核心摘要:卫星导航系统可以为用户提供定位、导航、授时三大功能,是提供时空数据的重要基础设施。我国的北斗导航系统还可以提供短报文通信、国际搜救等特色功能,2020年6月15-17日,北斗三号系统的最后一颗星将择机发射。北斗三代全星座部署完成后,在中国及周边地区定位精度优于0.3~0.6 米。我国卫星导航产业的快速发展受益于我国产业政策的布局与落地和导航卫星、星基地基增强系统以及辅助定位系统等基础设施的搭建成型。在技术和政策的双重驱动下,2019年,我国卫星导航与位置服务产业整体产值达到3450亿元,增速达14.4%。卫星导航系统的下游用户可分为行业用户和消费者用户。目前,行业龙头企业向提供综合时空解决方案发展。本报告分析智能手机、车载导航及智能可穿戴设备三个应用领域,艾瑞认为智能可穿戴设备将为未来卫星导航产业发展提供动力。我国卫星导航系统的发展受我国用户对航天的认知、卫星导航技术应用的普及程度以及芯片算法、芯片等因素的制约。解决路径一是推动对航天科技应用价值、经济价值的科普;二是要出台体系化的产业应用普及政策;三是要提高导航芯片的精度、降低导航芯片的功耗,强化芯片算法的能力。觅路:卫星导航行业概述卫星导航概述卫星导航提供定位、导航、授时三大基本功能人类从古至今,一直走在探索和认知世界的征途上。在这遍布未知危险的道路上,判断自身的空间位置、此刻的时间和行进的方向可以降低风险程度、提高开拓进程中的人类的存活能力。也正因此,我国古代有日晷、司南、水钟、牵星木等工具用以测量时空的伟大发明。伴随人类对时空概念的认知程度提高,时空的工具也由地面转移至天际,卫星导航开始步入人们的视野范围。卫星导航相较传统方式,具有全时空、全天候、连续实时地提供导航、定位和定时等优势。卫星导航是指利用空间卫星,通过卫星播发的无线电导航信号,为用户在相应时空参考系中提供三维位置、速度和时间的技术。其本质是为用户提供时空数据的基础设施。伴随我国北斗体系大规模搭建,卫星导航产业产值提高随着2020年3月,我国北斗三号系统发射第二颗地球静止轨道卫星。我国北斗三代体系的搭建也接近尾声。根据我国《中国北斗卫星导航系统白皮书》,我国搭建北斗卫星导航系统分为三步。2000年年底,建成北斗一号系统,向中国提供服务;2012年年底,建成北斗二号系统,向亚太地区提供服务;计划在2020年前后,建成北斗全球系统,向全球提供服务。卫星导航产业的发展是建立在以导航卫星为基础的空间服务基础设施的搭建和下游产业的深度推广二者结合之上的。《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》的数据显示,2019年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达3450亿元,2011-2019年,我国卫星导航与位置服务产业总产值年均增长达22.1%。北斗导航与其他卫星导航合作,国际合作加强;一带一路政策推动北斗走出国门世界卫星导航系统步入多系统并存的GNSS时代后,需要各卫星导航系统间兼容与互操作,以满足用户对卫星导航服务的高质量要求。2015年,中俄签署《中国北斗和俄罗斯格洛纳斯系统兼容与互操作联合声明》;2017年,中美签署《北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明》,根据联合声明,北斗卫星导航系统与俄罗斯格洛纳斯系统,北斗卫星导航系统与GPS实现民用信号互操作。此外,北斗卫星导航系统和日本(QZSS)、印度(IRNSS)等地区间区域卫星导航系统的国际合作也在进一步加强。我国于2013年提出“一带一路”合作倡议,2015年商务部等三部委发布《推动共建丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的愿景与行动》,此外,.北斗二号系统于2012年底完成建设任务并开始服务大部分亚太地区。在政策和技术端的双重驱动下,北斗导航走出国门,为世界范围内其他国家提供卫星导航服务。我国卫星导航概述产业链图谱星移:卫星导航行业驱动因素卫星导航行业驱动因素下游占比提高,产业化推广明显,受益于产业政策布局和卫星及相关基础设施搭建《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》显示,卫星导航产业下游产值占比由2016年的31%提高至41.6%,而上游和中游产值占比持续下降。而卫星导航衍生带动形成的关联产值由2016年的1310亿元增长至2019年的2284亿元,占比由61.9%提高至66.2%。卫星导航下游占比的提高和衍生产值的扩增都表明卫星导航产业的产业化效用愈发明显,用户端和市场端应用程度不断提高。这得益于我国产业政策的布局和落地以及导航卫星、星基地基增强系统以及辅助定位系统等基础设施的搭建成型。卫星导航行业驱动因素:政策产业政策密集出台,侧重监管、民生领域我国自1994年开始搭建北斗卫星导航体系,配套政策持续跟进。2013年国务院发布《国家卫星导航产业中长期发展规划》,其中设定了2020年卫星导航产业的发展目标“2020年,我国卫星导航产业创新发展格局基本形成,产业应用规模和国际化水平大幅提升,产业规模超过4000亿元。”2015年国防科工委和国家发展改革委员会发布《关于促进卫星应用产业发展的若干意见》中指出“促进卫星导航产业规模化快速发展。立法方面,我国将《中华人民共和国卫星导航条例》列入《国务院2016年立法规划》,2018年5月宣布完成《卫星导航条例》征求意见稿。此外,我国在卫星导航的主要的行业应用场景、大众应用等多方面提出相应配套政策进行扶持。卫星导航行业驱动因素:技术原子钟技术的不断革新,卫星导航定位和授时精度不断提高原子钟是利用原子(分子、离子)内部稳定的能级间跃迁频率作为参考,通过锁定晶振或者激光器的频率实现准确而稳定的频率信号生成于保持。原子钟技术的不断革新,提高了对于作为7个国际基本单位之一的时间(频率)的测量的稳定性和精准性。星载原子钟是卫星导航定位授时体系中的重要星上载荷,也是卫星导航信号和授时信号生成的起点,星载原子钟的性能决定着导航定位及授时的精度、自主运行能力甚至导航卫星的寿命。由于铷钟具有频率稳定度指标优良、可靠性高、寿命长等特点,目前,世界范围内多数卫星导航系统采用星载铷钟,此外,被动型星载氢钟也应用到新的导航卫星中。星间链路加地基增强系统,信号完好性和精确性提高我国受到政治因素影响,很难在海外建立地面站,造成无法通过星地链路进行时空数据同步。我国于2015年8月首次实现星间链路,从而解决星地运控、测控、数据传输方面存在的困难。2020年6月,我国完成29颗已入网北斗三号卫星星间链路测试工作。北斗地基增强系统由基准站、通信网络系统、数据处理系统、数据播发系统和用户终端构成,可以达到在一个系统进行多种模式的精度增强,为用户提供米级、分米级、厘米级高精度实时定位服务到后处理毫米级定位服务。北斗的辅助定位系统A-BDS进入应用阶段,技术推动产业普及传统的卫星导航定位方式存在由于城市等环境复杂,造成卫星导航信号易受干扰,并且搜星过程较长等缺点,通过网络辅助卫星定位A-GNSS技术,采用地面基站来传输等辅助信息,可以帮助用户终端实现快速搜星和定位。鉴于 A-GNSS 技术在智能终端中的重要作用,2013 年初,工信部和总装北斗办联合成立了“移动通信领域北斗国际标准联合推进工作组”以推动网络辅助北斗定位(A- 北斗)技术在 3GPP、3GPP2、OMA 等国际标准化组织中的标准化工作。2015 年 3 月,移动通信系统北斗定位技术标准和性能标准正式发布;2015年9 月,测试标准正式发布;2G/3G/4G 移动通信国际标准正式支持 A- 北斗定位技术。A-BDS是终端接收机(手机内置导航模块)通过与地面基站交互,获取卫星星历以及地面终端粗位置信息,计算出卫星信号的多普勒频率的大致范围,以及卫星信号到达定位终端的大致相移,缩小卫星信号的捕获空间,从而实现快速搜星。以千寻位置公司于2016年发布的北斗辅助定位系统A-BDS服务平台FindNow为例,其最大特点是将传统定位耗时30秒以上的初始定位时间缩短至3秒。跃迁:卫星导航行业下游市场卫星导航市场分析卫星导航市场的未来会以智慧自动驾驶系统和为消费者提供综合时空解决方案为主GSA预计,2019-2029年累计营收将达到25250亿欧元,其中,交通场景占比达到55%,主要营收来自于车内导航系统(IVS)和先进的驾驶辅助系统(ADAS),而为消费者提供解决方案的占比达到38.3%,其营收大多来自于智能手机和其他终端对LBS服务所产生的时空位置数据的收费。本报告聚焦智能手机、车载导航终端及智能可穿戴设备。我国导航定位终端市场过度依赖于智能手机端的普及,然而卫星导航企业缺乏手机功能集成经验,成为技术提供商北斗系统正式成为3GPP移动通信组织标准支持的全球卫星导航定位系统。《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》数据显示,具有卫星导航定位功能的智能手机销量在我国国内导航定位终端产品销量的占比在2016年前,始终高达90%以上,2016年占比达到96.2%,2016年后有所下降,2018年占比达到73.6%,仍然占有较高市场份额。反观全球,根据GSA2019年发布的数据显示,亚洲及俄罗斯地区在卫星导航授时、应急救援、航海、航空领域的普及情况落后于北美和欧洲地区。足以可见,我国卫星导航终端产品在产业应用情况上过度倚重智能手机侧,其他产业应用场景发展较不平衡。由于手机芯片企业在手机芯片功能集成和手机应用研发企业在软件开发应用方面比传统卫星导航企业更具有优势,使得卫星导航服务在智能手机端的市场份额较难分给卫星导航企业,卫星导航企业成为卫星导航技术提供商角色。强制的产业政策起到推动作用,汽车导航终端进入汽车前装环节由于产业政策的不断深入、车载导航终端前装技术的进步以及前装市场对于价格的灵敏度不高,整车厂逐渐将汽车导航设备的安装纳入汽车前装环节。此外,我国自2017年对“四危一客”车辆进行强制安装汽车导航设备的政策,促使我国汽车导航后装市场终端销量快速提升。我国汽车导航前装市场终端销量在2017年超过汽车导航后装市场终端销量,表明我国卫星导航产业政策对汽车导航终端设备的普及起到了有效的。但由于我国汽车产销量在2017年以后,连续两年出现下滑,影响我国汽车导航终端前装和后装市场销量,但随着车联网概念深入和汽车产业回暖,汽车导航终端具有发展前景。智能可穿戴设备作为蓝海市场,将促进卫星导航产业发展随着消费升级和,智能可穿戴设备愈发进入人们生活。智能可穿戴设备包括可穿戴耳机、智能手表、智能手环等产品,IDC发布数据显示,可穿戴设备2019年全球出货量达到3.365亿部,同比增长89%。我国2019年可穿戴设备市场出货量达9924万台,同比增长37.1%。由于智能手表和智能手环可以通过北斗芯片和其他定位模块来帮助掌握需要关照人群的位置信息,定位精确程度成为购买智能可穿戴设备的关切之一。此外,2018年,中国卫星导航系统管理办公室批准“南沙新区北斗城市应用示范工程项目”,其中智能手表及依托于智能手表的大数据管理平台已经落地。未来,在银发人口比重持续上升、疫情影响健康观念提高、综合定位精度不断提高、可穿戴设备价格下降等因素推动下,智能可穿戴设备将获得更快发展,智能可穿戴设备会为卫星导航产业发展提供动力。我国卫星导航企业的商业模式以销售软硬件产品向提供时空智能服务转型以北斗星通为例,北斗星通专业从事卫星导航定位产品,基于位置的信息系统应用和基于位置的运营服务业务。北斗星通财务报告数据显示,产品销售占主营业务收入构成的占比由2015年的86.2%下降至2019年中报披露的64.3%,而运营技术服务占比由2015年的2.8%提高至2019年中报披露的32.5%。以振芯科技为例,振芯科技围绕北斗卫星导航应用的“元器件—终端—系统”产业链提供产品和服务。振芯科技历年财务报告数据显示,卫星定位终端占主营业务收入构成的占比由2015年的71.5%下降至2019年的29.1%,而卫星导航应用相关的比重上升。卫星导航企业的商业模式逐渐从单一销售软硬件产品向提供综合时空智能服务转型。破壁:卫星导航行业发展建议破壁:提高民众对北斗的认知GPS成为卫星导航专属代言词,提高民众对北斗的应用价值认知有利于品牌形象树立与传播由于美国全球卫星定位系统(GPS)投入应用时间早(GPS于1994年投入民用)、市场应用占比高(GPS市场应用占比达到95%),GPS的品牌更加地深入人心,逐渐成为卫星导航专属代言词。而我国民众对于航天的认知,仍有大部分网民认为航天产业属于国际竞争的重要范畴,对于经济效益等偏重商业用途的认知较低。艾瑞《中国商业航天大众基础认知用户调研报告》显示,42.9%参与调研的中国网民认为,航天产业发展的重要动力是其属于国际竞争的重要领域,只有5.8%的中国网民认为发展航天是由于经济效益大。值得高兴的是,由于我国政府对于北斗卫星导航系统的大力宣传,使得卫星导航的相关企业北斗星通成为最熟悉的航天公司,《中国商业航天大众基础认知用户调研报告》数据显示,对航天感兴趣的网民(对航天感兴趣的网民占总调研用户量的66.4%)最熟悉的航天公司中,北斗星通以81.7%位居第一。提高民众对于北斗在农业、工业、城市等行业领域以及辅助百姓日常生活的应用价值,尽可能打破民众对于中国航天产业高冷的认知,可以更加有效地帮助北斗导航品牌形象树立与传播。破壁:突破北斗芯片壁垒北斗芯片有所突破,但高精度低功耗导航芯片发展较弱且美国具有技术专利垄断优势,制约我国卫星导航发展卫星导航芯片由RF射频芯片、基带芯片和微处理器组成,卫星导航芯片的性能、功耗和价格,决定着北斗导航系统的功能差异和其在智能终端等应用产品中的渗透。我国2013年发布《国家卫星导航产业中长期发展规划》,“突破核心芯片发展瓶颈”列为主要任务,卫星导航芯片研制加快。目前,我国北斗芯片公司突破了22nm的制程工艺,实现了双频单SoC芯片,北斗卫星导航在国产手机中基本普及。然而,我国高精度、低功耗芯片发展仍较弱、美国在卫星导航定位技术专利上居于垄断制约我国北斗导航产业发展。技术端需要手机芯片厂商和卫星导航厂商共同努力,突破算法和芯片壁垒。破壁:政策重心向产业化倾斜我国对于卫星导航的法规和扶持政策应向产业化、体系化、及时化倾斜北斗卫星导航系统是我国重大的系统性工程,建设阶段和运营阶段都需要卫星导航产业相关的法律和相关扶持政策的支持,此外,卫星导航产业会随着技术、产业应用、国际关系等因素变化发生变化。这也要求在产业政策的制定和执行需要强化及时能力。美国政府制定了一系列的法规政策来扶持GPS卫星导航系统的发展,以财政政策为例,GPS系统的财政政策规定在具体的法律中,并根据GPS系统发展状况及时调整;财政拨款用于GPS系统的研发、零件采购和后续发展等多个方面美国政府的对于卫星导航产业发展的法规和政策具有持续性、系统性、综合性,这很大程度保障了美国卫星导航产业的发展。反观我国,我国政府于2013年《国家卫星导航产业中长期发展规划》,虽然明确了产业发展目标、思路和任务,但受限于规划,缺失强制性,还缺乏明确具体的保障措施,,并且对于卫星导航产业的推广也不具有强制性。此外,我国《卫星导航条例》至今仍未出台,使得卫星导航产业发展缺失法律保护.。我国对于卫星导航的法规和扶持政策应加强产业扶持、体系性搭建、及时调整等方面。降临:卫星导航行业未来降临:卫星导航的未来空间PNT未来是国家时空数据重要基础设施,北斗卫星导航系统将成为核心1)地球表面存在物理遮挡区域如森林、室内、地下等,卫星导航无法提供有效服务;2)存在电磁干扰的区域,会降低卫星导航系统性能;3)地球同步轨道外空间,导航信号有无法覆盖区域,种种因素促使空间PNT,即空间定位、导航、授时综合管理体系的推出。早在20世纪90年代末,欧盟伽利略计划的初期涉及包含PNT体系的主要基本特征,美国于2006提出PNT体系概念,开始了系统研究,我国规划于2035年建成以北斗为核心的综合定位、导航、授时体系,目前我国PNT综合系统包括:1)政府成规模建立的PNT基础设施,如北斗卫星导航系统、塔康系统、长河二号导航系统、国家授时中心的短波授时系统(BPM)、长波授时系统(BPL)等;2)通过用户终端获取时空信息的导航手段,如惯性导航、射频识别(RFID)导航、wifi强度指纹导航等;3)其他非自住外部系统。时空数据会与其他数据深度融合,时空智慧服务可期在人类信息社会中,有80%以上的信息与“位置”和“时间”有关,卫星导航定位技术可以迅速将位置、时间信息数字化,进入互联网和各行各业的信息应用系统,被人们所使用。然而,单一化、静态化、非标准化的数据资产很难发挥数据价值,时空数据作为新的数据资产应与其他数据,如城市数据模型、气象信息、地理信息进行深度融合,发挥出时空智慧数据价值。以智慧城市为例,我国《GB/T 34678-2017智慧城市技术参考模型》中,将卫星包含在位置感知设备中,与环境感知设备、安全感知设备、图像感知设备等并列于智慧城市的物联感知层,来共同为智慧城市下各场景应用提供数据支持。
