北斗三号卫星导航系统全面开通:千亿产业化落地疾行

原标题:北斗三号卫星导航系统全面开通: 千亿产业化落地疾行

寿命长达12-14年的北斗系统已在交通运输、公共安全、气象预报、救灾减灾等领域产生显著的经济和社会效益,预计到2025年,北斗卫星导航产值规模有望达6440亿元。

2020年对于整个北斗卫星导航系统产业链而言,都是一个有历史性意义的年份。

2020年6月23日,伴随最后一颗静止轨道卫星(GEO)成功上天,北斗三号全球卫星导航系统完成全球组网。7月31日,北斗三号全球卫星导航系统正式开通。

自此,代表中国科研实力的卫星导航系统开始为全球提供服务,中国也正式成为全球第三个独立拥有全球卫星导航系统的国家,进而把时空信息安全完全自主化地掌握在自己手中。

成为全球卫星导航系统核心供应商的一员之后,接下来更重要的就是在各行各业中的技术落地。据《2020中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》(下称“白皮书”)预测,2020年我国在该产业的总体产值达4000亿元,且呈稳定成长性,在2019年总产值为3450亿元,相比前一年上升了14.39%。

近日,中海达董事长廖定海在接受21世纪经济报道记者专访时表示,“接下来相关产业上下游和应用场景会快速推进。最重要的就是,如何把产业需求应用落地做好。谁能用好,谁就能获得更大收益。”

根据北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风的理解,“北斗应用只受人类想象力限制”。这也意味着在未来,只要与定位、时间信息、通信能力相关的场景,都有可能对北斗系统有应用需求,那将是庞大的市场想象空间。

26年自主化

迭代跻身全球主流

从1994年我国启动北斗一号卫星导航系统的建设,到2020年7月正式启用能够为全球提供服务的北斗三号卫星导航系统,26年来通过“三步走”的发展战略,我国的卫星导航系统已经成为具备全面自主化能力的产物,得以为全人类提供服务。

在2020年11月举行的世界5G大会上,杨长风在演讲中表示,北斗三号正式开通以来,系统运行平稳,经过评估,北斗系统全球范围定位精度优于10米,测速精度优于0.2米/秒,授时精度优于20纳秒。

他同时指出,北斗三号核心器部件国产化率达到100%,北斗已形成完整产业链,基础产品已实现自主可控,性能指标与国际主流产品相当。如今,国产北斗导航型芯片模块销量已突破亿级规模。

从发展脉络来看,虽然北斗三号系统起步略晚,但走到如今,已是能够与其他卫星导航系统并驾齐驱的产物。

而基于发展路线不同,北斗三号还具备更丰富的能力可被挖掘。

由于我国采用的是独有的“地球静止轨道卫星(GEO)+倾斜地球轨道卫星(IGSO)+中圆地球轨道卫星(MEO)”中高轨混合星座架构,在定位精度等方面可以有更优异的表现。

廖定海向记者分析,全球其他主要卫星导航系统采取以动态卫星为主的策略,核心目的是通过在每个地方保证有3颗以上卫星,进而让最少数量的卫星进行运作。

而北斗系统采用的静止轨道卫星+非静止轨道卫星组合方式,背后原理在于,卫星分布越分散,卫星构成的空间立方体体积就越大,对用户的定位精度也会更高。“三类卫星的组合,相比单纯依靠某一类卫星的定位精度会表现更优,也即几何分布因子更好。”他指出。

更重要的是核心部件的全面自主化,这包括芯片、模块、高精度板卡、天线等主要环节。

“相比北斗二号,北斗三号系统在底层技术方面解决的最大问题是整个卫星框架的精度问题,包括从原子钟这类核心器件方面着手解决这些挑战等。”廖定海告诉记者,在底层能力方面,中海达已经推出相关射频芯片,随着北斗三号系统信号调制方式的正式确定,预计在2021年,具备公司自主能力的基带芯片也将面市。

“对于中海达来说,向上游延伸,一方面是为了满足自主可控,保证未来发展的可扩展性,另一方面也是为了降低应用落地成本。”他补充道。

在此背景下,围绕着北斗系统全面服务全球的技术应用也在如火如荼地展开。

打开千亿产业化市场

根据“白皮书”统计,北斗系统已在交通运输、公共安全、气象预报、救灾减灾等领域产生显著的经济和社会效益,预计到2025年,我国北斗卫星导航产值规模有望达6440亿元,北斗产值产比有望大幅抬升。

其中,产值贡献较大的领域当属交通领域。据中信证券综合统计,在2019-2029年间,GNSS(全球卫星导航系统)在公路领域的收入贡献将占总体收入的55%,消费者解决方案部分的收入占比约为38.3%。在其他市场中,地理测绘将占据重要收入贡献。

