北斗：天地一体筑精准时空，无边界业态显现.pdf

- 1 - 敬请参阅最后一页特别声明 市场数据(人民币） 市场优化平均市盈率 18.90 国金航天指数 6219 沪深300指数 4124 上证指数 3013 深证成指 11856 中小板综指 11115 王华君 分析师 SAC 执业编号：S1130519030002 wanghuajungjzq 赵玥炜 分析师 SAC 执业编号：S1130519070001 zhaoyueweigjzq 北斗：天地一体筑精准时空，无边界业态显现 核心看点 本文主要解决三个关键问题：1）北斗系统本质是什么？ 2）哪个领域将成为大规模商用落地场景？3）什么是无边界的创新商业模式？ 行业观点 全球组网进入冲刺期，天地一体构建精准时空，助力中国数字“新基建” 1）北斗是我国自主可控的全球导航卫星系统，建设进入最后冲刺期，预计今年 6月前完成所有三代组网卫星发射，较计划提前半年向全球提供服务。 2）本质上，北斗是精准时空体系，属于数字时代重要底层平台技术之一，对于产业链发展、保障国家信息安全具有重要意义。相比二代系统，北斗三代定位精度、稳定性与可靠性均有大幅提升，达到优于 4 米左右的服务精度；叠加地基/天基增强系统、A-GNSS 等辅助系统的完备，北斗系统已实现天地一体化布局，构筑起网络状的精准时空体系，与 5G 等领域共同助力中国数字“新基建”，催生更多的新技术、新需求与新业态。 IoT精准时空传感器，迈向“标配化”新阶段，智能汽车等新兴应用风口已至 1）随着北斗系统完善、服务持续进化和多样化发展，我国卫星导航市场正快速成长，迈向“标配化”新阶段。2018 年，我国卫星导航与位置服务产业总体产值达 3016 亿元，同比增长 18.3%，相比全球市场增长更快；截至目前，北斗导航已广泛应用于交通、海事、电力、测绘等十几个重要行业。 2）智能汽车有望成为北斗精准时空应用的第一个大规模商用场景。北斗正在走向 IoT 时代，负责标记终端的精确时空信息坐标。基于政策导向、基础建设与厂商推进情况，我们判断，智能汽车将是最先应用精准时空信息的关键领域。政策与基础设施逐步完善，发展智能汽车已上升至国家战略，国家地基增强系统、快速辅助定位平台建成，为后续推广应用奠定良好基础；基础器件、位置运营等企业与整车厂积极合作，多个车型已进行实测。 3）重点行业中，行业级高精度应用预计随政策推动与终端价格持续下降实现稳健增长；军用北斗市场值得关注，作为军工信息化重要一环，有望加大装配率，其中，北斗单兵装备 2020年装配率预计达 80%，实现较大提升。 集成融合是大势所趋，创新商业模式无边界，互联网、通信企业布导航应用 1）卫星导航并不会与其他产业割裂，产业集成融合成为必然趋势。我们认为，无边界、数据化的运营服务将成为做大市场的核心环节，未来持续服务收费有望成为导航应用的主要商业模式。 2）我们看到，包括千寻位置、中国移动、中国电信等在内的互联网、通信公司已布局卫星导航应用，结合自身优势基因，获取更融合、更经济的融合新业态。其中，阿里巴巴、兵器工业共同投资的千寻位置正以互联网商业模式与市场打法做深位置服务业务，在智能汽车、无人机等行业取得成效。 投资建议 聚焦两条投资主线：1）布局地基/星基增强系统或与互联网、通信等核心公司合作，在智能汽车等新兴领域已有商用落地的优质标的：四维图新、海格通信、北斗星通、中海达；2）受益军用北斗等重点行业：振芯科技。 风险提示 全球组网不及预期；北斗新兴领域应用推进速度慢于预期；导航应用公司业绩波动大的风险；5G建设不及预期；疫情影响超预期。 