北鬥三號衛星導航系統全面開通:千億產業化落地疾行
2021年01月05日00:31

  原標題:北鬥三號衛星導航系統全面開通: 千億產業化落地疾行

  壽命長達12-14年的北鬥系統已在交通運輸、公共安全、氣象預報、救災減災等領域產生顯著的經濟和社會效益,預計到2025年,北鬥衛星導航產值規模有望達6440億元。

  2020年對於整個北鬥衛星導航系統產業鏈而言,都是一個有歷史性意義的年份。

  2020年6月23日,伴隨最後一顆靜止軌道衛星(GEO)成功上天,北鬥三號全球衛星導航系統完成全球組網。7月31日,北鬥三號全球衛星導航系統正式開通。

  自此,代表中國科研實力的衛星導航系統開始為全球提供服務,中國也正式成為全球第三個獨立擁有全球衛星導航系統的國家,進而把時空信息安全完全自主化地掌握在自己手中。

  成為全球衛星導航系統核心供應商的一員之後,接下來更重要的就是在各行各業中的技術落地。據《2020中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》(下稱“白皮書”)預測,2020年我國在該產業的總體產值達4000億元,且呈穩定成長性,在2019年總產值為3450億元,相比前一年上升了14.39%。

  近日,中海達董事長廖定海在接受21世紀經濟報導記者專訪時表示,“接下來相關產業上下遊和應用場景會快速推進。最重要的就是,如何把產業需求應用落地做好。誰能用好,誰就能獲得更大收益。”

  根據北鬥衛星導航系統工程總設計師楊長風的理解,“北鬥應用只受人類想像力限製”。這也意味著在未來,只要與定位、時間信息、通信能力相關的場景,都有可能對北鬥系統有應用需求,那將是龐大的市場想像空間。

  26年自主化

  迭代躋身全球主流

  從1994年我國啟動北鬥一號衛星導航系統的建設,到2020年7月正式啟用能夠為全球提供服務的北鬥三號衛星導航系統,26年來通過“三步走”的發展戰略,我國的衛星導航系統已經成為具備全面自主化能力的產物,得以為全人類提供服務。

  在2020年11月舉行的世界5G大會上,楊長風在演講中表示,北鬥三號正式開通以來,系統運行平穩,經過評估,北鬥系統全球範圍定位精度優於10米,測速精度優於0.2米/秒,授時精度優於20納秒。

  他同時指出,北鬥三號核心器部件國產化率達到100%,北鬥已形成完整產業鏈,基礎產品已實現自主可控,性能指標與國際主流產品相當。如今,國產北鬥導航型芯片模塊銷量已突破億級規模。

  從發展脈絡來看,雖然北鬥三號系統起步略晚,但走到如今,已是能夠與其他衛星導航系統並駕齊驅的產物。

  而基於發展路線不同,北鬥三號還具備更豐富的能力可被挖掘。

  由於我國採用的是獨有的“地球靜止軌道衛星(GEO)+傾斜地球軌道衛星(IGSO)+中圓地球軌道衛星(MEO)”中高軌混合星座架構,在定位精度等方面可以有更優異的表現。

  廖定海向記者分析,全球其他主要衛星導航系統採取以動態衛星為主的策略,核心目的是通過在每個地方保證有3顆以上衛星,進而讓最少數量的衛星進行運作。

  而北鬥系統採用的靜止軌道衛星+非靜止軌道衛星組合方式,背後原理在於,衛星分佈越分散,衛星構成的空間立方體體積就越大,對用戶的定位精度也會更高。“三類衛星的組合,相比單純依靠某一類衛星的定位精度會表現更優,也即幾何分佈因子更好。”他指出。

  更重要的是核心部件的全面自主化,這包括芯片、模塊、高精度板卡、天線等主要環節。

  “相比北鬥二號,北鬥三號系統在底層技術方面解決的最大問題是整個衛星框架的精度問題,包括從原子鐘這類核心器件方面著手解決這些挑戰等。”廖定海告訴記者,在底層能力方面,中海達已經推出相關射頻芯片,隨著北鬥三號系統信號調製方式的正式確定,預計在2021年,具備公司自主能力的基帶芯片也將面市。

  “對於中海達來說,向上遊延伸,一方面是為了滿足自主可控,保證未來發展的可擴展性,另一方面也是為了降低應用落地成本。”他補充道。

  在此背景下,圍繞著北鬥系統全面服務全球的技術應用也在如火如荼地展開。

  打開千億產業化市場

  根據“白皮書”統計,北鬥系統已在交通運輸、公共安全、氣象預報、救災減災等領域產生顯著的經濟和社會效益,預計到2025年,我國北鬥衛星導航產值規模有望達6440億元,北鬥產值產比有望大幅抬升。

  其中,產值貢獻較大的領域當屬交通領域。據中信證券綜合統計,在2019-2029年間,GNSS(全球衛星導航系統)在公路領域的收入貢獻將占總體收入的55%,消費者解決方案部分的收入佔比約為38.3%。在其他市場中,地理測繪將佔據重要收入貢獻。