近年来,卫星技术的不断进步,卫星应用领域不断扩大,随着万物互联时代的到来,卫星通信与人们的日常生活越来越密切,人们通过卫星通信可做到对地球的无缝覆盖,卫星通信已成为人们生活中不可或缺的一部分。随着技术的进步、成本降低以及低轨卫星通信系统的巨大商业价值,全球通信卫星入轨数量快速增长。美国、中国、俄罗斯、加拿大、欧盟都纷纷推出自己的卫星通信政策与星座计划,其中美国的星链计划以较多的卫星数量位居第一位。全球通信卫星入轨数量快速增长根据美国忧思科学家联盟最新发布的数据显示,2010-2015年,全球通信卫星入轨数量呈现波动变化的态势,2016年陷入低谷吗,2017年开始迎来爆发期,全球通信卫星入轨数量快速增长。2019年,全球发射卫星总量超过300颗,达到385颗,其中通信卫星发射数量最多,占总数的43%;截止到7月31号,2020年全球共发射561颗卫星,其中通信卫星495颗,占总数的88.23%。地面设备制造业和卫星服务业占据卫星产业90%市场分额近年来全球卫星产业市场规模缓慢增长,下游地面设备制造业和卫星服务业是最大的细分市场,卫星制造和发射服务市场增长最快。美国卫星产业协会(SIA)发布的数据表明,2019年,受到卫星制造和卫星制造收入的影响,全球卫星产业收入为2710亿美元,较2018年略微下降了2.3%。从市场的构成情况看,卫星服务业和地面设备是卫星产业中最大的两块细分市场,2019年的市场规模均超过1200亿美元,二者规模占比分别为45%和48%。注:2016年起导航芯片被纳入卫星地面设备统计范围卫星通信收入占卫星服务业收入比重高达98.23%《2020卫星产业状况报告》显示,2019年卫星服务业总收入为1230亿美元,主要来自卫星电视直播和卫星固定通信,两者收入合计占卫星服务业收入的比重接近90%。其中,卫星电视直播收入为920亿美元,占比为74.80%;卫星音频广播收入为62亿美元,占比为5.04%;卫星宽带业务收入为28亿美元,占比为2.28%;卫星固定通信业务收入为177亿美元,占比为14.39%;卫星移动通信收入为20亿美元,占比为1.63%;遥感领域收入为23亿美元,占比为1.87%。总体来看,卫星通信收入占卫星服务业收入比重高达98.23%。通信卫星发展,美国星链计划独占鳌头小卫星研制与发射、网络融合、终端天线等方面技术的进步,使实现低轨卫星通信系统建设和商业化应用成为了可能。以美国、加拿大为代表的西方科技强国意识到近地轨道和频谱资源的战略价值,以及低轨卫星通信系统的巨大商业价值,近年来积极支持私营商业航天企业在近地轨道开展商业活动,纷纷推出卫星通信政策和星座计划。国外卫星通信建设先行一步,我国奋起直追,制定一系列政策,促进了国内航天产业的商业化发展,为卫星通信行业的发展注入了新的力量,通信卫星行业进入发展的快车道。更多数据参考前瞻产业研究院发布的:《中国卫星应用行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》,同时前瞻产业研究院提供产业大数据、产业规划、产业申报、产业园区规划、产业招商引资、IPO募投可研等解决方案。
卫星产业特别卫星遥感产业是小众行业,一直没有公开正式的产业报告,艾瑞咨询上个月发布了2019年的卫星遥感行业研究报告,虽然里面内容都是都是能百度、google出来普通材料,内容也比较简单,没有对产业链、价值链和发展趋势做进一步描述,但是对行业外了解卫星遥感产业整体情况还是有一定帮助。内容如下:
(如需报告请登录未来智库)1. 全球导航卫星产业发展迅速1.1 全球 GNSS 主要有四个玩家全球导航卫星系统 GNSS(Global Navigation Satellite System),泛指所有卫星导航系统,目前为全球 范围提供服务或建设目标是为全球范围提供服务的 GNSS 系统只有美国的 GPS、俄罗斯的 Glonass、 欧洲的 Galileo 和中国的北斗卫星导航系统。1.2 未来十年GNSS 应用市场将持续高速增长GNSS 接收设备全球年出货量预计持续增长。根据欧洲 GNSS 局(GSA)预测,未来十年 GNSS 接收 设备全球出货量预计将从 2019 年的 18 亿台增加到 2029 年的 28 亿台。其中绝大多数是价格低于5 欧 元的接收设备,占比超过 90%,其主要被用于手机和可穿戴设备中;价格区间在 5 欧元到 150 欧元的 GNSS 接收设备出货量预计将以 6%的年增长率的速度快速增长,这类接收设备主要应用于道路交通和 无人机等领域;高端接收设备定价在 150 欧元以上,在全球出货量里仅占不到 3%,高端接收设备用于 专业领域,预计未来十年高端接收设备年出货量将大约达到 3 亿欧元。交通运输是 GNSS 设备增速最快的细分市场。预计未来十年,GNSS 设备总装机量将从 2019 年的 60 多亿部增长到 2029 年的 100 亿部以上。从 GSA 预测可看出,GNSS 接收设备在手机和可穿戴设备市 场的增速趋缓,这主要由于全球智能手机使用寿命增加,替换周期变长,导致装机量增速放缓。而交通 运输市场的 GNSS 设备装机量增量明显,将成为 GNSS 设备未来的主要增长点。增值服务收入是 GNSS 市场最主要的收入。增值服务是指 GNSS 设备下游,为客户提供相关软件和解 决方案的服务。GSA 预计全球 GNSS 下游市场来自设备和服务的收入将从 2019 年的 1500 亿欧元增长 到 2029 年的 3250 亿欧元,年复合增长率为 8%。其中依托 GNSS 技术为用户创造增值服务是 GNSS 市场最大的收入来源。预计到 2029 年,增值服务收入将达到 1660 亿欧元,超过全球 GNSS 市场总收 入的一半。1.3 未来 GNSS 细分市场的发展宏观趋势导致了新的信息密集型服务的发展,当这些服务需要全球范围的定位和定时数据时,它们也同 时影响 GNSS 解决方案的采用。即 GNSS 对当前自然环境、新兴技术和社会形势以及经济发展等领域 都将提供定位定时的服务支持,同时在社会发展中不断诞生的问题也将促使 GNSS 演变出新的使用方式 和服务模式。从细分领域看,GNSS 在以下细分领域存在较大的增长潜力。手机和可穿戴设备构成了 GNSS设备最重要的消费级市场增量,其中包含了 GNSS 设备数量和设备单 价的双重提升。GNSS 模块在智能手机中已是必备存在;同时可穿戴设备发展迅速,根据 Statista1 的数 据,到 2022 年,联网可穿戴设备的出货量预计将达到 640 亿欧元,也意味着 10 亿欧元的联网设备市 场。针对可穿戴设备市场的高端设备,多星座多频 GNSS 技术是最有价值的技术之一,可以为客户提供 更精准的定位和导航信息。智能手机和可穿戴设备使我们生活更加数字化和互联化,同时为了改善用户 体验,也对 GNSS 设备的性能水平有了更高要求,与之对应的则是单位价格的提升。公路交通运输领域是 GNSS设备和应用增速最快的市场。智能化、自动化汽车是未来发展主要方向,近 年来相关概念和技术也在不断突破,而 GNSS 作为对定位信息的关键来源是自动驾驶技术的核心之一, 同时下游高精度地图市场也至关重要。具备自动驾驶能力的汽车将配备 GNSS 天线、高精度 GNSS 接 收器,并可能依赖高精度 GNSS 增强服务,因此自动驾驶市场对 GNSS 相关设备及服务需求量巨大。通用航空市场是 GNSS设备的蓝海市场。根据 GSA 预测,航空领域中 GNSS 设备的大部分出货量由通 用航空和公务航空驱动,用于监视和导航目的。未来十年,GNSS 设备的整体出货量将保持稳定,每年 的总数将达到 30 万。但考虑到我国通航产业航空器保有量、通航机场数量、飞行从业人员的基数都很 小,依然没有释放出与我国经济发展相匹配的市场需求和规模;同样在下游应用端,应用领域的宽度与 作业时间也不成比例,因此我国通航产业还存在巨大的发展空间。随着我国低空空域逐步放开,通航市 场逐步发展,预计将会带动通航领域内的 GNSS 设备实现更高的增长。无人机是 GNSS 设备的主要新兴市场之一。近年来无人机市场发展迅速,无人机安装 GNSS 模块具有 合理性和必要性:一方面随着无人机应用领域不断拓宽,以及性能不断增强,部分应用领域对于定位导 航服务的需求有所增加;另一方面无人机加装 GNSS 模块也能实现对于无人机的统一监管。同时无人机 价格的下降也使得消费级无人机市场增长迅速,带动了该领域 GNSS 设备的增长。航海领域 GNSS 应用市场的可持续增长。根据 GSA 统计,2018 年用于船舶和港口定位导航的 GNSS 产品出货量超过 170 万台,2008 年约为 83 万台,即过去十年中海事 GNSS 出货量年复合增长率约为 7.8%。预计到 2029 年,海事领域 GNSS 产品的年出货量将达到 270 万台,在未来十年中将保持 4.1% 的年均增长。在整个预测期内,预计休闲导航的份额将保持稳定,约占海运总出货量的 90%。根据出货 量计算,预计到 2029 年相关的海事应用程序的总安装基数将超过 1600 万个,与 2019 年 1100 万的基 数相比增长约 66%。2. 北斗系统即将实现提前组网2.1 军用:北斗导航系统提前组网中国北斗卫星导航系统(BeiDouNavigationSatelliteSystem,BDS)由中国自行研制。自 20 世纪后期 开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路,逐步形成了“三步走”发展战略:(1)试验系统阶段:2000 年发射 2 颗地球静止轨道卫星并投入运营,建成北斗一号系统,向中国提供服务;(2)区域系统建设阶 段:2012 年北斗二号卫星发射数量达 14 个,建成覆盖亚太地区的北斗区域系统;(3)北斗三号全球组 网:到 2020 年将完成 35 颗北斗三号卫星的组网,向全球提供相关服务。北斗三号将增加性能更优的现代化公开信号 B1C 和 B2a,按照国际标准提供星基增强服务(SRAS)及 搜索救援服务(SAR)。完成北斗地基增强系统建设,为国内用户提供实时分米级/厘米级、事后毫米级 服务。计划利用北斗系统 GEO 卫星 B2b 信号播发高精度增强信号,为亚太地区提供动态分米级,静态 厘米级导航定位服务。截至 2019 年底,北斗三号系统已成功发射 28 颗全球组网卫星(2017 年 2 颗、2018 年 17 颗、2019 年 9 颗),24 颗中圆地球轨道卫星(MEO 卫星)组成的核心星座部署完成,为进一步提升系统服务性能 和用户体验,实现全球组网奠定坚实基础。目前,系统运行平稳,经全球范围测试评估,在全球区域定 位精度优于 10 米,亚太区域定位精度优于 5 米,满足指标要求。按中国卫星导航系统管理办公室发布 的北斗工程计划,2020 年上半年我国还将发射两颗北斗三号地球静止轨道卫星(GEO 卫星),将比预定 目标提前半年完成全部 30 颗北斗三号组网卫星发射,届时将提供星基增强、短报文通信、国际搜索救 援、精密定位等新服务,并向全球播发性能更优的导航信号。2.2 增强系统与高精度定位的实现增强系统发挥配合作用,提高定位精度达厘米级。主流增强系统为星基增强系统和地基增强系统,是全 球主流卫星导航系统的补充,通过差分校正数据实现定位精度的提高。本质上而言,星基增强系统主要 是接收天上卫星发射的修正信号来实现定位精度的改进,属于广域差分增强系统(SBAS);地基增强系统 属于局域差分增强系统(GBAS),是通过接收地面基准站网提供的差分修正信号达到提高卫星导航精度的 目的,优化后的定位精度可以从毫米级至亚米级不等。星基增强系统在航空航海应用上更具备优势,地 基增强系统的应用涵盖测绘勘探、监测控、驾考驾培、精准农业等专业领域,及交通导航、旅游、应急 救援等大众领域。北斗地基增强系统由基准站网络(CORS 站)、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、 用户应用系统五部分组成。北斗基准站接收北斗导航卫星发射的导航信号,经通信网络传输至数据综合 处理系统,处理后产生修正信号,通过卫星、数字广播、移动通信方式等实时播发,实现北斗地基增强 系统服务覆盖范围内实时米级、分米级、厘米级和后处理毫米级高精度定位服务。目前全国各省市均建设了区域型的地基增强系统,普遍由当地测绘局牵头建设。全国性的北斗地基增强 系统则由中国兵器工业集团和阿里巴巴出资成立的千寻位置负责建设。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,具备为用户提供广域实时米级、分米级、厘米级和后处理毫米级定位 精度的能力。国家级北斗地基增强系统的建设对加速推进北斗卫星导航应用与产业化具有重要意义。 2018 年 11 月,北斗已建成基准站数量超过 2200 个,成为全球基站数量最多、覆盖范围最广、运行稳 定的地基增强系统。星基增强系统克服地基增强覆盖范围有限的缺点,除通信信号覆盖的范围,还能够在通信信号覆盖不到 的高空、海上、沙漠、山区实现高精度定位。目前国内比较成熟的星基增强系统有合众思壮“中国精度” 星基增强系统以及中海达“全球精度”系统 HI-RTP,此外千寻位置也具备通过星基增强系统提供位置 服务的能力。通过星基增强系统与地基增强系统相结合,可形成更高效的卫星导航高精度定位服务网络, 为国土测绘、海洋勘探、精准农业、灾害监测、无人机以及无人驾驶等领域的专业应用以及汽车导航、 移动手机等大众化应用提供更有效的高精度位置服务基础环境,具有广阔的应用市场。北斗全球精密定位系统——夔龙系统:2016 年 11 月 1 日,在第十一届珠海航展现场,中国航天科技集 团公司宣布我国首个北斗全球“厘米级”定位系统建设工作,该系统命名为“夔龙系统”。2.3 GNSS 行业国内催化因素与发展目标长期催化: 全球政治局势动荡,经济逆全球化趋势显现,北斗的发展有利于进一步实现 GNSS 国产化,增强我 国政治经济实力。 中美贸易关系不稳定,北斗作为中国国产化标杆性行业,战略价值凸显。 北斗系统最初起源于军用,受当前我国军工市场提升信息化、军民融合等政策推动,具备较强科研 实力的厂商具备较大发展机会。短期催化(政策密集出台): 2016 年 10 月,《关于加快推进“一带一路”空间信息走廊建设与应用的指导意见》发布,明确定 位北斗在“一带一路”中的经济发展支撑作用。 2017 年 6 月,国家发改委、海洋局发布《“一带一路”建设海上合作设想》,提出加强北斗卫星导 航系统在海洋领域应用的国际合作,为沿线国提供卫星定位应用与服务。 2017 年 8 月,农业部、发改委、财政部联合印发《关于加快发展农业生产性服务业的指导意见》, 加快推广基于北斗系统的作业监测、远程调度、维修诊断等大中型农机物联网技术。 2017 年 11 月,交通部、中央军委装备发展部印发《北斗卫星导航系统交通运输行业应用专项规划 (公开版)》,大力推动北斗交通行业应用,在铁路、公路、水路、民航、邮政等交通运输全领域实现 北斗系统应用。 2018 年 1 月,发改委发布《智能汽车创新发展战略》(意见征求稿),明确提出:建设覆盖全国的车 用高精度时空服务系统。充分利用已有北斗地基增强网,建立车用网络高精度统一时间体系,提供 全国统一的车用高精度时空服务。 2018 年 5 月,完成《中华人民共和国卫星导航条例》征求意见稿,中国卫星导航条例立法加速有 助于进一步规范北斗系统建设、管理和应用,以确立北斗系统作为国家信息基础设施的法律地位。目前,北斗系统已广泛应用于交通、海事、电力、民政、气象、渔业、测绘、矿产、公安、农业、林业、 国土、水利、金融等十几个行业领域。截至 2018 年底,各类国产北斗终端产品应用规模已累计超过 8000 万台/套,采用北斗兼容芯片的终端产品社会总保有量接近 7 亿台/套(含智能手机),北斗应用正在诸多领 域迈向“标配化”发展的新阶段。专业市场仍待普及:在区域、行业示范应用项目支持下,北斗在交通、船舶监控、驾考驾培、精准农业、 灾害监测等诸多行业进行了应用,但是行业实际应用份额仍然较少。高精度定位市场仍处于启动期:从国家安全和战略经济领域的应用需求来讲,在航空、铁路、通信、电 力、金融等多个行业需要实时分米级、厘米级、授时纳秒级系统精度。当前北斗地基增强系统已完成建 设,广域精密定位系统全面启动,面向高精度位置和时间服务需求,技术标准统一、服务多功能、信息 互联互通是确保未来高精度应用推广快速推进的保障。卫星导航市场广阔空间:2018 年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达3016 亿元,较 2017 年增长 18.3%,其中与卫星导航技术研发和应用直接相关的,包括芯片、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达 1069 亿元,占总产值的 35.44%,北斗对产业的核心产值贡献 率达 80%,由卫星导航衍生带动形成的关联产值达 1947 亿元。预计至 2020 年,我国卫星导航产业的 规模将超过 4000 亿元,北斗将拉动超过3000 亿元规模的市场份额,北斗导航产业在未来相当长一段时 间内还有很大的发展空间。随着 2020 年北斗系统服务范围覆盖全球,2035 年建设完善更加泛在、融合、智能的综合时空体系,北 斗产业将迎来由技术融合创新和产业融合发展共同带来的升级变革。未来,北斗高精度定位、导航、授 时(PNT)技术创新及应用是未来发展热点。北斗与物联网技术、云计算、5G 等技术融合成为行业信 息化的支撑技术,也是北斗产业发展的推动力。3. 北斗板块公司数据整理首先选取 27 家北斗板块公司的营业收入和归母净利润进行分析,2018 年收入总计 675.30 亿元,同比 增长 11.34%;归母净利润 38.46 亿元。