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2020年中国北斗导航系统发展现状及市场发展前景分析:自动驾驶高精度导航市场空间巨大[图]

2020年05月07日 13:26:23字号:T|T

    一、北斗系统顺利推进

    GNSS全球导航卫星系统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位置、速度、时间信息。GNSS的最大特点是军民两用,已经成为信息时代国家安全和经济的基础设施,在政治、经济、军事方面具有重要意义。由于其军民两用的独特性和对国民经济的重要性,世界主要经济体竞相发展完全独立自主的卫星导航系统,目前世界四强格局由美国GPS、欧洲伽利略GALILEO、俄罗斯格洛纳斯GLONASS和中国北斗BDS组成。

    1、北斗系统研发建设三步走

    北斗系统根据国家规划分为三步实施,2012年已建成北斗二号系统,为亚太地区用户提供服务;目前正在建设北斗三号系统(北斗全球系统),预计能在2020年前后完成35颗卫星发射组网,为全球用户提供服务。

北斗导航系统建设三步走战略

数据来源:公开资料整理

北斗系统三步走战略具体规划

北斗系统三步走战略具体规划
北斗系统
空间构成
覆盖
精度
备注
北斗一号
3颗GEO卫星
中国
定位精度优于20m;单向授时精度达到100ns,双向授时精度20ns
试验系统,采用主动式定位原理,不满足军队和高动态用户应用需求
北斗二号
5颗GEO卫星5颗IGSO卫星4颗MEO卫星
亚太
定位精度为平面10米,高程10米;测速精度为0.2米/s;授时精度为单向50ns;有短报文通信服务提供广域差分服务
在亚太服务区域和GPS服务水平相当。两者组合差分定位,精度更高
北斗三号
27颗MEO(中轨道)卫星5颗GEO(同步轨道)卫星3颗IGSO(倾斜同步轨道)卫星
一带一路(2018)全球(2020)
为民用用户免费提供10米精度的定位服务、0.2米/秒的测速服务、误差不超过10ns的时间服务,并且将为付费用户提供更高精度等级的服务
相对其他GNSS的功能优势:自主导航功能、卫星发送三频或者四频信号、整体兼容性增强、有短报文通信功能

数据来源:公开资料整理

    2、北斗三号密集发射,承上启下关键节点

    智研咨询发布的《2020-2026年中国北斗卫星导航系统产业运营现状及发展前景分析报告》数据显示:按照规划,中国北斗正在向全球覆盖稳步推进,2018-2020年是密集发射卫星组网的关键期,北斗三号开始全球组网。目前中国已同30个国家和地区以及3个国际组织签署了98份北斗导航合作协定,涉及“一带一路”国家和地区11个,协定23份。随着北斗三号加速建设,将进入行业发展的重要机遇期。

北斗系统建设即将进入卫星密集发射期

数据来源:公开资料整理

北斗系统未来3年升级规划

北斗系统未来3年升级规划
北斗系统
规划
北斗二号系统
2018年发射2颗北斗二号备份卫星,继续提升北斗区域服务性能
北斗三号系统
2017年发射6~8颗北斗三号MEO卫星;2018年发射10颗北斗三号MEO卫星和1颗北斗三号GEO卫星;2019年-2020年,发射6颗北斗三号MEO卫星、3颗北斗三号IGSO卫星和2颗北斗三号GEO卫星
北斗地基增强系统
2018年完成北斗地基增强系统第二阶段建设,试播发覆盖全国主要区域的米级、分米级定位精度,以及加密覆盖区厘米级和后处理毫米级修正数
北斗星基增强系统
2018年发射首颗北斗星基增强系统GEO卫星;2019年,完善地面监测网建设;2020年,完成两颗GEO卫星发射,逐步形成覆盖我国及周边地区的星基增强初始服务能力
国家综合PNT体系
2030年构建基准统一、覆盖无缝的国家综合PNT体系
《中华人民共和国卫星导航条例》
条例已经开始全面起草,立法将使得我国北斗系统商业化加速落地,国内外应用服务领域将有充分的法理依据与GPS竞争

数据来源:公开资料整理

    3、自主程度稳步提升,北斗产值持续增长

    目前我国北斗芯片已经实现规模化应用,跨入28纳米的工艺新时代,最低单片价格降至人民币6元以下,总体性能达到甚至优于国际同类产品。目前,北斗导航芯片及模块销量已突破8000万片,输出90余个国家和地区。北斗先天具有军民两用属性,下游应用主要包括军用、民用专业市场、民用大众消费市场等三个方向。目前北斗在军用领域优势突出,可与民用专业市场和GPS等其他GNSS系统相互兼容,在民用大众消费市场也即将迎来弯道超车机遇。国内卫星导航产业规模预计从2015年的约2000亿元增长至2020年的4000亿元,其中北斗系统渗透率不断提升,北斗导航市场空间有望由2015年的420亿提升至2020年的2600亿。

