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北斗导航产业深度报告:全面国产化高空网络安

来源:互联网日期:2020-06-30 05:06 浏览:

(1)技术端:市场普遍认为,全球四大导航系统中 GPS 在定位、授时精度等方面仍然占据领先地位,但我们认为近年来北斗对 GPS 存在技术上的赶超趋势,且后劲十足。近年来,北斗三号加速发射组网,而GPS 仍停滞在二代水平,GPS 三代卫星研制和发射组网计划屡屡拖延,拖延时间跨度长达 5 年之久,单从定位精度来看,北斗系统在全球范围内民用定位精度在 10 米以内,亚太地区精度在 5 米以内,在增强系统加持下精度可达 1 米,远远优于 GPS 全球定位均在 10 米以内的精度水平;测速与授时精度方面,北斗三号也可与 GPS 全球授时精度持平。此外,北斗系统通导结合的发展特色为全世界独有。由此可见,北斗在全球范围内已经可以与 GPS 抗衡,在信号增强区域的亚太地区北斗的精度将会超越 GPS。

(2)军用端:市场普遍认为,在军用市场领持北斗三号的设备对北二设备的替换还需要 3-5 年,但我们认为运用市场北斗装备替换周期将会在 1-2 年内结束从而带来业绩爆发。首先,2020 年已进入“十三五规划”末期,而 “十三五规划”前期收军改影响,国防预算执行力度非常保守,预计末期军用北斗采购将迎来报复性反弹;第二,北斗卫星导航系统官方预测到 2020 年北斗单兵装备配备率将达到 80%;第三,自从 2018 年北三组网加速,许多要更换北二设备的企业保持观望态度、只等北三全球组网完全建成并投入运用,大量需求将会释放。以此为基础,预计到2025 年北斗军用替换的市场空间大约在 50-70 亿量级。

(3)民用端:市场普遍认为,北斗系统在非军用领域的主要爆发点在于自动驾驶,而自动驾驶爆发还需要至少 5 年,因此对北斗期望较低,但我们认为,智能汽车对北斗相关企业营业收入的拉动幅度仍有望提高。汽车领域的卫星导航分为普通导航(精度为 3-5 米)和高精度导航(精度为几十厘米)两方面。北斗普通导航产品主要是汽车前装导航系统,稳定的客户分为营运车辆。在道路营运车辆(例如“两客一危”)领域,官方要求 2020 年其北斗覆盖率不低于 80%;预计未来 3-5 年将拥有每年50 亿左右市场空间。至于高精度地图、高精度模组等产品则是自动驾驶必不可缺的部分之一,预计将在自动驾驶 L4/L5 正式量产时实现业绩爆发,长远业绩爆发可期。

卫星互联网与北斗联系紧密,卫星互联网首次被纳入“新基建”,显示政府对卫星通信的特殊重视。2020 年 3 月,央视“官宣”新基建七大领域;而到了 4 月,国家发改委正式将“卫星互联网”明确定纳入“新基建”范围内,定义的变动显示了政府对“新基建”相关领域动态的重视。北斗导航本质上是构建精准时空网络的底层平台技术,是未来万物联网的重要传感器之一;而卫星互联网则能成为地面无线通信的有益补充。预计未来北斗卫星将深度融入卫星互联网,与 5G、物联网、工业互联网等“新基建”技术方向相辅相成,彻底变革国内通信网络设施形态,并且为人工智能、云计算、区块链等心基础基础设施、数据中心、智能计算中心等算力基础设施提供精准时空信息;同时,间接对融合技术设施及创新基础设施的建设产生辐射带动作用,成为智能化时代不可或缺的重要技术基础设施。

卫星网络通信集团筹建迎进展,天地一体化信息网络加速。目前,我国卫星网络通信领域产业规划及低轨小卫星组网(即卫星互联网)对标对象是美国的“星链”万星规划,“星链”可以在全球范围内提供低成本的互联网连接服务,而我国的卫星系统在产业链资源上与星链存在一定差距,国家已经通过“天地一体化信息网络”进行布局,例如 2020 年 4月,中组部正式任命中国卫星网络通信集团公司筹备组成员,中国卫星网络通信集团公司筹备进入崭新的阶段。未来有望加速整合产业资源奋起直追,在星间链路激光通信、星群通信协议、Ku/Ka 特别是 Q/V 波段射频器件、低成本相控阵天线、星载运算芯片等软硬件技术方面加大推动力度,促进空天互联网系统在制造整合、成本控制等方面取得突破性发展。

在地域端,北斗及卫星互联网将于 5G 等陆地移动通信互补,实现空天一体化通信网络全球无缝覆盖。目前,陆地移动通信服务的人口覆盖率约为 80%,但受制于经济成本、技术等因素,仅覆盖了约 20%的陆地面积,小于 6%的地表面积。北斗通信及以“星链计划”为代表的卫星互联网可以解决海洋、森林、沙漠等偏远地区船舶、飞机、科考的宽带通信问题,成为地面移动通信的有益补充。

