从太空到街头,北斗应用产业4000亿版图跨越“基础时代”

宋笛2020-08-14 22:02

经济观察报 记者 宋笛 赵相锋 2020年7月24日,北斗星通的董秘在官网接连答复了11条投资者的提问,伴随着北斗全球组网的完成,这家公司迎来了一轮密集的市场关注。“一切正常,士气高涨”,北斗星通战略发展中心品牌总监李楠对经济观察报表示。

北斗星通成立于2000年,是中国目前北斗产业覆盖最为全面的一家上市公司,其在北斗芯片、板卡等基础硬件领域拥有较高的市场占有率,目前正在攻关22纳米北斗导航芯片,预计在2021年投入量产。

2000年10月31日凌晨,一颗地球静止轨道卫星自西昌卫星发射中心发射,并进入预定轨道,这颗卫星连同两个月后发射的另一颗卫星构成了北斗一号系统,自此中国的卫星定位系统开始向中国用户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务,北斗卫星产业也开始迈出了第一步,随着北斗二号和北斗三号系统的开通,服务范围也从亚太扩展至全球。

尽管北斗卫星的价值远不能仅用经济和市场来衡量,但如同GPS一样,蓬勃的技术和市场的变化总会挖掘出巨大的产业空间,围绕北斗卫星的产业版图也已经徐徐铺开:直至2020年6月23日北斗卫星完成全球组网,中国已经形成一个产值超过3450亿元的卫星导航与位置服务产业,至2020年产值有望超过4000亿,在3450亿产值中,与卫星导航技术研发和应用直接相关的芯片、器械、软件、终端等核心产值为1166亿元,其中,北斗系统对核心产值的贡献率超过80%。

从上游至下游,北斗卫星导航与位置服务产业大致可以划分为以芯片、射频、板卡为主的上游市场,以系统集成和终端集成为主的中游市场,以及相关运营和大众服务的下游市场,既往北斗卫星产业的发展围绕芯片、器械等硬件基础的产业化展开。

更高的性能和更低廉的价格让北斗导航芯片得以进入各类终端,使北斗系统得以成为“2+X”中的一项——目前实际应用中,终端一般会兼容GPS和北斗系统,部分还会兼容格洛纳斯或伽利略系统——从而进入卫星导航系统的“兼容时代”。

在研究者看来,兼容互操作能力是北斗的优势之一。中国卫星导航定位协会首席科学家曹冲对经济观察报表示:“今后,极大多数终端中都包括四大全球系统+星基增强系统接收能力,恰恰是兼容互操作,为北斗卫星提供了平等竞争的机会,北斗三号所有卫星均具有GNSS互操作能力,而GPS只有GPSIII卫星才有新信号(L1C)的互操作能力”。

从某种意义上,此前的北斗产业尚且只是一个“基础时期”,在这个时期,北斗全球组网完成,产业链所有环节全部打通,北斗芯片进入海量终端之中,成为中国导航可靠性和安全感的“底线”。在这个基础之上,立足于中国市场北斗卫星产业在诸多细分行业的深度应用中,有着想象的空间。

曹冲对经济观察报梳理了北斗产业发展的脉络,从2012年后,产业强劲发展,到2019年产业发展了遇到了瓶颈期,速度出现放缓,其中一个原因是产业基数大了,但在2020年疫情的防控让北斗时空服务遇到了新的增长点,许多北斗导航彩票游戏app又重新振作再发力,赢利能力明显增长。

伴随着物联网、大数据等技术的兴起以及无人系统产业的形成,按照曹冲的预测,在五年内,北斗时空服务产业将有可能通过融合发展,将多项新兴技术整合集成快速带入万亿俱乐部。

共享单车装上北斗

2017年,哈啰单车开始将双模组(北斗+GPS)的导航芯片装入投入市场的共享单车,只不过在接下来的两年时间中,哈啰单车并没有激活北斗的导航功能,除了彼时北斗三号卫星尚未进入密集发射期外,芯片的性能、功耗也是需要考量的因素。

直至今年北斗全球组网进入收官阶段,哈啰单车决定开始激活北斗导航的功能,在北斗全球组完宣告完成后,哈啰单车宣布其共享单车全面接入北斗定位。

“共享单车是这两年需求很旺盛的一个行业”,李楠对经济观察报表示。

李楠表示,北斗星通芯片相关业务主要分为两个部分,面向两个市场,一个是标准精度的导航类芯片,主要面向包括共享单车在内的大众市场,数量需求大;另一个是高精度市场,主要面向测量测绘、精准农业等专业市场。

“大众市场对芯片性能和价格都比较敏感,比如如果芯片能耗太高,隔一段时间就要去换电池,那么类似共享单车这样的行业肯定是不会选择兼容北斗系统的,因此北斗卫星要以市场的方式进入终端,首先需要的就是更优质更低成本的芯片”,李楠对经济观察报表示。

