月，第55顆北斗衞星發射延遲。

02

全球第三代導航系統

初露鋒芒

目前，世界上一共有4個相對成熟、知名度較高的衞星導航定位系統，分別是中國北斗衞星導航系統(BDS)、美國全球定位系統(GPS)、俄羅斯格洛納斯衞星導航系統(GNSS)和歐盟研製伽利略衞星導航系統(GSNS)。

但嚴格來説，目前除了北斗系統具備這種雙向通信的功能之外，其他三種導航系統目前還停留在衞星向用户單向發射信號的第二代導航技術階段。

▼ 全球四大衞星導航系統

GPS領先，北斗趕超

數據來源：中國衞星導航學術年會，國泰君安證券研究

值得留意的是，美國的GPS也正在研製並部署三代衞星。

2014年，由洛克希德.馬丁公司和波音公司共同承擔的GPS III衞星計劃，原定於當年交付及發射，導航精度將提升一個數量級，並有望引入北斗導航中的雙向通信功能，以確保GPS導航系統在全球技術的領先地位。

但因研製進展不順，首顆衞星的發射時間一再拖延，最終推遲至2018年12月底發射，發射過程也不順利，發射衞星升空的火箭型號幾經變動。

GPS III雖然在性能上將得到很大的提高（精度將比GPS II提高三倍，抗干擾能力是GPS II的8倍），但目前僅僅發射了2顆三代衞星，並不能對全球精度有明顯的提升，而第3顆三代衞星的發射因疫情原因推遲。

不過美國的步伐並沒有停止。

據瞭解，美國計劃在2025年完成三代衞星建設的第一週期，在2033年將三代衞星全球網絡組建完畢。

但在近3-5年，預計GPS都難以達到三代的各種精度值。

目前在技術端，北斗三號與GPS II性能各有千秋，北斗系統與GPS系統差距逐漸縮小，且北斗在亞太地區具有定位精度優勢。

▼ 目前，北斗與GPS

在性能上差距逐漸縮小

數據來源：國泰君安證券研究

03

對標GPS

萬億產業空間

早在北斗二號的建設階段，美國GPS行業的產值已達千億美元規模。

在衞星端，GPS全球組網已經完成，海外基地遍佈全球，按計劃發射GPS II的60顆衞星，逐步推進GPS在軌衞星的現代化，提升其定位、測速及授時精度。

在產業端，GPS龍頭企業，如美國的天寶Trimble（天寶）公司、加拿大的NovAtel（諾瓦泰）公司坐享先發優勢的紅利，在全球建立起壟斷式衞星導航產品供應體系。

GPS系統佔據了超過全球市場90%以上的份額，並建立起龐大的產業鏈，為美國帶來巨大的利潤。而GPS民用市場的盈利成功反哺軍用，是實現軍用GPS快速迭代的重要保障。

美國RTI報告顯示，自GPS投入使用以來至2019年，其全球民用領域應用與服務產生經濟效益高達14萬億，平均每年增加430億美元效益，其中90%的貢獻來自於最近10年GPS在全球應用完全鋪開、取得全球衞星導航市場壟斷地位之後的階段。

如果對照GPS近年的發展，一方面從本國來看，北斗系統也有望成為中國民用和商用賴以生存的定位系統；另一方面，北斗系統產品有望立足一帶一路，逐步向全球應用滲透，未來成長空間巨大。

中國雖然在導航領域起步較晚，還未在終端設備、位置服務商等環節中形成具備全球實力與話語權的大公司，但隨着技術迭代、政策推動、海外推廣，預計中國將從北斗市場獲得巨大經濟效益。

