7月31日,北斗三号全球卫星导航系统正式开通,引爆全网,火上热搜。自6月23日,北斗三号的最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心“重启”发射后,30颗北斗三号全球组网卫星全部到位,也就从另一方面代表着55颗北斗卫星集齐了,正式成为全球性的导航系统。
随着2020 年北斗三号系统的全面建成,北斗系统的功能和性能将逐步提升,达到完全服务能力,北斗应用的规模化、产业化和国际化将更上一层楼。
北斗分三代,第一代是1994年启动的北斗一号,在2000年搭设2颗地球静止轨道卫星,建成系统并投入到正常的使用中,采用有源定位体制,为中国用户更好的提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务;2003年,发射第3颗地球静止轨道卫星逐渐增强系统性能。
第二代是在2004年启动的北斗二号,在2012年完成14颗卫星(5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中国地球轨道卫星)发射组网,北斗二号系统建成,向亚太地区提供服务。
第三代是2009年启动北斗三号,2018年,完成19颗卫星发射组网,完成基本系统建设,2019年,完成7箭10星发射,建成北斗三号系统核心星座。“北斗+”“+北斗”的产业生态体系进一步丰富完善,2020年,完成卫星发射组网,全面建成北斗三号系统。
北斗已经历2代了,为何第3代会引起如此高涨的热度?北斗专家金航标创始人宋仕强对芯闻路1号笔者表示,“之前的北斗卫星虽然也是全球性的导航系统,但是略有名副其实之意,第二代的北斗卫星数量不够,覆盖范围仅在中国、亚太等地区适用较好,现在第3代的组网正式成功,卫星数量更多,才真正的完成全球性的导航系统。随着北斗三号卫星数量的增加,意味着导航和定位等服务的精度更高,使用范围更广,未来对导航、定位、智能设备的科技回报是巨大的,同时也为无人驾驶、高精度导航、地质灾害等做技术储备。”
我国卫星导航与位置服务产业链大体能分为:上游、中游和下游。上游基础产品研制、生产及销售环节,是产业自主可控的关键,最重要的包含基础器件、基础软件、基础数据等;中游是当前产业高质量发展的重点环节,最重要的包含各类终端集成产品和系统集成产品研制、生产及销售等;下游是基于各种技术和产品的应用及运营服务环节。
从图表中可见,2019 年国内产业链各环节产值较2018年均有提升,但增速却不一样。中游和上游受到芯片、板卡、核心器件、终端设备价格下降的影响,产值增速较去年进一步放缓,在全产业链中占比仍然呈现下降趋势。上游产值在总产值中占比为 9.92%,其中基础器件、基础软件和基础数据等环节产值分别占比为 3.6%、2.02%和 4.3%;中游产值在总产值中占比为 45.85%,其中终端集成环节占比为 29.62%,系统集成环节占比为 16.23%。
其中,SiRF、u-blox、MTK这三家是国际技术领先的公司。瑞士的u-blox成立于1997年,起初使用其他厂家的GPS芯片设计生产模块,再逐步打入该行业,凭借稳定的性能牢牢占据汽车前装市场,并在手持设备市场也有一席之地。其设计的SMD(表面贴装)邮票孔模块系列是行业标杆,一直被模仿从未被超越,这两年在差分模块上面也表现不俗。
美国SiRF公司于1995年,其GPS的出货量曾达到全球的70%,由于国产芯片模块厂商的崛起,该公司在2009年被一家英国公司收购后逐渐淡出芯片市场。MTK属于后起之秀,凭借高性能和让工程师省心的一条龙服务,异军突起抢占低端手机和大部分移动终端市场。