4183450048175134545157686085190226190526190826191126国金行业 沪深300 2020年 02月 26 日 高端装备制造与新材料研究中心 北斗导航产业研究 ) 行业深度研究 证券研究报告 行业深度研究 - 2 - 敬请参阅最后一页特别声明 内容目录 一、北斗系统：全球组网提速，天地一体助力数字中国“新基建” .4 1.1建设目的：实现自主可控，激发导航产业创新活力 .4 1.2空间系统：三代卫星组网提前，技术、性能提升大、具独特优势 .6 1.3增强系统：天地一体化，构筑北斗精准时空体系 .7 二、应用市场：智能汽车等新兴领域风口已至，重点行业增长稳健 . 11 2.1 迈向“标配化”新阶段，中国有望成为全球 GNSS市场的增长引擎. 11 2.2 新兴应用：IoT时代精准时空传感器，智能汽车有望成为推动最快市场 12 2.3 重点行业：“政策+终端价格下降”驱动增长，关注北斗单兵装备机遇 .16 三、未来趋势：集成融合是趋势，创新商业模式无边界 .19 3.1互联网、通信等领域核心企业迈入导航领域，产业界限模糊化 .19 3.2典型分析：千寻位置以互联网商业模式与市场打法做深位置服务 .20 四、投资建议：聚焦两条投资主线.23 五、风险提示：全球组网、新兴应用推进不及预期，公司业绩波动大等 .23 图表目录 图表 1：全球共有四大 GNSS系统 .4 图表 2：GNSS具有巨大的商用价值 .4 图表 3：千寻位置 2018年4月发布 GPS L2信号异常的公告.5 图表 4：基础导航系统对于终端设备的时间、定位精度等性能体现有较大影响 5 图表 5：北斗导航系统从提出设想到三号系统即将全面建成的关键性事件 .6 图表 6：北斗三号系统的技术突破将使性能大幅跃升.6 图表 7：北斗导航在系统设计上的特色与优势 .7 图表 8：北斗导航与美国 GPS的差距正在加快缩小 .7 图表 9：北斗导航产业链及关键环节建设最新进展 .8 图表 10：导航地基/星基增强系统工作原理 .9 图表 11：导航地基/星基增强系统主要指标对比 .9 图表 12：千寻位置、六分科技等公司布局“天地一张网”提供高精度时空服务.9 图表 13：千寻位置借助增强系统与软硬件开发布局从行业到消费级业务.10 图表 14：2018年我国卫星导航产业产值达 3016亿元 . 11 图表 15：由卫星导航衍生带动形成的关联产值占比65% . 11 图表 16：北斗在诸多领域迈向“标配化”发展新阶段 . 11 图表 17：GSA预测亚太地区是 GNSS最具增长活力的市场 .12 图表 18：2035年前将建设完善更泛在、更融合、更智能的综合时空体系 .12 图表 19：2016年以来多部委出台的一系列政策支持智能网联汽车发展 .13 图表 20：智能汽车、无人机等大规模、实施移动终端的高精度时空基础服务能力建设情况（不完全梳理） .14 图表 21：全球核心车厂、半导体等公司布局智能汽车.14 eX9UoXoYkVlWlX8ZzWoOrQ6MbP9PnPmMnPmMiNnNnPkPmOqP6MmMxPwMmMvMxNmRnM行业深度研究 - 3 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 22：近8年全球车载系统出货量实现翻倍增长 .14 图表 23：2019-2029年车载系统出货量 CAGR为 6% .15 图表 24：2019-2029年全球导航细分市场累计收入预测 .15 图表 25：北斗导航公司在智能汽车领域布局优势与重要事件（不完全梳理）15 图表 26：百度无人驾驶体验站.16 图表 27：关键领域的北斗导航应用情况梳理.17 图表 28：国内高精度市场步入稳步增长期 .17 图表 29：未来十年高端接收器有望下降1/3 .17 图表 30：特殊市场发展情况 .17 图表 31：国防支出进入适度增长阶段，年平均增长9.4% .18 图表 32：国防支出结构持续优化、装备费占比提升 .18 图表 33：信息化是军用装备重要升级方向之一 .18 图表 34：2020年北斗单兵装备配备率将达 80%.18 图表 35：北斗产业新业态初露端倪.19 