我们又将这 27 家公司分成了三个类别,分别是老军工背景企业、民参军企业和纯北斗民用企业三种, 分别比较了三类公司的收入和净利润情况。民参军公司盈利能力相对其他两类公司,利润占比偏高,这 种情况由于军品订单本身利润率高,以及民转军企业成本控制能力强导致的。从三类公司收入对比来看,军工企业和民参军企业 2018 年收入增长较快。从三类公司的归母净利润可 以看出,纯民用公司的利润波动较大,军工企业一直保持上升势头,民参军企业近两年利润基本持平, 2018 年增幅较大。重点考虑合众思壮、华力创通、海格通信、华测导航、中海达、雷科防务、振芯科技和北斗星通这八家 北斗行业相关公司。4. 北斗产业链重点上市公司业务布局从产业链结构来看,北斗产业链要包括上游的基础元器件,中游的终端集成和系统集成以及下游的运营 服务等。基础器件主要包括芯片、天线、板卡等,是整个产业发展的基础,也是产业自主可控最关键的 部分;终端设备承载卫星导航定位功能,与用户体验相关,是产业发展水平的重要体现;运营服务是未 来时空服务发展的根本依托,是产业实现可持续发展的最重要手段。根据《2019 中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》,在北斗产业链中 2018 年产业链各环节产值较 2017 年均有明显提升,其中下游产值增长最快。中游和上游受到芯片、板卡、核心器件、终端设备价格 下降的影响,产值增速较去年进一步放缓,在全产业链中占比仍然呈现下降趋势。上游产值在总产值中 占比为 10.9%,其中,基础器件、基础软件和基础数据等环节的产值占比分别为 4.4%、2.1%和 4.4%; 中游产值在总产值中的占比为 47.5%,其中,终端集成环节的产值占比为 34.6%,系统集成环节的占比 为 12.9%;下游产值占比增长较快,由于终端集成环节竞争激烈,下游运营服务准入门槛相比较低,促 使终端提供商向运营服务商转变,从而推动下游产业链快速发展,其产值在 2018 年总产值中占比为 41.6%。在具体上市标的中,出于产业链相对完整,增强自身整合能力与谈判话语权的考虑,很少有公司其业务 只占据产业链某一环节,大多数公司的业务涵盖至少两个相邻的环节,部分公司也秉承着向整体方案解 决商身份转变而逐步延伸自身业务链条。4.1 上游基础产品上游产品主要包括基础器件、基础软件、基础数据。其中基础器件是整个行业发展的基础,是终端集成、 系统集成等环节的重要支撑,主要包括芯片、天线、OEM 板卡等。据统计,截至 2018 年底,国产北斗 导航型芯片模块等基础产品销量已突破 7000 万片,国产高精度板卡和天线销量分别占国内市场份额的 30%和 90%。国际主流芯片研制企业切入北斗卫星导航市场。美国 GPS 系统发展较早,芯片方面有博通、高通、英 特尔等技术领先、竞争力强、市场占有率高的优势企业。欧洲有意法半导体(STMicro)、 U-Blox、瑟福 等全球领先的卫星导航芯片制造商。日本凭借其在电子、通信与信息等领域的优势,也形成了卫星导航 芯片、天线、接收设备等卫星导航应用产业链。目前高通、博通、U-Blox、联发科等公司发布的最新芯 片功能中均支持北斗定位,如高通向我国大量销售的智能手机芯片都内置北斗、GPS 组合定位功能。考 虑到国家安全和为国内企业提供一定程度的保护,北斗系统 B1、B2、B3 中的军用 B3 频段不对外资企 业开放权限。国内北斗芯片国产化程度日益提高,不断突破研发瓶颈,规模化生产能力逐渐提升。2017 年 5 月,北 斗星通发布和芯火鸟 Firebird 芯片,该芯片是全球最小尺寸的 28nmGNSS 射频基带一体化芯片,支持 北斗、GPS、GLONASS、Galileo 多系统,低功耗、高性能。定位精度 2m,可做厘米级 RTK 解算,支 持片上多传感器融合及航位推测。2017 年 9 月,深圳华大北斗科技有限公司发布自主研发且拥有完全自主知识产权的国产基带和射频一 体化芯片,这是全球首颗支持新一代北斗三号信号体系的多系统多频高精度 SoC 芯片。这款超低功耗的 第三代北斗芯片可以在无需地基增强的情况之下,实现亚米级(即精度可以达到一米以内)的定位精度, 并且实现芯片级别的安全加密。2019 年 5 月,北斗年会公布两款 22nm 芯片,分别为高精度定位芯片和超低功耗双频双核定位芯片。 车规级全系统全频高精度定位芯片 Nebulas-IV 在高精度领域具有里程碑的意义,采用 22nm 工艺射频基 带一体化设计,可使高精度 RTK 定位模块面积进一步从 30x40mm 缩小到 12x16mm(减少 84%),模块功耗比前代削减 67%。All-in-one 单芯片解决方案可实现片上 RTK+PPP。与此同时,超低功耗双频 双核定位芯片 Firebird-II,可实现业界最低功耗,具有标准定位模式、抗多径模式。中投顾问产业研究中心数据显示,截至 2018 年年底,北斗民用用户已达千万级;从北斗兼容机功能的 终端年销售数量角度,2013-2015 年间已分别达到 135 万套、527 万套和 1326 万套,实现了数量级的 增长,预计 2020 年我国北斗导航芯片市场规模可达 300 亿。民用导航芯片现状。主要由四大部分构成:基带、射频、电源管理、算法(PNT 或伪距差分)。民用导航芯片趋势展望:趋势 1:北斗渗透率将能够达到 100%;趋势 2:未来硬件和芯片将是中国市场主导。高精度板卡和天线的技术有所突破,生产规模提升。根据《我国北斗产业链发展现状与趋势》,截至 2018 年底,国产高精度板卡和天线已分别占据国内 30%和 90%市场份额。例如,上海司南导航突破了高精度 北斗/GNSS 模块核心技术并实现了规模化市场应用,打破了一直以来 Trimble 和 NovAtel 公司对我国高 精度 OEM 板卡的技术垄断,其研制的 AT200 拥有覆盖北斗 B1、B2、B3 以及 GPSL1L2 定位卫星系统 信号接收能力,并内置了高增益低噪声放大器,适合各类北斗接收机使用。4.2 中游集成产品中游产品指终端产品和系统集成产品,包括车载导航、航空航海 GNSS 设备、便携式导航终端。终端产 品中的高性能专业产品主要应用于军工、测绘、授时等领域,对精度要求较高且价格昂贵;普通民用消 费主要用于车辆监控、车辆导航、信息服务、个人跟踪、娱乐消费等领域。在军用方面,国产北斗二代 军用终端定位精度已可达可达厘米级,在民用方面,北斗三代终端量产后有望逐步渗透卫星导航市场, 实现导航自主可控。据《2019 中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》,2018 年我国卫星导航中游产品市场容量为 1433 亿元,占比 47.5%,在产业链上中下游中占比最多。截至 2018 年底,国内卫星导航定位终端产品总销 量突破 5.3 亿台,其中具有卫星导航定位功能的智能手机销售量达到 3.9 亿台。汽车导航后装市场终端 销量达到 400 万台,汽车导航前装市场终端销量达到 450 万台,各类监控终端销量在 500 万台左右, 专业高精度接收机终端销量突破 16 万台(套)。终端设备的组成部分主要包括功率放大器、射频处理、低 噪放、基带处理等模块,结构相对复杂,各个模块的元器件工艺和设计水平决定了终端产品在重量、体 积以及性价比等方面能否符合客户实际使用的需求,关系到用户体验,是产业发展水平的重要体现。在终端产品的国际市场中,美国占据了卫星导航终端制造业的主导地位,天宝、佳明、苹果、贾瓦德等 成为各自行业的领军企业。欧洲和日本在这个市场也有 Tomtom、诺基亚、索尼、TopconCo.等国际知 名企业。我国卫星导航终端市场中,军用终端由于对可靠性和安全性要求高,技术和资质门槛较高,且不允许外 企进入,因此孵化出了一批优秀的本土企业。目前,上市公司中进入北斗军用终端市场的有海格通信、 振芯科技、中国卫星、雷科防务、华力创通、合众思壮等。4.2.1 军工领域军用北斗:“十三五”压缩反弹,“十四五”确定增长: 军改结束,政策不确定性移除,未来相关订单有望增加。 北斗 2 号升级北斗 3 号,大规模换装需求急需释放。 “十三五”计划前2 年压制延缓的订单与军方新的采购计划叠加,为完成“十三五”计划目标,后续成加 速增长态势。军品未来投资机会:综合终端,组合导航成为发展方向: 军改前,北斗二号时期最大赢家振芯科技。而目前处在从北斗二号到三号的转型期,2021 年左右将 会出现大批换装需求。 北斗军品未来:组合导航和通导一体化。“十四五”计划潜在市场: 通导一体化。 弹载组合导航。 组合导航、无人作战平台。4.2.2 民用领域测绘领域卫星测绘充分利用了卫星导航高精度、全地域的优势。随着近年来发展中国家及地区工程建设项目的增 多,缺乏其他替代手段和地面网络支持,其卫星导航测绘市场增速明显高于欧美市场。目前已建成的北 斗二号系统可实现亚太地区覆盖,改善了以往应用中只借助 GPS 或 GLONASS 系统所导致的诸多信号 盲区的问题,使得兼容北斗的卫星测绘系统精度大幅提升。高精度 GNSS 技术主要采用实时动态定位(RTK),也称载波相位差分技术,RTK 系统由基准站、流动 站和数据链组成,原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点,安置接收机作为参考站,对卫星进 行连续观测,流动站接收机在接收卫星信号的同时还接收基准站上的观测数据,流动站手簿根据相对定 位原理实时计算显示出三维坐标和测量精度,能够在野外实时得到厘米级精度,为各类新兴应用带来了 可能。目前,国内 RTK 市场增速主要源于工地开工率情况,技术升级方面主要是从全站仪到 RTK 的技术方案 替代。当前国产化替代如火如荼,在这一领域国内逐渐掌握定价权。中国卫星导航测绘仪器市场经历了“进口-国产替代-产品出口”的发展过程,早年市场份额由国外厂商所 垄断,主流厂商包括天宝、拓普康、徕卡等。2000 年前后部分国内企业开始涉足卫星导航测绘仪器的研 发和生产,随着国内厂商技术水平持续创新,国产产品逐渐成为主流,行业竞争充分,基本形成了四家 龙头公司。2015-2016 年,行业曾出现价格战,近几年价格比较稳定,2-3 万元一套,毛利率由之前的 60%-70%下降到 40%-50%,但设备置换率有所提高。当前时段 RTK 产品受宏观经济影响,增速略有下 滑。 传统测绘(GNSS、GIS、光电):国产化替代稳步推进。 新兴测绘(三维激光扫描仪):年需求 20 亿元以上,将逐步打破国外垄断,市场需求有望释放 海洋测绘(声呐探测):多波束国产替代刚开始,规模 10 亿元的市场空间,民用及军工市场皆可期 待。位移监测领域位移监测是指对物体在各种影响因素的作用下,其位置在时空域中变化的监测,如地壳形变、滑坡、采 矿塌陷、桥梁高楼等大型建筑的摆动以及大坝位移形变等。目前,卫星导航位移监测主要应用在地质灾 害、尾矿、交通、水利、水电、桥梁等大型建筑等方面的监测。据统计,2015 年,中国卫星导航位移监测市场规模达到 15.27 亿元,同比增长 24.55%。预计 2020 年, 我国卫星导航位移监测市场规模将达到 42,40 亿元,年均复合增长率 22.66%。农业机械应用领域中国在精准农业领域应用尚处于起步阶段,主要用于农业机械的自动导航。农机自动导航系统主要包括 卫星定位模块、电子控制单元、机械控制模块,是基于卫星导航定位系统提供的精确位置信息,利用机械控制模块对农业机械进行精确控制,以保证农机按预定路线精确作业。有效地提高劳动生产率、降低 劳动强度、延长作业时间及提高土地产出率。国家出台了《全国农业机械化发展“十二五规划”》的文件,大力扶持农业机械化;加大对农业机械的 补贴力度,从 2014 年的 0.7 亿元一路飙升到2016 年的228.09 亿元。2017 年,农业部、发改委、财政部下发《关于加快发展农业生产性服务业的指导意见》,提出加快推广 应用基于北斗系统的作业监测、远程调度、维修诊断等大中型农机物联网技术。陕西、湖北、山东、福 建、黑龙江、甘肃、上海、新疆、内蒙古等省市将北斗农业终端列入农机补贴范围,补贴金额在 600-50000 元不等。新疆、北京、浙江、江苏、湖北、辽宁等地区新增北斗自动驾驶系统 5000 多台套,安装北斗 监控终端的农机车辆达到 8000 多辆,完成起垄播种、土地深松、作物收割作业面积超过 300 万亩。农业自动导航设备市场尚处于起步阶段,市场空间巨大。从季节上来看,春耕秋收之前进入销售旺季, 即每年 3-5 月、9-11 月。从地域上来看,目前市场集中在黑龙江、新疆;随着土地流转政策的进一步实 施,全国其他主要农业省份也已开始推广农机自动导航设备。根据上海产业技术研究院的统计数据,2014 年,中国市场农机自动驾驶系统销量为 2,150 套,而大中 型拖拉机产量约为 60 万台。假设所有产品均安装在新的大中型农机上,农机自动驾驶系统的渗透率仅 为 0.36%,考虑到实际可装自动驾驶系统的拖拉机动约占大中型拖拉机产量中的 1/3,农机自动驾驶系 统在高端农机上的渗透率仅为 1%。参照国际市场,美国自动驾驶系统在高端农机市场的渗透率超过 40%, 欧洲由于国家普遍地形复杂,农田面积小,不太适合大型拖拉机耕种的,但仍然达到了 8%的渗透率。 按 20%的渗透率、每年 60 万大中型农机产量中 1/3 可装自动驾驶系统,每台价格 10 万元进行估算,每 年的市场规模将达到 40 亿元人民币。而考虑到现有 500 余万的大中型拖拉机保有量及自动驾驶系统的 更新换代,未来市场空间超过 1000 亿元。国外企业凭借在国际市场多年运营经验与成熟的产品,迅速抢占市场份额。由于产品的技术含量较高, 特别是系统中机械控制部分为卫星导航定位企业并不擅长的领域,国内企业目前多通过进口或代理国外 品牌来切入市场,积累客户资源及储备技术能力。天宝、拓普康、Hemisphere 等企业在市场中占据较 大的份额。国内重点企业有合众思壮、华测导航、华力创通、中海达。安防领域北斗卫星导航在安防领域的应用主要在公安遥感监测、应急通信系统、防灾减灾系统、遥感减灾应用、 灾害医疗救援卫星服务、无人机安防应用、无人机缉毒应用等方面。机械自动化领域机械自动化是利用 GNSS 高精度定位技术解决大型机械的精确控制要求,取代大型机械驾驶员,提升工 作效率。目前已经在上海港口等地实现无人化。4.3 下游运营服务卫星导航下游运营是指为导航定位终端用户提供位置服务、监控、调度等运营服务,主要是不同行业客 户提供高精度定位服务。高精度需求将首先在行业应用爆发,随着无人驾驶和位置服务需求在消费端兴 起,大众消费市场有望成为空间更大的市场。4.3.1 星基增强定位服务天宝 Trimble:2011 年推出了全球精密定位服务(RTX),逐步完善定位服务性能。拥有 120 个自建观 测站,对 GNSS 观测值进行实时跟踪和存贮,将 GNSS 观测值时发送给分别位于欧洲和美国的控制中 心,控制中心对全星座精密卫星轨道、钟差和大气建模,得到全球精密定位改正数。全球精密位置改正 数通过 L 波段卫星或者网络的方式广播给服务授权的终端用户。到 2018 年,已经形成支持包括中国北 斗、美国 GPS、俄罗斯 Glonass、欧洲 Galileo、日本 QZSS 在内的全星座,全频率,通过租用海事卫 星播发 L 频段,2018 年已经实现覆盖对中国区域的全覆盖。“中国精度”系统:2015 年 6 月发布的全球星基高精度增强服务系统,通过租用海事卫星 L 频段对地 面进行播发,能使我国北斗用户在无需架设基站的情况下,在全球任一地点享受便捷的亚米级、分米级 和厘米级三种不同精度层级的增强服务。中国精度通过全球 300 多 IGS 的数据形成模型再发送,系统为 雅典娜 RTK 系统,并为中国精度设计了天鹰基带芯片和天琴射频芯片。经测试, “中国精度”在定位精度、 相对精度和收敛时间等关键指标上优于国际同类服务系统,这也是中国首家具备世界级领先水平的星基 广域增强系统,具有全部自主知识产权和全部控制权。4.3.2 地基增强定位服务地基增强定位服务具有网格化特点,需要用户定位,但可以实现快速精准定位,测距里面包含了所有误 差信息。国家北斗办:2015 年 8 月,中国兵器工业集团和阿里巴巴集团共同发起成立“千寻位置”公司,千寻 位置负责国家北斗地基增强系统“全国一张网”的建设和运营,基于北斗卫星系统(兼容 GPS、GLONASS、 Galileo)基础定位数据,利用遍及全国的超过 2400 个地基增强站及自主研发的定位算法,,通过专网传 至国家北斗数据处理中心,由部署数据中心的千寻位置云平台解算实时播发差分数据,用户可根据需要 获取实时亚米级、厘米级、后处理毫米级精度的位置服务。目前,亚米级每年几百元,厘米级每年 3600 元。2018 年 5 月,千寻推出“天音计划”,采用地球同步轨道卫星和互联网双路播发,为包括沙漠、海 洋、高空等无网络覆盖区域、网络覆盖断续的区域提供 7×24 小时高可用的动态厘米级定位服务。目前 服务覆盖中国地区,将于 2021 年实现全球覆盖。“天音计划”动态厘米级定位服务,与千寻跬步(FindM) 亚米级高精度定位服务、千寻跬步专业版(FindM Pro)亚米级高精度定位服务、千寻立见(FindNow)加速 定位服务共同组成千寻位置高精度实时定位服务产品线。千寻目前拥有 4 亿用户,主要做四条线,车载、 手机、无人机和智能穿戴等。