北斗行业的历史机遇:高精度(上)
北斗行业的历史机遇:高精度(上)
 

更新时间:2014-10-27 11:38:29
 


北斗行业的历史机遇:高精度(上)

作者:宏源证券 赵国栋 顾海波

投资要点:

(一)北斗三频系统为国内企业带来弯道超车机会,时间窗大约3~5年

(二)高精度是北斗产业从“有没有”到“好不好”转变的关键

(三)军工和行业应用需求最大,民用领域替代GPS进展缓慢

报告摘要:

(一)北斗B3频段仅对内资厂商开放,极大提高定位精度。目前,北斗B3频段没有对国外厂商开放,仅对内资开放。而利用北斗独特的三频(B1/B2/B3)系统,定位精度将最高达到厘米级。考虑到市场对高精度的热情,国内厂商占据了一个弯道超越GPS的极好机会。

(二)从“有没有”到“好不好”,高精度是关键。目前北斗相关公司越来越多,应重点关注有先进核心技术的公司,重点解决性能“好不好”的问题。一旦应用开始放量,性能优异的核心器件最先获益。同时,由于北斗要完成对GPS的替换,因此,北斗芯片一开始就要在性能和可靠性上与GPS芯片相当。性能的主要指标是高精度和高动态。关注那些有先进芯片和终端技术的公司

(三)军工/公共安全/行业应用需求最大,消费类领域替代GPS进展缓慢。军用北斗受国家军事安全驱动,公共安全是维稳客观需要,行业应用受政策驱动。从GPS的应用市场以及目前的政策分布看,交通运输行业有可能最先放量且规模最大。由于技术和成本原因造成消费类领域替代GPS进展缓慢。

(四)重点公司:行业应用领域关注合众思壮、北斗星通;合众思壮通过收购全球第三的Hemisphere获得高精度芯片和板卡技术,目前在国内技术领先;北斗星通芯片技术先进,目前已经规模出货。军事应用领域关注振芯科技,其在军用终端的评测中获得多项第一。华力创通在军用领域实力也较强,民用领域芯片芯片已经开始出货。

(五)风险提示。行业放量延期;芯片性能不达预期;市场对高精度需求不达预期;竞争加剧;军队采购延期。

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一、投资观点概要

1.北斗三频系统为国内卫星导航企业带来行业性机会

现在中国的北斗系统,是世界唯一的三频系统(B1/B2/B3),北斗系统在短期之内是全世界最领先的,这为国内卫星导航企业提供了一个弯道超车的机会。中国政府不会对国外企业公开B3频数据,这对中国卫星导航企业是一个历史机遇。

2.从“有没有”到“好不好”的转变,高精度是致胜关键。

在北斗二代组网期间,不少厂家通过自研和并购,形成完整的北斗产业链,打通“芯片—模块—天线”甚至运营等环节,解决了北斗终端“有没有”的问题。军用和行业应用领域出现了一些示范性北斗运营项目,充分论证了北斗系统完全“可以用”。下一阶段就是解决“好不好用”的问题。目前,市场上北斗终端已经存在不少,重点在于研发出性能优秀的芯片和板卡,以满足市场需求,解决“好不好”的问题,属于典型的技术驱动阶段。特别是在有高精度高性能GPS做对比的情况下,北斗芯片的性能显得格外重要。谁的芯片和终端性能卓越,谁就能在接下来的军用和商用采购中占据主导。“好不好”的标准是高精度和高动态。高精度是行业应用的杀手锏,高动态是军用杀手锏。以合众思壮为例,该公司通过收购Hemisphere的高精度部门和配套业务,不仅获得了该领域的一系列专利,同时也获得了世界级的明星研发团队,研发实力一举跃至全球第三。公司已经推出两款三模六频的高精度板卡进行小规模测试。公司依托强大的研发平台和优异的产品性能,在精准农业和公安领域已有斩获。

3.军用、公共安全和行业应用(特别是交通运输)领域需求最大。

根据我们的估算,北斗军用市场大约在280亿元的规模。由交通部等三部委联合下发的《道路运输车辆动态监督管理办法》将于2014年7月1日执行,该办法要求运营车辆安装卫星。我们预计,交通运输应用将达每年300亿元规模。同时,根据GPS的发展历史,交通运输应用是GPS规模最大,增速最快的领域。公安移动互联终端市场处于发展初期,大客户成为业务主体。公安部已下达文件不再选择普通手机装备。目前全国有近200万警察、700万协警,预计3-5年将有80%会选用加固型产品,近8000亿维稳费用,行业拓展空间巨大。

