《電子技術(shù)應(yīng)用》
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北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全面開通:千億產(chǎn)業(yè)化落地疾行

2021-01-05
來(lái)源:21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道

壽命長(zhǎng)達(dá)12-14年的北斗系統(tǒng)已在交通運(yùn)輸、公共安全、氣象預(yù)報(bào)、救災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,預(yù)計(jì)到2025年,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)值規(guī)模有望達(dá)6440億元。

  2020年對(duì)于整個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈而言,都是一個(gè)有歷史性意義的年份。

  2020年6月23日,伴隨最后一顆靜止軌道衛(wèi)星(GEO)成功上天,北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完成全球組網(wǎng)。7月31日,北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通。

  自此,代表中國(guó)科研實(shí)力的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開始為全球提供服務(wù),中國(guó)也正式成為全球第三個(gè)獨(dú)立擁有全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家,進(jìn)而把時(shí)空信息安全完全自主化地掌握在自己手中。

  成為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)核心供應(yīng)商的一員之后,接下來(lái)更重要的就是在各行各業(yè)中的技術(shù)落地。據(jù)《2020中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》(下稱“白皮書”)預(yù)測(cè),2020年我國(guó)在該產(chǎn)業(yè)的總體產(chǎn)值達(dá)4000億元,且呈穩(wěn)定成長(zhǎng)性,在2019年總產(chǎn)值為3450億元,相比前一年上升了14.39%。

  近日,中海達(dá)董事長(zhǎng)廖定海在接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者專訪時(shí)表示,“接下來(lái)相關(guān)產(chǎn)業(yè)上下游和應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)快速推進(jìn)。最重要的就是,如何把產(chǎn)業(yè)需求應(yīng)用落地做好。誰(shuí)能用好,誰(shuí)就能獲得更大收益。”

  根據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師楊長(zhǎng)風(fēng)的理解,“北斗應(yīng)用只受人類想象力限制”。這也意味著在未來(lái),只要與定位、時(shí)間信息、通信能力相關(guān)的場(chǎng)景,都有可能對(duì)北斗系統(tǒng)有應(yīng)用需求,那將是龐大的市場(chǎng)想象空間。

  26年自主化

  迭代躋身全球主流

  從1994年我國(guó)啟動(dòng)北斗一號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè),到2020年7月正式啟用能夠?yàn)槿蛱峁┓?wù)的北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),26年來(lái)通過(guò)“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略,我國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)成為具備全面自主化能力的產(chǎn)物,得以為全人類提供服務(wù)。

  在2020年11月舉行的世界5G大會(huì)上,楊長(zhǎng)風(fēng)在演講中表示,北斗三號(hào)正式開通以來(lái),系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn),經(jīng)過(guò)評(píng)估,北斗系統(tǒng)全球范圍定位精度優(yōu)于10米,測(cè)速精度優(yōu)于0.2米/秒,授時(shí)精度優(yōu)于20納秒。

  他同時(shí)指出,北斗三號(hào)核心器部件國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到100%,北斗已形成完整產(chǎn)業(yè)鏈,基礎(chǔ)產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)自主可控,性能指標(biāo)與國(guó)際主流產(chǎn)品相當(dāng)。如今,國(guó)產(chǎn)北斗導(dǎo)航型芯片模塊銷量已突破億級(jí)規(guī)模。

  從發(fā)展脈絡(luò)來(lái)看,雖然北斗三號(hào)系統(tǒng)起步略晚,但走到如今,已是能夠與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)并駕齊驅(qū)的產(chǎn)物。

  而基于發(fā)展路線不同,北斗三號(hào)還具備更豐富的能力可被挖掘。

  由于我國(guó)采用的是獨(dú)有的“地球靜止軌道衛(wèi)星(GEO)+傾斜地球軌道衛(wèi)星(IGSO)+中圓地球軌道衛(wèi)星(MEO)”中高軌混合星座架構(gòu),在定位精度等方面可以有更優(yōu)異的表現(xiàn)。

  廖定海向記者分析,全球其他主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采取以動(dòng)態(tài)衛(wèi)星為主的策略,核心目的是通過(guò)在每個(gè)地方保證有3顆以上衛(wèi)星,進(jìn)而讓最少數(shù)量的衛(wèi)星進(jìn)行運(yùn)作。

  而北斗系統(tǒng)采用的靜止軌道衛(wèi)星+非靜止軌道衛(wèi)星組合方式,背后原理在于,衛(wèi)星分布越分散,衛(wèi)星構(gòu)成的空間立方體體積就越大,對(duì)用戶的定位精度也會(huì)更高?!叭愋l(wèi)星的組合,相比單純依靠某一類衛(wèi)星的定位精度會(huì)表現(xiàn)更優(yōu),也即幾何分布因子更好?!彼赋?。