国家测绘局:2017 年 5 月,全国卫星导航定位基准服务系统正式启用,它由 500 个国家级站点,2700 个省市级站点,一个国家数据中心和 30 个省级数据中心,共同组成 3300 多站点的全国规模最大、覆盖 范围最广的卫星导航定位服务系统。这一系统可以兼容北斗、GPS、格洛纳斯、伽利略等卫星导航系统 信号,具备了覆盖全国的亚米级实时导航定位服务能力。全国卫星导航定位服务系统采用三种不同精度 的服务,即三种类型的服务产品。具体来说,一是面向社会公众的实时亚米级服务,二是面向专业用户 的实时厘米级服务,三是面向特殊用户的事后毫米级服务。5. 合众思壮5.1 北斗民用高精度翘楚公司成立于 1994 年,是国内最早进入卫星导航领域公司之一,是国内北斗导航定位民用领先企业。2000 年,公司率先开始北斗导航技术的研究与应用,通过内生发展及外延并购并重,实现了导航应用多领域 渗透,拥有北斗全产业链关键技术,掌握从芯片、天线、基带、板卡到算法到星基增强的完整技术体系, 形成了北斗高精度、移动互联、时空信息服务和通导一体化四大业务板块。2018 年公司全年实现营收 23 亿元,同比保持平稳。公司以北斗高精度业务起家,专注板卡、芯片、天线和算法技术打造高精度核心竞争力、覆盖多应用领 域实现全球化布局,2013 年公司收购北美卫星导航高精度公司 Hemisphere,强化了高精度核心技术, 2014 年推出国产化高精度板卡,板卡性能国际领先。2016 年发布星基增强基带芯片“天琴”。2017 年, 推出中国首款四通道 GNSS 芯片——天鹰,该芯片实现了对三频解算以及对“中国精度”星基增强系统的 支持。在此基础上,雅典娜增强 RTK 引擎对数据质量控制和模糊解析算法进行了优化,改善了在中长基 线和弱信号的定位精度和 RTK 可靠性。采用了 GNSS 三频测量技术(利用多个频率信号提升系统精度, 提升可靠性)。雅典娜引擎在误差建模、质量控制和解算几个层面处于领先地位,至此,公司完成上游芯 片、板卡、算法和天线布局,一体化能力突出。2019 年,公司发布了针对北斗三号系统研发的“天琴二代”高精度星基增强基带芯片、Phantom 和 Vega 全新系列高精度板卡,进一步提升公司核心竞争力。“天琴二代”拥有完全自主知识产权,是全球首款全 面支持北斗三号的基带芯片,通过软件配置“天琴二代”实现了卫星信号解调的升级,即能够支持现有及 未来计划发布的所有导航信号频率。Phantom与 Vega 两个系列的高精度板卡分别作为定位和定向板卡, 均搭载“天琴二代”GNSS 基带芯片以及“天鹰”宽带射频芯片。Phantom 系列板卡支持单天线信号输入定 位,定位精度可达到 8mm+1ppm(RTK),未来将主要应用于测量测绘、形变监测、移动 GIS 和智能交 通领域。Vega 系列板卡则在 Phantom 系列板卡的基础上增加了双天线信号输入定位测向,支持提供俯仰、横滚等信息,定向精度优于 0.08°。其主要应用在无人机、自动驾驶、精准农业、机械控制以及航 空航海等领域。公司还持续拓展测绘、位移监测、农业机械等高精度终端应用市场。在测绘领域,先后收购了中科雅图 (无人机测绘+智能电网巡线+数字城市数据服务)、吉欧电子(北斗高精度产品 OEM 厂商)、吉欧光学(3D 扫描仪)、思拓力测绘(GNSS+CORS+手持终端)和海外 StonexSrl(高精度的测量仪器)等公司布局测绘 地理信息装备领域。在精准农业领域,公司作为国内智慧农业领军企业于 2016 年推出高端农机自动驾 驶系统产品“慧农”,并于 2018 年收购全球精准农业公司 AgJunction 部分业务进军全球精准农业市场。 随着北斗三号全球组网,北斗民用特别是高精度领域未来有望加速应用。据上海产业技术研究院预测, 到2020年中国卫星导航高精度应用市场规模将达到215亿元,北斗民用高精度应用有望迎来快速发展。公司的高精度业务主要包含测量测绘、农机与机械控制、自动驾驶领域的应用,并不断渗透行业。5.2 军工自组网业务无线自组网络是一种不同于传统的基于集中控制的无线通信网络技术无线自组网络无需固定设备支持, 各节点自行组网,具备无线路由功能,通信时,由其他用户节点进行数据的转发。无线自组网突破了传 统基于集中控制的无线通信网络的地理局限,实现更加快速、便捷和高效地网络部署,特别适用于军队 和公共安全等特殊应用场景。军品主要是自组网的业务,是通导一体化板块的重要组成部分。为应对未来战争远程化的发展,必须建 立作战单元通信网,自组网不依赖于预设的基础设施,主要用于解决应急条件下的可视化指挥、控制和通 信问题,能够很好的满足建设要求。凡是需要快速组建通信网络的都需要自组网,各兵种都会使用;除 了战争外,反恐部门、维稳部门也会配备,目前正从军方走向民用。公司在该业务上依托于北斗导航公 司与元博中和,可以获得稳定的委托加工订单。公司 2018 年业务的大规模增长也得益于能力和渠道的优 秀,以及市场的巨大需求。北斗导航本身是军工业务的载体,公司目前在做在北斗三代的技术与产品、时间同步应用方面有较大优 势。5.3 移动互联、时空应用北斗移动互联业务是公司重点发展业务。依托于时空信息技术,在公共安全、农业、交通、智慧城市等 专业领域,提供独具特色的移动互联时空信息“云+端”应用领域的解决方案。公司加强移动互联产业方 向上的资源整合,在民用航空、交通等应用领域均取得了良好进展,且在智慧城市领域取得突破,为未 来时空物联应用打开了市场空间。时空信息服务是公司业务战略的重要组成部分。公司构建了以“中国精度”、“中国位置”、“中国时间” 为基础的时空基准服务体系和服务平台。结合自主研发的高安全声像图文时空大数据平台——博阳时空 数据库,公司能够为智慧城市、国土规划、公安、环保、智能交通、智慧油田、农村土地承包经营权确 权、地籍调查、不动产登记等众多专业市场提供包括时空数据获取、时空数据管理和时空应用在内的全 方位时空信息服务。在公安部提出“科技强警”和“四化”政策背景下,公安信息化成为公安部门提升办案效率、打击犯罪 的重要手段。公安部已将北斗应用列入了“十三五”规划,力争在“十三五”期间实现警用车辆卫星定 位终端配备率达 100%(其中,新加装的卫星定位终端一律要求具备北斗卫星定位功能);具备卫星定位 功能的手持设备配备率力争达到 80%以上。公司基于北斗导航卫星授时、自组网通信等关键技术,立足时空信息服务平台服务公安等行业,不断拓 展业务范围。2014 年收购公安警务系统服务商长春天成,2015 年收购公安移动信息化产品与解决方案 提供商深圳海棠科技,公司从单一的警务终端生产向下游延伸。2017 年,中标“雪亮”项目 10 亿元订单, 打造更具优势的高精度时空一体化合成指挥调度平台。公司生产手持以及车载移动智能终端,与公司的 警务综合平台结合,构成公司独特的产品体系,充分满足对公安等行业的实施形势态势感知需求。以合 成作战、警务综合应用、执法全流程业务应用、警务终端为核心的公共安全产品已覆盖北京、河南、河 北、内蒙、广西、新疆、吉林、甘肃等 11 个省份。未来,公安业务逐渐从省级下沉到市/县级,尤其是 县级公安局建设“智慧办案区”的需求。预计到 2023 年,国家以及企业对公安信息化的总投资支出将在 259.1 亿元左右。随着国家和企业对公安信息化的持续投入,北斗导航终端及各种解决方案在公安系统 中的应用将越来越广泛。授时方面:电力应用最多,铁路有所应用,公安对授时方面也是刚需。公司利用中国精度,授时精度已 经达到全球最高水平。6. 中海达中海达作为中国高精度 GNSS 的领跑者,一直深耕北斗卫星导航产业。公司全自主研发的卫星导航接收 机(RTK)持续多年保持同行业领先地位,在高精度导航芯片、组合天线、星基增强系统等北斗导航高 精度定位产品上持续发力,形成了北斗+精准定位装备、北斗+时空数据和北斗+行业解决方案等三大产 品体系,掌握核心技术,2018 年新获得海内外知识产权 200 项,其中专利 79 项。2018 年实现营业收 入 12.89 亿元,较去年同期增长 26.26%,主要得益于时空数据和行业应用解决方案业产品增长。公司在高精度导航芯片、天线、板卡、算法、星基增强系统等关键自主技术上取得了重大突破,核心竞 争力显著提升。2018 年 5 月,公司发布国内首款投入实际应用的自主知识产权的北斗高精度导航芯片“恒 星一号”,成功打破国外在该领域垄断,该芯片适用于 GPS、北斗、GALILEO、GLONASS 四个卫星系统所有频点,可实现对全球所有卫星导航星座的全频带兼容。同期公司发布了自主研发的 GNSS 碟状 天线,可实现快速、及时、精准的卫星导航定位,公司高精度板卡的算法引擎进一步提升,接近国际顶级 品牌产品的综合性能,在自产 RTK 设备上实现了约 50%的进口替代。公司“全球精度”星基增强实时高精度定位服务系统研发取得了实质性进展,已在国内外布设了约 100 多个站点,在广州建立两个数据处理中心,保证在任何时间系统均可提供稳定可靠的服务。“全球精 度”Hi-RTP 服务系统是基于北斗的实时广域精密定位服务系统,通过建设全球和区域北斗高精度位置服 务基础网,融合星基、地基等两种增强手段的技术优势,让用户在无需架设基站的情况下,在全球范围 内任意地点可获得厘米级的高精度定位增强服务。2019 年 5 月,“全球精度”Hi-RTP 服务系统的 L 波段 通讯卫星已经正式开始租用,“全球精度”Hi-RTP 服务系统也进行了全国实测。从全国实测结果来看,绝 大部分初始化过程可以在 15-20min 以内完成,仅有个别省份初始化时间在 25min 左右。初始化完成后 均可获得平面方向优于 125px,高程方向优于 250px的定位精度(95%置信区间)。国内高精度定位市场集中度较高,主要有四家企业,中海达、南方测绘、华测导航和合众思壮。中海达 RTK 产品出货量达 5 万台,市场份额约占 30%,处于行业龙头地位,合众思壮与南方测绘出货量达 3 万台,华测导航略少于合众思壮。7. 华测导航7.1 数据采集设备核心业务公司成立之初专业从事于高精度卫星导航定位技术产品研发、生产和销售,之后以高精度卫星定位技术 为基础,进行地理空间产业布局,逐渐为各行业客户提供数据采集装备及系统解决方案,在位移监测、 地质安全监测、精准农业等领域积极拓展,形成了数据采集设备和数据应用及系统解决方案并重的业务 模式。公司数据采集设备可以应用于大地测量、工程测量、地籍测量、国土调查、电力巡检等各个领域, 帮助客户完成全方位的高精度数据采集任务。高精度 GNSS 接收机是公司核心产品。该产品兼容北斗、GPS、GLONASS 和 Galileo 四大系统卫星信 号,支持北斗三代卫星系统,采用卫星+惯导组合定位技术,实现惯性导航与卫星定位融合解算,可提 供更高效稳定的亚米级至毫米级的定位服务。产品已广泛应用于大地测量、工程测量等测量、测绘活动 中。公司 GIS 数据采集器采用高精度卫星导航定位技术,是工业级北斗终端产品,支持单点定位和差分 定位,精度高、续航长、工艺精湛,搭配高效的数据采集软件和数据处理软件,可实现实时定位、人员 监管、数据采集和回传等多种功能,主要应用于地理信息系统建设、调查、监管、执法、巡检、移动办 公等场景。7.2 北斗卫星数据解决方案领先者公司基于北斗高精度卫星导航数据采集,在农机自动化、位移监测和地质安全监测等细分应用领域为客 户提供应用系统集成及解决方案。公司在北斗卫星导航供应链下游业务体量业内排名第一,拥有近 500 个解决方案应用案例。公司 2013 年进入农机自动化领域,开始农机自动导航系统产品的技术研发,并于 2014 年正式实现销售, 该系统主要通过给农机装配农机自动导航系统,保证农机按预定路线精确作业自动耕作。针对特定应用 领域,研发了多款位移监测系统,为客户提供位移监测解决方案、施工建设和维护服务。基于北斗高精 度卫星导航定位技术的位移监测实时解算软件 HCMonitor,拥有丰富的 GNSS 误差模型库,支持高精度 基线解算、多系统联合解算等优势。多传感器网络综合管理系统 HCSIM,根据不同传感器通讯协议编译, 可对 GNSS、应力应变计、风速仪、温湿度计、钢筋计等不同类型的传感器解析处理解析;华测自动化 监测与预警系统 HCMas,该监测软件 web 端为 B/S 架构设计,通过网页即可查询监测情况;软件功能 多样化,有表面位移监测、应力应变监测、风速监测、钢筋受力监测、加速度监测、裂缝监测等 19 个 监测项目,用户可根据具体情况在系统管理中选择功能项目。8. 海格通信8.1 军品业务保持增长,北斗三号大批换装受益人海格通信历史悠久,源于 1956 年始创的国营第 750 厂,2010 年实现 A 股上市。秉承悠久的军工产业 历史,由原来单一为海军提供舰用短波通信、导航的整机设备厂,逐步发展成为我国军用通信、导航及 信息化领域领先的整机和系统供应商之一。目前已经成为行业内用户全覆盖、频段全覆盖、产品全系列, 极具竞争力的企业之一,并依托硬件能力发展为软件和信息服务供应商。公司作为传统军工通信龙头企业,18 年实现了军工业务高速增长,主要得益于军改结束后订单全面放开, 特别是陆军订单增速飞快,十三五期间有望保持高增长。且十四五期间北斗军品最大的一块业务综合终 端将有望大规模列装,而公司在相关领域优势明显,有望在百亿市场份额中取得最大的部分。8.2 北斗民品将成为公司业绩新的增长点北斗业务在民用方向的布局主要是依托海格产业链优势。一是依托高精度导航芯片,打造面向各种应用 场景的高精度定位模块和终端产品,如无人驾驶方面的应用。目前公司已经有部分终端产品在开展联调 联试(如:南沙无人码头),在深入到行业应用后,再复制推广。同时公司也将研发核心的高精度定位模 块,替代市场上原有的进口板卡,提高国产率,拓展新的市场。二是开辟北斗时空数据在智慧城市中国 的应用,涵盖物流、交通、学校、养老、医疗等。如在广州市南沙推广的示范项目,在政府支持下,就 覆盖了前面的各大领域,并已掌握了大批量的终端数据,积累了北斗时空数据的应用经验,后续针对这 些数据可带来一系列的新业态。三是北斗三号即将带来的民用短报文服务和定位导航服务,可在国家应 急、智慧海洋、航空航海、武警公安、海警海事等行业应用。海格通信的优势在于可以依托在大湾区的 地理优势和产业土壤,并且临近辽阔的南海,挖掘北斗三号全球化规模应用的推广,包括运营服务和终 端制造两大方面。(报告来源:东兴证券)(如需报告请登录未来智库)
来源:格隆汇核心摘要:人类对于太空的向往从未停步。商业航天是采用市场化机制以获取商业利润为首要目标而开展的航天活动。我国商业航天能够破土而出并且快速发展的原因在于:1)政策端的放宽给予了我国商业航天破土而出的机遇。2)我国工业级产品可以应用到航天领域,并且降低了商业航天的成本。3)资本和互联网企业的进场在资金和生产经营理念等方面对商业航天企业给予了帮助。报告梳理了商业航天产业链上的各环节,包括卫星制造、卫星发射、卫星地面设备、卫星通信、卫星遥感等。通过从产业规模、产品现状、技术路线、商业模式、风险识别等多方面进行分析,客观全面地完成了对各环节当前现状的总结。商业航天能够发展的一个驱动因素也是利用商业货架产品(COTS器件)加固和批量化生产带来的成本下降。本报告对人工智能、增材制造技术、SoC等新技术在商业航天领域的应用进行了汇总。本报告分析了星际荣耀、星河动力、天仪研究院、佳格天地、北斗星通等在商业航天产业链各环节上较为典型的企业,以期为我国商业航天产业内的玩家以及想要进军商业航天领域的潜在玩家在商业模式优化、技术路径革新、客户识别选择等方面提供帮助。中国的商业航天发展还有诸多问题,但前景仍然光明。报告对我国商业航天产业内各赛道的发展提出了可供参考的建议。以期我国商业航天产业的星星之火,可以成燎原之势。本报告由艾瑞咨询研究院科技创新研究中心与钱学森空间技术实验室发展战略研究部合作撰写完成。感谢钱学森空间技术实验室发展战略研究部相关专家给予的多方面帮助。钱学森空间技术实验室是我国空间技术创新的试验“特区”,隶属于中国航天科技集团,依托中国空间技术研究院管理,致力于发展成为世界一流空间科学与空间技术实验室。钱学森实验室继承和发扬钱学森精神,坚持“任务为经、学科为纬”、“先问新不新、再问成不成”、“自主研究为主,组织研究为辅”的创新理念,确立了“创意中心、研究中心、孵化中心”的业务定位,建立了“战略研究、系统研究、应用基础研究”三位一体的创新业务发展体系,目前已建设成为中央军委科技委全国首家创新工作站、国防科技工业空间技术创新中心、集团公司航天系统发展研究中心三个开放、汇聚、协同的创新平台。商业航天背景商业航天概念界定按市场规则运行的航天活动不同国家/地区对商业航天概念定义略有不同,但总体来看,商业航天是指采用市场化机制以获取商业利润为首要目标而开展的航天活动。商业航天除了具有传统航天高风险、高投入、高技术的特点外,还具有经济性、市场驱动性及约束性的特点。商业航天发展原因分析(1)政策开放打开商业航天门槛航天产业受政策因素影响极大,2014年以前商业航天在国内很难发展的主要原因是缺乏明显政策支持鼓励。2014年国务院出台了《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》首次提出鼓励民间资本参与国家民用空间基础设施建设。鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星,提供市场化、专业化服务。