二、四大全球卫星导航系统各有优劣

目前,共有4大主要的全球卫星导航系统,分别是:美国全球卫星定位系统(Global Positioning System-"GPS")、俄罗斯全球卫星导航系统(Глоба́льнаянавигацио́ннаяспу́тниковаясисте́ма-"GLONASS")、中国的北斗导航(Bei Dou(COMPASS)Navigation Satellite System)、欧盟的伽利略(GALILEO)。全球卫星导航系统主要应用在军事、行业、大众消费三大领域,通过卫星提供定位、导航、授时,其中我国的北斗导航系统还提供另外的双向通信功能。美国的GPS是目前唯一全面运行的卫星导航系统,占据全球90%以上的应用服务,在系统的成熟性、服务精度等方面都处于全球最领先的水平。俄罗斯的GLONASS目前也正在恢复建设中,并能提供一定的应用服务。中国的北斗二代导航系统在2012年底完成亚太地区组网,并于2011年底开始试运营。欧盟的伽利略系统正在建设中。由于卫星导航系统对国家战略安全以及民用领域起着重要作用,4大主流全球卫星导航系统所属国都已经做出较为明确的规划,计划加速建设或升级来构建新一代卫星导航系统。

1、美国全球定位系统(GPS)

由24颗卫星组成,分布在6条交点互隔60度的轨道面上,精度约为10米,军民两用。美国的GPS导航系统建设始于上世纪60年代后期,通过军码(P码)、民码(C/A码)两种信号在军用、民用领域中有着极为广泛的应用。2000年,美国政府取消SA(Selective Availability)政策,GPS民码精度得到极大的改善,利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到10米,极大的推动了GPS导航在民用产业的发展,目前GPS在民用领域占据垄断地位,市场份额超过90%。目前美国正在加速部署第三代GPS导航系统,由洛克希德.马丁公司和波音公司共同承担的GPSIII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。

2、俄罗斯“格洛纳斯”(GLONASS)系统

由24颗卫星组成,精度在10米左右,军民两用,设计2009年底服务范围拓展到全球。俄罗斯GLONASS导航系统由前苏联于80年代建设,之后由于苏联解体导致GLONASS一直没有得到较大的发展。2001年俄罗斯政府通过“GLONASS系统”联邦目标计划,宣布恢复建设,并于2007年取消所有民用限制。目前GLONASS导航系统市场规模比较小,主要是覆盖俄罗斯境内以及周边一些国家,随着俄罗斯政府近年来加大了对GLONASS系统的恢复性建设步伐,以及新一代系统的迅速发展,GLONASS未来有望成为全球卫星导航产业重要的组成部分。

3、欧洲“伽利略”(GALILEO)系统

由30颗卫星组成,定位误差不超过1米,主要为民用。2005年首颗试验卫星已成功发射。已经于2008年开通定位服务。GALILEO导航系统是欧盟正在建设中的卫星地位系统,于1999年2月提出计划,到2012年年底,已经有4个卫星在轨,预计到2014年底,将有18颗GALILEO卫星定位导航系统卫星进入轨道,并正式开始运营。但由于内部纷争不断,财务紧张,从目前进展看,很难按时完成组网。GALILEO导航系统是基于民用的全球导航系统,能与GPS和GLONASS系统实现互操作,主要提供公共服务(OS)、生命安全服务(SoLS)、商业服务(CS)、公共特许服务(PRS)、以及搜救服务(SAR)5种服务。

4、中国“北斗”系统

由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。定位精度10米。2012年12月27日,北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布,北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。北斗导航系统是我国自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,建设过程分为两个阶段,第一阶段为北斗试验导航系统(北斗一代),第二阶段为北斗导航定位系统(北斗二代)。作为后起之秀,北斗导航系统获得我国政府的大力支持,并提升为国家战略高度来发展,2012年底已完成发射16颗导航卫星,实现了亚太地区组网;2020年前将完成发射35颗导航卫星实现全球范围组网,并免费向全球提供导航定位信号。

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三、北斗导航是中国独立研发和运营的全球卫星导航系统

(一)北斗导航系统简介

北斗卫星导航系统﹝Bei Dou(COMPASS)Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。是继美国全球卫星定位系统(Global Positioning System-"GPS")和俄罗斯全球卫星导航系统(Глоба́льнаянавигационнаяспу́тниковаясисте́ма-"GLONASS")之后第三个成熟的卫星导航系统。系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度优于20m,授时精度优于100ns。

系统建设目标是:建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统,促进卫星导航产业链形成,形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系,推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。2012年12月27日,北斗系统空间信号接口控制文件正式版1.0正式公布,北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。2013年12月27日,北斗卫星导航系统正式提供区域服务一周年新闻发布会在国务院新闻办公室新闻发布厅召开,正式发布了《北斗系统公开服务性能规范(1.0版)》和《北斗系统空间信号接口控制文件(2.0版)》两个系统文件。北斗卫星导航系统和美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统及欧盟伽利略定位系统一起,是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务,包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户,提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。北斗卫星研制、发射及地面控制设施由中国航天科技集团主导,国家给予巨额补贴。北斗管理单位包括:

•北斗办---总装备部

•中国卫星导航系统管理办公室

•导航办----总参作战部测绘导航局

•中国卫星导航应用管理办公室

1、北斗系统组成

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成空间段包括5颗静止轨道(GEO)卫星和30颗非静止轨道卫星。其中30颗非静止轨道卫星包括27颗中园轨道(MEO)卫星和3颗倾斜同步轨道(IGSO)卫星。5颗静止轨道卫星定点位置为东经58.75°、80°、110.5°、140°、160°,中地球轨道卫星运行在3个轨道面上,轨道面之间为相隔120°均匀分布。5颗GEO不仅仅是为了双向通信,也是为了提高定位精度。若仅使用北斗24颗MEO方式,理论无差分站精度为垂直/高程:7.5/7.5米,还不能满足CAT-1,也就是航空一类近进的需求。而增加了5颗GEO之后,不仅满足了CAT-1,甚至在高密度可见星区可以实现无差分站1米内精度。

地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。

主控站主要任务是收集各个监测站段观测数据,进行数据处理,生成卫星导航电文和差分完好性信息,完成任务规划与调度,实现系统运行管理与控制等。注入站主要任务是在主控站的统一调度下,完成卫星导航电文、差分完好性信息注入和有效载荷段控制管理。监测站接收导航卫星信号,发送给主控站,实现对卫星段跟踪、监测,为卫星轨道确定和时间同步提供观测资料。用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。用户段包括北斗系统用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。系统采用卫星无线电测定(RDSS)与卫星无线电导航(RNSS)集成体制,既能像GPS、GLONASS、GALILEO系统一样,为用户提供卫星无线电导航服务,又具有位置报告以及短报文通信功能。

2、北斗系统主要参数

(1)时间系统

北斗时(BDT)溯源到协调世界时UTC(NTSC),与UTC的时间偏差小于100纳秒。BDT的起算历元时间是2006年1月1日零时零分零秒(UTC)。BDT与GPS时和Galileo时的互操作在北斗设计时间系统时已经考虑,BDT与GPS时和Galileo时的时差将会被监测和发播。

(2)坐标系统

北斗系统采用中国2000大地坐标系(CGS2000)。CGS2000与国际地球参考框架ITRF的一致性约为5个厘米。

(3)定位精度

北斗可免费为定位、测速和授时服务,目标为定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。北斗一代,定位精度最高可达20米(GPS可到10米),一般为25米,单向授时精度为100ns,双向授时精度20ns。北斗二代1期,定位精度10米,单向授时精度为50纳秒,测速精度为0.2米/秒。北斗二代在实现被动式定位的同是也保留了主动式定位技术(主动式定位只有GEO卫星才具备),综合了各自优点。

(4)频率参数

系统在L、S频段发播导航信号,L频段B1、B2和B3三个频点上发射开放和授权服务信号。

B1:1559.052MHz-1591.788MHz

B2:1166.22MHz-1217.37MHz

B3:1250.618MHz-1286.423MHz

3、北斗系统的三步走战略实施情况

按照“质量、安全、应用、效益”的总要求,坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则,北斗卫星导航系统按照“三步走”的发展战略稳步推进。具体如下:

第一步:2000年建成了北斗卫星导航试验系统,使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

第二步:建设北斗卫星导航系统,2012年左右形成覆盖亚太大部分地区的服务能力,并试运行,在小部分范围提供测试性服务。

第三步:2020年左右,北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力,并完成全球的定位与服务工作。

2012年10月,第16颗北斗导航卫星入轨,北斗区域导航完成亚太区组网。水平/垂直定位精度优于10m,测速精度优于0.2m/s,授时精度优于50ns。

2012年12月27日,北斗系统空间信号接口控制文件正式版1.0正式公布,北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。

4、北斗导航拥有位置报告和短报文双向通信能力

北斗二代在实现被动式定位的同是也保留了主动式定位技术(主动式定位只有GEO卫星才具备),综合了各自优点。由于北斗系统这种双向通信的能力,北斗相对于GPS系统还拥有位置报告和短报文功能。位置报告是指,发送自己的位置信息,让别人知道我现在的位置。短报文通信,军用版容量为120个汉字,民用版49个汉字。可作为应急指挥通信的有效手段。北斗虽启动较晚,但发展最快,未来6年将形成全球覆盖;从发展势头看,仅次于GPS系统。