通过导航芯片,终端能够接受卫星信号,并通过算法完成定位,因此卫星导航芯片是卫星导航与定位服务产业的基础所在。

中国北斗芯片经历了从无到有的过程,曾经较高的价格是北斗产业应用落地的阻碍之一,2012年北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其在答记者问时就曾表示“和GPS系统相比,和国外相比我们还有差距,我们最大的差距是在价格上”。

在产业化的过程中,北斗芯片的尺寸、价格和性能均出现了大幅度的变动,2016年国内最先进的是40纳米工艺线,而目前已经量产的则是28纳米,已经追平了GPS导航芯片的尺寸,预计将会在2021年进行量产的则是22纳米的芯片。

一位从业者见证了北斗芯片的价格从50元左右降到目前不足10元,目前的价格对于大部分行业的使用者已经感受不到明确的压力。

这种性能的提升和价格的调整,降低了北斗系统进入诸多行业的门槛,“举一个例子,只有当芯片的尺寸做的足够小时,才能够在无人机等设备上使用,实际上这两年无人机市场也是北斗芯片需求增长最快的一个细分领域”,李楠对经济观察报表示。

目前北斗导航硬件产业已经颇具规模,截至2019年底,国产北斗导航型芯片模块出货量已超1亿片,季度出货量突破1000万片,北斗导航型芯片、模块、高精度板卡和天线已输出到100余个国家和地区。

政策推动

李楠认为北斗芯片等硬件端快速优化的一个原因是:市场的大量需求助推了北斗硬件端的快速产业化。

硬件产业化与市场规模间有着密不可分的关系,一方面产业化的推进可以让更多终端选择和使用北斗系统;另一方面,市场的需求为产业规模的扩大提供了空间,而大规模生产则是产业得以提升质量,降低成本的前提条件。

硬件端是导航产业的基础,但北斗产业真正的价值体现应该是在服务端。曹冲介绍,按照正常的发展,芯片与元组件产业应该占有总产值的不足20%,而系统集成产值不足30%,最多的贡献应该来自于服务,应该超过50%才符合发展方向。

在中国北斗应用产业中,政策推动的市场需求像是推动产业正循环的一个初动力,特别是在诸如交通运输等行业的深度应用中。

2016年国务院新闻办公室发布的《中国北斗卫星导航系统》白皮书中将北斗产业应用体系分为三个层面:分别是推行国家关键领域,推进行业/区域应用以及大众应用以及引导大众应用。

行业/区域应用是指北斗卫星服务于国民经济各行业,包括交通运输、国土资源、防灾减灾、农林水利、测绘勘探、应急救援等,按照GPS应用的路径,交通运输行业是卫星导航产业中市场容量最大的一块。

交通运输部在2005年即成立了“交通运输部北斗卫星导航系统应用工作领导小组”,此后印发了《北斗卫星导航系统交通运输行业应用专项规划》、《交通运输行业推广应用北斗系统的指导意见》《北斗系统在长江航运应用全覆盖实施方案》等多份政策。

按照交通运输部此前披露的信息,目前全国已有超过660万辆道路营运车辆、5.1万辆邮政快递运输车辆、1356艘部系统公务船舶、8600座水上助导航设施、109座沿海地基增强站、300架通用航空器应用了北斗系统。在首架运输航空器上也安装使用了北斗系统,实现零的突破。

一位卫星产业从业人员对经济观察报表示,在类似产业应用中,第一批客户往往是政府和央企、国企,在北斗产业基础尚未完全搭建的时期,来自政策的推动是产业向前走的一个重要助力。

冉承其在2020年8月3日的新闻发布会中表示北斗系统已全面服务交通运输、公共安全、救灾减灾、农林牧渔、城市治理等行业,融入电力、金融、通信等国家核心基础设施建设。

“兼容时代”

穿梭在新疆农田的极飞无人机正在不间断的接受者全球四套卫星系统提供的定位服务:GPS、北斗、GLONASS、Galileo,四个系统相互独立,互为补充。

这种四个系统并存的架构是从一开始就设计好的,极飞彩票游戏app方面介绍,通常情况下支持的卫星系统越多越好,支持的最大卫星数越多越好。使用多系统进行联合定位,可以在遮挡环境下都见到尽可能多的卫星,从而保证定位的可靠,特别是北斗,国内的可见卫星数量最多。

在8月5日这天,北斗在全球可见卫星不少于6颗,这一数量已经与GPS比肩。

尽管支持越多的卫星系统,对于天线和射频的要求也就更高;在进行定位解算时,参与的卫星越多,要算的内容就越多,对CPU等的性能要求也就更高,这些性能要求最终都会反映在硬件成本上。