在技术端,北斗三号与 5G 相辅相成,互相加强功能。一方面,5G 的毫米波具有高指向性和 LOS 场景特性,可有效提高室内定位精度,而且5G 基站的超密集组网也可更好地进行辅助定位,从而实现室内外一体化高精度定位导航功能。另一方面,北斗三号系统可替代 GPS 为 5G 基站提供高精度授时和同步服务,在通信领域将有较大的应用市场。

“北斗+5G”催生新需求、新业态,或将颠覆生活习惯。随着 5G 商用时代的到来,北斗正在与新一代通信、区块链、人工智能等新技术加速融合,北斗应用新模式、新业态、新经济不断涌现。目前北斗已经在网购、精准派送、交通物流、基础设施建设等诸多应用场景给人们提供支持。在万物互联、智慧城市这些目前可见的“近未来”应用场景当中,每一个物体都将被嵌入卫星导航芯片,实现在三维空间内的精准定位和导航。例如,在智慧城市领域,推进“北斗+5G”技术融合,开辟北斗时空数据在智慧城市领域的应用,涵盖物流、交通、应急、教育、养老、医疗等行业。

北斗产业协同发展平台成立,推动北斗规模化应用。2020 年 5 月,由兵器工业集团、航天科技、中国电科、中国石油、国家电网、中国移动、中国电子、国机集团、中国商飞、中国通号、中国铁建、中交集团等 12家央企共同发起的北斗产业协同发展平台正式运行,该平台有国务院国资委、科技部、工业和信息化部等部委重点背书,旨在把握北斗全球组网、全球服务重大机遇,不断培育新技术、新产品、新业态、新模式,建立健全北斗基础设施共建共享共用机制,有助于进一步推动北斗规模化应用和产业化发展。

区域短报文应用服务平台最先落地。这 12 家央企中的带头者兵器工业集团联合中国移动、中国电科等央企,正在抓紧建设北斗三号区域短报文应用服务平台,将有力推动北斗高精度、短报文服务与 5G、大数据、云计算等融合创新,形成北斗全球竞争新优势。

北斗确保国家时空信息安全。北斗系统依靠我国自身研发设计,全面掌握产品核心技术,实现信息系统从硬件到软件的自主研发、生产、升级、维护的全程可控的产业,其核心技术、关键零部件、各类软件全都国产化。北斗是完全由我国自主研发的精准时空定位系统,其大规模运用有助于保护我国国民的位置及时空信息数据不在其他 GNSS 系统中留存,结合 5G 技术,预计未来国家“北斗+5G”的通信网络将拥有更强的加密算法,更安全的隐私加密,更安全的网间互联以及更安全的用户数据,可全面实现网络安全防护,减少我国网络安全风险,预计未来在系统、芯片、数据领域都将拥有非常积极的发展空间。

我国自行研发的军用导航系统保障国防安全。美国研发的 GPS 系统安全信用堪忧,给我国的国防安全带来外部的不可控性和不确定性。自建导航系统能够自主控制军民方接入的卫星信号质量,减少因其他导航系统安全信用失效而对我国国防安全带来的干扰隐患。

北斗系统(BDS)作为四大全球导航卫星系统(GNSS)之一,是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。利用北斗系统,用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速;同时,在高精度芯片/板卡与增强系统加持下,用户能够获取精密的授时与定位服务。

四大卫星导航系统:所处发展阶段不一,GPS 领先全球,北斗逐步赶超。目前,国际公认的全球 4 大卫星导航系统供应商包括美国的 GPS、中国的北斗(BDS)、欧洲的伽利略计划(GALILEO)和俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)。GPS 是世界上第一个建立并用于导航定位的全球系统,在全球卫星导航市场中占据垄断地位;GLONASS 经历快速复苏后正处现代化的更新进程中;GALILEO 则起步较晚,还处于应用试验阶段;而北斗严格遵循“三步走”发展战略,目前即将全面完成全球化卫星体系建设。

北斗开展全面建设已经二十多年,2018 年底北斗三号系统基本建成;19年 7 箭 10 星高密度发射完成,精度达到 5 米左右;预计 2020 年 5 月前最后一颗地球同步轨道卫星将发射完成,实现北斗全面覆盖,可以对全球进行 PNT 服务,在全球范围内可能与 GPS 抗衡,在信号增强区域的亚太地区北斗的精度将会超越 GPS;预计 2035 年将建成以北斗系统为核心,更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时系统。

北斗三号服务范围扩大至全球,精度大幅度提高,与 GPS 差距逐步缩小。在北斗二号系统建设中期的 2009 年,北斗三号工程建设已经悄然开启。到 2018 年,北斗三号 19 颗卫星发射组网,北斗三号系统基本建成。预计 2020 年 5 月,北斗三号第 30 颗卫星也将发射升空,北三全球组网收官指日可待。从卫星性能端来看,北斗三号由 30 颗组网卫星(3GEO+3IGSO+24MEO)组成,无源与有源导航方式相结合。服务范围为全球;定位精度为 2.5 至 5 米;测速精度优于 0.1 米/秒;授时精度优于10纳秒;中国及周边地区短报文单次通信能力为1000汉字(14KB),全球单次通信能力 40 汉字。

