国防军工周报：单北斗叠加低空高精度 驱动北斗应用需求跃升

国防军工周报(3.18-3.22)： 单北斗叠加低空高精度驱动北斗应用需求跃升 国联证券国防军工研究团队 2024年3月24日 证券研究报告 报告评级：强于大市|维持 北斗军品：北二建成后需求连续三年增长，北三建成后需求有待释放 第三部分 北斗民品：自主可控驱动单北斗发展，低空经济带来北斗高精度需求 第二部分 目 录 第一部分 北斗“三步走”发展战略圆满完成，中国成为独立拥有全球卫星导航系统国家 第四部分 核心结论 1、北斗“三步走”发展战略圆满完成，中国成为独立拥有全球卫星导航系统国家 ◥北斗卫星导航系统（BDS）是我国自主研发、独立设计，秉承着开放自主、兼容渐进建设原则的一项高新技术成果。“北斗”一词来源于 《尚书纬》，象征着希望和前进的方向。 ◥北斗导航系统为全球四大导航系统之一，系统由三种轨道（GEO、IGSO、MEO）组成，而其他三大系统均由MEO轨道卫星组成。北斗系统通过三种轨道上的卫星相互配合，就像是太空中的一张大网，不仅能覆盖全球，还提供了高精度的定位和导航服务。 北斗系统和世界上其他三大卫星系统对比 信息 北斗卫星导航系统（BDS） 全球定位系统（GPS） 伽利略卫星导航系统 （Galileo） 格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS） 研发国家 中国 美国 欧盟 俄罗斯 星座类型 MEO的星座为瓦尔克（Walker）型 非Walker型星座 Walker型星座 Walker型星座 卫星类型 GEO、IGSO、MEO MEO MEO MEO 信号体制 码分多址（CDMA） 码分多址（CDMA） 码分多址（CDMA） 频分多址（FDMA） 坐标系名 BDCS WGS84 GTRF PZ90 时间系统 BDT GPST GST GLONASST 服务性能 定位精 度 10（水平方向，后同) 9 4 5 10（高程方向，后同） 15 8 9 测速精度 0.2 0.1 - - 测时精度 20 40 30 700 资料来源：陈倩《全球4大卫星导航系统浅析》，高贝贝《北斗导航系统的发展历程及4 应用研究》，国联证券研究所 ◥就信号分量而言，除了一些授权或特殊用途的专有的信号分量，BDS、GPS和Galileo经过长期研究和协调，在民用公开信号上达成了兼容互操作的合作协议，实现了BDSB1C、B2a分别与GPSL1、L5和GalileoE1、E5a之间的互操作，且BDSB2b与GalileoE5b载波频率相同，这样可大幅提升卫星导航系统服务性能并降低多系统用户终端的研制成本。 ◥BDS的B1C信号、GPS的L1C信号和Galileo的E1信号工作在1575.42MHz，且调试方式均为二进制偏移载波（binaryoffsetcarrier,BOC）类调制。频率的一致性以及调制方式的类似，为GNSS的兼容互操作创造了先决条件，目前在1575.42MHz上已可以非常好地做到兼容互操作。 ◥北斗的B1I及B3I信号为北斗系统所独有。 GNSS信号体制对比 资料来源：陈倩《全球4大卫星导航系统浅析》，国联证券研究所5 ◥全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）是能够为用户提供3个维度的定位信息，同时使用户能够自主地实时解算自身位置变化的卫星定位导航系统。迄今为止，世界上发展比较完善的卫星导航系统有GPS系统、GLOMSS系统以及Galileo系统和中国的北斗导航卫星系统（Compass）等，且四大GNSS接收机的总体构造及原理大同小异。 单点定位解算结果统计 ◥精度是卫星导航系统最基本的性能指标之一，其定义为真实值与估计值或测量值之间的统计学差值。 ◥BDS-3的定位精度已经优于5m，最优可达2.5m，授时精度为20ns，测速精度优于0.2m/s。 ◥根据肖琴琴的报告《北斗三号系统与其他导航卫星系统单点定位精度对比分析》，利用全球的10个不同跟踪站，进行单点定位解算来分析BDS-3、BDS-2、Galileo、GPS和GLONASS5个系统的定位精度，可得现阶段BDS-3的定位精度已经远高于且稳定于BDS-2的定位精度；BDS-3的定位精度相对于Galileo和GPS的定位精度略低于1m；Galileo和GPS的定位精度均比较高且稳定；BDS-3的定位精度高于GLONASS的定位精度3～4m。 ◥BDS-3的定位精度实测精度平均值为3.40m。 资料来源：袁洁《全球四大卫星导航系统组合导航定位性能研究》，肖琴琴《北斗三号系统与其他导航卫星系统单点定位精度对比分析》，国联证券研究所 三代北斗性能对比 ◥北斗卫星导航系统自论证初期至今已有约30年，其中第一代北斗以实验验证为主，发星数量2颗；第二代北斗主要服务亚太地区，2004年启动，2012年建成；北斗三代定位为全球导航，2009年启动，2020年7月建成，标志着中国北斗“三步走”发展战略圆满完成，中国成为世界上第三个独立拥有全球卫星导航系统的国家。 名称 北斗一代 北斗二代 北斗三代 阶段 试验阶段 区域服务 全球组网 启动时间 1994年 2004年 2009年 建成时间 2003年 2012年 2020年 卫星数量 2颗 14颗 30颗 定位方式 有源定位 有源定位、无源定位 有源定位、无源定位 覆盖范围 中国及周边 亚太地区 全球 功能 定位、单双向授时、短报文通信 定位、测速、授时、短报文通信 定位导航授时、全球短报文通信、国际搜救 定位精度 20米 10米 10米 测速精度 / 0.2米/秒 0.2米/秒 授时精度 单向100纳秒 单向50纳秒 20纳秒 短报文通信能力 120个汉字/次 120个汉字/词 亚太地区1000汉字/次；全球40汉字 /次 资料来源：北斗卫星导航系统官方网站，中国空间技术研究院官网，国联证券研究所 ◥北斗二号在B1、B2和B3三个频段提供B1I、B2I和B3I三个公开服务信号。其中，B1频段的中心频率为1561.098MHz，B2为1207.140MHz，B3为 1268.520MHz。 ◥北斗三号提供B1I、B1C、B2a、B2b和B3I五个公开服务信号。其中，B1I频段的中心频率为1561.098MHz，B1C频段的中心频率1575.420MHz， B2a频段的中心频率为1176.450MHz，B2b频段的中心频率为1207.14MHz，B3I频段的中心频率为1268.520MHz。 ◥根据中国卫星导航系统管理办公室2019年发布的《北斗卫星导航系统发展报告》，北斗三号系统向前兼容北斗二号系统，能够向用户提供连续、稳定、可靠服务。在北斗三号系统全球服务范围内，系统在继承和保留北斗二号卫星B1I、B3I信号的基础上，新增了B1C公开信号，并对B2信号进行了升级，采用新设计的B2a信号替代原B2I信号，实现了信号性能的提升，同时充分考虑了与其他卫星导航系统的兼容与互操作 频率分布图 。 资料来源：北斗卫星导航系统官方网站，中国卫星导航系统管理办公室《北斗卫星导航系统发展报告》，国联证券研究所 ◥截至2022年，BDS-2号可跟踪到的卫星数量为10~16颗，BDS-3可跟踪到的卫星数量明显增多，为18~26颗；一天内BDS-2卫星数平均在12 颗左右，BDS-3卫星数平均在22颗左右，数量几乎翻倍。 ◥BDS-3星座更加完整，可以有效改善卫星星座几何构型。 ◥数据可用率是指参与计算卫星总历元数与观测到的总历元数之比。由北斗三号新增的B1c和B2a可用率均达到90%以上，B1c可用率最高 ，B2a比B1、B3可用率稍低。 ◥从天球路径图和仰角分布等方面也可以得到BDS-3星座比起BDS-2更加完善，数据可用率均在95%以上，信号质量更好。 