引导民间资本参与卫星导航地面应用系统建设。自此,商业航天政策门槛逐渐被打破,商业航天全产业链逐渐发展。商业航天发展原因分析(2)商业航天制造设计理念变化带来全产业链的成本降低由于商业航天经济性的特点,商业航天产业链各个环节的企业都在通过多种方式降低生产制造成本。一方面使得商业航天企业面向传统航天企业时取得竞争优势,另一方面降低终端用户采购航天产品/服务的成本,扩大了航天产品的客户群体,获得规模效应,进而加快航天产品/服务更新迭代速度。商业航天发展原因分析(3)外部力量支持:互联网巨头利用商业航天赋能主营业务商业航天的发展离不开外部力量的支持:社会资本的进入以及互联网企业跨界。从2015年开始,国内的投资机构逐渐关注商业航天赛道,投资商业航天的机构数目从2015年的24家增至2018年的90家。社会资本的注入,为中国的商业航天发展提供资金支持。另外,互联网企业跨界,为商业航天带来全新的经营、管理、生产理念。下图介绍了亚马逊从事商业航天的业务逻辑以及如何与亚马逊主营业务协同。目前国内互联网巨头主要通过股权投资进入商业航天赛道,尚未真正从事商业航天业务。商业航天的市场潜力国际商业航天具有广泛的市场潜力近十年来,全球卫星产业总收入呈现增长态势,在2018年达到历史最高(2774亿美元)。从具体来看,卫星制造收入近十年来略有波动,但复合增长率仍然达到4.2%。2010年的下降主要由于2009年发射多颗造价较高的科学和政府卫星,而2010年发射的卫星造价相对较低。2016年的下降主要由于卫星发射数量减少导致。发射服务收入从2009年的45亿美元增长至2018年的62亿美元,复合增长率3.5%。2017年商业发射次数与上一年持平,而发射服务收入同比下降16%,主要原因是卫星运营商倾向于采购低成本火箭。卫星服务业收入自2015年开始增长乏力,2017年收入达到历史最高值1287亿美元,此后经历十年来首次下降。卫星服务业增长乏力甚至下降,主要是由于卫星电视直播(占整个卫星服务业比例超过70%)受到地面网络电视冲击导致的增长停滞或下降。地面设备制造收入始终保持强势增长,十年间复合增长率高达10.8% ,在2018年收入达到1252亿美元,预计将在2019年收入超过卫星服务的收入。地面设备制造收入增长主要得益于卫星导航设备收入的增长(其中单机和车载设备在2012-2016年间每年增加310-320亿美元)。商业航天发展现状梳理商业航天产业链梳理全产业链逐渐开放,产业上下游亟待快速发展商业航天产业链较为复杂,总体分为四个环节:1. 电器元件材料厂商;2. 卫星研制商、发射服务提供商以及地面设备制造商;3. 卫星运营商与卫星应用服务提供商;4. 终端用户(政府、企事业单位、个人)。与国外相比,我国卫星产业在卫星研制和发射领域,企业实力突出、竞争力强;而在电子元器件、终端类产品、应用系统和运营服务等领域,目前我国企业规模较小,整体实力偏弱,尤其是芯片、板卡、天线、算法、软件、接收器和终端技术水平与国外顶尖水平差距明显。自2015年起,随着民营资本的进驻,大批民营初创航天企业成立。截至目前全产业链均有民营企业进驻。卫星制造:产品现状从大型卫星向小卫星星座转型根据卫星重量,可以将卫星分为大卫星、中型卫星、微小卫星、纳卫星、皮卫星与微卫星。广义上讲小型卫星、微小卫星、纳卫星、皮卫星、飞卫星统称为小卫星。目前小卫星星座代替大卫星已成为航天领域的一大趋势,根据UCS数据,2012年到2017年间,全球小卫星发射数量增加16倍。小卫星发展迅速的原因在于:1. 微电子技术、轻型材料以及高功率太阳能电池等技术的发展,为微小卫星的研制提供基础;2. 立方星出现使得卫星制造向模块化和标准化的发展;3. 小卫星制造成本相对较低;4. 小卫星研制时间更短(研制时间可少于一年)。现阶段国内卫星制造民营头部企业的产品主要集中在纳卫星及微小卫星上。卫星制造:市场规模中国民营机构卫星制造收入在2018年迎来爆发式增长2014年信威集团与清华大学联合研制灵巧通信试验卫星,自此民营企业(或合营企业)开始走上卫星研制的道路。合营企业通过股东技术入股的方式获得研制卫星的能力;民营企业通过吸收体制内人才,并与科研机构联合研制的方式获得研制卫星能力。经过多年的积累,2018年民营企业无论从制造的卫星数量还是获得收入都取得了爆发式增长。卫星发射:产品现状先固后液,固小液大的路线成为主流目前较多民营火箭企业走“先固后液,固小液大”的路线,存在三方面考量:1. 市场需求,当前市场份额较大的商业卫星载荷大多集中在10kg-200kg和500kg-1.5t区间。前一区间重量更小、部署灵活,因此更适合于使用固体火箭发射;后一区间重量更大、研制周期更长,因此更适合于使用液体火箭发射;2. 研制难度,固体火箭研制相对容易,可用较少研制费用快速打入市场获得营收,直接研制液体火箭耗时太久(SpaceX从成立到猎鹰9号完成商业任务耗时11年),不利于抢占市场;3. 融资需求,发射小型固体火箭可以令企业迅速形成商业闭环,配合企业融资进度。直接研制中型液体火箭,期间没有产品,没有营收,不利于企业融资。卫星发射:市场规模运载火箭发射收入增长迅速中国运载火箭发射收入与运载火箭发射数量直接相关。自2013年起,中国运载火箭发射收入增长迅速,复合增长率达到24%。中国运载火箭市场收入来源增长来源包括:1. 中国北斗导航系统逐步完善(2018年发射18颗北斗导航卫星);2.中国开始逐步承接国际商业发射订单(2018年发射国际载荷12枚,相较2017年增长200%);3.商业航天发展迅猛,民营企业发射卫星数量稳定增长。卫星地面设备:市场规模卫星地面设备制造商增加,产业规模扩大但增速趋缓卫星地面设备是指卫星产业链条中地面端所需要应用的产品,卫星地面设备是卫星产业链实现商业落地的关键。卫星地面设备包括网络设备和消费终端。通过研究上市A股的卫星地面设备公司,发现多数卫星地面设备公司同时经营卫星网络端业务和消费终端业务。因此,卫星地面设备产业规模的核算难以将二者在产值规模上做明确区分。艾瑞预计,随着北斗导航卫星、高分专项遥感卫星等卫星星座建设阶段接近结束,卫星应用阶段将全面开启,卫星地面设备将迎来消费端设备的增长期。预计未来2年内,卫星地面设备分别以12.8%和12.2%的年增长速度增长。卫星通信:产品现状高轨大型通信卫星与低轨移动通信星座共存卫星通信系统主要包括人造通信卫星(核心设施)、地面通信站以及对卫星进行跟踪、遥测及指令的地面测控和监测系统。传统通信卫星运营商诸如SES、Intelsat运营的大型通信卫星大多位于地球同步轨道,少量的卫星即可提供服务。由于频率、轨位的稀缺性以及大型通信卫星高昂的制造及发射价格,传统卫星通信厂商构筑了高昂的准入壁垒。近年来诸多新兴卫星通信运营商计划构建全球运行的低轨移动通信星座,试图越过频率和轨位的壁垒(传统通信卫星工作频段大多在C/Ku波段,低轨移动通信星座普遍工作在Ka频段);并通过批量化生产,分摊卫星研制及制造成本。未来5-10年内,卫星通信市场会出现高轨大型通信卫星与低轨移动通信星座共存的局面。在中国,首个自主研发卫星移动通信系统“天通一号”以及首颗高通量卫星实践13号相继投入使用。卫星通信:市场规模中国卫星通信市场即将进入快速增长2018年中国卫星通信市场估算已达到21亿元人民币。2016年8月中国首颗移动通信卫星天通一号01星成功发射。2017年3月天通一号卫星移动通信系统投入使用,该年中国卫星通信市场规模相较往年取得了较快的增长。2018年1月,中国首颗高通量卫星投入使用,再次提高了中国卫星通信市场增速。2022年虹云星座、鸿雁星座、银河航天星座完成阶段性部署或完成整个星座建设,届时中国卫星通信市场将会迎来爆发增长。卫星遥感:商业模式具有自主运营的遥感卫星成为卫星遥感企业的护城河卫星遥感企业的主要产出品是遥感卫星图像及以遥感图像为基础的图像分析服务。目前来看,我国商业航天领域中的遥感卫星企业的商业模式主要分为两类。一类以珠海欧比特宇航科技股份有限公司,企业自身拥有自主运营的商业遥感卫星,可以自主获取卫星遥感图像,之后采取出售或自主利用的商业模式。另一类以北京极海纵横信息技术公司为例,企业并不具有自主运营的遥感卫星体系,但通过深化与遥感卫星图像的下游应用产业链的结合程度,利用行业专业知识、平台模式和数据分析模型来提供专业的遥感卫星图像数据分析服务。艾瑞认为,卫星遥感企业应识别并判断自己是否具有可以自主运营遥感卫星星座的机会和能力,通过发射可以自主运营的遥感卫星和通过强化数据平台与行业专业知识的融合程度,均可以为企业构筑护城河。卫星导航:现状分析北斗导航系统第三阶段建设任务即将完成全球卫星导航系统国际委员会(ICG)指出当前及未来核心的导航系统供应商是中国的北斗卫星导航系统(CNSS)、欧盟的伽利略卫星导航系统(Galileo)、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)及美国的全球定位系统(GPS)。美国的全球定位系统(GPS),作为世界范围内第一个卫星定位导航系统,起始于1958年美国的军方项目。卫星导航由于其具有的定位、导航及精准授时等功能,使其在军用民用等多领域具备重要战略价值。我国出于对国家安全的重大考量和解决经济社会发展对卫星导航系统的需求出发,于1994年启动北斗一号系统工程建设。2016年由政府发布的《中国北斗卫星导航系统》白皮书中将北斗卫星导航系统的建设分为三个阶段,预计2020年前后,完成35颗卫星发射组网,实现为全球用户提供服务。截至目前,我国已经完成第三阶段的初步建设,2018年12月27日,北斗系统正式提供全球RNSS服务,北斗全球服务开启。随着2019年9月23日,第47、48颗北斗卫星升空入轨,北斗卫星导航系统全球组网完成即将完成。卫星导航:产值规模北斗卫星导航产值逐渐扩大根据2019年中国卫星导航定位协会发布的《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》,我国2018年卫星导航与位置服务产业总产值达到3016亿元,2014年至2018年期间,我国卫星导航与位置服务产业总产值的年复合增长率为17.56%,根据2013年国务院办公厅发布的《国家卫星导航产业中长期发展规划》,我国将卫星导航产业规模在2020年超过4000亿元设定为发展目标。为完成该目标,保守预计未来两年年复合增长率为15.16%。太空旅游太空旅游行业未来可期,但娱乐属性需要提高太空是指地球大气层以外的宇宙空间,太空的范围目前还没有明确定义,根据空间论,以人造卫星离地面的最低高度(105~110公里)为外层空间的最低界限。去太空是人类的长期梦想,随着载人航天能力不断成熟、在太空环境下人类生存保障能力不断提高及新的消费需求不断出现等条件,太空旅游逐渐成为现实。2001年4月,美国的Dennis Tito付费2000万美金,通过搭乘联盟号飞船进入国际空间站(ISS),他成为实现私人付费进行太空旅游的第一人。自Dennis Tito之后,还有7位富商到访ISS。Charles Simonyi于2007年、2009年两次进入ISS。然而在现阶段,太空旅游由于其高昂的费用成本所形成的价格壁垒,限制了它在民众端的进一步推广。目前在全球范围内,除了国家航天机构,已经有商业航天公司瞄准了这一赛道。商业太空旅游公司一般采用B2B2C或G2B2C的商业模式。太空旅游公司协调上游火箭发射公司舱位及国际空间站等资源和下游客户需求,并完成对客户的前期培训来实现盈利。其中,Virgin Galactic和Space Adventures两家公司均有太空旅游计划。未来可重复使用火箭技术的成熟使得太空旅游成本降低、太空直播与VR虚拟技术的融合完成对消费市场的不断教育及具备航天能力的国家增多等有利条件,令太空旅游具备更为广阔的市场前景。然而由于现阶段在太空旅游前,航天机构需要对乘客进行大量培训,乘客还可能需要在空间站内协助宇航员完成日常空间工作,这降低了太空旅游本身应具备的娱乐属性。商业航天发展趋势卫星制造发展趋势卫星制造未来将持续向降低全生命周期成本方向努力由于低轨星座和大型高轨卫星均存在各自适合的应用场景以及诸多传统卫星运营商对低轨星座商业价值依然持怀疑态度,未来五年内低轨移动星座无法取代高轨大型卫星的地位。接下来将从平台和载荷两个方面分析卫星制造变化趋势。卫星发射发展趋势通信卫星未来将取代遥感卫星成为火箭发射新的增长点2012-2018年间,受益于卫星小型化技术的快速发展以及相应商业模式的不断成熟,全球卫星发射数量总体呈上升趋势。2016年全球卫星发射总数明显下降主要原因是微小卫星发射数量的下降(2016年发射微小卫星数量65颗,相较2015年下降53.6%)。从具体类型来看,各类通信卫星与各类遥感卫星的发射数量占据绝对统治地位。值得注意的是,2013年技术试验卫星发射数量暴增,此后对地观测卫星的发射比例持续提高,这表明遥感卫星小型化技术在该年发展成熟并进行大规模试验。2018年遥感卫星发射比例下降、而技术试验卫星比例再次提高,这意味着未来随着众多公司低轨移动卫星通信技术趋于成熟,通信卫星将取代遥感卫星,成为支撑火箭发射新的增长点。(2019年5月SpaceX星链计划单次发射60颗通信卫星可以支撑这一观点)。卫星应用发展趋势从运营商向服务商过渡,提供增值服务成为卫星应用趋势无论是通信卫星或是遥感卫星的运营商,都不甘于仅提供简单的通信容量或者是遥感数据。如何去挖掘应用场景,并针对该场景提供增值服务,进而增强企业竞争力,成为未来卫星运营商的工作重点。企业从单纯的卫星运营向“运营+服务”过渡,提供有针对性的增值服务,将成为未来三年内卫星应用不可逆转的趋势。中国商业航天发展建议
(获取报告请登陆 未来智库)1. 卫星通信是卫星产业重要的价值环节1.1 卫星通信产业发展的基本情况卫星通信是利用卫星中的转发器作为中继站,通过反射或转发无线电信号,实现两个或多个地球 站之间的通信。卫星通信系统可以划分为空间段和地面段。其中卫星空间段是整个通信系统的核心 组成部分,主要包括空间轨道中运行的通信卫星,以及对卫星进行跟踪、遥测及指令的地面测控和 监测系统;卫星地面段则以用户主站为主体,包括用户终端、用户终端与用户主站连接的“陆地链 路”以及用户主站与“陆地链路”相匹配的接口。卫星通信拥有自己独特的优势,是地面通信的有效补充。地面通信依赖于地面基站的铺设,即便当 前基站覆盖率很高,但是依然存在较多基站无法覆盖或者经济性价比较低的应用场景。例如海洋航 行,飞机航空,以及地面上的一些偏远山区等等。卫星通信通过太空中的中继站进行转发,可以极 大的解决地面基站覆盖的难题,能够解决某些细分应用场景的刚性需求。从军用走向民用,从高轨走向低轨,卫星通信发展轨迹清晰。美国军方最早发射地球同步轨道卫星, 主要为了满足海军的通信需求,随后租借给民间组织进行海上通信急救服务。上个世纪九十年代, 民间组织开始逐步发射自己的民用同步轨道卫星,正式拉开了卫星商用化序幕。然而由于同步轨道 卫星距离地球表面较远、传输信号较弱,一方面通话质量存在问题,另一方面对终端要求更高,也 造成了高昂成本。为了改进前代同步卫星的缺陷,开始有公司提出中低轨道的卫星星座计划,其中代表就是“铱星”与“全球星”。通过数十颗中低轨道卫星的联网组成星座,对全球范围进行覆盖。 进入二十一世纪后,随着移动互联网的发展成熟,卫星互联网逐步进入大家视野。各大公司提出了 巨型星座计划来完成对全球互联网的覆盖与支持,卫星星座的规模从数十颗提升到了百千颗甚至上万颗,并且将卫星的运行轨道从同步轨道降低至 300KM,其中代表是 “OneWeb”计划与 “Starlink”计划。1.2 商业航天产业链自上而下清晰商业航天产业链成熟,卫星通信是重要的应用场景之一。卫星制造是行业的最上游,具有卫星物权的企业向卫星整星的设计制造厂商提出要求,由其向卫星 零部件厂商采购,然后进行生产,最后交付完整的卫星产品。完整的卫星产品通过火箭搭载,由发 射服务厂商将卫星运送至预定的轨道运行。卫星运营和地面设备制造环节是产业链的中游。地面设备包括对卫星进行跟踪、遥测及指令的地面 测控和监测系统以及用户终端。卫星运营企业需要对在轨卫星进行实时监测,并对地面空间段设备 进行日常维护,为下游行业客户提供各类型的卫星服务。在产业链中的角色类似于电信运营商。商业航天的下游主要分为通信、导航和遥感三大类别。卫星通信是其中重要的应用场景,主要包括 卫星通话、卫星广播电视、卫星互联网等。卫星运营服务业占据产业链的绝大多数产值。根据第三方 SIA 统计,卫星产业的市场规模从 2007 年 1229 亿美元到 2018 年 2774 亿美元,复合增速 7.68%。2018 年整个全球商业航天市场规模达 到 3600 亿美元,其中卫星产业链占比约 77%,高达 2774 亿美元,其他非卫星的航天产业占比 23%。在卫星产业中,卫星运营服务业规模达到 1265 亿美元,占比 35.14%。细拆应用场景后可 以发现,卫星广播电视目前行业产值空间最大。2. 卫星广播电视应用成熟,高清节目上星持续驱动行业增长卫星电视是利用地球同步卫星将数字编码压缩的电视信号,进行远距离传输的一种广播电视形式。 主要有两种方式。一种是将数字电视信号传送到有线电视前端,再由有线电视台转换成模拟电视传 送到用户家中。另一种方式是利用卫星天线(锅)直接接受数字电视信号。用户向运营商租用卫星转发器,实现广播电视内容的转发。为了实现电视节目在全国甚至更大范围 的播放,目前全球各大电视台租用同步轨道卫星的转发器成为主流。