2019年12月16日,我国北斗三号系统一箭双星成功入轨,核心星座中圆轨道系统部署完成。2020年6月前,北斗系统服务范围将覆盖全球,2035年将建成更加泛在、融合、智能的综合时空体系。北斗高精度定位、导航、授时(PNT)技术创新及应用是发展重点,同时关注北斗与物联网技术、云计算、5G等技术融合。
GNSS(全球卫星导航系统)市场增速较快。手机和可穿戴设备是GNSS设备最重要的消费级市场增量,包括设备数量和单价的双重提升。公路交通运输领域是GNSS设备和应用增速最快的市场。无人机、通用航空和航海市场是GNSS设备的蓝海市场。欧洲GNSS局(GSA)预计,全球GNSS下游市场来自设备和服务的收入将从2019年的1500亿欧元增长到2029年的3250亿欧元,年复合增长率为8%。增长大多数来源于于大众市场,中端设备市场和增强服务的收入。其中,GNSS接收设施全球出货量将从2019年的18亿台增加到2029年的28亿台,国内厂商通过多年技术提升,已经具备了市场竞争力,有望拿下GNSS相关这类的产品定价权。
国产化和北斗三代军品大规模换装将是国内GNSS行业主要驱动力。民品方面,2018年中美贸易战爆发后,所有相关领域的国产化要求提上日程。GNSS与电信、电力、金融等领域的授时和其他关键基础设施中的导航定位息息相关。国内厂商在关键基础设施中将全方面推进GNSS国产化。军品方面,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,相关军品订单出现一轮爆发。此次北斗三号提前组网,我们预计北斗三号大规模换装订单将于2020年下半年开始,替换过程将贯穿“十四五”。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。
北斗产业链下游产值增长最快。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,基础器件、基础软件和基础数据等环节的产值占比分别为4.4%、2.1%和4.4%;中游产值在总产值中的占比为47.5%,其中,终端集成环节的产值占比为34.6%,系统集成环节的占比为12.9%;下游产值占比增长较快,根本原因在于终端集成环节竞争激烈,而下游运营服务准入门槛相比较低,促使终端提供商向运营服务商转变,同时无人驾驶和高精度服务近年来需求激增,并有效牵引消费级市场相关服务需求的释放,从而推动下游产业链加快速度进行发展,其产值在2018年总产值中占比为41.6%。多厂商布局下游高精度地基增强服务将成为2020年亮点。
北斗领域民参军相关公司需要我们来关注。从历年北斗板块相关上市公司数据分析来看,我们分别比较了三类公司的收入和净利润情况。民参军公司纯收入能力相对其他两类公司,利润占比偏高,这样的一种情况由于军品订单本身利润率高,以及民转军企业成本控制能力强。在当前军民两方面皆有重要驱动的情况下,民参军公司纯收入能力有望迎来双重提升。
投资建议:GNSS全球市场增速明显,国内厂商竞争力逐渐提升,已经有与全球头部厂商一决高下的能力。受益于国产替代和北斗三号军品大规模换装驱动,我们看好北斗行业的前景。
民品角度,主要推荐民品业绩稳定增长的华测导航;高精度芯片龙头的北斗星通;多维度测绘产品齐全、RTK出货量最多的中海达;解除金钱上的压力、一切步入正轨的合众思壮、授时国产化A股唯一标的天奥电子;宇航芯片领先企业欧比特等;军品角度,主要推荐北斗军品龙头海格通信、北斗天通双发力的华力创通,军品竞争力强、ADDA即将发力的振芯科技等。
全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System),泛指所有卫星导航系统,目前为全世界提供服务或建设目标是为全世界提供服务的GNSS系统只有美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo和中国的北斗卫星导航系统。
GNSS接收设施全球年出货量预计持续增长。根据欧洲GNSS局(GSA)预测,未来十年GNSS接收设施全球出货量预计将从2019年的18亿台增加到2029年的28亿台。其中绝大多数是价格低于5欧元的接收设施,占比超过90%,其主要被用于手机和可穿戴设备中;价格的范围在5欧元到150欧元的GNSS接收设施出货量预计将以6%的年增长率的速度迅速增加,这类接收设施主要使用在于道路交互与通行和无人机等领域;高端接收设施定价在150欧元以上,在全球出货量里仅占不到3%,高端接收设施用于专业领域,预计未来十年高端接收设施年出货量将大约达到3亿欧元。
交通运输是GNSS设备增速最快的细分市场。预计未来十年,GNSS设备总装机量将从2019年的60多亿部增长到2029年的100亿部以上。从GSA预测可看出,GNSS接收设施在手机和可穿戴设备市场的增速趋缓,这主要由于全球智能手机常规使用的寿命增加,替换周期变长,导致装机量增速放缓。而交通运输市场的GNSS设备装机量增量明显,将成为GNSS设备未来的主要增长点。