  更重要的是核心部件的全面自主化,這包括芯片、模塊、高精度板卡、天線等主要環(huán)節(jié)。

  “相比北斗二號(hào),北斗三號(hào)系統(tǒng)在底層技術(shù)方面解決的最大問(wèn)題是整個(gè)衛(wèi)星框架的精度問(wèn)題,包括從原子鐘這類核心器件方面著手解決這些挑戰(zhàn)等。”廖定海告訴記者,在底層能力方面,中海達(dá)已經(jīng)推出相關(guān)射頻芯片,隨著北斗三號(hào)系統(tǒng)信號(hào)調(diào)制方式的正式確定,預(yù)計(jì)在2021年,具備公司自主能力的基帶芯片也將面市。

  “對(duì)于中海達(dá)來(lái)說(shuō),向上游延伸,一方面是為了滿足自主可控,保證未來(lái)發(fā)展的可擴(kuò)展性,另一方面也是為了降低應(yīng)用落地成本?!彼a(bǔ)充道。

  在此背景下,圍繞著北斗系統(tǒng)全面服務(wù)全球的技術(shù)應(yīng)用也在如火如荼地展開。

  打開千億產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)

  根據(jù)“白皮書”統(tǒng)計(jì),北斗系統(tǒng)已在交通運(yùn)輸、公共安全、氣象預(yù)報(bào)、救災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,預(yù)計(jì)到2025年,我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)值規(guī)模有望達(dá)6440億元,北斗產(chǎn)值產(chǎn)比有望大幅抬升。

  其中,產(chǎn)值貢獻(xiàn)較大的領(lǐng)域當(dāng)屬交通領(lǐng)域。據(jù)中信證券綜合統(tǒng)計(jì),在2019-2029年間,GNSS(全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))在公路領(lǐng)域的收入貢獻(xiàn)將占總體收入的55%,消費(fèi)者解決方案部分的收入占比約為38.3%。在其他市場(chǎng)中,地理測(cè)繪將占據(jù)重要收入貢獻(xiàn)。

  廖定海向記者分析,“北斗系統(tǒng)未來(lái)落地的最大方向,當(dāng)屬新興信息化。”他續(xù)稱,這主要包括自動(dòng)駕駛、智能機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等智能應(yīng)用。尤其將集中在對(duì)高精度的訴求方面,比如自動(dòng)駕駛這種需要厘米級(jí)定位精度的領(lǐng)域?!氨倍穼?dǎo)航應(yīng)用在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域不僅僅是獲得位置信息的問(wèn)題,還需要復(fù)雜的技術(shù)支持,包括地基增強(qiáng)系統(tǒng)和星際增強(qiáng)系統(tǒng)等能力的融合?!?/p>

  據(jù)介紹,中海達(dá)此前已與一些車企在高精度地圖、高精度位置裝備等方面開展合作,正與上汽合作打造高精度地圖運(yùn)營(yíng)商。

  “在全國(guó)的高精度數(shù)據(jù)已經(jīng)采集完畢。未來(lái)這些數(shù)據(jù)計(jì)劃開放給所有車廠,因?yàn)槲翌A(yù)計(jì)在2022年,L3級(jí)別的自動(dòng)駕駛將快速普及?!绷味êV赋?。

  由于北斗系統(tǒng)具備特有的全球位置報(bào)告和短報(bào)文通信等能力,由此也可以開拓出更多新興應(yīng)用空間。2020年以來(lái),國(guó)家自然資源部就在著力推動(dòng)該系統(tǒng)在普適化監(jiān)災(zāi)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

  “目前,全國(guó)正在建設(shè)一張災(zāi)害監(jiān)測(cè)網(wǎng),計(jì)劃短期內(nèi)將建設(shè)2萬(wàn)多個(gè)站點(diǎn)?!绷味êO蛴浾弑硎荆@也是中海達(dá)正著力發(fā)展的方向。

  據(jù)介紹,不同于應(yīng)急監(jiān)災(zāi)主要以一定范圍的滑坡、泥石流及崩塌等地質(zhì)災(zāi)變體為監(jiān)測(cè)對(duì)象,普適化地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)設(shè)備可以對(duì)突發(fā)重大災(zāi)情險(xiǎn)情進(jìn)行快速布設(shè)與快速監(jiān)測(cè),有精度適當(dāng)、成本較低、推廣適用性強(qiáng)等特點(diǎn),足以應(yīng)對(duì)滑坡崩塌分布范圍廣、災(zāi)害成因機(jī)理復(fù)雜多樣的難題。

  而相比北斗一號(hào),北斗三號(hào)系統(tǒng)的短報(bào)文通信容量已經(jīng)提升近20倍。廖定海向記者指出,傳輸容量和速度大幅提升,意味著可以做到類似微信語(yǔ)音的聊天方式。

  由此,北斗系統(tǒng)將在地面通訊被破壞后的應(yīng)急通信、海洋場(chǎng)景等極端環(huán)境下的應(yīng)用具備剛性需求。

  尤為重要的是,隨著普適性監(jiān)災(zāi)的全國(guó)化推進(jìn)、芯片等底層自主化能力的深化,相關(guān)應(yīng)用成本快速下降,將為進(jìn)一步技術(shù)普及帶來(lái)更大推動(dòng)力。