各大广播电台也成为卫星通信 产业的重要下游应用主体,在很长一段时间电视节目上星成为卫星通信行业增长的驱动因素。除此 之外,为了保障广播电视节目的安全播出,防止电视节目主信号源突发状况导致信号传输中断,卫 星开始承担起高清节目备份的任务。例如我国广电总局于 2016 年决定上星高清节目使用中星 9 号 作为电视节目储存备份。根据Euroconsult的2017 年预估调查,预计到2020年,全球固定卫星转发器的出租容量将由2012 年的 268GHz 增长到 2020 年的 703.8GHz,复合增速 12.83%,预计增量中的主体还是由卫星电 视的需求驱动。高清节目上星率有望持续提升。随着广播电视数字化的发展,人们越来越关注电视图像质量,图像 清晰度逐渐从标清向高清、超高清(4K)、甚至 8K 发展。目前高清节目基本成为行业主流。然而 由于各省市地区经济发展情况差异等原因,各地方卫视高清节目上星普及速度也有所差异。目前全 国已有 23 个卫视高清节目完成上星,主要集中在中东部地区。西部绝大多数地区预计在今明年内 将完成全国的高清卫视覆盖,很快我国将迈入全国高清卫视时代。4K/8K 等超高清节目上星将带来巨大的市场增量。当前视频节目从高清走向 4K/8K 已经成为行业 发展的必然趋势。当前我国的上星节目分辨率主要仍为高清 HD,即 1280x720 像素,随着我国上 星节目逐步迈入 4K 和 8K 时代,单帧画面的数据量也将随即提升 10 倍和 36 倍,即使压缩技术的 发展,数据转发量也将提升数倍,将极大提振市场空间。部分环节国产化率低,制约超高清视频产业链发展。从产业链的角度划分,超高清视频行业可以划 分为上游超高清视频的生产设备,中游网络传输设备和终端呈现设备。中游无论是卫星制造发射运 营服务还是光纤铺设覆盖率,我国都处于国际领先位置;下游终端呈现设备,截止到 2018 年,我 国基本已经完成 4K 电视的普及, 4K 电视机渗透率已超 70%,已经具备 4K 高清节目普及的硬件 基础。而上游超高清视频生产设备国产化率低,是产业链中最为薄弱的环节。当前超高清生产设备供应商以索尼、松下、BMD 及 JVC 等企业为主,以超高清节目制作转播车为例,一辆车售价约为 3000 万元,一天的租金约 15 万元,高昂的设备租金导致国内超高清视频内容制作匮乏。政策催熟产业链,超高清节目上星有望加快。日本在超高清视频发展处于领先位置,据报道日本 NHK 电视台已于 2018 年 12 月推出了首个 8K 节目,预计将于 2020 年东京奥运会之际落实应用 8K 节目。而 2018 年 10 月,央视总台才开播国内首个上星超高清电视频道 CCTV-4K。2019 年 3 月,国家工信部、广电总局等部门发布《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022 年)》提出 “4K 先行、兼顾 8K”, 2021 年具备每天 100 小时超高清节目制作能力,到 2022 年 4K 全面普及、 超高清用户 2 亿、产业规模达 4 万亿元。据报道,央视总台的计划,未来三年内将投入 80 多亿元, 继续对频道进行 4K 技术改造,提升超高清节目制作能力。我们认为,伴随产业链的成熟,超高清 节目也将陆续上星,将给行业增长增添新动能。3 卫星移动通信打破垄断,国产化替代加速正在进行 时3.1 卫星移动通信的诞生从铱星系统讲起卫星移动通信商业化始于铱星系统。上个世纪八十年代末期,随着冷战结束,全球化经济成为主流, 通信网络也呈现出全球化的趋势。由于当时地面微波基站覆盖密度不够,当时的通信巨头摩托罗拉 公司提出在太空部署低轨通信卫星,即铱星系统。整个系统部署耗时 13 年,部署成本约 60 亿美 金。由于技术过于超前,用户体验较差,难以形成规模效应,并且后续还需承担高昂的运营维护费 用,该系统在运营 9 个月后宣布破产。经过一系列整合,2009 年铱星系统重新开始投入运营,并 登陆资本市场。卫星移动通信全球有多种系统可选,但均难言自主可控。除铱星系统以外,全球范围内还有其他几 类卫星移动通信系统可供选择。目前几类主流的卫星移动通信系统由国际组织或区域性公司发起, 基本上能够为全球绝大多数地区的经济活动服务。然而无论是卫星所有权还是卫星制造企业基本 上均由海外公司垄断。3.2 天通一号实现国产化替代,有望加速行业渗透天通一号放号,拉开正式商用化序幕。2016 年 8 月 6 日,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号 乙运载火箭成功发射天通一号 01 星。2018 年 5 月,中国电信发布天通一号专用号段“1740”, 并在青海省正式商用。随后,天翼电信终端公司以及中国电信黑龙江、福建、湖北、广东、陕西等 省份陆续发布天通一号的手机、车载终端招标公告,正式拉开了我国卫星移动通信商业化序幕。自主可控意义重大,从中国走向全球,行业空间进一步扩大。天通一号 01 星系中国卫通所属,由 中国航天科技集团研制,地面业务由中国电信集团公司负责运营,是我国首颗完全自主可控用于移 动通信的商用卫星。天通一号 01 星可容纳 200 万用户,当前仅开通了中国大陆地区和中国海域的 通信服务运营,2020 年底三颗天通卫星将陆续全部升空,可容纳 800-100 万用户,后续将实现一 带一路国家地区信号的全覆盖。据测算一带一路沿线国家,人口数高达 44 亿,行业空间有望进一 步扩大。资费具备一定优势,终端成本需依赖规模效应。天通一号使用资费约 1.3-1.6 元/分钟,较其他几种 主流卫星移动通信系统具有显著的价格优势。然而从终端的角度来看,此前中国电信 10 万台天通 手机招标项目中,5 万台多模手机标段由大唐永盛、中兴物联、海格通信中标,报价分别为 3300 元、3900 元、4500 元。对比京东、淘宝海事卫星移动电话约 4000 元左右的价格,并无显著的成 本优势。随着未来天通手机的放量成本得以有效摊薄,终端产业链有望具备更强的竞争力。4 卫星互联网打开产业应用春天,运营环节有望充分 受益4.1 低轨小型化趋势与规模制造技术大幅降低行业进入门槛卫星互联网使用高通量卫星,以实现高带宽低时延宽带覆盖。当前国际主流的卫星移动通信系统为 了避免信号的雨衰效应,主要使用 S 和 L 长波进行业务通信,并且多使用地球同步轨道。这样的 通信系统也存在明显的弊端,即可用带宽较少,时延较高。因而,在实际使用过程中,除了通话以 外,移动互联网应用寥寥。为了实现卫星互联网达到与地面移动通信上网一样的功能,近年来提出 了天基互联网计划,即由数百上千颗低轨道高通量微小卫星来组成覆盖全球的卫星星座,实现高带 宽低时延的宽带覆盖。例如 Starlink 计划可以提供最高容量达每用户 1Gbps 的宽带服务,可以将 延时控制在 25ms 到 35ms 之间。目标客户下沉,应用范围无死角成为卫星互联网的商业价值。据联合国统计,目前全球有近 40 亿 人享受不到高质量的互联网宽带服务,截止 2018 年底,我国非网民有近 5 亿人。相较地面通信和 传统中高轨道卫星,中低轨道的微小卫星具有覆盖广、低时延、高可靠特点,有望推进互联网应用 目标客户进一步下沉,以及在其他细分场景下应用,因此具备极高的商业价值。低轨小型化趋势与规模制造技术大幅降低行业进入壁垒。卫星通信行业最大的成本来自于产业链 上游的“卫星制造”与“火箭制造”环节。我们认为低轨小型化的行业发展趋势与规模制造技术两 个方面将促进行业快速发展。 低轨小型卫星具备成本优势:卫星按照“湿质量(自身质量+燃料质量)”划分为大卫星、小 卫星、微小卫星、纳卫星和皮卫星。相比大卫星小卫星在研制周期、研制成本、发射成本方 面具备明显的优势。与此同时,近年来可回收火箭技术快速发展,也为行业商用化提供了有 利的支持。 规模制造技术提升生产效率:早期高轨同步轨道卫星大多采用“定制”的研发模式,每颗卫 星负载模块多,体积大,研发与发射成本都很高,且无法进行大规模生产。而低轨星座中的 微小型卫星,体积较小,功能更加专一并且标准化程度更高,因此成千上万颗小卫星大规模 生产成为可能。OneWeb 与空客防务与航天公司合作,世界首次使用流水线生产微小卫星, 其卫星仅有行李箱大小,重量低于 150kg。OneWeb 公司投资 8500 万美元在佛罗里达州建 立新型卫星制造厂,工厂占地 14 亩,产能达到每天生产 4 颗卫星,不仅为 OneWeb 自己制 造,还打算承接来自其他运营商或客户的小卫星制造业务。4.2 新一轮太空军备竞赛已经打响天基互联网星座部署竞争激烈,新一轮太空军备竞赛已经打响。由于频道与轨道资源有限,根据国 际电联的规定,频谱与轨道归属采用“先到先得”原则。当前全球主流互联网巨头与新兴创业公司 在天基互联网领域展开布局,在低轨高通量卫星最为适用的 Ka、Ku 频谱与太空物理空间资源展开 激烈竞争。 Google 早期就投入了 O3b 中轨道卫星星座的建设,现已投入商用 SpaceX 发布“星链计划(Starlink)” 软银领投的 OneWeb 也发布了自己的“星座互联网计划(Constellation)” Facebook 推出“Athena 星座” 亚马逊成立蓝色起源火箭发射公司,推出“Kuiper 项目” 加拿大 Telesat 联合蓝色起源进入天基互联网领域国内航天商业化程度逐步提升,产业链各环节民营企业参与度提升,众多民营公司参与卫星产业链 之中。我国低轨天基互联网项目已全面启动。航天科工集团、航天科技集团先后推出“虹云工程”、 “行云工程”和“鸿雁星座”。其中“鸿雁”和“虹云”均已于 2018 年 12 月发射首颗试验星, 与国外进度相比基本位于同一起跑线。除此之外,众多民营企业也逐步参与到卫星产业链各环节之 中,例如卫星设计制造的天仪研究院、九天微星;火箭研发的翎客航天、星际荣耀、零壹空间、蓝 箭航天。这些民营公司都已经完成了数轮融资,将在商业化政策推动下持续发展。4.3 牌照壁垒高,运营商有望充分受益行业发展我国独特的牌照经营制度使得行业商业化运营壁垒较高。通信业与政治经济活动安全密切相关,在 我国属于高度管制的行业,需获得工信部牌照才可以展开商业经营活动。卫星通信行业也不例外,目前第一类卫星通信业务牌照国内仅有中国卫通、中国电信和中国交通通信信息中心;第二类卫星 转发器出租、出售业务的牌照国内仅有中国卫通、中国电信和中信数字媒体网络有限公司有获得相 应资质。目前中国卫通运营 “中星”系列卫星与“亚太”系列卫星,中国电信运营 “天通一号”卫星,中信数字媒体运营亚洲卫星公司发射的“亚星”系列卫星。我们预计未来一段时间内,国内 卫星运营资质依旧趋严,卫星增量业务将主要集中在少数几家持有运营牌照的企业。初创企业与运营商合作或成主要商业模式,卫星运营商有望充分受益产业链加速成熟红利。我们 认为在中国卫星初创企业取得基础电信业务牌照,独立经营难度较大,与拥有经营许可的运营商合 作或成为合理的商业模式。当前仍处于卫星通信商业化早期,具体的商业模式仍需探索。伴随产业 链逐步成熟,我们认为卫星运营赛道壁垒较高,是受益确定性最高的环节。鉴于卫星通信行业具备 显著的规模效应,边际成本逐步递减,我们认为早期跑马圈地具备先发优势的企业会更具有竞争力。5 相关公司介绍5.1 中国卫通中国卫通成立于 2001 年 11 月 27 日,是中国航天科技集团有限公司从事卫星运营服务业的核心 专业子公司,具有国家基础电信业务经营许可证和增值电信业务经营许可证,是我国唯一拥有通信 卫星资源且自主可控的卫星通信运营企业,被列为国家一类应急通信专业保障队伍。公司盈利能力稳定,营业收入逐年增加。2016 年后营收增速加快,在 2017 年达到 5.85%。近三 年公司归母净利润在 4 亿元左右波动,毛利率为 43%-46%。卫星空间段运营是公司毛利的主要构 成。2016-2017 年,毛利率增长主要因为卫星带宽使用量增加带来主营业务收入增加和卫星通信大 厦房屋出租带来其他业务收入增加。公司主业为卫星空间段运营及相关应用服务,主要应用于卫星通信广播。2009 年,公司有关基础 电信业务并入中国电信,中国卫通主体及卫星空间段运营业务并入航天科技。通过投资、建设和运 营通信广播卫星及配套地面测控和监测系统,公司为用户提供广播电视、通信、视频、数据等传输 服务,已构建完整的卫星空间段运营体系,汇集东方卫星、中广卫、鑫诺卫星、直播星公司、亚太 卫星等我国在卫星空间段运营领域的核心力量。细分产品服务,垂直应用场景广泛。公司业务按照客户和用途不同,具体分为卫星广播电视、卫星 通信、应急保障、应用和定制服务五项业务,已在不同垂直应用场景中取得成果:1)卫星广播电视业务:为境内 327 套电视节目及 324 套广播节目和境外近 300 套卫星电视节目 提供传输保障,为我国边远地区家庭提供直播卫星电视传输服务,覆盖范围超过 1.35 亿户。2)卫星通信业务:为电信运营商提供空间段链路,实现中国移动、中国电信和中国联通等境内外 运营商在境外偏远山区、边疆地区的通信接入;为政府部门和行业用户提供专属服务,扩展金融、 交通、石油等领域的通信能力,将其延伸到陆地、岛屿、海洋等偏远的、光缆难以铺设的地域。3)应急保障业务:为党政活动及国家突发事件的应急处置提供卫星通信资源保障和技术支撑服务。 曾在党的十九大、建国 60 周年大庆、嫦娥探月工程、北京奥运等党政重大活动,及利比亚撤侨、 汶川地震等突发事件中起到关键作用。建设完善的监测网络,拥有全面的频段资源。1)卫星监测网络:公司运营管理 16 颗在轨民商用 通信广播卫星,在北京西北旺、北京沙河、香港大埔设立测控中心,在河北怀来、新疆喀什、海南 海口等地建立业务运行监测网络,测控在轨卫星的运行状态,并实时监测信号传输的质量。2)转 发器频段资源:公司的转发器频段资源涵盖 C 频段、Ku 频段以及 Ka 频段等,其中 C 频段、Ku 频 段的卫星转发器资源达到 540 余个,Ka 频段的点波束达到 26 个,卫星通信广播信号覆盖包括中 国全境、澳大利亚、东南亚、南亚、中东、欧洲、非洲等国家和地区。5.2 华力创通北京华力创通科技股份有限公司成立于 2001 年 6 月 1 日,具备完整的国防军工准入资质和北斗用 户终端研发和分理服务资质,是高新技术和“双软”认证企业。2018 年,公司获得国内首批天通 卫星移动终端入网牌照,是首批军工体系四证齐全企业。营收保持稳定,2019年同比增速大幅上涨。2018年,公司营业收入为6.79亿元,CARG为18.94%, 归母净利润为 1.18 亿元,CARG 为 45.2%。2019 年一季度,营收和归母净利润 CARG 分别达到 96.62%、214.43%。公司主业包括卫星应用、仿真测试和雷达信号处理三大块。卫星应用业务包括卫星导航和卫星移动 通信,以北斗导航类产品和天通移动卫星通信类产品为依托,是最大的收入来源。在仿真测试领域, 公司产品包括标准化产品、总线测试综合平台和系统仿真测试集成平台。在雷达信号处理领域,公 司从事于复杂电磁环境下的雷达仿真测试、电子对抗仿真测试技术,包括测试仪器和装备类产品。北斗卫星导航系统成为国家名片,进入北斗三号全球组网时代。公司预计在 2020 年建成北斗全球 系统,包括 35 颗北斗三号星。北斗三号具备全球定位与授时、国内长报文全球短报文、抗干扰抗 多径、全球搜救服务和星基增强能力,紧跟型号研制,预计 2020 年前后实现量产。得益于产业化 进程的加快,北斗系统已应用于多个行业领域,如为北京市公务车辆信息化管理提供车载终端设备、 支持国家远洋工程作业、参与中欧班列集装箱管理和四川绵阳电力铁搭监测等。5.3 海格通信广州海格通信集团股份有限公司是无线通信与北斗导航装备的研制商、电子信息系统解决方案的 提供商,是国家火炬计划重点高新技术企业、国家规划布局内重点软件企业,自 2003 年起连续入 选中国软件业务收入前百家企业。军品业绩大幅上扬,增厚公司后期利润。2018 年,公司实现营业收入40.7 亿元,同比增长21.41%, 归母净利润 4.3 亿元,同比增长 46.68%;实现新签合同 480,334 万元,同比增长 16.26%,其中 军品新签合同 21.52 亿元,同比增长 51.26%。公司主业覆盖无线通信、北斗导航、航空航天、软件与信息服务四大块。2017 年,公司收购高新 技术飞机零部件制造企业驰达飞机,拓展航空航天板块业务。目前,无线通信和北斗导航是重点发 展领域。1)无线通信领域:通信频段涵盖长波、中波、短波、超短波、微波等频段,产品应用范 围涵盖手持、背负和各种机动平台,是全频段覆盖的无线通信设备提供商。2)导航定位领域:产 品覆盖卫星导航芯片、天线模块、整机、应用系统等,形成“芯片—模块-终端-系统”的全产业 链布局。公司长于研发,卫通业务优势显著。公司将无线通信和卫星导航领域的优势顺利迁移至卫通领域, 研制出基于“天通一号”系统核心器件自主可控的民用通讯终端,并中标中国电信天通多模终端集 采。此次中标是公司卫通业务竞争实力的最好体现,具有积极的示范效应。5.4 亚太卫星亚太通信卫星有限公司于 1992 年成立,是亚太地区的地区卫星运营商,提供一站式的卫星转发器 服务以及广播、卫星通信、电信港、数据中心服务。公司同时在香港联合交易所有限公司及纽约证 券交易所上市,控股股东为中国航天科技集团公司。市场压力显著,公司保持盈利能力。