图表 36：通信、互联网等领域的核心公司已迈入卫星导航领域.19 图表 37：运营服务是卫星导航产值增长最快的环节 .20 图表 38：千寻位置商业模式主要为服务收费，并通过硬件渗透、开放生态圈方式打通运营通道 .21 图表 39：千寻位置与上汽集团合作的上汽荣威Marvel X .22 图表 40：千寻LG69T车规级模组定位精度高达 10CM .22 图表 41：未来千寻位置将进一步建设“云、端、图”能力，构建平台型公司 .22 图表 42：建议重点关注四维图新、海格通信、振芯科技、北斗星通、中海达23 行业深度研究 - 4 - 敬请参阅最后一页特别声明 一、北斗系统：全球组网提速，天地一体助力数字中国“新基建” 1.1建设目的：实现自主可控，激发导航产业创新活力 北斗系统是我国完全自主可控的全球导航卫星系统（GNSS）， 其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，与 5G 等均属于中国“新基建”，对于产业发展、国家信息安全有重要作用。 GNSS 系统是国家安全和经济的基础设施，在政治、经济、军事等方面均具有重要意义，是现代化大国地位和国家综合实力的重要标志。同时，由于频段具有稀缺性，世界主要军事大国与经济体都在竞相发展独立、自主的卫星导航系统。 全球导航卫星系统（GNSS）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。利用该系统，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。 由于卫星频段资源的稀缺性，未来不太可能出现第五个 GNSS。目前，全球共有四大 GNSS系统，分别是美国的 GPS、中国的北斗、俄罗斯的 GLONASS和欧洲的 Galileo。由于黄金导航频段是有限的，属于稀缺资源，因此 GNSS 系统同时存在的数量是有限的，之后不太可能再出现第五个全球导航系统。此外，日本与印度分别建立了 QZSS、IRNSS两大区域卫星导航系统。 图表 1：全球共有四大GNSS系统 来源：Shanghai ZAOJIU.Talk，国金证券研究所 GNSS 商用价值巨大。除了军事应用，GNSS 在位置服务、交通运输、测绘制图、精细农业、精确授时、工程建设等领域具有巨大的商业价值。随着物联网时代到来，GNSS将会成为 DT（数据处理技术）时代各类信息精准时空标签提供的最可靠工具，成为第四次工业革命基础。 图表 2：GNSS具有巨大的商用价值 来源：GSAGNSS MARKET REPROT、中国北斗卫星导航系统，国金证券研究所总结、绘制 行业深度研究 - 5 - 敬请参阅最后一页特别声明 我国迫切建设北斗导航系统的原因主要有二：1）自主可控的导航系统可摆脱 GPS 等其他国家导航系统的限制与干扰，从而实现接入信号的稳定性与安全性；2）北斗基础设施是产业整体创新，特别是核心技术快速提升、与 5G通信等技术融合的坚实基石。 从自主可控角度而言，自建导航系统能够保障接入的信号质量，减少其他导航系统对国家军事、人民生活带来的干扰隐患。2018 年 4 月13 日晚上 8 时，千寻位置通过国家北斗地基增强系统连续监测发现，美国 GPS 系统部分卫星 L2 信号突然增强，信号强度为平时的两倍以上。由此可见，其他国家可改变其导航系统的信号强度等参数来影响GNSS使用性能。同时，据 FAA报告，GPS干扰测试次数正在逐年上升，2012年总共 43次，而到 2017年，该数据达到 127次。 图表 3：千寻位置2018年 4月发布GPS L2信号异常的公告 来源：千寻位置，国金证券研究所 从产业发展与创新角度而言，要做到自主核心器件、终端产品性能优化离不开特定的基础系统环境。