從太空到街頭,北斗應用產業4000億版圖跨越“基礎時代”

宋笛2020-08-14 22:02

經濟觀察報 記者 宋笛 趙相鋒 2020年7月24日,北斗星通的董秘在官網接連答復了11條投資者的提問,伴隨著北斗全球組網的完成,這家公司迎來了一輪密集的市場關注。“一切正常,士氣高漲”,北斗星通戰略發展中心品牌總監李楠對經濟觀察報表示。

北斗星通成立于2000年,是中國目前北斗產業覆蓋最為全面的一家上市公司,其在北斗芯片、板卡等基礎硬件領域擁有較高的市場占有率,目前正在攻關22納米北斗導航芯片,預計在2021年投入量產。

2000年10月31日凌晨,一顆地球靜止軌道衛星自西昌衛星發射中心發射,并進入預定軌道,這顆衛星連同兩個月后發射的另一顆衛星構成了北斗一號系統,自此中國的衛星定位系統開始向中國用戶提供定位、授時、廣域差分和短報文通信服務,北斗衛星產業也開始邁出了第一步,隨著北斗二號和北斗三號系統的開通,服務范圍也從亞太擴展至全球。

盡管北斗衛星的價值遠不能僅用經濟和市場來衡量,但如同GPS一樣,蓬勃的技術和市場的變化總會挖掘出巨大的產業空間,圍繞北斗衛星的產業版圖也已經徐徐鋪開:直至2020年6月23日北斗衛星完成全球組網,中國已經形成一個產值超過3450億元的衛星導航與位置服務產業,至2020年產值有望超過4000億,在3450億產值中,與衛星導航技術研發和應用直接相關的芯片、器械、軟件、終端等核心產值為1166億元,其中,北斗系統對核心產值的貢獻率超過80%。

從上游至下游,北斗衛星導航與位置服務產業大致可以劃分為以芯片、射頻、板卡為主的上游市場,以系統集成和終端集成為主的中游市場,以及相關運營和大眾服務的下游市場,既往北斗衛星產業的發展圍繞芯片、器械等硬件基礎的產業化展開。

更高的性能和更低廉的價格讓北斗導航芯片得以進入各類終端,使北斗系統得以成為“2+X”中的一項——目前實際應用中,終端一般會兼容GPS和北斗系統,部分還會兼容格洛納斯或伽利略系統——從而進入衛星導航系統的“兼容時代”。

在研究者看來,兼容互操作能力是北斗的優勢之一。中國衛星導航定位協會首席科學家曹沖對經濟觀察報表示:“今后,極大多數終端中都包括四大全球系統+星基增強系統接收能力,恰恰是兼容互操作,為北斗衛星提供了平等競爭的機會,北斗三號所有衛星均具有GNSS互操作能力,而GPS只有GPSIII衛星才有新信號(L1C)的互操作能力”。

從某種意義上,此前的北斗產業尚且只是一個“基礎時期”,在這個時期,北斗全球組網完成,產業鏈所有環節全部打通,北斗芯片進入海量終端之中,成為中國導航可靠性和安全感的“底線”。在這個基礎之上,立足于中國市場北斗衛星產業在諸多細分行業的深度應用中,有著想象的空間。

曹沖對經濟觀察報梳理了北斗產業發展的脈絡,從2012年后,產業強勁發展,到2019年產業發展了遇到了瓶頸期,速度出現放緩,其中一個原因是產業基數大了,但在2020年疫情的防控讓北斗時空服務遇到了新的增長點,許多北斗導航企業又重新振作再發力,贏利能力明顯增長。

伴隨著物聯網、大數據等技術的興起以及無人系統產業的形成,按照曹沖的預測,在五年內,北斗時空服務產業將有可能通過融合發展,將多項新興技術整合集成快速帶入萬億俱樂部。

共享單車裝上北斗

2017年,哈啰單車開始將雙模組(北斗+GPS)的導航芯片裝入投入市場的共享單車,只不過在接下來的兩年時間中,哈啰單車并沒有激活北斗的導航功能,除了彼時北斗三號衛星尚未進入密集發射期外,芯片的性能、功耗也是需要考量的因素。

直至今年北斗全球組網進入收官階段,哈啰單車決定開始激活北斗導航的功能,在北斗全球組完宣告完成后,哈啰單車宣布其共享單車全面接入北斗定位。

“共享單車是這兩年需求很旺盛的一個行業”,李楠對經濟觀察報表示。

李楠表示,北斗星通芯片相關業務主要分為兩個部分,面向兩個市場,一個是標準精度的導航類芯片,主要面向包括共享單車在內的大眾市場,數量需求大;另一個是高精度市場,主要面向測量測繪、精準農業等專業市場。

“大眾市場對芯片性能和價格都比較敏感,比如如果芯片能耗太高,隔一段時間就要去換電池,那么類似共享單車這樣的行業肯定是不會選擇兼容北斗系統的,因此北斗衛星要以市場的方式進入終端,首先需要的就是更優質更低成本的芯片”,李楠對經濟觀察報表示。