四、军用、行业应用和大众消费是卫星导航的三大市场

全球卫星导航系统的三大功能是:导航、定位、授时。北斗系统还具有第四大功能:双向通信。这几大功能在军事、行业应用和大众消费领域起到了关键作用。

(一)卫星导航成倍提升军事力量

根据美军的使用经验,美国军用GPS的使用和精确制导武器的广泛应用大大减少了武器消耗量和战争费用。在海湾战争中,美国向伊拉克的重要目标发射288枚“战斧”巡航导弹,其中有259枚命中目标,命中率高达89%。全球定位系统对美军的帮助,体现在如下几个方面:

1.部队士兵

为士兵、特种部队等列装定位设备,使军队时刻掌握特种部队的位置情况和伤亡情况。队员一旦面临危险,立刻就能派出空中力量对敌方进行精准打击和对己方队员进行及时救援。海外战争期间,GPS成为美军陆军被标配,降低了人员伤亡,也极大地提高了战场信息的及时性和准确性。

2.航空炸弹、火箭弹等

为炸弹按照定位设备,可以极大提高炸弹的命中率和命中精度。加装了GPS制导的联合直接攻击炸弹在距离目标30公里处投下,命中精度可达10米以内。美军对MA270A1火箭炮加装GPS惯导组件,减少了80%的用弹量。美军利用GPS/INS制导组件作为宝石路系列激光制导炸弹的辅助制导模式。1999年科索沃战争中,美军使用了大量GPS/INS改装的航空炸弹。

3.制导炮弹、榴弹炮等

2006年,美国雷声与英国BEA公司联合开发出“神剑”GPS制导炮弹,在22公里射程的情况下,命中精度小于10米!目前,美国陆军已经接收了数万发XM982炮弹,并在2006年伊拉克战争中使用。2009年11月,美军开始精确迫击炮的研制工作。研制完成后将率先部署到阿富汗。精确迫击炮主要用于打击藏身在山脊和其他高地势地区的敌人。

4.战机、舰艇

美军为所有的战机和舰艇装备了GPS定位导航系统。在充分发挥定位和导航功能的同时,也能让指挥部实时收到飞机和舰艇的具体位置和实时状况,便于随时调整战斗部署。

(二)卫星导航在专用领域和大众消费领域的应用

卫星导航在行业应用领域得到广泛应用。

1.地理数据采集

采集地理信息数据,详细绘制地图等数据库。便于确认航点、航线和轨迹。

2.高精度测量

用于大地测量、资源勘探、地壳运动、工程测量和海洋测量等。

3.车辆调度和导航

精确显示车辆所处位置、速度和方向,方便进行车辆调度和监控。

4.航空航海

可用于救援、导航、定位和港口运作等。

5.授时

通过原子钟下发授时电文给用户。用户可以非常方便地实时地得到高精度时

间信息。可用于基站等的授时。

6.机械控制

应用于精准农业拖拉机控制,道路桥梁施工建设等。

在大众消费领域,卫星导航主要用在:户外休闲,如登山、野外探险等;位置跟踪,如为了方便对老人和孩子以及其他需要保护的特殊群体的监护,实时得到被监控目标的运动轨迹和位置等;车辆跟踪,对车辆进行位置监控;车载导航,如根据实时导航信息,让你在开车时掌握方向和目的地。

(三)交通、海运、军事以及消费电子是GPS最重要的四个市场

卫星导航应用主要分为三类:军事应用、行业应用和大众消费。美国出于国家军事战略的考虑,GPS系统就是先军后民的发展顺序。最初是为军事原因建立,为军事目的服务,之后,扩展到海洋、航空、测绘等行业应用领域;最后扩展到大众消费领域。特别是2000年克林顿政府关闭SA(SelectiveAvailability),民用精度达到10米,民用GPS市场开始高速发展。从北美GPS的情况看,GPS设备收入从2005年的255亿美元增长到2010年的396亿美元,增长了55%以上。2010年,商业应用类GPS设备的销售额占总额的25%,而大众消费类和军事GPS设备占59%和16%。

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军事应用的增速最快。从增长率看,商业GPS设备的收入从2005年的46.8亿美元至2010年的1029.8亿美元,增加了120%,占2010年GPS设备总收入的近26%。非商业性(消费类)GPS设备,其中包括汽车,娱乐产品(掌上电脑,健身,运动硬件解决方案),手机和便携式消费电子设备),从2005年的176亿美元的到2010年的213亿美元,增加了22%,占2005-2010年期间GPS设备总收入的60%。军事GPS设备收入从2005年的32.4亿至2010年的79.9亿美元,增加了147%。在GPS商用市场中,地面交通和航海2010年分别占比41%和32%。其中地面交通2005年到2010年,市场规模增长250%,航海从2005年到2010年,市场规模增长97%。跟踪定位的增速最快,达到352%,但总量较小,仅占1%。