数以亿计的硬件、软件研制、测试与改良优化都需要在高信号质量（适宜强度、高稳定度、强抗干扰）环境下进行，整个系统环境的自主程度与稳定性将直接关系到芯片、终端集成、解决方案与运营在内的整条导航产业链。 图表 4：基础导航系统对于终端设备的时间、定位精度等性能体现有较大影响 分类 关键指标 具体定义 影响因素 响应速度 冷启动首次定位时间 设备在无有效星历、历书、概略位置及时间等信息条件下，从加电到首次获得满足定位精度要求时所需的时间。 2）基础设施：接收信号的强度与稳定度（会受到卫星轨道、卫星高度角、卫星钟差、电离层与对流层时延等影响）、地基/天基增强系统、A-GNSS系统 1）设备自身：核心器件（芯片、天线等）的灵敏度、接收机软件系统。 重捕获时间 信号在短时间内出现中断时，从信号恢复到首次获得满足定位精度要求时所需的时间。 定位精度 动态RTK精度 设备实时动态测量定位结果与已知点位坐标的符合程度。 静态测量精度 设备静态基线测量结果与已知基线的符合程度。 性能水平 功耗 设备（包括 RTK 运算模块）在 RTK 模式正常定位情况下的平均功耗。 内部噪声水平 设备信号通道间的偏差，延迟锁相环、码跟踪环的偏差，是衡量接收机整体性能好坏的重要指标。 来源：北斗接收机主要指标测试方法与分析，国金证券研究所 行业深度研究 - 6 - 敬请参阅最后一页特别声明 1.2空间系统：三代卫星组网提前，技术、性能提升大、具独特优势 我国北斗导航系统从进行验证至今已发展三十余载，2000 年建成北斗一号系统，成为继美国、俄国后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。现阶段， 北斗三号系统建设进入冲刺期，预计于今年 6 月底前完成所有北斗三号卫星发射，相比计划提前半年。 1994 年，我国正式启动了北斗卫星定位导航系统的建设与发展，并提出“三步走”战略规划。2000 年，我国成功建成北斗一号系统，打破了他国导航系统的垄断格局。2004 年，北斗二号工程项目正式立项，三年后我国迅速发射首颗二代组网卫星，在欧洲伽利略系统之前抢占PRS 频段。在随后的五年里，我国完成了 12 颗卫星发射，建成了覆盖亚太地区的北斗导航系统。 2017 年以来，北斗三号系统建设正加速推进，预计提前半年全面建成。北斗三号基本系统已于 2018 年底建成，计划 2020 年 6 月前再发射 2颗地球静止轨道卫星，北斗三号系统将全面建成。相比原计划，北斗三号建成时间提前半年，届时将向全球用户提供基本导航、短报文通信、星基增强、国际搜救、精密单点定位服务。 图表 5：北斗导航系统从提出设想到三号系统即将全面建成的关键性事件 来源：中国卫星导航定位应用管理中心，北斗卫星导航系统官网，国金证券研究所 相比北斗二号，北斗三号应用了更为先进的新一代铷原子钟与全球领先的“星间链路”模式，定位精度、稳定性与可靠性均实现大幅提升，组网完成后将与国外导航系统不分伯仲，并具独特优势。 北斗三号将定位精度提升 2 至 3 倍，达到优于 4 米左右的服务精度；频率稳定度较之前提高了 10 倍，直接推动精度、测速与授时提升一个量级；实现可靠的“自主导航”，即使地面站全部失效，北斗系统仍能通过星间链路为用户提供精准定位与授时。此外，新型导航卫星平台、与其他导航系统兼容将为北斗全球化应用奠定坚实基础。 图表 6：北斗三号系统的技术突破将使性能大幅跃升 来源：中国北斗卫星导航系统，国金证券研究所 行业深度研究 - 7 - 敬请参阅最后一页特别声明 相比于其他卫星导航系统，北斗系统在组合星座、通导融合与天地一体等方面具有独特优势。北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，高轨卫星数量更多，具备更强的抗遮挡、抗干扰能力；创新融合导航与通信功能，能在不依赖通信系统（通信卫星与基站）的情况下实现位置信息共享与短报文发送；建设用于信号增强的北斗全国地基增强一张网，为各行业使用高精度高可靠的服务奠定了基础。 