北斗导航产值持续增长

数据来源:公开资料整理

    二、军改压制因素解除,军用北斗爆发在即

    GPS即卫星导航系统的鼻祖最初便是为了满足军用需求而研发,因此卫星导航系统具有军民两用的特点。目前北斗下游应用仍聚焦在军用市场,可为军队提供导航位置服务、授时服务,并利用卫星通信功能传达指示、命令、收集各部队的基础地理位置信息,为指挥部提供有效的战场管理数据。具体应用场景包括步兵、车辆、舰船、军机、弹药多种场景。可以提供定位导航、监控指挥、军种协同、精确制导、提高非军事行动保障能力等多种重要功能。

    我国北斗军用技术已经具备国际先进水平。中国察打一体无人机(彩虹-4)的精确制导武器命中率可达97%以上,主要采用了北斗/惯性导航组合的技术。我国的体系化精确制导弹药,实现从50公斤级到1000公斤级全覆盖,命中精度高。

    军改这一重大历史事件影响北斗军用市场。以2015年11月24日中央军委改革工作会议召开为标志,改革强军战略开始实施。中央军委于2016年1月1日印发并实施《中央军委关于深化国防和军队改革的意见》,其中对于军工产品采购具有直接影响的改革措施包括:改革领导管理体制;改革装备发展领导管理体制,构建由军委装备部门集中统管、军种具体建管、战区联合运用的体制架构;装备发展建设实行军委装备部门—军种装备部门体制,装备管理保障实行军委装备部门—军种装备部门—部队保障部门体制;加强国防动员系统的统一领导。

    军改核心目标是提升战斗力,军工订单先抑后扬。需要注意的是,此次军改的背景并非是国际形势日趋和平,国防压力日益减轻,而是恰恰相反,处于国际地缘政治形势日益复杂,紧张情绪加剧,敏感事件频发的大背景下。因此受到暂时压抑的军工北斗市场需求,并非取消,仅仅是暂缓,在十三五后三年(2018-2020年)有望深蹲起跳,在补偿性采购带动下,行业呈现先抑后扬的趋势。

    2014年中国国防装备领域投入约2586亿元,其中国防信息化开支约750亿元;2015年国防装备支出约2927亿元,其中国防信息化开支约878亿元,同比增长17%,占比为30%。根据中国产业信息网的调研报告,预测2025年中国国防信息化开支将增长至2513亿元,年复合增长率11.6%,占2025年国防装备费用比例将达40%,未来10年市场总规模有望达到1.66万亿元。另外,根据美国军用GPS投入占整个军费开支比重约1%估算,结合我国军费预算历史情况,预计到2020年国内军用北斗导航市场规模将超过120亿人民币。

军用北斗开支随军费开支稳步增长

数据来源:公开资料整理

中国军力结构及潜在的北斗终端数量

中国军力结构及潜在的北斗终端数量
军种
军事力量
数量
北斗终端配比
北斗终端数量
陆军
士兵
220万
50%
110万
坦克
6457
100%
6457
装甲车
4788
100%
4700
火炮
7956
100%
7956
火箭发射车
1770
100%
1770
海军
航母
1
100%
1
护卫舰
51
100%
51
驱逐舰
35
100%
35
巡洋舰
35
100%
35
潜艇
68
100%
68
其他舰艇
251
100%
251
空军
战斗机
1271
100%
1271
攻击机
1385
100%
1385
运输机
782
100%
782
教练机
352
100%
352
攻击直升机
206
100%
206
其他直升机
912
100%
912

数据来源:公开资料整理

    三、未来自动驾驶呼唤高精度北斗导航

    1、高精度导航应用是北斗弯道超车的战略机遇

    从GPS发展历史来看,北斗发展的真正潜在空间还是在于民用市场,民用市场体量远大于军用和专业市场,发展民用导航市场就必须直接和GPS正面竞争,北斗作为后来者面临成本挑战,仅仅提供同质化服务难以超越GPS。然而由于国际局势问题,GPS难以提供高度可靠的高精度导航服务,给了北斗通过高精度导航弯道超车的战略机遇。随着信息化社会的发展,社会各个行业积极探索高精度导航服务应用模式,并取得了一定进展。我们认为,高精度导航服务代表了未来卫星导航行业的发展方向,北斗系统在该领域具有的独特优势,是北斗系统拓展民用市场的核心竞争力。

高精度导航服务应用案例

高精度导航服务应用案例
应用领域
基于北斗高精度导航的应用案例
自动驾驶
千寻位置联手萝卜科技共同推出的"鸡蛋车"可根据路况自动减速避障、根据路线设置自动行驶,解放驾驶员双手双脚
精智云镜
高精度智能后视镜集后视镜、行车记录仪、GPS导航仪、胎温胎压检测仪、红外夜视镜于一身,内置千寻服务,可以实现高精度定位
精准农业
植保无人机内置千寻位置高精度定位服务,可实现精准避障、编组作业、夜间作业,大大降低人工成本,实现24小时全天候作业
智慧房管
提供安全监测:对于被监测对象,对于其倾斜度、各种安全指标进行7×24小时连续、自动化监测,结合阿里云大数据分析,为保险机构、政府来提供数据支撑
驾驶预警仪
为广大车主提供高精度的前车碰撞预警、溜车提醒、车道偏离预警等驾驶辅助功能,降低交通事故发生概率
驾校教练机器人
机器人具有安全防控系统,对超车速、超转速、遇障、电子围栏制动等安全保障手段,可自动预防初学学员错误驾驶行为带来的危险后果
安防星
结合千寻知寸服务把导航的终点和实际目的地的误差缩小到了厘米级,辅助消防车和室外消防拴的对接,降低灾害带来的损失。同时提供的高精度的室内地图以及室内消防员定位,实现消防员生命安全保障一体化解决方案