廖定海向记者分析,“北斗系统未来落地的最大方向,当属新兴信息化。”他续称,这主要包括自动驾驶、智能机器人、物联网等智能应用。尤其将集中在对高精度的诉求方面,比如自动驾驶这种需要厘米级定位精度的领域。“北斗导航应用在自动驾驶领域不仅仅是获得位置信息的问题,还需要复杂的技术支持,包括地基增强系统和星际增强系统等能力的融合。”

据介绍,中海达此前已与一些车企在高精度地图、高精度位置装备等方面开展合作,正与上汽合作打造高精度地图运营商。

“在全国的高精度数据已经采集完毕。未来这些数据计划开放给所有车厂,因为我预计在2022年,L3级别的自动驾驶将快速普及。”廖定海指出。

由于北斗系统具备特有的全球位置报告和短报文通信等能力,由此也可以开拓出更多新兴应用空间。2020年以来,国家自然资源部就在着力推动该系统在普适化监灾等领域的应用。

“目前,全国正在建设一张灾害监测网,计划短期内将建设2万多个站点。”廖定海向记者表示,这也是中海达正着力发展的方向。

据介绍,不同于应急监灾主要以一定范围的滑坡、泥石流及崩塌等地质灾变体为监测对象,普适化地质灾害监测设备可以对突发重大灾情险情进行快速布设与快速监测,有精度适当、成本较低、推广适用性强等特点,足以应对滑坡崩塌分布范围广、灾害成因机理复杂多样的难题。

而相比北斗一号,北斗三号系统的短报文通信容量已经提升近20倍。廖定海向记者指出,传输容量和速度大幅提升,意味着可以做到类似微信语音的聊天方式。

由此,北斗系统将在地面通讯被破坏后的应急通信、海洋场景等极端环境下的应用具备刚性需求。

尤为重要的是,随着普适性监灾的全国化推进、芯片等底层自主化能力的深化,相关应用成本快速下降,将为进一步技术普及带来更大推动力。

“北斗+”的未来

随着5G已经在我国逐步推进大规模商用进程,未来北斗+5G无疑将进一步惠及各行各业。

在世界5G大会期间,杨长风曾表示,北斗+5G未来可期。“卫星导航和移动通信有天然融合的基础。”他解释道,这是源于卫星导航可以支持移动通信网安全高效运行,反之,移动通信可以增强卫星导航的服务能力。

“北斗+5G的融合创新,将突破单一系统应用的局限性。”杨长风认为,通过北斗+5G两大新基建设施的彼此增强、互相赋能,可以形成泛在、无缝、高精度、高可信的PNT(定位导航授时能力)服务能力,助力自动驾驶、智能交通等高新技术产业发展。“相信未来,能够通信的地方就能导航,能导航就能通信,这一愿景将成为现实。”

除了国内已经在诸多领域开始了北斗应用的深入探索,实际上在国际市场,尤其在“一带一路”沿线国家,北斗系统也早早开启了支持服务。据统计,目前国产北斗产品已经输出到了120多个国家和地区。

“四大系统的兼容将是未来产业发展的主流趋势。”廖定海告诉记者,因此北斗系统的应用未来必然会走向全球化。“在所有卫星导航供应商共同支持下,虽然可能感觉不出来具体是北斗在发挥作用,但互通、互用、相互兼容是大势所趋。除了在国内发展产业落地,把装备、设备、应用等带出国外,也将带动整个北斗系统产业链的发展。”

他进而向记者分析,国产北斗系统在全面自主化的发展脉络之下,走向国际市场将具备足够的技术能力和性价比优势,如此来看,代表中国实力的北斗产业链企业未来有望在国际市场占据GNSS应用领域的较大比例份额。

“中海达目前的出海主要包括装备出口和帮助建设基站两个方面。”他表示,尤其在2020年全球新冠肺炎疫情影响之下,海外国家对相关装备的需求旺盛,近些年来这一业务一直处于较高增速;帮助建设基站,则可以借此让海外国家在未来更好感受到对地灾监测等领域的应用落地。“目前我们的业务在亚太地区发展较快,韩国和俄罗斯市场容量都比较大。”

接下来,面向新一代北斗系统的演进还在持续,对于全球四大卫星导航系统来说,2035年都将是下一个重要节点。

根据杨长风此前介绍,一颗北斗导航卫星的设计寿命是10-12年,从北斗二号的经验来看,卫星可以服务12-14年,之后会进入“坟墓轨道”,届时就需要进行卫星替换。

而按照国家层面的定义,在2035年前,中国将建成更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系,为未来智能化、无人化发展提供核心支撑,构建覆盖天空地海、基准统一、高精度、高智能、高安全、高效益的时空信息服务基础设施。

届时,由北斗系统所打开的市场空间,以及代表国家底层技术实力的核心产业环节,无疑将迎来新一阶段、更为广阔的发展机遇。

(作者:骆轶琪 编辑:李清宇)

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