图表 7：北斗导航在系统设计上的特色与优势 来源：中国北斗卫星导航系统白皮书，国金证券研究所 图表 8：北斗导航与美国GPS的差距正在加快缩小 导航系统 开发历程 总卫星数 民用定位精度 主要建设进展 /计划 主要优势 中国 BDS 2000 年发射第一颗卫星，2012年系统覆盖亚太地区 5 颗静止，30 颗非静止 二代：6-10 米 三代：2.5-5米 北斗三代将于 2020年 6月组建完毕，目前千寻位置已开发出民用0.618米精度产品 开放性和互动性，可与其他导航系统兼容，提供更精确定位效果；三频卫星导航系统，提供高精度定位服务；短报文通信服务 美国 GPS 1979 年发射第一颗卫星，1994年进入完全运行状态 24 颗，其中 3 颗备用 二代：10米 三代：1 米 2018 年 12 月开始组建GPS III，计划 2025 年组建完毕，精度将比GPS II 提高三倍，抗干扰能力是GPS II的8 倍 用户认可度高，全球市场占有率约为 95%；GPS III增加民用 L1C 信号，与其它导航系统兼容，具备进行高速上行下行和并行通信机制， 俄国 GLONASS 1982 年发射第一颗卫星， 2009 年覆盖全球范围 24 颗正常工作、3颗维修、3 颗备用、1 颗测试中 10-15米 信号接口控制文件将于2018 年进行更新；与中国合作建立地面基站，推动两国在高、低维度的合作 打破 GPS 垄断，兼容性消除GPS 的 SA 影响，抗干扰能力强 欧洲 GALILEO 2005 年发射第一颗卫星，2008年投入运行 30 颗，其中 3 颗备用 4 米 2016 年启用定位服务，2018 年计划发布部分地面增强功能，2020 年全部卫星入轨 主要为民用提供服务，定位精度在全球导航系统中具有优势 来源：中国北斗卫星导航系统，洛克希德马丁公司等官网，国金证券研究所 （注：不包括利用增强系统与 RTD、RTK 等高精度产品下可达成的定位精度，仅指卫星系统本身可提供的定位精度） 1.3增强系统：天地一体化，构筑北斗精准时空体系 在空间系统不断进步的同时，北斗产业中增强系统等关键环节也实现快速发展，从而推动终端更新，使高精度服务渗透至更多重点与新兴行业。我国已形成较完整的北斗导航产业链，芯片、模块、终端、解决方案与运营平台均具有较大程度的自主性，已规模应用于测绘、农林渔业、交通运输等多个下游领域；地基/天基增强系统、支持北斗的加速定位服务平台的出现在提高北斗用户位置服务体验的同时，也为相关集成商提供更高灵活度、更低成本的解决方案，使高精度服务渗透至更多重点、新兴行业。 行业深度研究 - 8 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 9：北斗导航产业链及关键环节建设最新进展 来源：上海产业技术研究院，中国北斗卫星导航系统，中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书（2019），各公司官网与公告等，国金证券研究所 要使北斗服务，尤其是北斗高精度服务像水、电、煤等公共服务一般走进千家万户，甚至催生更多的新技术、新需求与新业态，就不能固守其他卫星导航系统已有的运营模式，需要从灵活度、可靠性、低成本上进行改善，基础设施创新是关键切入口，全国布局的地基、地基增强系统是典型。 增强系统可以分为地基与天基，组合可提供高精度服务。其中，地基增强系统具有覆盖范围相对窄、需移动网络覆盖，但精度高等特点；星基增强系统具有覆盖范围广、无网络覆盖要求，但精度相对低等特点。1由于各行业用户对于不同场景、不同精度的应用需求有所不同，天基与地基增强系统能够组合发挥各自优势，提供广域范围内米级、亚米级服务与区域范围内厘米级、静态毫米级服务。 