北斗三号相比于北斗二号的进步在于:1)用自主研制的氢原子钟代替进口铷原子钟,精度提高 10 倍;2)空间段增加了星际链路功能,即只需要把导控信息发射到一颗卫星,就可以在 35 颗卫星中互相转发,形成对所有卫星的导控;3)北斗三号 RDSS 的波形体制升级,将支持更大容量的用户、更长的短信;4)北斗三号 RNSS 覆盖全球,将支持更高精度定位,可应用于全球航运、航空领域。

在北斗三号建设阶段(2009-2020 年),GPS 研制并部署三代卫星过程坎坷。美国正在部署第三代 GPS 导航系统,由洛克希德.马丁公司和波音公司共同承担的 GPS III 卫星计划于 2014 年交付及发射,导航精度将提升一个数量级,并有望引入北斗导航中的双向通信功能,以确保 GPS 导航系统在全球技术的领先地位。但因研制进展不顺,首颗卫星的发射时间一再拖延,最终推迟至 2018 年 12 月底发射,发射过程也不顺利,发射卫星升空的火箭型号几经变动。GPS III 虽然在性能上将得到很大的提高(精度将比 GPS II 提高三倍,抗干扰能力是 GPS II 的 8 倍),但目前仅仅发射了 2 颗三代卫星,并不能对全球精度有明显的提升,第 3 颗三代卫星的发射因疫情原因而推迟。美国计划在 2025 年完成三代卫星建设的第一周期,在2033年将三代卫星全球网络组建完毕。但在近3-5年,预计 GPS 难以达到三代预计达到的各种精度值。目前在技术端,北斗三号与 GPS II 性能各有千秋,北斗系统与 GPS 系统差距逐渐缩小,且北斗在亚太地区具有定位精度优势。

从产业端来看,在北斗三号建设阶段(2009 年-2020 年),北斗产业先降后升,波动发展。2014 年,民用高精度定位市场开启价格战,中海达等公司业绩 2015 年显著下滑。随后 2015 年军改大幕开启,海格通信、振芯科技等公司 16、17 年业绩持续下降,北斗板块开始进入漫漫熊市。2018 年开始,我国以骄人的速度发射北斗三号导航卫星,北三全球组网正式开启,产业板块表现开始回暖。

军用领域:我国进入“十三五”规划末期,军费预算执行能力有望加大,预计将迎来军用设备的升级和军用导航市场规模的扩大,军用市场恢复景气

民用高精度领域:产业规模化和商业模式逐步明晰,国产替代逐步推进,海外业绩逐渐下滑。

运营领域:与 5G、人工智能、工业互联网等新基建深度融合,行业应用市场有望拓宽,保障北斗板块开启长效增长,具体落地行业包括智能网联汽车、物联网等。

北斗已进入 Gartner 曲线复苏期,行业即将进入理性长效增长阶段。通过上述对北斗二号至三号系统建设期内导航产业发展大事记的复盘,我们发现北斗在市场预期的起落方面与 Gartner 曲线完美契合。Gartner 技术成熟度曲线是企业用来评估新科技的可见度或市场预期的曲线,该曲线按照各种新科技的成熟演变速度及要达到成熟所需的时间,将一种新技术从问世到应用成熟分成几个阶段。近十年北斗龙头企业的营收增速、市值增速、行业 PE、行业代表性指数的变动趋势正好了验证 Gartner 曲线各个阶段的正确性。目前,北斗行业已进入 Gartner 曲线中规模增速回升的复苏期,在全球应用推广后,北斗产业预计将会进入生产力成熟的长效发展期,具有长期投资价值。

北斗卫星导航系统基础设施由空间端、地面端和用户端三大部分组成。其中空间段和地面端的基础设施主要为国家政策支持,用户段是导航定位服务的最终落脚点,市场规模大,已经形成上中下游的完整产业链。

上游基础元器件主要是指包括射频芯片、基带芯片、板卡、天线和手机集成芯片等基础元器件,其中射频芯片和基带芯片都是集成在板卡上。板卡的工作原理如下:首先通过天线完成北斗/GPS/ GLONAA/ Galileo卫星发射信号进行接收并转化为电信号,后由射频单元完成将射频信号进行模数装换,将数字信号输出至基带信息单元,由基带信息处理单元、导航信息处理单元、协议单元等对信号进行处理生成能够被外部系统识别和接受的卫星信号的伪距和载波相位等测量信息,将测量信息传导到行业终端的应用系统,最终完成导航定位结果的输出。

高性价比推动 GNSS 芯片、板卡、天线等产品的国产化替代进程。目前市场上板卡价格在 1000-4000 元不等,国外进口芯片价格普遍高于国产芯片。2017 年以来,国内在关键芯片技术上实现历史性突破,自主研发出 28 纳米北斗芯片,总体性能达到领先国际同类产品。2018 年,射频芯片与天线的国产化率分别已达 30%和 90%,打破了以前芯片由 GPS龙头企业 Trimble 等公司垄断的局面。国内主流北斗相关企业均已经实现了芯片和板卡的自主生产,其中,司南导航、北斗星通等公司占据高精度芯片市场的较大市场份额;从事高精度 GNSS 接收机制造的厂商如中海达、华测导航都已在产品中推广具备自主知识产权的板卡;天线绝大部分市场份额被北斗星通子公司华信天线垄断。