  “北斗+”的未來(lái)

  隨著5G已經(jīng)在我國(guó)逐步推進(jìn)大規(guī)模商用進(jìn)程,未來(lái)北斗+5G無(wú)疑將進(jìn)一步惠及各行各業(yè)。

  在世界5G大會(huì)期間,楊長(zhǎng)風(fēng)曾表示,北斗+5G未來(lái)可期?!靶l(wèi)星導(dǎo)航和移動(dòng)通信有天然融合的基礎(chǔ)?!彼忉尩?,這是源于衛(wèi)星導(dǎo)航可以支持移動(dòng)通信網(wǎng)安全高效運(yùn)行,反之,移動(dòng)通信可以增強(qiáng)衛(wèi)星導(dǎo)航的服務(wù)能力。

  “北斗+5G的融合創(chuàng)新,將突破單一系統(tǒng)應(yīng)用的局限性。”楊長(zhǎng)風(fēng)認(rèn)為,通過(guò)北斗+5G兩大新基建設(shè)施的彼此增強(qiáng)、互相賦能,可以形成泛在、無(wú)縫、高精度、高可信的PNT(定位導(dǎo)航授時(shí)能力)服務(wù)能力,助力自動(dòng)駕駛、智能交通等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。“相信未來(lái),能夠通信的地方就能導(dǎo)航,能導(dǎo)航就能通信,這一愿景將成為現(xiàn)實(shí)?!?/p>

  除了國(guó)內(nèi)已經(jīng)在諸多領(lǐng)域開始了北斗應(yīng)用的深入探索,實(shí)際上在國(guó)際市場(chǎng),尤其在“一帶一路”沿線國(guó)家,北斗系統(tǒng)也早早開啟了支持服務(wù)。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前國(guó)產(chǎn)北斗產(chǎn)品已經(jīng)輸出到了120多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

  “四大系統(tǒng)的兼容將是未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)。”廖定海告訴記者,因此北斗系統(tǒng)的應(yīng)用未來(lái)必然會(huì)走向全球化?!霸谒行l(wèi)星導(dǎo)航供應(yīng)商共同支持下,雖然可能感覺(jué)不出來(lái)具體是北斗在發(fā)揮作用,但互通、互用、相互兼容是大勢(shì)所趨。除了在國(guó)內(nèi)發(fā)展產(chǎn)業(yè)落地,把裝備、設(shè)備、應(yīng)用等帶出國(guó)外,也將帶動(dòng)整個(gè)北斗系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展?!?/p>

  他進(jìn)而向記者分析,國(guó)產(chǎn)北斗系統(tǒng)在全面自主化的發(fā)展脈絡(luò)之下,走向國(guó)際市場(chǎng)將具備足夠的技術(shù)能力和性價(jià)比優(yōu)勢(shì),如此來(lái)看,代表中國(guó)實(shí)力的北斗產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)未來(lái)有望在國(guó)際市場(chǎng)占據(jù)GNSS應(yīng)用領(lǐng)域的較大比例份額。

  “中海達(dá)目前的出海主要包括裝備出口和幫助建設(shè)基站兩個(gè)方面?!彼硎?,尤其在2020年全球新冠肺炎疫情影響之下,海外國(guó)家對(duì)相關(guān)裝備的需求旺盛,近些年來(lái)這一業(yè)務(wù)一直處于較高增速;幫助建設(shè)基站,則可以借此讓海外國(guó)家在未來(lái)更好感受到對(duì)地災(zāi)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用落地?!澳壳拔覀兊臉I(yè)務(wù)在亞太地區(qū)發(fā)展較快,韓國(guó)和俄羅斯市場(chǎng)容量都比較大。”

  接下來(lái),面向新一代北斗系統(tǒng)的演進(jìn)還在持續(xù),對(duì)于全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)說(shuō),2035年都將是下一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。

  根據(jù)楊長(zhǎng)風(fēng)此前介紹,一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命是10-12年,從北斗二號(hào)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,衛(wèi)星可以服務(wù)12-14年,之后會(huì)進(jìn)入“墳?zāi)管壍馈?,屆時(shí)就需要進(jìn)行衛(wèi)星替換。

  而按照國(guó)家層面的定義,在2035年前,中國(guó)將建成更加泛在、更加融合、更加智能的國(guó)家綜合定位導(dǎo)航授時(shí)體系,為未來(lái)智能化、無(wú)人化發(fā)展提供核心支撐,構(gòu)建覆蓋天空地海、基準(zhǔn)統(tǒng)一、高精度、高智能、高安全、高效益的時(shí)空信息服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施。

  屆時(shí),由北斗系統(tǒng)所打開的市場(chǎng)空間,以及代表國(guó)家底層技術(shù)實(shí)力的核心產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié),無(wú)疑將迎來(lái)新一階段、更為廣闊的發(fā)展機(jī)遇。


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