北斗导航产业链深度研究.docx

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1、北斗导航产业链深度研究一、北斗三号全球卫星导航系统正式建成，开启我国卫导新纪元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。2023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3颗GEo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

2、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。(一)横向对比：全球卫星导航系统呈现“1+3”格局，北斗三号发力在即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(G1oba1NavigationSate11iteSystem,即GNSS)是泛指所有的卫星导航系统，包括全球系统(4家)、

3、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(G1ONASS).欧洲“伽利略”系统(GA1I1EO)和中国的北斗系统(BDS)o1如今的北斗：兼具优秀的稳定性和较好的技术指标，已在全球占据重要地位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

4、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2叭O.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IOmmo截止2023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

5、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，

6、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，伽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

7、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。（获取优质报告请登录：未来智库）2.北斗的未来：卫导兼容并济，优异的服务性能将帮助北斗撬动更大全球市场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

8、。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15频段以及GA111EO的E5a频道，再加上北斗二的B2I对应G1ONASS的13频段和GA1I1Eo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GNS

9、S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，E1E5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。2023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

10、系统的接收机占比显著提升至52%,在两年内提升约25pct0相应的，支持北斗系统的终端也提升至60%o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，

11、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

12、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。（二）纵向观察：北斗三完成华丽蜕变，开启军民广阔市场空间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。1 .与北斗二号相比，北斗三号性能指标更加先进北斗系统空间星座将从北斗二号逐步过渡到北

13、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颗卫星才可解算定位。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，全球服务可用性99%以上。与2018年同期卫星可见数对比，2023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

14、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

15、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

16、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2023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。最后，北斗三号实现多系统兼容，工作频段是北斗二号的延伸。北斗二号主要在B1B2和B3三个频段提供B11B2I和B3I三个公开服务信号。其中，B1频段的中心频率为1561.098MHz,B2为1207.140MHz,B3为1268.520MHz。北斗三号提供B1KBIC.B2a、B2b和B3I五个公开服务信号。其中，Bn频段的中心频率为1561.098MHz,BIC频段的中心频率为1575.420MHz,B2a频段的中心频率为1176.450MHz,B2b频段的中心频率为1207.14MHz,B3I频段的中心频率为1268.520MHzo北斗三号增加