卫星信号观测值、可用率 BDS-2卫星数量监测统计图 BDS-3卫星数量监测统计图 资料来源：吕琳《北斗三号与北斗二号卫星信号对比分析》，国联证券研究所9 ◥全球卫星导航系统已经成为了国家非常重要的信息基础设施，在某些重要领域如依赖国外卫星导航系统，一旦出现紧急情况或重大利 益冲突，整个国家的国防军事以及社会经济安全都将受到威胁。因此，推行北斗产业发展势在必行： 单北斗是国家自主可控的需求：国外，欧盟决定在英国脱欧后把“伽利略”系统的一座卫星监测站从英国迁往西班牙，以“保护安全”；根据评估，由于国防、关键国家基础设施和应急反应全都离不开这项技术，导航卫星服务若出现中断将会让英国经济每天损失高达10亿英镑。之后不久，英国宣布将探讨研制和发射自己的卫星导航系统；可见独立导航系统对国家经济的重要性。国内，我国交通运输部办公厅2020年4月就下发了《关于充分发挥全国道路货运车辆公共监管与服务平台作用支撑行业高质量发展的意见》，提及“深入开展新一代单北斗定位终端的技术研发,推动基于北斗三号的单北斗终端应用,稳步推进全国货运车辆单北斗终端的换代工作”，可见单北斗是国家自主可控的需求。 低空经济政策反复强调北斗重要性：由中国民航局2022年8月发布的《民用无人驾驶航空发展路线图V1.0(征求意见稿)》里面提及，统一的时空基准方面，未来无人驾驶航空器及其地面运行管理系统将以北斗等为基础获得统一的时间基准；位置服务方面，GNSS卫星导航系统与地面增强基站相互配合，达到厘米级定位精度；监视技术方面，利用GPS与通信链路相结合、ADS-B、北斗短报文实现对合作目标常态监视。 资料来源：卫星与网络《因脱欧将被排除在“伽利略”之外，英国设专家组研究自建10卫星导航系统》，黄浩《北斗导航产品应用及发展现状分析》，中国民航局《民用无人驾驶航空发展路线图V1.0(征求意见稿)》国联证券研究所 2、北斗民品：自主可控驱动单北斗发展，低空经济带来北斗高精度需求 ◥2012年，北斗二号组网完成；2020年，北斗三期组网完成。北斗三期的建成，标志着我国独立拥有全球卫星导航系统。北斗的用户段，军品市场在北斗赋能下，向着更安全、更可靠、更稳定的方向发展。 ◥2022年，北斗专业应用市场得到进一步拓展高精度市场规模持续扩大。截至2022年末，国内市场： 手机终端数量占总量比例超69%：2022年全球智能手机出货量约12亿部，同比下降11.3%，国内智能手机出货量为2.64亿部，同比下降23.1%，其中2.6亿部智能手机支持北斗功能，占比达到98.5%。2022年国内北斗导航定位终端总销量约3.76亿台/套，手机终端占比超69%。目前国内大多数涉及地图服务导航和购物等的手机APP中，绝大部分已经支持北斗应用。北斗十地图导航为大众提供更优质服务。 北斗+大健康：中国可穿戴市场(含具有定位、监护等功能的智能可穿戴设备)出货量约1.2亿台，其中具有GNSS定位功能的超过3500万，占比超过25%。 智慧交通政策出台、融资活跃：在政策方面，目前国内已有24个省级行政区出台自动驾驶政策文件，其中北京、深圳、广州等城市先行 第一批智能交通先导应用试点项目 手机地图导航实现北斗优先 先试。融资方面，国内智能网联出行企业如祺出行宣布完成超过10亿元A轮融资;国内车联网头部企业博泰车联网获得了数亿元战略融资。 资料来源：《2023中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》，国联证券研究所 防灾减灾领域：主要应用覆盖了灾情上报、灾害预警、救灾指挥、灾情通信、楼宇桥梁水库安全监测等众多方面。2019~2022年，自然资源部已累计在全国建成了4.5万余处普适型地质灾害监测预警实验点。预计到“十四五”末将建成并运行该类预警实验点8万余处，形成国家地质灾害智能化监测预警网络，科技防灾成效显著。 公安行业：主要应用于通信保障、移动警务、信息采集和指挥调度等工作。公安行业已在通信保障、移动警务、信息采集、指挥调度等领域累计推广应用各类北斗终端超过450万台/套。 手机地图导航实现北斗优先 第一批智能交通先导应用试点项目 巡检：北斗系统在森林草原防火、林