  廖定海向記者分析,“北鬥系統未來落地的最大方向,當屬新興信息化。”他續稱,這主要包括自動駕駛、智能機器人、物聯網等智能應用。尤其將集中在對高精度的訴求方面,比如自動駕駛這種需要釐米級定位精度的領域。“北鬥導航應用在自動駕駛領域不僅僅是獲得位置信息的問題,還需要複雜的技術支援,包括地基增強系統和星際增強系統等能力的融合。”

  據介紹,中海達此前已與一些車企在高精度地圖、高精度位置裝備等方面開展合作,正與上汽合作打造高精度地圖運營商。

  “在全國的高精度數據已經採集完畢。未來這些數據計劃開放給所有車廠,因為我預計在2022年,L3級別的自動駕駛將快速普及。”廖定海指出。

  由於北鬥系統具備特有的全球位置報告和短報文通信等能力,由此也可以開拓出更多新興應用空間。2020年以來,國家自然資源部就在著力推動該系統在普適化監災等領域的應用。

  “目前,全國正在建設一張災害監測網,計劃短期內將建設2萬多個站點。”廖定海向記者表示,這也是中海達正著力發展的方向。

  據介紹,不同於應急監災主要以一定範圍的滑坡、泥石流及崩塌等地質災變體為監測對象,普適化地質災害監測設備可以對突發重大災情險情進行快速布設與快速監測,有精度適當、成本較低、推廣適用性強等特點,足以應對滑坡崩塌分佈範圍廣、災害成因機理複雜多樣的難題。

  而相比北鬥一號,北鬥三號系統的短報文通信容量已經提升近20倍。廖定海向記者指出,傳輸容量和速度大幅提升,意味著可以做到類似微信語音的聊天方式。

  由此,北鬥系統將在地面通訊被破壞後的應急通信、海洋場景等極端環境下的應用具備剛性需求。

  尤為重要的是,隨著普適性監災的全國化推進、芯片等底層自主化能力的深化,相關應用成本快速下降,將為進一步技術普及帶來更大推動力。

  “北鬥+”的未來

  隨著5G已經在我國逐步推進大規模商用進程,未來北鬥+5G無疑將進一步惠及各行各業。

  在世界5G大會期間,楊長風曾表示,北鬥+5G未來可期。“衛星導航和移動通信有天然融合的基礎。”他解釋道,這是源於衛星導航可以支援移動通信網安全高效運行,反之,移動通信可以增強衛星導航的服務能力。

  “北鬥+5G的融合創新,將突破單一系統應用的局限性。”楊長風認為,通過北鬥+5G兩大新基建設施的彼此增強、互相賦能,可以形成泛在、無縫、高精度、高可信的PNT(定位導航授時能力)服務能力,助力自動駕駛、智能交通等高新技術產業發展。“相信未來,能夠通信的地方就能導航,能導航就能通信,這一願景將成為現實。”

  除了國內已經在諸多領域開始了北鬥應用的深入探索,實際上在國際市場,尤其在“一帶一路”沿線國家,北鬥系統也早早開啟了支援服務。據統計,目前國產北鬥產品已經輸出到了120多個國家和地區。

  “四大系統的兼容將是未來產業發展的主流趨勢。”廖定海告訴記者,因此北鬥系統的應用未來必然會走向全球化。“在所有衛星導航供應商共同支援下,雖然可能感覺不出來具體是北鬥在發揮作用,但互通、互用、相互兼容是大勢所趨。除了在國內發展產業落地,把裝備、設備、應用等帶出國外,也將帶動整個北鬥系統產業鏈的發展。”

  他進而向記者分析,國產北鬥系統在全面自主化的發展脈絡之下,走向國際市場將具備足夠的技術能力和性價比優勢,如此來看,代表中國實力的北鬥產業鏈企業未來有望在國際市場佔據GNSS應用領域的較大比例份額。

  “中海達目前的出海主要包括裝備出口和幫助建設基站兩個方面。”他表示,尤其在2020年全球新冠肺炎疫情影響之下,海外國家對相關裝備的需求旺盛,近些年來這一業務一直處於較高增速;幫助建設基站,則可以借此讓海外國家在未來更好感受到對地災監測等領域的應用落地。“目前我們的業務在亞太地區發展較快,韓國和俄羅斯市場容量都比較大。”

  接下來,面向新一代北鬥系統的演進還在持續,對於全球四大衛星導航系統來說,2035年都將是下一個重要節點。

  根據楊長風此前介紹,一顆北鬥導航衛星的設計壽命是10-12年,從北鬥二號的經驗來看,衛星可以服務12-14年,之後會進入“墳墓軌道”,屆時就需要進行衛星替換。

  而按照國家層面的定義,在2035年前,中國將建成更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系,為未來智能化、無人化發展提供核心支撐,構建覆蓋天空地海、基準統一、高精度、高智能、高安全、高效益的時空信息服務基礎設施。

  屆時,由北鬥系統所打開的市場空間,以及代表國家底層技術實力的核心產業環節,無疑將迎來新一階段、更為廣闊的發展機遇。

  (作者:駱軼琪 編輯:李清宇)

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