在“北斗+GPS”的基础上额外兼容伽利略或格洛纳斯的“2+X”模式是目前卫星应用产业中普遍采用的做法。伴随着全球众多经济主体不同的卫星导航系统互相竞争以及大众市场对于稳定度和精度要求的提升,在产业应用层面,除了少部分涉及国家安全的领域,卫星定位与位置服务产业从某种意义上进入了一个“兼容”时代。

曹冲对经济观察报表示前几年由于存在技术与成本问题,一般的芯片中,都采用两个系统的兼容,通常选择一个是GPS,另一个是北斗,或者格洛纳斯,也可能是伽利略系统。这几年,因为成本和功耗问题逐步解决好了,所以大多数芯片厂家将四大全球系统,甚至日本的QZSS都纳入其芯片之中。“兼容”是北斗产业推进的方向之一。在2012年北斗系统正式提供区域服务的新闻发布会上,冉承其就表示北斗系统加入以后,更多用户不会使用单一系统的卫星导航,比如仅仅使用GPS,推荐大家北斗和GPS兼容使用,这带来的好处是不需要增加太多的成本就可以享受两个或者三个以上系统提供的服务。

上述卫星行业从业者对经济观察报表示,从理论上兼容多个卫星系统可以让卫星导航定位应用的稳定性有一定提高,当然,前提条件是兼容的模组价格不能比单一模组贵太多。

该从业者公司所用的遥感终端即采用了“北斗+GPS”双模组,“采购的时候,我们没有过多去考虑,双模组的价格和单模组基本上没有什么差别,既然价格、性能都没有什么差别,两者比较肯定是选双模组”。

产业未来

在描绘整个北斗产业版图的时候,一个绕不开的问题是,与GPS相较,除了作为安全感和可靠性的“底线”,作为后来者的北斗卫星系统在产业应用是否具有独特的竞争优势?

一位航天领域研究者对经济观察报表示,尽管在个别指标上互有侧重,但从民用端产业应用方面,北斗导航系统在整体性能上与GPS处在同一序列。这位研究者提供了一个思路,即在思考北斗产业应用时,核心不在于北斗的性能和设计是否符合市场的需求,北斗并不仅仅是为了产业而存在的,市场主体需要考量的是能够从即有的北斗系统中挖掘出什么样的应用空间。

上述卫星行业从业者表示北斗卫星具有一些独特的性能,比如短报文等,但在产业端的主要应用场景还是救援救灾等方面,尚未有大规模的市场应用。这位从业者数年前曾经参加过一次有关北斗的相关会议,会议上曾经讨论过北斗高精度应用的一个方案,“室内导航”,“一个应用场景是在商场内实现人的定位,可以通过这种高精度导航找到某一家店,说实话,从我个人经历考量这似乎不是一个太刚需的应用场景”,这位从业者表示。

利用北斗系统的特性,挖掘真正刚性的市场需求是多位采访者共同认可的产业方向,而目前物联网、智慧城市、自动驾驶等各项技术和应用场景的变动正在提供新的需求空间。

李楠观察到,近年包括无人机、共享单车在内的新兴产业对北斗导航的需求在不断增加,此外,大众市场对高精度的需求也开始变得旺盛。“两个领域间的界限开始变得模糊了”,李楠表示。

哈啰单车正准备推动一个北斗导航的高精度应用,他们与千寻位置合作,去建设共享单车的电子围栏。这是一项需要付费的北斗服务,电子围栏需要亚米级的高精度卫星服务,而北斗卫星对外发布的精度是2-3米,实际测试过程中,通常情况下是2-3米,因此需要利用到北斗系统的地基增强系统——“地基增强”系统是北斗在中国服务的特点之一,通过这一系统,在服务区内提供米级、分米级和厘米级实时高精度导航定位服务。“虽然有一定成本,但我们相信随着城市管理的不断精细和智能化,这项技术投入是迟早要做的”,哈啰单车公关总监王帆对经济观察报表示。

在曹冲看来,高精度大众化应用与服务,是今后在无人系统盛行时代的行业发展的大趋势。这里有许许多多细致深入的工作要做,“深化应用与服务产业发展,才是我们要踏踏实实的态度”。

曹冲建议应该将北斗系统作为新基建的样板加以推广,并且在现有的基础上,通过新基建进一步实现北斗系统的升级换代,将新时代的时空服务体系建设落到实处,推进低地球轨道的导航与通信融合星座,推进北斗时空与物联网、大数据、区块链、人工智能、数字孪生等基础要素的融合,推进无人驾驶彩票游戏app、无人机、机器人为代表的无人系统新兴产业形成发展,推进无时不在无处不在智能信息产业形成发展。

版权声明:以上内容为《经济观察报》社原创作品,版权归《经济观察报》社所有。未经《经济观察报》社授权,严禁转载或镜像,否则将依法追究相关行为主体的法律责任。版权合作请致电:【-1260】。
大科创新闻部主任
主要关注于彩票游戏app类、创业类产业政策、创投领域以及交通物流领域。擅长深度报道和人物特写。