数据来源:公开资料整理

    2、自动驾驶加速发展,是高精度导航最大的潜在市场

    自动驾驶汽车依靠5G、人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作,让电脑可以在没有任何人类主动的操作下,自动安全地操作机动车辆。近年来全球汽车行业达成共识,认为自动驾驶代表了未来汽车行业的发展方向。实现自动驾驶是一个渐进过程,目前国际通用的自动驾驶标准根据自动驾驶程度逐步提升可以分为5级。

汽车行业正在分阶段迈向自动驾驶

数据来源:公开资料整理

    推广自动驾驶仅仅依靠车辆自身传感器和车辆本身的处理器难以保障行程安全,主要表现在道路地面的异物和凹陷容易造成自动驾驶的判断错误,而高精地图多维度数据能够很好解决这一问题。从自动驾驶发展的阶段看,L3实现了驾驶决策由人向车转变,为保证自动驾驶的可靠性,L3以上自动驾驶系统要求动态信息以较高频率更新。

不同阶段自动驾驶对高精地图要求

不同阶段自动驾驶对高精地图要求
阶段
L1
L2
L3
L4
概念
安全辅助驾驶
半自动驾驶
高度自动驾驶
全自动驾驶
精度
2-5m
50cm-1m
10-30cm
10-30cm
采集
GPS轨迹+IMU
图像提取或高精度POS
高精度POS+激光点云
高精度POS+激光点云
数据
传统地图+ADAS
车道模型+高精度ADAS
HAD-Map
多源数据融合
静态/动态
静态地图
静态地图+动态地图
静态地图+动态时间
静态地图+动态时间实时传输融合地图

数据来源:公开资料整理

    预计2020-2025年,国内自动驾驶新车渗透率至少提升一倍,2025年左右出现自动驾驶拐点。我们预计2020年国内自动驾驶渗透率接近30%,至2025年翻一倍达60%左右。基于对自动驾驶底层技术成本曲线的估算,2025-2027年将是自动驾驶与人力驾驶的经济平价点,此后市场对自动驾驶的需求将稳步上升。

中国自动驾驶渗透率预测

数据来源:公开资料整理

2025-2027年左右自动驾驶拐点出现

数据来源:公开资料整理

    3、自动驾驶高精度导航市场空间巨大

    北斗高精度导航需求将先于自动驾驶爆发。目前自动驾驶发展还处于初级阶段,完全自动驾驶的前提条件是需要北斗高精度定位服务,并且北斗可以在进入自动驾驶时代之前,为各个阶段的手动/半自动驾驶提供增强服务。其需求和技术的连续性可以持续自动驾驶发展成熟的整个过程。我们判断,北斗高精度定位需求有望在全面自动驾驶需求兴起之前先行爆发,作为一项标配设备,逐步应用于国内汽车市场。鉴于目前产业龙头发力高精度导航/高精度地图,我们判断,2018年龙头公司少数车型开始配置高精度导航模块;2021年应用于高速公路的4级自动驾驶汽车出现,高精度导航模块全面应用于豪华车并继续扩散;2025年高精度导航成为汽车行业标配产品,可以在市区使用5级自动驾驶汽车。

汽车制造商自动驾驶汽车计划时点

数据来源:公开资料整理

    我国已经成为世界最大的汽车销售市场,年汽车销量超过2800万辆,一旦配置高精度导航模块规模,会带来可观的高精度导航硬件市场空间。目前应用于测绘、精准农业农机具等领域的北斗高精度导航模块单价为0.3-1万元左右,考虑到自动驾驶更看重生命财产安全,技术要求将会更高。预计批量应用于汽车自动驾驶的北斗高精度导航模块单价约0.4万元。鉴于中国巨大汽车销售基数,高精度导航模块的年度市场规模预计在2021年达到19亿元,并在2025年达到144亿元。

自动驾驶高精度导航市场空间测算

自动驾驶高精度导航市场空间测算
时间表
2021
2023
2025
2028
自动驾驶进展
Level4
Level5
Level5
Level5
汽车年销量,万辆
2396
2396
2396
2396
新车自动驾驶(高精度定位)渗透率
2%
5%
15%
30%
高精度模块年市场,亿元
19
48
144
288
高精度定位汽车保有量,万辆
83
287
886
2683
ARPU,万元/年
0.36
0.36
0.36
0.36
高精度定位运营市场,亿元
10
52
213
966

数据来源:公开资料整理

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