基于北斗三号的芯片研发已在进行,预计 2020 年下半年放量上市,北三组网、产品换代进一步推动国产替代。在上游高精度芯片领域,国内的海格通信、北斗星通、华大北斗等功能除了继续国产化进程以外,也在依据北斗三号信号 ICD 文件研发并对出基于北斗三号的射频及基带芯片。其中,海格通信北斗三号全球信号多模多频射频芯片在用户实物比测中成绩第一,实现北斗三号全球信号多模多频基带芯片率先一次性流片成功;北斗星通 50%~60%的北三芯片在获得都是第一,在天线相关产品的测评中成绩第一。后续业内会开展板卡比测,并将根据比测结果向特种行业推荐,特种行业则终端厂家采购指定商家的板卡和天线等基础元器件产品,话语权仍掌握在上游环节,北斗三代相关产品预计 2020年下半年会开始放量生产销售。过去几年,军用、民用客户对一直期待北三产品,对北斗二代产品热情度不高;2020 年北三全球组网与芯片突破后,预计下游电网、水利、基站等行业的高精度应用领域都将换成北斗三代产品,进一步推动高精度整体领域的国产化进程。

各类北斗硬件终端价格受上游芯片与板卡影响较大。板卡成本占 RTK硬件终端成本的 60%以上。也因此,北斗硬件终端价格及质量受芯片影响较大,毛利率也较低。

我国高精度市场规模稳健增长,高精度软件、行业解决方案及位置服务收入或成新增长点。经过十余年的快速发展,高精度定位产业链结构已经逐步规模化,基于卫星导航系统和地基增强系统,在以芯片、天线、核心软件算法和板卡等元器件为基础之上,制造出应用于多行业领域的高精度定位终端,搭载北斗定位系统,中国产业研究院数据显示,近 10年来,中国高精度卫星导航市场规模稳步增长。预计 2020 年,中国高精度卫星导航市场规模超过 200 亿元。同时,我国高精度产品销售收入从 2011 年的 15 亿增长至 2018 年的 66 亿。在 2011-2016 年,国产高精度硬件产品收入占比逐年提高,高精度领域产品国产替代进程不断推进。从 2016 年以后,我国高精度硬件产品占市场规模总比重下降,而位置软件集成及位置服务占收入比重上升,因此我们预计,未来高精度公司收入驱动点将着落与根据客制化要求开发相应的软件应用集成提供高精度卫星导航定位服务的解决方案,以高精度定位技术+行业融合的方式拓展下游系统集成与时空数据服务。

未来,高精度定位技术新机会在于以行业融合的方式拓展下游系统集成与时空数据服务。目前北斗高精度导航量产创收的应用主要仍在特种行业市场,用于导弹及军用移动装备;但涉及的应用场景已经包括自动驾驶、智慧交通(智慧高速公路)、智慧房管、智慧消防、智慧农业等领域,预计未来将以时空数据的流动,预计未来将结合大数据、云计算等新一代信息技术,以无边界、数据化的服务收费模式变革传统行业业态。可以重点关注高精度定位技术在相关下游领域的行业垂直整合动态。

下游运营服务基于北斗位置信息数据和时间同步等技术,构建时空大数据库、地理空间数据平台等,最具长远发展前景。通过积累的位置数据和北斗高精度技术设备,为政企用户、行业用户、LBS 服务商和大众消费者,提供基于北斗的定位、导航、授时、短信报文等各类基础服务。北斗有望在 5G 通信技术加持下,与大数据、云计算等新一代信息技术深度融合,以无边界、数据化的服务收费模式对各行各业传统业态的产生深刻的变革。

北斗运营资质或成稀缺资源。目前,我国从事基于北斗导航系统运营服务的企业,必须取得“北斗系统运营服务许可证”,国内已有 20 家企业具有分理级服务正式许可证,有 67 家企业具有试验服务资质。尽早入局、得到资质的企业或能形成自身独有的下游运营服务护城河。

我国卫星导航与位置服务产业规模持续扩大。2019 年,我国卫星导航与位置服务产业总体产值达 3450 亿元,较 2018 年增长 14.4%,预计到 2020年,总产值将超过 4000 亿元。其中与卫星导航技术研发和应用直接相关的产业核心产值为 1166 亿元,在总产值中占比为 33.8%。虽然受到多重客观因素影响,核心产值增速明显放缓,但随着“北斗+”和“+北斗”应用的深入推进,由卫星导航衍生带动形成的关联产值继续保持较高速度增长,达到 2284 亿元,有力支撑了行业总体经济效益的进一步提升。

北斗导航所占比重逐年上升。2019 年底,中国卫星导航产业规模超过3500 亿元,其中与北斗相关的超过 70%以上。预计 2020 年北斗导航总产值超过 2800 亿元,将占卫星导航与位置服务产业产值的 70%以上,2015 年到 2020 年 CAGR 超过 25%。