▼ GPS民用領域累計經濟效益

總計超14萬億元

數據來源：RTI，國泰君安證券研究

而中國有望成為全球GNSS市場的增長引擎。

根據GSA數據，未來十年亞太地區的GNSS終端保有量將佔全球總量的53.5%，產值將達到1060億歐元，約佔全球1/3，並保持持續增長。

北斗衞星導航系統官網數據顯示，亞太市場產值的主要貢獻者裏中國市場至少佔有15%以上的份額。

同時，2019年亞太平均GNSS終端持有量為0.8台/人，這與北美的2.0台/人相比還有很大差距，人均GNSS持有量發展空間大。

從全球範圍來看，中國對GNSS設備的需求不僅會帶動國內對GNSS設備（尤其是北斗設備）的需求，還將成為全球GNSS市場增長的需求引擎。

04

世界的北斗導航

2018年，我國在一年之內發射18顆北斗三號衞星，基本建成覆蓋全球的導航定位體系，與此同時，北斗相關產品也開始在向國外推廣。

為了更好地全球推行，北斗標準在各行業領域逐步國際化。

目前國際衞星導航標準呈現兩大特點：

一是GPS起步早，以其為基礎形成了完整的國際應用標準體系，全面涵蓋了衞星導航應用需求、接口和性能要求、終端技術性能、終端通用數據格式、應用系統和終端測試等全系列標準。

二是各大系統供應商均發佈了系統規範性文件，BDS、GPS、GLONASS、Galileo都發布了相應的公開服務信號接口控制文件（ICD）。

而其中北斗標準的國際化順利推進，正逐步滲透到民航、海事、移動通信、船載設備、電力等細分領域，並細化落實。

2019年北斗國家標準和專項標準陸續發佈，並已經走向國際。

北斗全球信號技術指標基本完成驗證，預計於2020年可進入國際民航組織標準；支持北斗三號新信號的首個5G移動通信國際標準成功立項；北斗中軌搜救載荷相關標準文件制定和入網測試已取得階段性成果；首個北斗船載終端檢測標準通過了國際電工委員會審議。

▼ 北斗系統國際化

數據來源:中國衞星導航學術年會官網，國泰君安證券研究

截至2019年12月，北斗系統相關產品已輸出到100餘個國家，為用户提供了多樣化的選擇和更好的應用體驗。

基於北斗的土地確權、精準農業、數字施工、車輛船舶監管、智慧港口解決方案在東盟、南亞、東歐、西亞、非洲等得到成功應用。

據《朝日新聞》報道，中國北斗衞星系統已經成為130多個國家的默認導航系統。由於北斗系統的高精度和廣覆蓋，中國還正式成為了國際搜救衞星組織的空間設備提供國。

中國分別和美國以及俄羅斯簽署了政府間協議，使中、美、俄的衞星導航定位系統之間實現兼容互操作。

2013年，泰國與中國有關企業和科研機構就北斗系統在泰國的應用簽署了協議。中泰合作，是北斗系統第一次在中國以外的國家和地區落地使用。

目前，泰國有2000萬輛摩托車的管理依託北斗系統實現高精度定位。

除泰國之外，印尼、馬來西亞、菲律賓、泰國、柬埔寨、越南都已經紛紛上馬各自的智慧城市項目，對於衞星定位導航技術有着龐大的剛需。

此外，中國“北斗”還在印度尼西亞土地確權、科威特建築施工、烏干達國土測試、緬甸精準農業、馬爾代夫海上打樁、泰國倉儲物流、柬埔寨無人機應用、巴基斯坦機場授時等許多場景實現了精準應用。