1 基于位置服务的星地基增强系统架构融合设计（作者：陶志平、蒋可心等；第九届中国卫星导航学术年会，2018.05） 行业深度研究 - 9 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 10：导航地基/星基增强系统工作原理 来源：星舆科技，国金证券研究所 图表 11：导航地基/星基增强系统主要指标对比 主要指标 地基增强 星基增强 哪里建站 地面 地面 布站范围 区域 全球 布站密度 30-60公里一个站 600-1500公里一个站 播发方式 地面通讯网络，双向传输 卫星广播，单向传输 播发数据类型 虚拟参考站的卫星观测距离数据和电离层、对流层误差等差分信息 卫星轨道误差、钟差、电离层误差等差分信息 差分技术类型 局域差分技术 广域差分技术 使用算法 RTK定位算法 PPP定位算法 初始化速度 快，1-10秒 慢，至少15分钟 出现时间 先出现 后出现 定位精度 空旷、半遮挡1-5 厘米 空旷4-10厘米，半遮挡米级 适用场景 广泛应用于消费电子、智慧城市、物联网、自动驾驶、车联网、测绘勘探、驾考驾培、精准农业、交通导航、应急救援等诸多领域 主要用于海洋、航空、沙漠等环境无遮挡区域 来源：星舆科技，国金证券研究所 包括千寻位置、六分科技、中国移动等公司已布局北斗地基增强系统与星基增强系统，即形成“天地一张网”，提供高精度时空服务。比如由阿里巴巴与中国兵器共同投资的千寻位置，其推动的“天音计划”能够为用户提供高精度、高可靠、实时无缝的高精度时空服务，叠加算法与服务平台将更为智能，适配各类应用场景、降低应用门槛。 图表 12：千寻位置、六分科技等公司布局“天地一张网”提供高精度时空服务 企业 增强系统 具体介绍 投资方/战略合作方 千寻位置 地基+天基 2018年5 月发布“天音计划”（星地一体高精度时空服务），目标是覆盖全球，2019年覆盖欧洲和非洲，到2021年实现星地一体的全球覆盖。 1）地基增强系统 2018年5 月23日，北斗地基增强系统已完成基本系统研制建设，具备为用户提供广域实时米级、分米级、厘米级和后处理毫米级定位精度的能力； 2019年11月13日千寻位置发布“潜龙”的新一代时空服务器； 在全球拥有2500多座北斗地基增强站，计划在2020年上半年完成对全国所有的北斗地基增强站服务器的替换，替换完成后，国家北斗地基增强系统的建设和更新成本将降低50%以上，核心技术、算法等将全部实现自主可控。 2）星基增强系统 已面向全球开放1545.955mhz星基频段，提供高精度定位服务。 阿里巴巴、中国兵器 六分科技 地基+星基 1）地基增强系统 依托中国电信基站资源、核心网络资源、全天候运维保障体系等能力，六分科技 中国电信、四维图新 行业深度研究 - 10 - 敬请参阅最后一页特别声明 将快速组建“全国一张网”地基增强系统，包括2000+个参考基站 2）星基增强系统 2019年9 月，六分科技与海克斯康签订合作共同打造地基+星基一体化定位解决方案 中国移动 地基 2019年10月，采购高精度卫星定位基准站的规模为基准站设备 4400套，项目总预算3.36 亿元（不含税）。 中海达 星基 2018年发布“全球精度”系统（hi-rtp） 于2019年5 月全面启动行业应用合作，目前已有数百个企业和用户购买或试用了的hi-rtp 提供的星基增强服务；公司是中国移动高精度卫星定位基准项目中标份额最多的单位，占比40% 合众思壮 星基 2015年6 月，由合众思壮建设的“中国精度”正式向全球用户提供商业服务。 来源：人民日报，公司官网及公众号、公司公告等，国金证券研究所 目前，天基/地基增强系统将高精度服务由块状分布转换为网状连接，实现“统一规划、统一标准、共建共享”。随着共享单车、智能汽车、无人机等大范围、实时移动终端对高精度位置服务需求加大，提前布局“星地一体”高精度服务网络的重要性正在不断被证实。 图表 13：千寻位置借助增强系统与软硬件开发布局从行业到消费级业务 来源：千寻位置官网，国金证券研究所