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上表中“占比%”列表示:1)GPS包含三大类应用。以2010年为例,行业应用占比26%,大众消费类占比53.8%,军事应用占比20.2%;2)在每一类中,进一步细分在该列表中的占比。以2010年为例,,地面交通在行业应用中占比40.9%。

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大众消费领域,包括汽车应用(主要是车载导航),休闲健身产品(包括手持终端、健康类、运动硬件解决方案等),融合设备(包括移动手台和各种便携消费电子,如手机等)。综上,地面交通、海运、军事以及消费电子是GPS最重要的四个市场。

五、北斗系统将按照军用和行业应用并举的方式发展

(一)北斗系统不具有独创性,要在军事和敏感行业领域替代GPS

鉴于国家信息安全考虑,很多行业信息化应用将越来越多的采购国内产品。而在卫星导航领域,中国的军用和民用导航系统一直严重依赖美国GPS。1996年台海危机的时候,解放军震惊地发现所有卫星导航参数全部中断。美国利用延时技术和干扰断网手段破坏了中国导弹发射诸元。2010年1月13日,GPS进行升级维护,中国电信CDMA现网中绝大多数省份出现GPS告警。部分厂家的基站设备在告警机制设置上,每隔12分钟有一秒钟的丢星现象,现网出现了大量网络告警。尽管未造成网络故障,但也给中国敲响警钟。因此,逐步替代现有的基于GPS的各种系统将是大势所趋。由于北斗本身并不具有独创性,因此没有必要延续GPS系统当年优先军用,然后再缓慢放开民用的发展历程。GPS的发展历程告诉我们:将军用和商用精度进行区分,可在满足和保障军用(<1m)的同时促进商用(<10m)领域发展;军用和商用并不矛盾,可互相促进。对于非商用领域(即大众消费领域),我们认为北斗替代GPS进程会比较缓慢。

1.GPS已经广泛应用在了大众消费的各个领域,占据全球90%以上的应用服务,呈现垄断地位。目前GPS芯片价格低廉,性能卓越,按照目前市场价格,GPS单模芯片国际价格大约2-3美元,加上关税,在国内市场价格约5-10美元之间。目前,北斗芯片的价格多在百元人民币,价格竞争力较差。各企业没有动力采用北斗导航芯片。北斗很难短期内切入大众消费领域而快速发展。

2.GPS在个人消费电子上已经随着智能手机的普及而普及。目前,智能手机和各种智能终端成了GPS应用的主要领域。而芯片厂商往往将GPS、蓝牙、WiFi等集成到一个芯片中。北斗若要在大众消费领域渗透,首先要被这种集成芯片厂商接受。市场上智能终端并没有对北斗的迫切需求,因而集成芯片厂商没有意愿和动力去开发或者购买北斗导航的知识产权。这就为北斗在这个领域的渗透又平添了一道障碍。

3.智能手机芯片主要掌握在美国和台湾地区公司手中。即使北斗在智能手机芯片中铺开,北斗也将作为智能手机芯片的一个小的附加功能,而国内北斗厂商也很难有机会分一杯羹。反倒是展讯等国内智能手机芯片厂商有可能因此获益。

4.目前,北斗仅在亚太区域完成布网,到2020年完成全球布网。我们认为,只有等北斗2020年完成全球覆盖,北斗才更容易在大众应用上普及,更能得到国际芯片大厂的支持。

因此,北斗将沿着军用和商用同步先行,非商用类应用随后紧跟的发展策略(尽管国家也在鼓励非商业领域的北斗导航产品,但我们认为,2020年北斗全球覆盖完成前后,大众消费领域可能爆发。届时,可能还需要国家具体政策支持)。

目前,我国出台了各项政策鼓励北斗导航在各行业应用的落地。各部委和地区也开展了很多北斗应用示范项目,以带动市场热情。

(二)军用受国家安全驱动,商用受政策驱动

1、军用是北斗最重要的市场

2014年5月,解放军总参谋部日前发布《中国人民解放军卫星导航应用管理规定》。《规定》自2014年6月1日起施行。《规定》是专门规范卫星导航应用管理工作的规章,对卫星导航应用的职责任务、规划计划、申请审批、应用组织、技术保障、安全管理等方面做出明确规定。

《规定》从实际出发,着眼提高北斗卫星导航系统的作战应用效能,遵循卫星导航应用的特点和规律,为卫星导航应用管理工作提供了法规依据,对推动卫星导航应用向实战化、规范化、常态化发展,全面提高北斗卫星导航系统保障军队完成多样化军事任务的能力具有重要意义。此《规定》明确了北斗在军事战争中的地位。