通過導航芯片,終端能夠接受衛星信號,并通過算法完成定位,因此衛星導航芯片是衛星導航與定位服務產業的基礎所在。

中國北斗芯片經歷了從無到有的過程,曾經較高的價格是北斗產業應用落地的阻礙之一,2012年北斗衛星導航系統新聞發言人、中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其在答記者問時就曾表示“和GPS系統相比,和國外相比我們還有差距,我們最大的差距是在價格上”。

在產業化的過程中,北斗芯片的尺寸、價格和性能均出現了大幅度的變動,2016年國內最先進的是40納米工藝線,而目前已經量產的則是28納米,已經追平了GPS導航芯片的尺寸,預計將會在2021年進行量產的則是22納米的芯片。

一位從業者見證了北斗芯片的價格從50元左右降到目前不足10元,目前的價格對于大部分行業的使用者已經感受不到明確的壓力。

這種性能的提升和價格的調整,降低了北斗系統進入諸多行業的門檻,“舉一個例子,只有當芯片的尺寸做的足夠小時,才能夠在無人機等設備上使用,實際上這兩年無人機市場也是北斗芯片需求增長最快的一個細分領域”,李楠對經濟觀察報表示。

目前北斗導航硬件產業已經頗具規模,截至2019年底,國產北斗導航型芯片模塊出貨量已超1億片,季度出貨量突破1000萬片,北斗導航型芯片、模塊、高精度板卡和天線已輸出到100余個國家和地區。

政策推動

李楠認為北斗芯片等硬件端快速優化的一個原因是:市場的大量需求助推了北斗硬件端的快速產業化。

硬件產業化與市場規模間有著密不可分的關系,一方面產業化的推進可以讓更多終端選擇和使用北斗系統;另一方面,市場的需求為產業規模的擴大提供了空間,而大規模生產則是產業得以提升質量,降低成本的前提條件。

硬件端是導航產業的基礎,但北斗產業真正的價值體現應該是在服務端。曹沖介紹,按照正常的發展,芯片與元組件產業應該占有總產值的不足20%,而系統集成產值不足30%,最多的貢獻應該來自于服務,應該超過50%才符合發展方向。

在中國北斗應用產業中,政策推動的市場需求像是推動產業正循環的一個初動力,特別是在諸如交通運輸等行業的深度應用中。

2016年國務院新聞辦公室發布的《中國北斗衛星導航系統》白皮書中將北斗產業應用體系分為三個層面:分別是推行國家關鍵領域,推進行業/區域應用以及大眾應用以及引導大眾應用。

行業/區域應用是指北斗衛星服務于國民經濟各行業,包括交通運輸、國土資源、防災減災、農林水利、測繪勘探、應急救援等,按照GPS應用的路徑,交通運輸行業是衛星導航產業中市場容量最大的一塊。

交通運輸部在2005年即成立了“交通運輸部北斗衛星導航系統應用工作領導小組”,此后印發了《北斗衛星導航系統交通運輸行業應用專項規劃》、《交通運輸行業推廣應用北斗系統的指導意見》《北斗系統在長江航運應用全覆蓋實施方案》等多份政策。

按照交通運輸部此前披露的信息,目前全國已有超過660萬輛道路營運車輛、5.1萬輛郵政快遞運輸車輛、1356艘部系統公務船舶、8600座水上助導航設施、109座沿海地基增強站、300架通用航空器應用了北斗系統。在首架運輸航空器上也安裝使用了北斗系統,實現零的突破。

一位衛星產業從業人員對經濟觀察報表示,在類似產業應用中,第一批客戶往往是政府和央企、國企,在北斗產業基礎尚未完全搭建的時期,來自政策的推動是產業向前走的一個重要助力。

冉承其在2020年8月3日的新聞發布會中表示北斗系統已全面服務交通運輸、公共安全、救災減災、農林牧漁、城市治理等行業,融入電力、金融、通信等國家核心基礎設施建設。

“兼容時代”

穿梭在新疆農田的極飛無人機正在不間斷的接受者全球四套衛星系統提供的定位服務:GPS、北斗、GLONASS、Galileo,四個系統相互獨立,互為補充。

這種四個系統并存的架構是從一開始就設計好的,極飛科技方面介紹,通常情況下支持的衛星系統越多越好,支持的最大衛星數越多越好。使用多系統進行聯合定位,可以在遮擋環境下都見到盡可能多的衛星,從而保證定位的可靠,特別是北斗,國內的可見衛星數量最多。

在8月5日這天,北斗在全球可見衛星不少于6顆,這一數量已經與GPS比肩。

盡管支持越多的衛星系統,對于天線和射頻的要求也就更高;在進行定位解算時,參與的衛星越多,要算的內容就越多,對CPU等的性能要求也就更高,這些性能要求最終都會反映在硬件成本上。