中国有望成为全球 GNSS 市场的增长引擎。根据 GSA 数据,未来十年亚太地区的 GNSS 终端保有量将占全球总量的 53.5%,产值将达到 1060亿欧元,约占全球 1/3,保持持续增长。北斗卫星导航系统官网数据显示,亚太市场产值的主要贡献者中,中国市场至少占有15%以上的份额。同时,2019 年亚太平均 GNSS 终端持有量为 0.8 台/人,这与北美的 2.0台/人相比还有很大差距,人均 GNSS 持有量发展空间大。从全球范围来看,中国对 GNSS 设备的需求不仅会带动国内对 GNSS 设备(尤其是北斗设备)的需求,还将成为全球 GNSS 市场增长的需求引擎。

北斗产品依托“一带一路”,有重点、分先后地进行海外推广。2018 年,我国在一年之内发射 18 颗北斗三号卫星,基本建成覆盖全球的导航定位体系,与此同时,北斗相关产品也开始在向国外推广。截至 2019 年12 月,北斗系统相关产品已输出到 100 余个国家,为用户提供了多样化的选择和更好的应用体验。基于北斗的土地确权、精准农业、数字施工、车辆船舶监管、智慧港口解决方案在东盟、南亚、东欧、西亚、非洲等得到成功应用。预计未来,立足“一带一路”沿线国家,北斗产业具有广阔的海外市场。

随着北斗的全球组网覆盖,北斗全球服务能力日益得到认可。事实上,北斗正在快速被世界各国接受认可。随着中国“北斗”的快速组网,中国北斗卫星导航系统的定位精度正在快速提高。据《朝日新闻》报道,中国北斗卫星系统已经成为 130 多个国家的默认导航系统。由于北斗系统的高精度和广覆盖,中国还正式成为了国际搜救卫星组织的空间设备提供国。中国分别和美国以及俄罗斯签署了政府间协议,使中、美、俄的卫星导航定位系统之间实现兼容互操作。美国芯片制造商高通是第一家为兼容北斗的智能手机供应芯片的公司。目前除了苹果以外,在美国的主流智能手机制造商在各自的设备都使用高通的芯片。早在 2015 年,瑞士的意法半导体公司在其汽车半导体产品中就采用了北斗系统。

北斗能为“一带一路”沿线的发展中国家提供优于 GPS 的定位精度。北斗在全球的覆盖缩小与发达国家之间的数字鸿沟,赶上新一波信息技术革新,借助智慧城市、物联网等新技术,实现城市治理、人民生活等的改善创造了条件。目前,印尼、马来西亚、菲律宾、泰国、柬埔寨、越南都已经纷纷上马各自的智慧城市项目,对于卫星定位导航技术有着庞大的刚需。其中,泰国是第一个与中国就卫星导航展开合作的国家。2013年,泰国即与中国有关企业和科研机构就北斗系统在泰国的应用签署了协议。中泰合作,是北斗系统第一次在中国以外的国家和地区落地使用。目前,泰国有 2000 万辆摩托车的管理依托北斗系统实现高精度定位。除此以外,中国“北斗”还在印度尼西亚土地确权、科威特建筑施工、乌干达国土测试、缅甸精准农业、马尔代夫海上打桩、泰国仓储物流、柬埔寨无人机应用、巴基斯坦机场授时等许多场景实现了精准应用。2019年北斗海外应用合作及贸易交往更加频繁,国产北斗基础产品已出口120 余个国家和地区,基于北斗的土地确权、精准农业、智慧施工、智慧港口等,已在东盟、南亚、东欧、西亚、非洲等地得到成功应用。2019年北斗产业发展环境进一步完善和优化,正积极推进国家卫星导航相关法治建设工作。

北斗标准在各行业领域逐步国际化。目前国际卫星导航标准呈现两大特点,一是 GPS 起步早,以其为基础形成了完整的国际应用标准体系,全面涵盖了卫星导航应用需求、接口和性能要求、终端技术性能、终端通用数据格式、应用系统和终端测试等全系列标准。二是各大系统供应商均发布了系统规范性文件,BDS、GPS、GLONASS、Galileo 都发布了相应的公开服务信号接口控制文件(ICD);而其中北斗标准的国际化顺利推进,正逐步渗透到民航、海事、移动通信、船载设备、电力等细分领域,并细化落实。

2019 年北斗国家标准和专项标准陆续发布,并已经走向国际。北斗全球信号技术指标基本完成验证,预计于 2020 年可进入国际民航组织标准;支持北斗三号新信号的首个 5G 移动通信国际标准成功立项;北斗中轨搜救载荷相关标准文件制定和入网测试已取得阶段性成果;首个北斗船载终端检测标准通过了国际电工委员会审议。