目前,我国军队中各种制导武器、飞机舰艇以及作战单位的导航、定位、授时等功能,主要依靠美国GPS系统。在强调高科技对抗的今天,精确打击、精确制导以及对战场诸单位的实时监控定位等,都需要GPS系统的信号。一旦美国对我国使用的GPS信号加以破坏,在战时,我军面对高科技武装到牙齿的美军,却因GPS信号问题直接退回到二战时的军队状态,这将是个灾难。这对中国的国家安全是极大的威胁。1996年台海危机的时候,解放军震惊地发现所有卫星导航参数全部中断。美国利用延时技术和干扰断网手段破坏了中国导弹发射诸元。

军事应用领域包括:导航应用、精确制导、作战部队定位和调度、精确授时、报文通信(应急通信)等。主要应用有:一是导航定位,用于飞机、潜/舰艇、车辆的定位导航;二是精确制导,其高精度用于精度制导的火炮、导弹上;三是部队定位和调度,用于部队确定自己准确的位臵;四是精确授时,为军用通信网络提供同步授时。

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为了使用北斗提供的功能,首先需要部署大量的军事应用终端,包括:单兵手持、装甲车辆、飞机舰艇、导弹等。

首先,我们按照卫星导航设备占比整体军费来估算北斗军用的市场规模

根据瑞典斯德哥尔摩国际和平研究所公布的数据,2012年世界军事支出实现了15年来的首次减少,同比下降0.5%,美国的比例自苏联解体以来首次降到40%以下,俄罗斯和中国军费有所增加,跻身三强。总体而言,2012年世界各国军事支出总计17530亿美元,占世界GDP总和的2.5%。瑞典智库统计的军事支出数字,主要包括武装力量维持费用,比如军事演习费用、军人工资或补贴、其他方面的人员支出、武器装备使用费、武器和设备采购费、军事建设、科研和武器研发费用,以及行政支出等。根据瑞典智库的数据,中国位居第二,为1660亿美元,占GDP的2%,大约是中国官方公布的1.5倍,相对而言,比较合理。但中国军费占GDP比重显然过低,不仅低于美国的4%以上,也低于世界平均的2.5%。根据世界银行的数据,中国军费2007年增至5465亿,2008年6377亿,2009年7523亿,2010年达到8081亿。根据中国官方数据,2013年,我国军费达7201亿元。按照美国军用GPS占整体军费开支1%计算,中国北斗导航保守估计每年约有70~80亿人民币的市场空间,乐观估计每年约有160~170亿元的市场空间。

我们再根据详细的可能使用北斗设备的装备数量和单价进行估算,以下所有数据均

来自公开资料和我们的估算。根据我们估算,北斗设备在军用市场大约有280亿元的市场规模。根据美国国防部《2013年中国军力报告》,中国海军力量拥有79艘水面主力军舰,至少55艘潜艇,55艘中型及大型两栖舰艇和大概85艘装有导弹的小型军舰。共计270余艘。根据百度百科资料,中国陆军目前拥有兵力170万,坦克8000辆,火炮15000余门,直升机300架;空军兵力40万人,共3000多架各类飞机;海军兵力25万人,飞机400架,舰艇95艘。二炮部队兵力9万人,各类导弹约1640枚。我们综合以上各方面信息,根据网上其它公开信息做补充,可以推测北斗军用市场规模如下。

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从北斗前几年经验看,2001年北斗一代布网完成,2003年开始军队订单爆发,北斗二代2012年底布网完成,2014年开始,军队订单进入爆发期。由于北斗一代时,北斗更像试验系统,军队更多地是试用,确认北斗网络的性能以及北斗终端的功能是否符合军队要求,同时对北斗网络和终端提出改进意见。因此,我们认为,随着北斗二代真正开始启用,军队一方面要更换北斗一代的设备,另一方面,目前军队应该开始北斗二代的中小范围装备,并在长期逐渐扩展到全军装备。

基于上面的考虑,我们认为,北斗二代的装备量会大幅超过北斗一代。而2014年,很可能是北斗二代订单开始爆发的时点。

2、行业应用从国家安全出发,受政策影响落地,可重点关注交通运输

由于行业应用领域也被GPS高度覆盖,很多单位并没有更换设备的意愿和动力。因此在涉及国计民生的重点行业,政策驱动成为北斗在这些行业渗透的主要驱动力。在关系国家安全和民生的重点行业,北斗替代GPS可能性较大。如武警、运营车辆、精细农业、海洋渔业、旅游等,以及通信设备(基站)授时等。“十二五”期间,已经有数个与北斗卫星应用相关的重大项目,包括国家电网规划投资上万亿元用于建设包含北斗系统的“国家电网智能电网工程”;国家民政局减灾委规划投入上百亿建设可容纳50万减灾人员的“北斗减灾信息系统”;交通部计划投资数亿建设基于北斗系统的“重点运输过程监控管理服务示范系统”;以及水利部的“北斗水文监测系统”、通信部门的“北斗授时系统”、国家海洋局的“北斗海洋灾害应急管理辅助决策支持系统”均已通过立项并开始筹建。