国内的芯片模组厂商从起初的上百家到现在的几家,经过无序发展和竞争激烈后,国内剩下的仅有和芯星通(北斗星通旗下)、振芯科技、众合思壮、泰斗微、武汉梦芯、杭州中科微、华力创通、东方联星、华大北斗、航天华讯等。其中,航天华讯是中国第一家成功量产GPS导航芯片的企业,华大北斗的技术目前是较为前沿的,泰斗微在2011年10月,其基带芯片销售量突破4万片。
北斗/GPS的模块生产厂商有嘉兴嘉利、是最早和美国SiRF合作的中国企业之一,还有天工测控、微科、嘉美仕、创鑫电等发展不错。研发生产北斗一代(带短报文,这也是北斗比GPS最优越点)的模块厂家有星宇星联、博纳宇田、成都国腾、华利创通和首欣通达都研发出了应用终端产品,其中有部分使用的是金航标kinghelm的四倍螺旋天线。
金航标(kinghelm)成立于2007年,是在北斗天线行业领先的研发生产型企业,主要研发生产“kinghelm”品牌系列的BDS/GPS天线双模二合一天线、GNSS天线、基站天线、俄罗斯DE 格洛纳斯GALONSS天线,欧洲伽利略GALILEO天线、四合一天线,WIFI天线、WIFI天线、蓝牙耳机TWS陶瓷天线,车载吸盘天线中国卫星导航与位置服务产业高质量发展白皮书》了解,中国卫星导航系统主分三大应用市场,分别是行业市场、大众市场、特殊市场。在大众市场领域,虽然2019年国内智能手机市场总体出货量 3.89亿部,同比下降 6.2%,但国内外主流芯片厂商均推出兼容北斗的通导一体化芯片,智能手机已成为卫星导航系统最主要的应用领域之一。截至2019 年第三季度,在中国市场申请入网的手机有400余款具有定位功能,其中支持北斗定位近30款,未来将越来多。
2019 年,全球可穿戴设备出货量达到 3.052亿台,增长71.4%,预计我国可穿戴设备出货量有望突破1亿台。其中北斗高精度可穿戴设备解决方案大幅度的提高可穿戴设备的定位精度和定位可靠性,实现亚米级定位,可大范围的应用于高精度儿童手表、老人手环、宠物追踪器、对讲机、手机等设备中。
在专利这一块,据工业与信息化部电子知识产权中心对中国专利授予机构的著录项目统计,2016-2018 年中国卫星导航专利连续三年年度申请量超过1万件。2019年申请量虽会降低,但截止到 2019 年 12 月 31 日(公开时间),专利累计申请量(包括发明专利和实用新型专利)已达到 74897 件,保持全球领先。
从国内在卫星导航的导航体制、信号处理、信息处理、射频单元和 GNSS+ 这五大技术领域的专利分布情况去看,涉及导航体制的专利申请最多,占总申请量的 39.14%;其次是涉及信号处理的专利申请占比 26.48%,涉及信息处理技术的专利申请占比 19.17%,而涉及射频单元和 GNSS+的专利申请占比分别为 7.64% 和 7.57%。其中,GNSS+ 作为新兴领域,2019 年的专利申请量有较大增长,增速达到 29.82%,新增涉及 GNSS+推算、GNSS+ 惯性导航等方面的专利较多。
2019年度我国申请的发明专利大多分布在在组合导航、监控、管控系统、地图匹配以及追踪等热点领域。具体最重要的包含在无线通讯、智能驾驶、信号捕获、物联网、定位监控、天线系统等方面的应用类申请。通过对卫星导航相关专利地域的统计分布显示,广东省以 10897 件的专利拥有量名列第一,其次是北京,以 9470 件名列第二,江苏省共计8392 件名列第三。此外,安徽、河南和湖北近 5年的专利上涨的速度较快,平均增速均超过25% 以上。
北斗专家金航标创始人宋仕强表示,北斗芯片的消费品市场约在每年1000亿的量级北,如手机、移动可穿戴终端等,也是是北斗和GPS决斗的主战场。民用底层协议北斗和GPS等是互通的,博通、高通、MTK都把北斗导航定位功能集成到他们的主芯片,国内的华为海思Kirin、展讯等主芯片在功耗、定位精度、尺寸等方面有一定差距,但是在逐渐逼近他们了。
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