05

全面國產化

的北斗產業鏈

北斗系統最難得的，是從核心技術、關鍵零部件到軟件開發、升級、維護，全部依靠我國自主研發設計，全產業鏈幾乎均已實現國產化。 

#  上游：國產化替代有空間，北三芯片已有進展

上游基礎元器件主要是指包括射頻芯片、基帶芯片、板卡、天線和手機集成芯片等基礎元器件，其中射頻芯片和基帶芯片都是集成在板卡上。

******************▼******************基帶、射頻芯片都集中在板卡上

數據來源：國泰君安證券研究

各類北斗硬件終端價格受上游芯片與板卡影響較大。板卡成本佔RTK硬件終端成本的60%以上。

也因此，北斗硬件終端價格及質量受芯片影響較大，毛利率也較低。

▼ 板卡成本佔RTK硬件終端成本的60%

數據來源：北斗衞星導航系統官網

目前市場上板卡價格在1000-4000元不等，國外進口芯片價格普遍高於國產芯片。

2017年以來，國內在關鍵芯片技術上實現歷史性突破，自主研發出28納米北斗芯片，總體性能達到領先國際同類產品。

2018年，射頻芯片與天線的國產化率分別已達30%和90%，打破了以前芯片由GPS龍頭企業Trimble等公司壟斷的局面。

國內主流北斗相關企業均已經實現了芯片和板卡的自主生產。

其中，司南導航、北斗星通等公司佔據高精度芯片市場的較大市場份額；從事高精度GNSS接收機制造的廠商如中海達、華測導航都已在產品中推廣具備自主知識產權的板卡；天線絕大部分市場份額被北斗星通子公司華信天線壟斷。

此外，基於北斗三號的芯片研發已在進行，預計2020年下半年放量上市，北三組網、產品換代進一步推動國產替代。

在上游高精度芯片領域，國內的海格通信、北斗星通、華大北斗等功能除了繼續國產化進程以外，也在依據信號ICD文件研發出基於北斗三號的射頻及基帶芯片。

其中，海格通信北斗三號全球信號多模多頻射頻芯片在用户實物比測中成績第一，實現北斗三號全球信號多模多頻基帶芯片率先一次性流片成功；北斗星通50%~60%的北三芯片在獲得都是第一，在天線相關產品的測評中成績第一。

後續業內會開展板卡比測，並將根據比測結果向特種行業推薦，特種行業則終端廠家採購指定商家的板卡和天線等基礎元器件產品，話語權仍掌握在上游環節，北斗三代相關產品預計2020年下半年會開始放量生產銷售。

2020年北三全球組網與芯片突破後，預計下游電網、水利、基站等行業的高精度應用領域都將換成北斗三代產品，進一步推動高精度整體領域的國產化進程。

▼ 高精度芯片與板卡都處於國產化進程中

北三相關產品已經上市

數據來源：北斗上市公司官網，國泰君安證券研究

#  中游：硬件終端佔比下降，軟件及系統集成驅動增長

中游終端和系統集成市場可以區分為軍用市場和民用市場，主要產品包括：

**#國防安全終端：**軍用、警用、防災救災等國防安全終端

**#測繪終端：**高精度測量測繪儀器GNSS接收機和GIS數據採集器等

**#車載終端：**車載導航和定位裝置

**#移動終端：**手持便攜式定位終端，裝配在共享單車、無人機等設備上的定位終端

**#系統集成：**在相應北斗終端上完成位置信息等數據服務的軟件應用集成方案

我國高精度市場規模穩健增長，高精度軟件、行業解決方案及位置服務收入或成新增長點。

《2019中國衞星導航與位置服務產業發展白皮書》顯示，近10年來，中國高精度衞星導航市場規模穩步增長，預計2020年，中國衞星導航市場規模超過4000億元。

▼ 2020年中國衞星導航產值

將達4000億

數據來源：《2019中國衞星導航與位置服務產業發展白皮書》

#  下游：運用空間領域多元

下游運營服務基於北斗位置信息數據和時間同步等技術，構建時空大數據庫、地理空間數據平台等，最具長遠發展前景。

通過積累的位置數據和北斗高精度技術設備，為政企用户、行業用户、LBS服務商和大眾消費者，提供基於北斗的定位、導航、授時、短信報文等各類基礎服務。

北斗有望在5G通信技術加持下，與大數據、雲計算等新一代信息技術深度融合，以無邊界、數據化的服務收費模式對各行各業傳統業態的產生深刻的變革。

▼ 北斗導航下游運營領域廣泛

數據來源：千尋位置官網，國泰君安證券研究

隨着北斗系統漸漸飛入尋常百姓家，手機定位、單車入欄 、農林牧漁、海上旅遊救援、電網燃氣、物流配送…乘風破浪會有時，未來的北斗應用，只會受到想象力限制。

以上內容節選自國泰君安證券已經發布的研究報告《北斗三號全球組網在即，全面國產化高空網絡安全建設一觸即發》及公開信息，具體分析內容（包括風險提示等）請詳見完整版報告。若因對報告的摘編產生歧義，應以完整版報告內容為準。