对标 GPS,北斗全球推广后经济价值巨大。美国 RTI 报告显示,自 GPS投入使用以来至 2019 年,其全球民用领域应用与服务产生经济效益高达 14 万亿,平均每年增加 430 亿美元效益,其中 90%的贡献来自于最近 10 年 GPS 在全球应用完全铺开、取得全球卫星导航市场垄断地位之后的阶段。对照 GPS 近年的发展,一方面,从本国来看,北斗系统也有望成为中国民用和商用赖以生存的定位系统;另一方面,北斗系统产品有望立足一带一路,逐步向全球应用渗透,未来成长空间巨大。中国虽然在导航领域起步较晚,还未在终端设备、位置服务商等环节中形成具备全球实力与话语权的大公司,但随着技术迭代、政策推动、海外推广,预计中国将从北斗市场获得巨大经济效益。

从企业布局来看,由于北斗产业链较短,多家北斗公司实现覆盖全产业链。因此,其应用细分行业是研究重点。

从产值来看,北斗中游产值占比最大,下游应用端产值稳步提升。由于芯片和终端价格仍保持在较低水平,产业链上游和中游的产值占比分别为 10.94%和 47.46%,仍呈下降趋势。随着我国北斗行业应用和大众应用逐步进入服务化阶段,各种类型的位置服务公共平台大量出现和智能终端的应用普及,有力推动了产业链下游大众市场运营服务收入的快速增长,产业链下游产值占比已经上升到 41.6%。

从毛利率水平来看,北斗上中下游利润率符合微笑曲线,军用市场毛利高于行业及大众市场。北斗产业链中,上游的基础元器件毛利率水平较高,高精度板卡等业务的毛利率平均水平在 50%-60%之间(GPS 龙头企业 Trimble 的毛利率超过 60%);北斗的中游终端和系统集成作为当前产业链产值最高的部分,其毛利率却相对较低,约 30%左右,单纯采购国外或国内厂商的芯片和板卡,无法享受芯片板卡等上游核心技术带来的高毛利率,中游终端厂商存在向上游元器件切入的意愿,从而推动上游芯片、板卡、天线端的国产化替代进程;而下游运营服务将于 5G、AI、工业互联网等“新基建”版块共同发力,预计落地后毛利水平向新基建看齐,毛利将超过 50%。从行业端来看,特殊市场(军用市场)的毛利水平高于行业市场及大众市场。

北斗应用标配化。截至 2019 年底,国产北斗兼容型芯片及模块销量已突破 1 亿片,国内卫星导航定位终端产品总销量突破 4.6 亿台,其中具有卫星导航定位功能的智能手机销售量达到 3.72 亿台。目前,含智能手机在内采用北斗兼容芯片的终端产品社会总保有量已超过 7 亿台/套,北斗应用正在诸多领域迈向“标配化”发展的新阶段。

“北斗+”和“+北斗”应用深入推进。近几年来,北斗创新应用已经深入融合到许多产业的转型升级发展之中,其他行业,如汽车、高铁、能源、矿产、邮政、移动通信、交通物流、互联网服务等领域的骨干企业,主动“+北斗”发展,逐步开拓形成企业新增业务,成为产业新生力量,从而极大促进了我国卫星导航与位置服务产业的整体发展,对总体产值的贡献正在显著提高。目前,北斗系统的行业应用领域目前主要集中于交通运输、电力应用、农业、测量测绘、市政管理等。在政策推动下,北斗在关键领域的应用全面铺开。

北斗三号全球组网的完成,预计将大大刺激北三相关的芯片、终端等产品在运用、高精度、交通导航等行业的需求。北斗系统在公路导航、军事应用、关节基础设施、铁路、海事定位、个人消费应用、精细农业、地理测绘、紧急救援等领域具有巨大的商业价值,尤其在军用、高精度、智能汽车等方面重点发力。

北斗装备是我国军工信息化和军用国产化的重要组成部分。全球卫星导航系统(GNSS)作为特殊机构信息化的重要一环,为军事装备提供定位、授时、导航服务,在战争领域已得到广泛应用。而我国的北斗系统在军用领域的大规模应用则不仅是军工信息化的关键部分,还有助于实现军用国产化,提供导航定位、精确制导、作战部队定位、精确授时、短报文通信等功能,进一步保障国防安全。

北斗三号全球组网完成,军用北斗三代产品将迎来换装高峰期。2020年我国进入“十三五”规划末期,且军改后特殊行业将进行补偿性采购,近几年军费预算执行能力有望加大。目前,我国国防支出进入适度增长阶段,2019 年国防开支总额达到约 1.19 万亿元。近 10 年来我国国防支出结构持续优化,装备费占比提升至 41%,市场占比将逐年拉大,国内军用北斗系统将达到世界先进水平,有望迎来军用设备的升级和军用导航市场规模的扩大。若参照美军用 GPS 采购费约占军费 1.5%估算,预计 2023 年我国北斗在军用市场空间将超过 200 亿。

单兵装备北斗配备率与市场预期较大,且未来几年有望进一步提升。在军用北斗市场中,单兵装备中北斗终端装备率的拉升有望成为新一轮增长点。根据《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮(2019)》,2020 年北斗单兵装备的配备率将达到 80%。且配合北三组网后相关军品更新换代,预计单兵装备更换所产生的北斗军品产品需求缺口较大。将拥有较大的增长空间。