2018 年,虽然转发器市场总体供过于求,价格下行压力显著, 且市场竞争加剧,公司营收仍然保持增长趋势。2018年,公司营收为12.38亿港元,同比增长2.5%; 归母净利润为为 5.07 亿港元,同比增长 0.49%;毛利润小幅下跌至 59.47%。公司主业是提供卫星通讯系统的维护、操作及租赁服务。公司目前操作五颗在轨卫星,包括亚太 6 号、亚太 7 号、亚太 9 号、亚太 5C 以及亚太 6C 卫星,分别定点于东经 138 度、134 度、76.5 度 及 142 度地球同步轨道位置。覆盖包括亚洲、欧洲、非洲、大洋洲和太平洋岛国等地区的约占世界 75%的人口。亚太 5C 和亚太 6C 卫星先后发射,亚太 6D 计划发射,共同保证未来收入可持续性。1)亚太 5C 拓展覆盖能力。2018 年 9 月 10 日,亚太 5C 卫星由 Space X 猎鹰 9 型火箭成功发 射,公司持有约 57%的权益。该卫星基于 Space System Loral 公司的 FS-1300 平台,搭载 28 个 C 频段,35 个 Ku 频段╱Ka 频段载荷,有七个传统宽波束及一个区域高通量波束。卫星的覆盖能 力得到扩展,尤其是在东南亚的高通量卫星载荷,将为该地区提供更高效的通信服务。2)亚太 6C 进入商用。2018 年 5 月 4 日,亚太 6C 卫星由长征 3B/E 运载火箭成功发射。该卫星 基于我国空间技术研究院的东方红 4 号平台,搭载 26 个 C 频段转发器及 19 个 Ku 频段╱Ka 频段 转发器。2018 年 7 月 1 日,正式进入商业运营。3)亚太 6D 计划于 2019 年出厂交付。公司在我国境内设立联营公司亚太星通,投资建设亚太 6D 高通量卫星,为亚太地区和中国高速增长的移动业务提供服务。5.5 银河航天银河航天成立于 2016 年,核心团队由来自互联网、航天等领域的资深专家组成,致力于通过敏捷 开发、快速迭代模式,规模化研制低成本、高性能小卫星,打造全球领先的低轨宽带通信卫星星座, 建立一个覆盖全球的天地融合 5G 通信网络,为全球用户提供经济实用、快捷方便 5G 网络服务单年内获 3 次 A 轮融资,估值超 35 亿。银河航天在 2018 年一年内完成 A 轮三次融资,估值超过 35 亿元,同时期同行业内其他企业估值普遍在 10 亿元以内。银河航天 A 轮融资的投资方包括顺 为资本(雷军)、晨兴资本、IDG 资本、高榕资本、源码资本、君联资本。其中,顺为资本创始合 伙人董事长雷军曾在 2018 年 12 月中旬探访银河航天,深度探讨了银河航天的商业模式。自主研发生产卫星,完善全产业链建立星座。银河航天计划:由近千颗通信卫星在 500-1200km 的 轨道组成低轨宽带通信星座,与近百座分布全球的卫星地面站,组成覆盖全球的宽带卫星通信系统。 并且将全程自主研发小卫星,并进行规模化生产。2018 年 10 月银河航天自研的试验载荷“玉泉一 号”已在太原卫星发射中心发射升空。后续“银河 Galaxy”星座首颗 5G 试验卫星“银河一号” 将于 2019 年下半年发射。5.6 Sky Perfect JSATSky Perfect JSAT 是亚洲最大的卫星通信运营商,现有 17 颗卫星在空运营,拥有日本最大的多频 道卫星电视平台。5.7 铱星通讯铱星通讯最早为摩托罗拉集团子公司,破产后进行资产重组,于 2009 年重新在美股上市。铱星通 讯从 2017 年到 2018 年通过 8 次发射,将”Iridium NEXT”二代星座发射组网成功。现在铱星星座 由 66 颗低轨卫星 9 颗在轨备用卫星组成,是当前世界上唯一的依旧在轨运行的低轨道卫星通讯星 座。5.8 OneWebOneWeb 由前 O3b 创始人 Greg Wyler 成立于 2012 年,是世界首个低轨全球卫星通信公司。公司 计划组建 OneWeb 低轨道互联网卫星星座,星座第一阶段计划布置 720 颗卫星,第二阶段计划布置 1280 颗卫星,致力于提供全球覆盖的高速互联网服务。公司预计于 2020 年提供初步服务,2021 年提供全球服务。……6 投资建议与相关标的我们看好卫星通信产业链的在我国长期发展机遇,建议关注卡位赛道优势的卫星通信运营企业中 国卫通(601698,未评级),具备自主可控能力的卫星通信终端设备制造商华力创通(300045,未评 级)和海格通信(002465,未评级),港股卫星通信运营的稀缺标的亚太卫星(01045,未评级)。(报告来源:东方证券)(获取报告请登陆 未来智库)
一个独立自主的全球卫星导航系统在提供时间与空间基准、智能化手段以及所有与位置相关的实时动态信息等方面发挥了关键性作用,对于一个国家的国防、军事、经济发展以及公共安全与服务具有深远的意义,是现代化大国地位、国家综合国力及国际竞争优势的重要标志。目前,中国已形成完整的高精度卫星导航应用产业链,全球卫星导航市场市场快速增长、呈现“1+3”格局。全球已发射卫星中,导航卫星占比5.38%据UCS和北斗网统计,截至2020年8月30日,全球在轨卫星总计2787颗,其中共有150颗为导航卫星,占比5.38%。全球性卫星导航系统呈现“1+3”格局目前,全球主要有6大卫星导航系统,包括四个全球性卫星导航系统:中国的北斗卫星导航系统(BDS)、欧盟的伽利略(Galileo)、美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS);以及两个区域性卫星导航系统:日本的准天顶卫星系统(QZSS)、印度区域导航卫星系统(IRNSS)。其中,美国、俄国已经提供了全球服务;中国、欧盟在提供区域服务的基础上,基本星座已经布署完成,逐步开展全球服务,2020年全面开展全球服务;日本和印度只提供本国及周边区域的服务。从国别来看:美国GPS、俄罗斯GLONASS、中国北斗导航、欧盟Galileo在轨卫星数量占比分别为21%、18%、36%、17%。从轨道来看:中轨(MEO)占比78%、高轨(GEO)占比20%,其中仅有中国、印度、日本采用高轨卫星,美国、俄罗斯、欧盟全部采用中轨卫星。以中高轨道部署导航星座,成本较为低廉,20-30颗卫星即可实现全球信号覆盖。全球卫星导航市场规模迅速增长随着全球卫星导航技术的快速发展,其提供的导航、定位、授时、以及通信(北斗导航)等功能得到广泛的应用,全球卫星导航产业市场规模也呈现迅猛增长的局面。目前全球卫星导航系统应用的领域在不断的扩大,特别是未来随着物联网的快速发展,将带动更多新产品和新应用的出现,驱动全球卫星导航市场需求快速增长,包括对导航芯片、导航地图、定位导航、位置服务等多方面的需求将保持较快增长。欧洲全球导航卫星系统局(简称GSA)发布了2019年全球卫星导航市场报告,报告中提到在全球经济形势低迷,贸易战阴霾笼罩的背景下,GNSS是少数逆势上涨的产业市场之一,并预测在未来的十年内仍会保持稳定增长。预计到2029年全球卫星导航市场总产值约为3244亿欧元,将会比2019年的1507亿欧元翻一番。全球导航系统竞争加剧从区域终端数来看,2019年亚太地区GNSS终端数量为34亿台,占全球市场的53.1%,预计到2029年,亚太地区的GNSS终端产数将达51亿台,约占全球市场的53.68%,这清楚的表明了未来十年全球GNSS市场将以亚太地区为核心。2020年6月23日,北斗三号最后一颗全球组网卫星发射成功。北斗系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,也是继GPS、GLONASS、GALILEO之后的第四个成熟的卫星导航系统。随着系统功能不断完善,北斗系统将会进一步打开亚太地区,同别的导航系统争夺市场份额,预计全球卫星导航系统的竞争会进一步加剧。(文章来源:前瞻产业研究院)
从1970年4月,自中国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”起,中国通信卫星事业发展已近50年。据忧思科学家联盟统计截至2020年8月份,全球在轨通信卫星1378颗,其中美国、英国和俄罗斯是国外通信卫星领域的前三强,中国通信卫星数为52颗,与美国相差甚远。2019年中国共发射卫星54颗,其中通信卫星12颗,占比为22.2%,比例快速提升。伴随低轨宽带通信卫星系统应用领域不断成熟、火箭发射能力提升、成本下降,中国低轨宽带通信卫星市场空间有望快速发展。中国通信卫星行业——定义及分类通信卫星是人造卫星的一种,是卫星通信系统的空间部分。作为无线电通信中继站,通信卫星通过转发无线电信号,实现卫星通信地球站之间或地球站与航天器之间的无线电通信。通信卫星可传输电话、电报、传真、数据和电视等信息。一颗地球静止轨道通信卫星约可覆盖40%的地球表面,使覆盖区内的任何地面、海上、空中的通信站能同时相互通信。在赤道上空等间隔分布的3颗地球静止轨道通信卫星可以实现除两极部分地区外的全球通信。中国通信卫星发展历程从1970年4月,自中国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”起,中国通信卫星事业发展已近50年。在通信卫星研制领域,经过“东方红二号”、“东方红三号”、“东方红四号”、“东方红五号”四代卫星的研发经验积累,中国通信卫星行业目前可研制固定卫星、中继卫星和直播卫星等通信卫星,通信卫星频谱范围涉及S、C、Ku、Ka等各个频段,卫星等级涵盖小型到超大型卫星。中国已成为全球范围内少数可独立设计、研制大容量通信卫星的国家之一。中国在通信卫星数量上远远落后美国国外通信卫星领域的发射活动与各国整体发展能力和在轨规模相适应。国外通信卫星领域的发射活动与各国整体发展能力和在轨规模相适应。据忧思科学家联盟统计截至2020年8月份,全球在轨通信卫星1378颗,其中美国、英国和俄罗斯是国外通信卫星领域的前三强,中国通信卫星数为52颗,与美国相差甚远。而日本、印度、加拿大等国位列其后,通信卫星数均在20颗以上。中国通信卫星的发射占比逐渐增加2019年中国共发射卫星54颗,其中通信卫星12颗,占比为22.2%,比例快速提升。中国通信卫星数量占比与美国相比差距较大,可见未开发市场空间巨大。伴随低轨宽带通信卫星系统应用领域不断成熟、火箭发射能力提升、成本下降,中国低轨宽带通信卫星市场空间有望增速发展。国内低轨卫星通信计划蓬勃开启由于过去卫星通信成本较高、传输速度较差,加之我国拥有较为发达的地面通信系统建设,我国的卫星通信市场特别是民用卫星通信市场规模较小,渗透率较低。根据中国电信统计,截至2019年底中国卫星通信市场仅有约30多万用户。但随着国家重点项目建设、政策引导和建设成本降低,我国企业也积极推出了多个通信卫星星座计划。2018年12月,我国分别发射了低轨宽带卫星通信系统“虹云”工程和“鸿雁”星座的首发星,标志着我国低轨宽带卫星通信系统建设实现零的突破。2020年4月,卫星互联网被正式纳入新型基础设施建设国家战略,更是为通信卫星发展注入了强心剂。更多数据参考前瞻产业研究院发布的:《中国卫星应用行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》,同时前瞻产业研究院提供产业大数据、产业规划、产业申报、产业园区规划、产业招商引资、IPO募投可研等解决方案。
如需报告请登录【未来智库】。SpaceX 带动全球星座建设,卫星大规模生产时代或将来临Starlink 带动全球低轨星座建设热潮,2014 年起全球天基互联网建设进入新阶段 我们认为,相比竞争对手 Oneweb 或者铱星等,SpaceX 采 用“火箭+卫星+发射服务”的垂直整合商业模式,形成了较为明显的成本和速度优势, 未来有望为车联网、专网、宽带接入等市场带来变革。“星链计划”在 2015 年被首次提出,目的是为全球提供先进的低轨宽带服务。2015 年 1 月,埃隆-马斯克首次公开“星链计划” 。2016 年,SpaceX 向美国联邦通信委员会(FCC) 提交发射4425颗卫星申请,2017年提交“星链”计划第二期7518颗卫星申请。截至2019Q3, 美国拥有卫星数量为 1007 颗,中国、俄罗斯、日本分别有约 300 颗、164 颗、85 颗。SpaceX 公司目前已成功发射 7 次共 422 颗卫星(含 2 颗试验星),是全球最大卫星公司。2014 年起,全球天基互联网进入新阶段,科技巨头纷纷参与。卫星互联网发展了近 30 年,主要经历了三个阶段。从 2014 年开始,卫星互联网进入到第三阶段,该阶段以星链 (Starlink)、 One Web 等计划为代表,定位于与地面通信形成互补融合的无缝通信网络。 SpaceX、亚马逊、三星、波音等公司纷纷披露星座计划。我们依据各公司官网等信息统 计,全球低轨卫星星座计划超过 14 个,发射卫星数量超过 2 万颗(不含中国)。全球卫星发射数量从 2017 年开始出现快速的增长。全球年卫星发射数量总体呈现上升趋 势,但从 2013 年开始,年发射数量超过 100 颗,全球卫星进入新阶段。2017 年全球卫 星发射数量大幅增长,从 128 颗(2016 年)增长到 351 颗(2017 年)。增长主要来自于 LEO 卫星,背后的驱动因素是商业星座的部署和“一箭多星”技术的成熟。 2017 和 2018 年度全球卫星发射数量分别是 351 颗和 371 颗,其中 LEO 卫星占比超 过 80%。2017 年全球 LEO 卫星 305 颗,相比 2016 年(80 颗)的大幅增长 225 颗, 主要是来自于美国的 LEO 卫星(“鸽群”和“二代铱星”)的增长; 2017 年,全球在轨遥感卫星 231 颗,其中美国有 191 颗。主要是美国 Planet Labs 通 过 3 次发射部署了 140 颗“鸽群”立方体卫星,用于对地观测(遥感);全球在轨通 信卫星新增 48 颗,主要是因为美国二代铱星(Iridium NEXT)通过 4 次发射部署了 40 颗卫星,用于低轨商业通信。其中,88 颗“鸽群”卫星是通过印度“一箭 104 星”的技术一次性发射,“一箭多星”技术显著地提高了发射卫星数量的能力。 目前美国和中国的卫星轨道结构中,LEO 卫星占比均达到 70%以上,低轨卫星数量 的优势较为明显。2020 年是中国天基互联网元年,卫星数量的快速增长带来了产业的变化 我国目前低轨卫星星座数量超过 14 个,计划卫星超过 2000 颗。国企提出的卫星星座主 要有“鸿雁计划”、“虹云工程”等,基本在 2016 年左右被提出来,2018 年底发射首颗 试验星,经过 1 年试运营后,我们预计从 2020 年开始,进行进入卫星的密集发射阶段。 “卫星互联网”被纳入“新基建”范畴,也说明了国家的重视程度。我们认为,2020 年 是中国卫星互联网元年。 “鸿雁星座”是航天科技集团在 2016 年提出的全球卫星星座通信系统。“鸿雁”星 座包含一个移动通信星座和一个宽带通信星座。移动通信星座约 60 颗卫星,宽带通 信约 300 颗卫星组成。鸿雁星座将建设我国首个独立自主的全球低轨卫星移动通信 与空间互联网系统,是我国首个国家级的、迄今为止投资规模最大的、具有里程碑 意义的商业航天项目。 “虹云工程”是航天科工集团发展的“五云一车”商业航天项目之一。2014 年开 启论证,目的是构建覆盖全球的低轨宽带通信卫星系统,以天基互联网接入能力为 基础,融合低轨导航增强、多样化遥感,实现通、导、遥的信息一体化。项目计划 在 2023 年左右完成“1+4+156”颗卫星发射组网,轨道高度 1000 公里,可提供全球 无缝覆盖的宽带移动通信服务,为各类用户构建“通导遥”一体化的综合信息平台。 “行云工程”是航天科工集团发展的“五云一车”商业航天项目之一。该工程计 划发射 80 颗行云小卫星,2023 年完成。建设中国首个低轨窄带通信卫星星座,打 造最终覆盖全球的天基物联网,为全球用户提供准实时短数据通信的综合信息服务。小卫星需求量大幅上升,或将进入“工业化”大规模生产时代 全球已知公布星座计划卫星总数量超过 2 万颗,考虑 SpaceX 后来申请的 3 万颗星, 周期 5~10 年,年均数量或在 4000 颗左右。而之前全球每年卫星发射数量只在 200~300 颗,相比提升了一个数量级。 卫星数量的大幅增加,使卫星从传统的“定制化”开始走向“工业化”大规模生产, 其趋势是体积减小、重量减轻、周期缩短,使用组网能力来代替单星能力。卫星大规模的需求对其生产模式带来哪些变化?规模化生产和技术快速迭代,是商业卫星发展的必由之路 2014 年之前,卫星星座的数量级多在数十颗卫星量级,而新一代卫星星座如 SpaceX、波 音、Boeing 等多个计划星座数量都达到数百颗甚至成千上万颗量级,这对卫星的设计理 念、生产方式等都带来了巨大挑战。我们认为,卫星规模化生产包含了四个方面的变革: 模块化设计、智能化生产、快速 AIT、优化供应链。 模块化设计:卫星本体主要包括卫星平台和载荷两大部分,采用模块化设计理念, 可以提高分系统通用性,缩短生产时间。 柔性生产线、智能化设备:典型案列如 Oneweb 与 Airbus 合作的卫星工厂,创造性 的采用了自动化的生产线,并使用协作机器人、智能装备工具、大数据控制系统、 AR 工具等,加速整个装配、总装、试验流程,单条生产线日产 2 颗卫星。 快速 AIT:总装、测试与试验(AIT)是航天器研制过程中必不可少的研制环节。美 国航天器传统 AIT 流程需要半年以上,而美国“快速响应太空 ORS”办公室通过总 结优化 Globalstar 和 Iridium 卫星 AIT 经验,快速 AIT 耗时缩短到 22 小时。 