在“北斗+GPS”的基礎上額外兼容伽利略或格洛納斯的“2+X”模式是目前衛星應用產業中普遍采用的做法。伴隨著全球眾多經濟主體不同的衛星導航系統互相競爭以及大眾市場對于穩定度和精度要求的提升,在產業應用層面,除了少部分涉及國家安全的領域,衛星定位與位置服務產業從某種意義上進入了一個“兼容”時代。

曹沖對經濟觀察報表示前幾年由于存在技術與成本問題,一般的芯片中,都采用兩個系統的兼容,通常選擇一個是GPS,另一個是北斗,或者格洛納斯,也可能是伽利略系統。這幾年,因為成本和功耗問題逐步解決好了,所以大多數芯片廠家將四大全球系統,甚至日本的QZSS都納入其芯片之中。“兼容”是北斗產業推進的方向之一。在2012年北斗系統正式提供區域服務的新聞發布會上,冉承其就表示北斗系統加入以后,更多用戶不會使用單一系統的衛星導航,比如僅僅使用GPS,推薦大家北斗和GPS兼容使用,這帶來的好處是不需要增加太多的成本就可以享受兩個或者三個以上系統提供的服務。

上述衛星行業從業者對經濟觀察報表示,從理論上兼容多個衛星系統可以讓衛星導航定位應用的穩定性有一定提高,當然,前提條件是兼容的模組價格不能比單一模組貴太多。

該從業者公司所用的遙感終端即采用了“北斗+GPS”雙模組,“采購的時候,我們沒有過多去考慮,雙模組的價格和單模組基本上沒有什么差別,既然價格、性能都沒有什么差別,兩者比較肯定是選雙模組”。

產業未來

在描繪整個北斗產業版圖的時候,一個繞不開的問題是,與GPS相較,除了作為安全感和可靠性的“底線”,作為后來者的北斗衛星系統在產業應用是否具有獨特的競爭優勢?

一位航天領域研究者對經濟觀察報表示,盡管在個別指標上互有側重,但從民用端產業應用方面,北斗導航系統在整體性能上與GPS處在同一序列。這位研究者提供了一個思路,即在思考北斗產業應用時,核心不在于北斗的性能和設計是否符合市場的需求,北斗并不僅僅是為了產業而存在的,市場主體需要考量的是能夠從即有的北斗系統中挖掘出什么樣的應用空間。

上述衛星行業從業者表示北斗衛星具有一些獨特的性能,比如短報文等,但在產業端的主要應用場景還是救援救災等方面,尚未有大規模的市場應用。這位從業者數年前曾經參加過一次有關北斗的相關會議,會議上曾經討論過北斗高精度應用的一個方案,“室內導航”,“一個應用場景是在商場內實現人的定位,可以通過這種高精度導航找到某一家店,說實話,從我個人經歷考量這似乎不是一個太剛需的應用場景”,這位從業者表示。

利用北斗系統的特性,挖掘真正剛性的市場需求是多位采訪者共同認可的產業方向,而目前物聯網、智慧城市、自動駕駛等各項技術和應用場景的變動正在提供新的需求空間。

李楠觀察到,近年包括無人機、共享單車在內的新興產業對北斗導航的需求在不斷增加,此外,大眾市場對高精度的需求也開始變得旺盛。“兩個領域間的界限開始變得模糊了”,李楠表示。

哈啰單車正準備推動一個北斗導航的高精度應用,他們與千尋位置合作,去建設共享單車的電子圍欄。這是一項需要付費的北斗服務,電子圍欄需要亞米級的高精度衛星服務,而北斗衛星對外發布的精度是2-3米,實際測試過程中,通常情況下是2-3米,因此需要利用到北斗系統的地基增強系統——“地基增強”系統是北斗在中國服務的特點之一,通過這一系統,在服務區內提供米級、分米級和厘米級實時高精度導航定位服務。“雖然有一定成本,但我們相信隨著城市管理的不斷精細和智能化,這項技術投入是遲早要做的”,哈啰單車公關總監王帆對經濟觀察報表示。

在曹沖看來,高精度大眾化應用與服務,是今后在無人系統盛行時代的行業發展的大趨勢。這里有許許多多細致深入的工作要做,“深化應用與服務產業發展,才是我們要踏踏實實的態度”。

曹沖建議應該將北斗系統作為新基建的樣板加以推廣,并且在現有的基礎上,通過新基建進一步實現北斗系統的升級換代,將新時代的時空服務體系建設落到實處,推進低地球軌道的導航與通信融合星座,推進北斗時空與物聯網、大數據、區塊鏈、人工智能、數字孿生等基礎要素的融合,推進無人駕駛汽車、無人機、機器人為代表的無人系統新興產業形成發展,推進無時不在無處不在智能信息產業形成發展。

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大科創新聞部主任
主要關注于科技類、創業類產業政策、創投領域以及交通物流領域。擅長深度報道和人物特寫。
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