我军装备采购密度显著上升,回暖趋势显著。根据全军装备采购信息网数据,近 4 年来我国军用采购公告中招标公告数量及采购公告数量都呈现波动上升趋势,侧面印证了我国军用装备采购领域需求端的释放潜力。军改编制变化后,对国防信息化的要求提高,无论是核心主战装备的需求变化还是联合作战指挥体系,都将提高军方对北斗终端的需求。考虑北斗三号组网叠加招投标正常化双方面的影响,北斗的单兵和战机终端或将恢复性增长。考虑全球组网的系统调试时间及正式投入使用,预计2020 年下半年到 2021 年将迎来军用北斗订单新一轮增长,十四五北斗国防市场仍将保持高速增长态势,未来军用北斗具备广阔的市场空间。

机器级北斗运营应用值得关注,智能网联汽车或成北斗大众市场最有可能爆发的领域。北斗在下游运营端未来将建立完整的时空大数据平台、地理空间数据平台,愿景蓝图宏阔。但我们认为,数据级、系统级高精度应用属于北斗产业发展的高级进化形态,大部分市场还未打开;而机器级的应用近期突破性发展可期,值得重点关注。智能网联汽车包括智能汽车、自动驾驶、车路协同三大板块。其中自动驾驶量产变现尚且遥远,车路协同也需要与智慧城市协同布置,而智能汽车已经在蓬勃发展推进之中。

智能汽车与北斗的结合点在无线通信和自主行驶两方面。智能汽车主要有两个标准。第一个标准是车用无线通信网络(V2X),像手机使用的移动互联网一样,负责数据信息传递与交换。其中,V 代指车辆,2 意为面向,X 代表所有与车产生交互的对象,包括车、人、道路基础设施、运营商网络等,在无线通信网络建设中,北斗通信服务和移动通信双网互通,地基与天基协同作战,建立车用应急系统,实现北斗系统与智能汽车信息互联;智能汽车的第二个标准是自动驾驶,用于判断车辆的“智力”,即能否在人工部分干预或完全不干预的情况下安全自主行驶。从技术层面看,智能驾驶需要定位导航、环境感知、路径规划、决策控制,定位导航技术决定车辆高精度位置和姿态感知,是核心技术之一。可以说,北斗系统是智能汽车的眼睛。

智能网联汽车用户发展迅速。预计 2020 年车联网用户数将突破 4000 万,智能网联汽车有望成为北斗在大众应用市场最快的落地赛道。在汽车电子领域较早布局的北斗企业或将拥有赛道先占优势,如北斗星通在汽车电子领域已处于第二梯队的头部,在汽车电子领域已达十亿级规模,且已在自身汽车电子产品中运用北斗芯片。

智能网联汽车持续受到政策激励,《智能汽车创新发展战略》提出发展具体时间节点要求。当前,发展智能网联汽车已经上升为国家战略,2016年以来,多部委出台的一系列政策支持智能网联汽车的发展。2020 年 2月发布的《智能汽车创新发展战略》其中特别提到,智能汽车要建设覆盖全国的车用高精度时空基准服务能力,这意味着北斗导航卫星系统加速向场景应用落地。

5G 技术特性与车联网需求高度吻合,为智能网联汽车的快速落地提供必要条件。我国车联网目前处于智能网联汽车阶段,未来与 5G 结合为必经之路。5G 是 4G 的延伸,其技术特性与自动驾驶业务需求高度吻合,具有高传输、低延时、高稳定等技术特性,可以为车联网提供较多支持,比如高清视频信息传输、行车信息和控制信息及时交互等。

北斗地基建设已初具规模,为智能网联汽车打下坚实的基础。北斗星基增强系统北斗卫星导航系统的重要组成部分,通过地球静止轨道卫星搭载卫星导航增强信号转发器,可以向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息,实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进。截止 2019 年 11 月,“全国一张网”拥有 2500 多座北斗地基增强站。该系统具备在全国陆地范围内,提供实时米级、分米级、厘米级,后处理毫米级高精度定位基本服务能力,在 5G 基站辅助定位、北斗地基增强系统的支持下,我们预计北斗三号系统可满足车联网对高精度、高可用性定位的需求。

我国车联网目前属于智能网连汽车阶段,大量智能汽车项目试运行中。交通运输领域早已出现北斗系统的身影。截至 2019 年 12 月,国内超过650 万辆营运车辆、4 万辆邮政和快递车辆,36 个中心城市约 8 万辆公交车上的导航设施应用了北斗系统,建成了全球最大的营运车辆动态监管系统。随着市场的快速发展,北斗系统与智能汽车的变革序幕正在缓缓拉开。2019 年底,利用北斗高精度设备,某国内汽车企业与中国移动在上海洋山深水港启动了“5G+自动驾驶重卡”示范运营,实现了港区特定场景下的高度自动驾驶,精确停车、自动化港机设备的交互,以及东海大桥队列行驶。2020~2022 年期间,北京市计划将北斗技术应用于冬奥会、城市精细化管理等七大应用示范工程,特别是突破 5G 融合北斗的室内外无缝定位技术,持续提升室外到室内,地面到地下的无缝连接时空信息服务。