优化供应链:选用商用现货(COTS)器件是商业卫星降低成本的潜在方式。Iridium 一期的 COTS 器件占比达到 50%以上,摩托罗拉通信卫星事业部认为:许多 COTS 器 件完全能够满足任务需求,但也有一些需要额外加固、降级和筛选,而一些关键部 件则需要采用高可靠器件以提高效费比。规模化生产目的:降低成本,缩短周期通过研究波音、洛克希德马丁、泰雷兹阿莱尼亚、欧洲宇航防务集团阿斯特里姆公司等 大型卫星制造商可知,传统大型商业通信卫星的设计、制造、发射周期理论上为 26~32 个月,其中,卫星的论证阶段大约需要 8~10 个月,时间占比 30%;研制生产测试需要 16~20 个月,整个周期占比 62%,交付与发射时间大约需要 2 个月。我们认为,由于卫星星座是批量生产,只需要一次性的论证和设计,并且采用流水线并 行生产等方式,也可以压缩研制的时间。整体上,我们可以把卫星的设计生产周期压缩 到数周/天内。SpaceX 和 Oneweb 均声称可以达到日产卫星 1~3 颗的产能。卫星工厂的典型案列:Oneweb Satellites 国际:目前较为知名的卫星规模化生产有 SpaceX、Oneweb,以及铱星。2016 年 Oneweb 与 Airbus 成立了合资公司 OneWeb Satellites,卫星工厂位于法国 Toulouse, 占地面积 4600 平方米(约 7 亩)。2017 年 6 月其总装线启动,并生产首批 10 颗星。 在 2019 年 7 月,OneWeb Satellites 公司在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心附近建成 新的卫星工厂,配备两条生产线,日产 2 颗卫星。按照 SpaceX 和 OneWeb 此前的 规划,我们预计其年产能均能达到 1000 颗左右。 国内:商业卫星公司尚处于起步阶段,但普遍认为卫星规模化制造工厂是微小卫星 的发展趋势之一。 卫星制造的产业链投资机会卫星有多种分类方法:微小型化、低规化是未来发展趋势 尺寸重量角度:通常认为重量 1000kg 吨以上的是大卫星,小于 1000kg 的又分为小、 微、纳、皮等; 应用角度:主要包括通信、导航、遥感三大领域和科研实验等; 轨道高度角度:通常分为低轨道(LEO):100~1500km,中轨道(MEO):5000~10000km, 高轨道(GEO): 36000km,以及太阳同步轨道、地球同步轨道等。卫星分系统技术出现新的变化 卫星的构成:由卫星平台和有效载荷两大系统组成一般来说,卫星平台包括了结构、热控、姿轨控、电源、遥感测控和数据管理等分系统。 传统卫星设计将卫星各系统分解,按照总体设计提出的要求和分系统技术特点进行设计、 加工、制成硬件,然后再进行总装、测试、试验和调整。Starlink 有哪些先进的卫星技术?Starlink 卫星相比传统卫星有多方面的不同:1)采用箱板式构型,高度集成;2)太阳能 帆板采用单侧大展弦比柔性设计;3)全球第一个采用氪离子推进。基于多方面的新技术 和规模化生产,starlink 卫星制造成本降低到 50 万美元/颗,且能够适应高容量集群发射。卫星本体各系统投资地图 卫星平台包括了结构、电源、姿轨控、遥感测控、数据管理和热控等分系统。我国具有 较为完整的卫星平台及载荷产业链,但研制能力主要集中于高校和科研院所,生产能力 主要集中于传统的航天科技集团、航天科工集团、中电科、中科院体系内。近些年,我 国商业卫星公司逐渐兴起,主要以卫星整机研制为主。卫星电源系统定义及功能:电源系统是由太阳电池阵、储能蓄电池组、电源控制器与配电器等三部分 组成,是星上产生、储存、调节和变换电能的服务系统。电源系统在整星重量中约占 10%~45%比重,相较与其他分系统而言这个比重是非常大的。对于低轨卫星而言,卫星 电源系统质量占卫星净质量的 25%左右,对高轨卫星而言,将达到 45%左右。 太阳电池阵:通常采用转换效率大于 28%的 GaInP2/GaAs/Ge 三结砷化镓材料; 锂离子蓄电池组:由锂离子电池串联或并联组成; 电源控制器:由分流稳压充电调节电路、信号处理单元电路、二次电源变换电路、 蓄电池工作状态监测及保护电路以及整星供配电单元电路等功能电路组成工作模式 充电模式:在光照期,太阳电池阵为星上负载供电,同时通过充电调节模块为储能 蓄电池组充电; 分流模式:当太阳电池阵输出功率大于负载和蓄电池的充电所需功率时,分流调节 电路经控制后开始逐级顺序分流,调节太阳电池阵输出功率,使母线电压稳定; 放电模式:阴影期或光照期峰值负载开机而太阳电池阵输出功率不足时,蓄电池组 给电源母线供电 。产业格局: 国际上:目前,国外卫星研制都采用总体结构,其卫星供配电系统各分部件为全球采购, 没有电源系统集成的供应商。国外卫星电源系统各分部件对应主要供应商为:蓄电池— —法国 SAFT、美国 Yardney 和 Eagle-Picher、俄罗斯 SATURN 公司、英国 AEA 技术公司、 加拿大的 Blue-Star 公司和日本的 GS-Yuasa 公司;太阳电池——美国 Emcore、Spectrolab、 德国 RWE;控制器——法国 Alcatel 等公司。国内:国内卫星电源系统研制方式与国外相似,研制单位只向总体提供电源系统组成的 部分部件,包括太阳电池阵、蓄电池组、电源控制器等,代表企业有中电科十八所和中 国卫星下属天津恒电空间电源公司等。其中,中国电子科技集团公司第十八研究所(天津 电源研究所)创立于 1958 年,已经发展成为国内最大的集基础科研、新产品开发和批量 生产于一体的综合性化学与物理电源研究所,产品涉及化学与物理电源及相关材料 40 多 个系列、500 多个规格品种。研究所现有职工 1300 余名,其中技术人员 400 余名,同时 拥有一批国内外知名的电源技术专家。我国 1971 年发射的“实践一号”卫星采用了中国 电科十八所研制的单晶硅太阳电池阵,实现了我国太阳电池阵的首次空间应用。卫星姿轨控系统定义及功能:姿轨控分系统通常由敏感器、控制器和执行机构组成。 敏感器:主要有地球敏感器、太阳敏感器、星敏感器、陀螺等。其中,星敏传感器 占卫星整体成本的 5%-15%(不包括卫星发射费用) 执行机构:动量轮、反作用飞轮、太阳帆板驱动分系统、推进分系统等; 控制器:由控制计算机作为卫星主要控制器推进分系统:推进分系统主要功能是为卫星的轨道转移和位置保持提供推力,为卫星姿 态控制提供控制力矩。通常分为化学推进、电推进、微推进和新型推进四大类。其中, 电推比冲是化学推进的 10 倍,可大大节省推进剂,减轻卫星重量,目前应用广泛的是 离子推进和霍尔推进。 离子推进:1984 年休斯公司首次采用氙作为推进剂,开启正式空间应用,截至 2012 年底,国外进入太空的氙离子推力器有 176 台。 霍尔推进:具有系统简单、工作电压较低、综合性能好等特点,主导了目前电推进 应用。现有霍尔推进通常以氙气为工质,但近些年各国纷纷采用氪气作为推进剂。 整体来说,电推可以减轻卫星发射重量,提高承载效率。以有效载荷 500kg 的卫星 为例,对比全化学、混合推进和全电推进三种方式可知,电推进系统应用程度越高, 发射重量越轻,承载效率越高。1、推进分系统: 国际:1)化学推进:美国 Olin 公司、Marquardt 公司、Atlantic Research 公司和英国的 Royal Ordnance 公司,欧洲 EADS 下属的 Astrium 公司;2)电推进:美国 NASA、Primex 宇航公司、空间系统劳拉公司、俄罗斯火炬局国内:航天科技集团五院 510 所20、502 所、六院 801 所,苏州纳飞卫星动力(中科 院微电子所孵化企业)等。2、飞轮: 国际:美国 ITHACO、NASA、Honeywell 和德国的 Tdlix 公司,飞轮技术全球领先。此外, 还有日本 Nestra、加拿大 MSCI 公司、英国 Clyde Space 和 Surrey(SSTL)公司。国内:主要是航天科技集团下属 812 所和 502 所。此外还有哈工大、北航、国防科大、 洛阳轴承研究所、中科院长春光机所等进行过研究。整体上性能和国外还有一定差距。3、星敏传感器: 国际:国际上航天用星敏传感器已经形成产业规模,代表机构/公司有:美国洛克希德马丁公司、喷气推进实验室、哥达德空间技术中心、丹麦技术大学、BALL 公司、意大利伽利略空间技术公司、法国 SONDERN 公司等25。国内:航天五院 502 所、航天八院 803 所、中科院长春光机所、中科院西光所、北航、 哈工大、国防科大、中科院光电所、天银机电子公司天银星际(与清华大学联合成立) 等,国内研究已经进入第二代阶段,但距离国外先进水平还有一定差距。卫星测控系统定义及功能:主要完成卫星系统工作状态的采集和下传,地面控制指令的接收、处理和 分发,并未地面段测距操作提供测距信号转发通道。典型通信卫星测控分系统包括遥测/ 遥控天线及网络、测控接收机/发射机、遥测单元、测控单元及功率放大器等。国内卫星测控系统(星上及地面):主要有航天电子(下属航天长征火箭技术公司、上海 航天电子、北京航天光华、重庆航天火箭电子)、航天五院西安分院、中电科 54 所、航 天驭星等。卫星数据管理定义及功能:数管分系统的主要功能是分配遥控指令和数据,采集、处理和存储来自卫 星及有效载荷的数据,并实现格式化。早期的数管分系统常与测控分系统结合,近期的 数管系统常常使用带有冗余设计的星载计算机。以美国火星侦察卫星为例,其数管分系 统的重要组成部分有:星载计算机、运行软件、固态存储器。 星载计算机:进行卫星姿态控制和程序控制;接收遥控命令和数据注入;对大量数 据进行适时处理和传送;监视卫星和航天飞行器的运行状态,进行故障诊断。 运行软件:是星载计算机上的应用程序。比如故障保护系统,该程序持续监测航天 器的数百个部件,以发现存在的问题。 固态存储器:固态记录仪是卫星上科学仪器数据的主要存储设备,卫星所收集的数 据被存储在这个存储器中,数据传输到地球后,才会被新的科学数据覆盖。国内:以科研院所为主:航天九院下属西安微电子技术研究所(771 所)、康拓红外子 公司轩宇空间、航天五院下属山东航天电子技术研究所(513 所)和国科环宇等。卫星热控系统定义及功能:通过阻热或强化传热等手段,控制卫星与空间环境的热交换过程,使其在 空间热环境和设备热耗的条件下,达到正常工作的温度范围。卫星热控制分为主动热控 制与被动热控制两类: 被动热控技术:指无反馈和无能量消耗,通过部件自身热物性对卫星温度进行自然 调节的方式。被动热控方式通常包括:热控涂层、多层隔热材料、热管、接触传热、 相变储热(PCM)等。 主动热控技术:是以卫星的温度作为控制反馈,以主动调节辐射和导热参数、主动 加热和冷却为手段,完成对卫星控温的目的。主动热控方式主要包括:辐射式、传 导式、对流式、电加热方式,致冷方式等 。工作环境:小卫星由于低热惯性和复杂多变的热环境,比大卫星有更强烈的温度不稳定 性,因此相较大卫星而言需要更完善的热控系统设计。在热控方式上,多数主动热控方 式不能满足小卫星集约化设计要求,而诸多新型高效热控方式又没有得到充分工程验证, 因此在今后很长一段时间内小卫星的热控系统将主要依赖于被动热控方式工作阶段:卫星工作过程通常有三个阶段,即发射前的地面段、上升段和轨道段(含转 移轨道段,运行轨道段)。 地面段:主要指卫星处于发射场发射塔上测试和待发射阶段。热控分系统要适应不 同发射场区的气候条件以及大气温度、湿度等气象条件。对于有整流罩和无整流罩 的情况要单独制定热控措施,解决整星测试时的仪器设备工作发热问题。 上升段:指卫星从起飞到进入轨道前的飞行阶段。卫星表面(无整流罩保护)或整 流罩表面将受到强烈的气动加热而升高温度。热控系统要考虑气动加热或整流罩加 热问题,此时卫星的热边界条件与工作轨道时完全不同。 轨道段:指卫星进人轨道后,直至完成预定任务的时间段。此时卫星温度主要受制 于空间外热流(取决于航天器的构形、姿态、轨道高度、热控措施)和航天器仪器 设备的热功耗及工作模式。卫星总装公司我国卫星制造包括国企和民企,近些年民营商业卫星公司发展迅速。国企主要是航天科 技集团(航天五院、航天八院)、航天科工集团、中电科和中科院系统等,民营企业有长 光卫星、银河航天、微纳星空、天仪研究院等,部分高校如哈工大、北航、西工大、清 华、浙大等也有卫星设计能力。其中,航天五院、航天八院市场占有率保持领先36。民营 商业卫星公司自 2014 年之后开始崭露头角。卫星工程系统的投资机会卫星工程系统较为复杂,主要包括卫星、运载器、航天发射场、航天测控系统和应用系 统。我国具有完整的卫星工程系统产业链。其中,在卫星研制和发射领域,技术实力较 为突出,典型如“北斗”全球卫星导航系统和长征系列运载火箭等,具有国际竞争力。 但在电子元器件、终端类产品、应用系统和运营服务等领域,整体实力偏弱。SpaceX 等 公司的快速崛起,打破了现有全球的火箭发射和卫星组网及应用格局,对我国也带来了 挑战和发展机遇。卫星发射:卫星制造:地面设备:卫星应用 4 部分价值比例约为 1:3:20:20。国际上, 商业航天分类及年产值通用常参考美国 SIA 数据: 商业航天中,卫星产业营收 2774 亿美元,占比达 77%(2018 年数据); 卫星产业通常分为卫星发射、卫星制造、卫星应用、地面设备四大类,2018 年各版 块营收分别是 62 亿美元、195 亿美元、1252 亿美元和 1265 亿美元,各自占比 2%、 7%、45%、46%; 我们假设卫星发射价值为 1,四个板块价值比例分别是 1:3:20:20。我们认为,目前国内低轨卫星星座正处于起步阶段,产业链上游的卫星制造和火箭制造 细分产业会先受益。卫星运营及服务,以及衍生的车联网、地面设备等还需要一定的时 间。1)卫星总装上市公司中,中国卫星是我国微小卫星的龙头;2)卫星及火箭配套企 业有航天电子(卫星测控、姿轨控、线缆等)、航天电器(航天用连接器主要供应商)、 天银机电(星敏传感器)、康拓红外(星载计算机等)、亚光科技(TR 组件、控制开关)、 和而泰(微波射频芯片)、鸿远电子(被动元器件)、上海沪工(卫星配套及测控设备等)、 全信股份(线缆)、欧比特(宇航电子)等;3)卫星运营公司国内主要是中国卫通;4) 地面设备及卫星应用服务包括海格通信、航天宏图、四维图新、数字政通、超图软件等。……(报告观点属于原作者,仅供参考。报告来源:中金公司)如需报告原文档请登录【未来智库】。
·聚焦:人工智能、芯片等行业欢迎各位客官关注、转发前言:卫星产业对军事、经济、社会各方面有巨大的影响力和渗透力。近年来,全球卫星导航产业持续扩大,产值稳步增长,保持了良好的发展态势。随着2020年3月,我国北斗三号系统发射第二颗地球静止轨道卫星,我国北斗三代体系的搭建也接近尾声。作者| 方文图片来源 |网 络 卫星导航系统可以为用户提供定位、导航、授时三大功能,是提供时空数据的重要基础设施。我国的北斗导航系统还可以提供短报文通信、国际搜救等特色功能,2020年6月15-17日,北斗三号系统的最后一颗星将择机发射。我国卫星导航产业的快速发展受益于我国产业政策的布局与落地和导航卫星、星基地基增强系统以及辅助定位系统等基础设施的搭建成型。在技术和政策的双重驱动下,据《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》的数据显示,2019年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达3450亿元,2011-2019年,我国卫星导航与位置服务产业总产值年均增长达22.1%。据《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》显示,卫星导航产业下游产值占比由2016年的31%提高至41.6%,而上游和中游产值占比持续下降。卫星导航衍生带动形成的关联产值由2016年的1310亿元增长至2019年的2284亿元,占比由61.9%提高至66.2%。卫星导航下游占比的提高和衍生产值的扩增都表明卫星导航产业的产业化效用愈发明显,用户端和市场端应用程度不断提高。我国卫星导航系统的发展受我国用户对航天的认知、卫星导航技术应用的普及程度以及芯片算法、芯片等因素的制约。卫星导航芯片由RF射频芯片、基带芯片和微处理器组成,卫星导航芯片的性能、功耗和价格,决定着北斗导航系统的功能差异和其在智能终端等应用产品中的渗透。我国2013年发布《国家卫星导航产业中长期发展规划》,“突破核心芯片发展瓶颈”列为主要任务,卫星导航芯片研制加快。目前,我国北斗芯片公司突破了22nm的制程工艺,实现了双频单SoC芯片,北斗卫星导航在国产手机中基本普及。然而,我国高精度、低功耗芯片发展仍较弱、美国在卫星导航定位技术专利上居于垄断制约我国北斗导航产业发展。技术端需要手机芯片厂商和卫星导航厂商共同努力,突破算法和芯片壁垒。要解决首先要推动对航天科技应用价值、经济价值的科普;其次要出台体系化的产业应用普及政策;再是要提高导航芯片的精度、降低导航芯片的功耗,强化芯片算法的能力。本报告从智能手机、车载导航及智能可穿戴设备三个应用领域分析了卫星导航系统带来的影响:公众号后台回复《2020年中国卫星导航行业研究报告》,即可查看报告全文。END