(1)海洋渔业:在中远海域渔业有独特优势,北斗=GPS+海事电话

国内海洋渔业近海共20万艘船,目前主要是中国电信和中国联通为部分渔船提供运营服务。远海(东海、南海、黄渤海)共5-6万艘船,主要由具有北斗运营牌照的公司运营。运营海洋渔业业务收入包括终端收入和运营费。终端费用每部1万元以内,其中60%-80%由政府财政支付;运营费目前每户700-800元/年,需要渔民自行支付。政府通过油量补贴的手段强制渔民使用北斗终端。目前,中远海渔业运营服务的市场主要由北斗星通公司占据。以20万艘船计算,每台终端1万人民币,市场规模在20亿人民币。

(2)交通运输:国家将强制特种车辆安装北斗车载终端

交通部74万艘船载终端采购2011年启动,规划完成后正在制定相关具体方案。交通部于2010年末启动了特种车辆配装北斗导航终端项目,初步计划安装9万辆左右。未来除特种车辆外,公交系统、出租车、航运等交运市场对卫星导航定位的需求预计将相当可观。同时,北斗/GPS组合导航和联合定位的推广,可望实现兼顾安全和应用效果这一双重目标。

2013年,交通运输部要求9个省市80%以上的大客车、旅游包车和危险品运输车辆,均需在3月底前安装北斗卫星导航系统车载终端。计划用2年时间(到2015年),在江苏、安徽、河北、陕西、山东、湖南、宁夏、贵州、天津共9个示范省份建设7个应用系统和一套支撑平台,安装8万台北斗终端。截止2013年底,近15万辆车辆安装完毕。

2014年1月开始,贵州省规定重型载货汽车和半挂牵引车必须安装北斗兼容车载终端,并接入全国道路货运车辆公共监管与服务平台,否则不予核发或审验《道路运输证》。2014年1月28日,交通运输部、公安部、国家安监总局联合下发《道路运输车辆动态监督管理办法》,要求全国运营车辆安装卫星定位装置,并接入监控平台。该《办法》将于2014年7月1日起实施。在本办法实施前已经进入运输市场的重型载货汽车和半挂牵引车,应当于2015年12月31日前全部安装、使用卫星定位装置,并接入道路货运车辆公共平台。

《办法》将多种车辆出厂前安装卫星定位装置,并接入监控平台作为车辆运营的必要条件。虽然《办法》未明确卫星定位装置必须是北斗终端,但可以预见这将是北斗进一步拓展车载领域应用的一次良机。《办法》规定,旅游客车、包车客车、三类以上班线客车、危险货物运输车辆、重型载货汽车和半挂牵引车在出厂前应当安装符合标准的卫星定位装置。道路旅客运输企业和道路危险货物运输企业监控平台应当接入全国重点营运车辆联网联控系统,重型载货汽车和半挂牵引车应接入全国道路货运车辆公共监管与服务平台。未按照要求安装卫星定位装置、已安装但未能有效接入监控平台及其它违反本办法的行为,道路运输管理机构将按照《办法》规定不予发放或审验《道路运输证》。这意味着,大中小型企业和个体的运营车辆都将纳入全国动态监控中。虽然《办法》未明确卫星定位装置必须是北斗终端,但出于全国重点营运车辆联网联控系统、全国道路货运车辆公共监管与服务平台建设的国家战略性和安全性考虑,北斗仍然是首要选择。据中汽协统计,2013年全年汽车产销分别为2211.68万辆和2198.41万辆,同比增长14.76%和13.87%。其中,乘用车产销分别为1808.52万辆和1792.89万辆,同比增长16.5%和15.71%。商用车产销分别完成403.16万辆和405.52万辆,比2012年分别增长7.6%和6.4%。商用车行业在2010年达到历史最高点后,2011年和2012年连续两年下降,2013年恢复增长态势。商用车通常分为货车和客车。货车分为轻型货车和中重型货车。客车分为轻型客车和大中型客车。商用车基本符合《办法》规定的汽车种类。按照商用车年产400万辆计算,保守假设其中75%符合《办法》规定,按300万台终端计算,每台1万元,每年至少有300亿人民币的市场。