智能汽车值得长期关注,北斗在汽车方面目前落地最彻底的领域在于道路营运汽车的车载北斗导航。2019 年 12 月交通部表态,要求 2020 年将在交通运输系统的道路客运车辆、城市里的配送车辆、公交车、长江干线的船舶以及飞机、火车全面推广使用北斗卫星的应用,要求在这些领域北斗覆盖率不低于80%。鉴于水路铁路民航、公交车等市场体量较小,因此我们只看在道路营运汽车领域的市场空间。截止 2019 年 4 月,国内超过 620 万辆营运车辆使用北斗导航卫星系统,而截止 2019 年年末国内道路营运车辆总数为 1165 万辆,得出北斗渗透率约 50%,假设 3-5年完成替换,每年替换率在 20%左右;营运车辆北斗服务费价格也就 300元-600 元之间,设备和一年服务费总价在 400 元-800 元之间,这里都取均值,可进一步得出设备费单价均价在 150 元左右,因此估算得到每年北斗营运汽车领域的市场空间在 50 亿人民币左右。

北斗为智慧城市多方面赋能。北斗卫星导航系统是智慧城市的重要基础设施之一,在市政管理、电力电网、供水排水、智慧交通、智慧养老等多种行业提供了北斗高精度服务。截至目前,我国智慧城市试点名单近300 个,随着物联网、云计算等技术的发展,智慧城市作为新型信息化的城市形态,未来发展前景广阔。

北斗在市政管理方面的应用已渐成规模化趋势。截止 2018 年,“燃气+北斗”模式使燃气泄漏主动发现率由 70%提高至 90%,为事故抢修赢得了“黄金半小时”,显著降低了燃气管网安全运营风险,把燃气行业的风险预警与安全管理水平提升到一个全新的高度,可以预见未来会有更多城市采用“燃气+北斗”模式改造、管理和运营现有燃气管网。根据中国卫星导航定位协会预测,车载/手持北斗燃气泄漏检测市场规模将达到每年 40 亿元以上,而燃气行业的北斗应用市场规模就将达到每年 70亿元。不仅如此,北斗燃气应用模式已经逐渐扩展到城市供水排水、城镇供热、市政工程建设等其他方面,“燃气+北斗”模式正在向“市政+北斗”模式 转变。

电力传输时间同步涉及国家经济民生安全,北斗应用势在必行。电力管理部门通过使用北斗系统的授时功能,实现电力全网时间基准统一,保障电网安全稳定运行。北斗功能主要包括电网时间基准统一、电站环境监测、电力车辆监控等应用,其中电网时间基准统一等迫切需要高精度北斗服务。截至 2018 年底,国家电网公司已建设完成北斗基准连续运行参考站 200 座,为 23 条国网级重要输电通道,合计 70 个高风险段、637 公里,61 个中风险段、1093 公里区域提供北斗高精度位置服务,形成覆盖重庆、四川、甘肃等 13 省市的 35kV 及以上的输电线路地质灾害专业监测网络。

北斗在车路协同智慧交通中的应用越来越受到重视。2020 年 5 月,交通运输部发布《关于深入推进公路工程技术创新工作的意见(征求意见稿)》,要求加快推动智能感知、北斗系统、5G 通信等技术在公路工程技术中的深入应用。在推广智慧公路领域,加大不停车收费技术推广应用力度,推动不停车支付技术的多场景应用。加快推进智能感知、5G通信、高精度定位和边缘计算等技术在公路工程和路网管理中的应用,依托公路复杂交通环境的测试和试验,推动车路协同技术发展和智慧公路建设,推动形成完全国产化的完整产业链。大力推进北斗卫星导航系统在公路基础设施的系统应用。智慧交通已经在公路试点运行顺利。例如,2019 年 7 月,南昌市在扩大了北斗高精度定位技术的自由流公路收费研究验证范围,通过北斗定位、自由流通行、云收费三大模块,实现无障碍通行和无感支付的超强功能,轻松实现货畅其流、人畅其行的智慧出行,极大提升出行者的体验。再例如,2020 年 3 月,“浙江省智慧高速公路”项目已经将基于北斗的车路协同要求纳入建设方案,要求在莫干山收费站和莫干山服务区建设北斗地基增强系统基准站,构建起覆盖杭州绕城西复线智慧公路试点项目沿线的高精度空间信息基准体系,以满足杭州绕城西复线高速公路示范路段运行控制的精准化管理与服务。

我国精准农业水准距美国仍存在较大距离,具有明显增量空间。2018年底,由我国自主研发的北斗智能化农机监 控终端设备在 21 个省市区、378 个县市、1200 多个农场推广应用,累计装机量超过 30000 台,覆盖6000 多万亩耕地。目前我国自动驾驶系统在农机上渗透率低于 1%,远远落后于美国 40%的渗透水平,具有明显的增量空间。北斗农业市场有望在北斗前装、存量农机北斗化、智能化远程监控平台和农机共享等方面出现显著的增长点。

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