北斗系统全面建成带动产业快速发展。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,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10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。
目前该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域,产生可观的经济效益和社会效益。
随着工业互联网、物联网等新兴应用领域发展,高精度GNSS接收机等技术持续创新,北斗正在与5G新一代通信、大数据、人工智能等新技术加速融合,北斗应用新模式、新业态、新经济不断涌现,以“北斗 智能化”的方式,将逐步渗入交通、物流、机器人等的新兴市场,形成智能交通、智慧管网、智能驾驶、智能控制等诸多商业导航应用领域,不同产业间的深度融合与相互促进发展趋势十分明显。
(二)北斗系统演进过程:从北一到北四,后发追赶
北斗卫星导航系统是中国自主建设运行的重要时空基础设施。20世纪后期,中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路,逐步形成了三步走发展战略:
(1)2000年年底,建成北斗一号系统,向中国提供服务。该系统不仅可提供区域导航定位,还能进行双向数字报文通信和精密授时,特别适用于需要导航与移动数据通信相结合的用户;
(2)2012年年底,建成北斗二号系统,向亚太地区提供服务,建成形成采用无源与有源卫星导航方式相结合的区域卫星导航系统;
(3)2020年,建成北斗三号系统,向全球提供服务,建成采用无源与有源导航方式相结合的全球卫星导航系统。
2021年10月14日,在北斗卫星导航系统高峰论坛上,中国信息通信研究院发布了北斗高精度定位服务平台,将民用应用的手机定位精度提高到1.2米,而1.2米的高精度意味着车道级定位得以实现。
此外,北斗地基增强系统也是北斗卫星导航系统的重要组成部分,利用北斗/GNSS高精度接收机,通过地面基准站网,利用卫星、移动通信、数字广播等播发手段,在服务区域内提供更高精度的实时导航定位服务。
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。
北斗导航系统后来居上,仍在不断升级改善中。
北斗导航系统迅速发展,具备一定优势的同时与美国GPS系统相比仍具备不足。北斗系统的优势包括率先采用了三频信号,抗干扰的能力较强;提供短报文通信服务,紧急时刻可作为应急通信卫星等。
不足主要体现在三点:一是监控站分布范围有限;二是北斗产业链处于初创期,芯片成本较高;三是北斗卫星当前的寿命较短,后期维护更新成本相对较高。
目前我国正在发展北斗四号系统建设,向PNT(导航定位授时)方向发展,完成室内、水下、太空等特殊区域的PNT技术试验应用,完成国家综合PNT体系建设。
北斗四号计划在2025年完成框架设计,并在2035年完成组网工作,目标是建成中国国家时空系统。
2020年5月27日,华测导航北斗高精度定位设备登上珠峰峰顶,成为唯一登上珠峰峰顶的国产北斗高精度定位设备。
此次华测设备登顶对设备的考验极高,需要在8800米以上的高度,最低气温-45°C,气压只有30kPa(正常情况下是101kPa)的低温、低压考验下稳定运作。
同时,在极端的环境中,测量队员穿着厚重的防寒服、戴着厚厚的手套,加之缺氧的身体状态,如何让设备操作最简单、最可靠也是极大的挑战。最为重要的是,峰顶的测量必须确保一次成功。
华测导航以北斗高精度接收机 P5 为基础,并针对此次的任务需求,进行局部的优化设计和改进,确保任务一次成功。
此前 P5 在中国以及全球的CORS网络建设中使用超过5000台,经过环境适应性、安全性、可靠性等严格测试,非常成熟、稳定、可靠。
2.2 空间广阔,卫星导航产业加速成熟并向下游转移
GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)市场预期保持约8%的复合增速,亚太地区为核心市场。
卫星导航与位置服务产业是在全球信息技术浪潮中迅速崛起的新兴产业,被誉为继移动通信和互联网之后第三大最具发展潜力的 IT 产业,已经成为世界主要国家抢占新一轮战略制高点的重要突破口。
根据欧洲GNSS管理局GSA发布的《GNSS市场报告(2019)》,全球GNSS市场保持良好增长态势。
2019年全球GNSS市场服务总收入达到1,507亿欧元,该报告预测未来仍将保持稳定增长,预计2029年全球GNSS市场规模约为3,244亿欧元,未来产业规模翻倍的主要原因是大众市场的快速发展和中端设备(价值大于 5 欧元、小于150欧元)消费增长。
从区域层面看,全球GNSS市场具有较强的地域性。美国、欧盟和亚太地区(日本、中国和韩国为主)合计占有全球超过90%的市场份额。
其中,美国和欧洲分别占据28%和27%的份额,亚太地区占据35%的份额,表明了亚太地区已成为GNSS市场核心。