从北斗三号组网并开通服务到现在已经接近半年的时间,在各类终端设备以及与北斗与其他行业的快速融合推广下,北斗系统的真正威力正在成功得到展现。所谓“知己知彼,方能百战百胜”。我们对北斗的多一分了解,或许就更容易看到北斗应用的爆发点会在哪?
01 北斗系统的技能点
北斗不仅能导航,还将导航与通信融合在一起,实现了双向通信功能。此外,北斗系统还提供应急通信服务。
当前北斗系统的信号分为两个波段,一个是L波段,一个是S波段。北斗卫星导航系统使用码分多址技术,与GPS系统和伽利略定位系统一致,而不同于格洛纳斯系统的频分多址技术。相比之下,码分多址有更高的频谱利用率,在由L波段的频谱资源非常有限的情况下,选择码分多址是更妥当的方式。此外,码分多址与其他卫星导航系统的兼容性能更佳。
和GPS系统类似的是,北斗卫星也提供授权和公开两种服务,相应的提供两类相应的信号。其中公开服务提供的信号,卫星在其覆盖的范围内可向用户提供无需授权、无需交费的定位,电文通信等服务,其定位能够精确到 10 米,单向授时能够达到 50ns。测速能够达到 0.2m/s。
与北斗二号相比,北斗三号网卫星采用了更高性能的铷原子钟和氢原子钟,铷原子钟天稳定度为E-14量级,氢原子钟天稳定度为E-15量级。三号定位精度提升至2.5至5米,较北斗二号提升一至两倍。
另外,三号组网卫星通过采用星间链路等新技术,空间信号精度可优于0.5米。
从功能方面来讲,北斗三号在进一步提高基本导航、定位、授时服务能力基础上,区域性的短报文通信服务也将升级为面向全球的短报文通信。北斗三号还将按照国际民航标准提供星基增强服务,按照国际搜救卫星组织标准提供国际搜索救援服务。
北斗系统的全球组网成功,意味着北斗系统将进一步助力我国卫星导航产业格局的完善,推动中国卫星导航国际化的进度,同时也将带动上中下游北斗产业高达4000亿的应用规模。
02 北斗系统全球组网的展望
全球组网成功后的北斗系统,将带动军用、民用两大领域的产业链的发展和完善。
据统计,目前我国卫星导航与位置服务领域的研发机构、单位、企业数量达到约14000家,卫星导航专利年度申请量持续增长。截止到2019年底,中国卫星导航专利累计申请量达到74897件,保持全球第一位。通过院士牵头、专家带队,北斗的应用技术水平不断攀升,提供北斗位置服务的一张张大网也在全国铺开。
近年来,北斗新应用已经深入融合到许多产业的转型升级发展之中,如汽车、高铁、能源、矿产、邮政、移动通信、互联网服务等领域,北斗应用也正在从原来的“北斗+”向着“+北斗”的发展方向转型升级。
北斗产业主要包括通信天线、北斗芯片、传感器和板卡等硬件设备研发生产的上游产业链,手机、车载导航等移动设备导航定位终端的中游产业链,以及下游产业链分布的采集、监测和远程调度的数据环境分析,主要是指北斗导航在各行业的适用系统研发和全天候的运营服务。
终端设备将成重要的消费级市场增量
GNSS(全球卫星导航系统)市场增速较快,智能手机和智能可穿戴设备将成为该领域最重要的消费级增量市场,无论从数量还是单价上,都是质的提升。公路交通运输领域对GNSS相关设备和应用的需求是最大的,因此是增速最快的市场。无人机、通用航空、航海市场则是GNSS设备的蓝海市场,前景广阔。
军用品方面,北斗三代军品大规模换装和三大新领域是国内军用 GNSS的主要驱动力,2012年北斗二号组网以后,相关军品订单曾出现一轮高爆发,此次北斗三号组网成功,综合终端、无人平台和弹载项目将是北斗军用新品最大的三个领域,相关市场空间都达百亿。
北斗产业链中下游产值增速较快
2019 年,北斗产业链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 10.9%,其中包括基础器件、基础软件和基础数据等环节;
中游产值在总产值中的占比为47.5%,包括终端集成环节;
下游运营服务准入门槛较低,促使终端提供商向运营服务商转变,随着无人驾驶和高精度服务近年来需求激增,消费市场相关的服务需求得到释放,从而推动下游产业链的快速发展。多厂商布局下游高精度地基增强服务将成为 2020 年亮点。与此同时,北斗在一带一路国家,将会作为作为新的时空信息基础设施广泛参与到各类行业信息化建设中去。
03 全面绽放的北斗
综上所述,北斗高精度定位、导航、授时(PNT)技术创新及应用都是北斗发展的重点,同时可以关注北斗与物联网技术、云计算、5G 等技术融合。
北斗&5G通信
北斗的全球组网成功,意味着网络覆盖率将大幅提升。对于运营商来说,网络覆盖率及覆盖连续性是非常重要的指标,决定了用户能否享受到无缝覆盖的网络服务。北斗实现全球服务给用户带来的最大的好处就是运营商网络实现了在全国乃至全世界都能覆盖。对于芯片来说,则是边际成本的降低。
而通信领域的热门5G,加上北斗后能够实现毫秒级的识别,毫米级的定位。5G和北斗的融合是基础能力的融合。有了这种基础能力的融合,可以带来许多产业转变,比如是芯片。
根据应用倒推,对芯片的需求可分为手机、基站、车联网、飞机等几个种类。从5G开始,国际主流智能手机厂商都支持北斗,定位与手机通信芯片已经集成到一起。目前国内5G基站也都已经使用了北斗来进行授时。
按目前的发展来看,5G和北斗技术的融合有三个层次:基础设施的融合、是通信计算存储能力与北斗定位能力的融合以及基站的部署能力和北斗的定位能力的融合。
简单来说,即北斗+5G可以实现室内高精度定位、极大提高基站的计算能力以及覆盖能力等等。可以说,5G和北斗融合之后带来的应用场景非常广泛。例如,推动自动驾驶快速落地,导盲机器人的使用等等。
北斗高精度应用
从使用角度而言,回归定位、导航、授时的基本功能,北斗系统精准度优于GPS等其他卫星导航系统。且随着精准度提升,多个应用场景普及将加速。
举个例子,利用毫米级后解算技术,对重点目标的位置变化进行监测和预警。通过北斗接收机和高精度算法,为用户提供2.5毫米左右的位置服务,让静态的北斗设备变成高精度位置形变监测的传感器,为山体滑坡、崩塌、泥石流检测等地质灾害进行常态化监测预警。近年来在高铁、大坝桥梁、能源储运、港口等一些重大设施安全监测方面也在广泛应用此类技术。
除此以外,北斗在物联网等等的领域也呈现出了巨大的发展势头,可以说,组网后的北斗系统,给北斗应用带来的机会太多太多。可以期待,不久的将来北斗应用百花齐放的画面。
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