(3)电力、通信、金融:精确授时是关键

目前,电力、通信和金融的需求主要来自精确授时。2010年1月,GPS升级造成的中电信CDMA网络大范围告警已经给我们敲响警钟。2010年,中国移动江苏省分公司已经成功在TD基站上采用了北斗/GPS作为双备份时钟源。截至2010年底,我国2G移动基站共94.6万个(中国移动55.4万个、中国电信6.3万个、中国联通32.9万个);另据工信部统计,截至2011年5月底,我国3G移动基站共计71.4万个(中国移动21.4万个、中国电信22.6万个、中国联通27.4万个)。目前,我国总基站突破166万个,未来随着4G的大规模部署,基站数将在短时间内激增(增量超过100万台)。按照200万台基站计算,每个模块3000元人民币,市场规模共计60亿人民币。

(4)防灾减灾

在防灾减灾行业中,通过北斗系统的导航定位、双向通信以及位置报告功能,实现灾害预警速报、救灾指挥调度、快速应急通信等,可极大地提高灾害应急救援反应速度和决策能力。出于对国家安全的考虑,国家民政局减灾委规划投入上百亿建设可容纳50万减灾人员的“北斗减灾信息系统”。一个终端估计为2万人民币,总体规模在100亿人民币左右。在森林防火行业中,火场定位、侦察、引导扑救、后勤保障、损失评估等需要北斗系统的定位、授时、通信等功能实现。目前,全国各地森林防火系统已经配备200多台/套北斗终端,森林武警指挥部及所辖总队共配备500多台/套北斗终端。

(5)特种应用

各地武警、边防武警等也需要北斗定位和紧急通讯功能。目前,合众思壮为新疆搭建了“公安缉毒扁平化指挥系统”,向新疆提供了2万台北斗移动警务手持终端,用于全疆全警种的公安移动执法工作,这也是我国北斗移动执法产品首次在公安领域开展规模化应用。目前,2万台警务通终端也已供货完毕。这套系统共需要6.5万台终端,分三年期实施,已提供的2万台终端属第一期,未来还将有4.5万台终端。汶川地震时,四川武警森林总队装备了“北斗一号”定位终端,做为抗震救灾先遣队参加了救援行动。该设备由神州天鸿公司提供。武警黄金部队也在招标北斗卫星通信指挥系统和手持终端设备,准备装备队伍。武警部队拥有三大类、八个警种的部队。其中,三大类为:一、内卫部队;二、列入武警序列受国务院有关业务部门和武警总部双重领导的部队,由黄金、水电、森林、交通部队组成,是以军事化组织形式直接参与国家经济建设的特殊武装力量;三、列入武警序列、由公安部门管理的部队,即边防、消防、警卫部队。

到2010年,中国有武警88万左右,其中内卫部队(各省总队和机动师)共有45万左右,警种部队(黄金、森林、水电和交通四种工程建设部队)为20万左右,归属公安部管理的武警公安现役部队23万左右(其中边防10万,消防不到12万,剩余的1万多为警卫部队)。我们假设警钟部队、边防、内卫部队需要配置北斗终端(这几类武警部队有定位的需求,比如火警灾情定位、矿业和交通定位、个人定位等)。这几类武警部队总数为75万。以一台终端1万人民币计算,加上指挥平台,按照50%的人数装备北斗,我们预计市场规模约为50亿人民币。

(6)精准农业

精准农业是当今世界农业发展的新潮流,是由信息技术支持的、根据空间变异定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统,其基本涵义是根据作物生长的土壤性状,调节对作物的投入,即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异,另一方面确定农作物的生产目标,进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”,调动土壤生产力,以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入,并改善环境,高效地利用各类农业资源,取得更好经济效益和环境效益。

精准农业在GNSS高精度测量行业中是一个新兴的应用市场,与处于成熟期的测量测绘行业相比,精准农业GNSS应用处于导入期,国外进口产品也未能形成规模化效应。在精密农业领域,对GPS系统和北斗系统来说都还是处女地,是推广北斗兼容型高精度测量终端应用的最佳时机和良好市场阶段。精准农业在2~3年内,大部分替代进口产品,以致大量出口,成为北斗应用的又一个亮点。

精准农业方面,合众思壮利用卫星定位导航系统遥控指挥农机自动驾驶进行精准耕作,在黑龙江和新疆等地已经实现规模商用,积累销售数百套产品。以黑龙江省为例,全省有超过2万台超大型拖拉机和50万台大型拖拉机,市场空间巨大。

农机项目建设周期为2012年至2015年,公司共获国家补贴1600万元。大型拖拉机每台导航售价约为11.7万元,公司计划在2015年完成5000台的销售量。国家补贴公司10%,补贴农户25%。以每台导航售价10万元计算,按照30%的覆盖率,黑龙江一个省约150亿市场空间。

(7)行业应用总结

从上面的分析来看,交通运输业的应用规模较大,且最为明确。由于交通部下发的《管理办法》有一定的强制性,市场前景较为确定,因此可以重点关注。根据美国GPS的经验,交通运输也是GPS在行业应用中规模最大,增长最快的领域。

 

 
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