增值服务收入是GNSS市场最主要的收入。增值服务是指GNSS设备下游,为客户提供相关软件和解决方案的服务。GSA预计全球GNSS下游市场来自设备和服务的收入将从2019年的1500亿欧元增长到2029年的3250亿欧元,年复合增长率为8%。其中依托GNSS技术为用户创造增值服务是GNSS市场最大的收入来源。预计到2029年,增值服务收入将达到1660亿欧元,超过全球GNSS市场总收入的一半。
宏观趋势导致了新的信息密集型服务的发展,当这些服务需要全世界的定位和定时数据时,它们也同时影响GNSS解决方案的采用。即GNSS对当前自然环境、新兴技术和社会形势以及经济发展等领域都将提供定位定时的服务支持,同时在社会持续健康发展中不断诞生的问题也将促使GNSS演变出新的使用方式和服务模式。
手机和可穿戴设备构成了GNSS设备最重要的消费级市场增量,其中包含了GNSS设备数量和设备单价的双重提升。GNSS模块在智能手机中已是必备存在;同时可穿戴设备发展迅速,根据Statista1的数据,到2022年,联网可穿戴设备的出货量预计将达到640亿欧元,也代表着10亿欧元的联网设备市场。针对可穿戴设备市场的高端设备,多星座多频GNSS技术是最有价值的技术之一,可以为客户提供更精准的定位和导航信息。智能手机和可穿戴设备使我们生活更加数字化和互联化,同时为了改善使用者真实的体验,也对GNSS设备的性能水平有了更加高的要求,与之对应的则是单位价格的提升。
公路交通运输领域是GNSS设备和应用增速最快的市场。智能化、自动化汽车是未来发展主要方向,近年来相关概念和技术也在不断突破,而GNSS作为对定位信息的关键来源是无人驾驶技术的核心之一,同时下游高精度地图市场也至关重要。具备无人驾驶能力的汽车将配备GNSS天线、高精度GNSS接收器,并可能依赖高精度GNSS增强服务,因此无人驾驶市场对GNSS相关设备及服务需求量巨大。
通用航空市场是GNSS设备的蓝海市场。根据GSA预测,航空领域中GNSS设备的大部分出货量由通用航空和公务航空驱动,用于监视和导航目的。未来十年,GNSS设备的整体出货量将保持稳定,每年的总数将达到30万。但考虑到我国通航产业航空器保有量、通航机场数量、飞行从业人员的基数都很小,依然没有释放出与我们国家的经济发展相匹配的市场需求和规模;同样在下游应用端,应用领域的宽度与作业时间也不成比例,因此我国通航产业还存在巨大的发展空间。随着我们国家低空空域逐步放开,通航市场慢慢地发展,预计将会带动通航领域内的GNSS设备实现更高的增长。
无人机是GNSS设备的主要新兴市场之一。近年来无人机市场发展迅速,无人机安装GNSS模块具有合理性和必要性:一方面随着无人机应用领域不断拓宽,以及性能慢慢地加强,部分应用领域对于定位导航服务的需求有所增加;另一方面无人机加装GNSS模块也能实现对于无人机的统一监管。同时无人机价格的下降也使得消费级无人机市场增长迅速,带动了该领域GNSS设备的增长。
航海领域GNSS应用市场的可持续增长。根据GSA统计,2018年用于船舶和港口定位导航的GNSS产品出货量超过170万台,2008年约为83万台,即过去十年中海事GNSS出货量年复合增长率约为7.8%。预计到2029年,海事领域GNSS产品的年出货量将达到270万台,在未来十年中将保持4.1%的年均增长。在整个预测期内,预计休闲导航的份额将保持稳定,约占海运总出货量的90%。根据出货量计算,预计到2029年相关的海事应用程序的总安装基数将超过1600万个,与2019年1100万的基数相比增长约66%。
中国北斗卫星导航系统(BeiDouNavigationSatelliteSystem,BDS)由中国自行研制。自20世纪后期开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路,逐步形成了“三步走”发展的策略:(1)试验系统阶段:2000年发射2颗地球静止轨道卫星并投入运营,建成北斗一号系统,向中国提供服务;(2)区域系统建设阶段:2012年北斗二号卫星发射数量达14个,建成覆盖亚太地区的北斗区域系统;(3)北斗三号全球组网:到2020年将完成35颗北斗三号卫星的组网,向全球提供相关服务。
北斗三号将增加性能更优的现代化公开信号B1C和B2a,按照国际标准提供星基增强服务(SRAS)及搜索救援服务(SAR)。完成北斗地基增强系统建设,为国内用户更好的提供实时分米级/厘米级、事后毫米级服务。计划利用北斗系统GEO卫星B2b信号播发高精度增强信号,为亚太地区提供动态分米级,静态厘米级导航定位服务。
截至2019年底,北斗三号系统已成功发射28颗全球组网卫星(2017年2颗、2018年17颗、2019年9颗),24颗中圆地球轨道卫星(MEO卫星)组成的核心星座部署完成,为逐步提升系统服务性能和使用者真实的体验,实现全球组网奠定坚实基础。目前,系统运行平稳,经全世界测试评估,在全球区域定位精度优于10米,亚太区域定位精度优于5米,满足指标要求。按中国卫星导航系统管理办公室发布的北斗工程计划,2020年上半年我国还将发射两颗北斗三号地球静止轨道卫星(GEO卫星),将比预定目标提前半年完成全部30颗北斗三号组网卫星发射,届时将提供星基增强、短报文通信、国际搜索救援、精密定位等新服务,并向全球播发性能更优的导航信号。
增强系统发挥配合作用,提高定位精度达厘米级。主流增强系统为星基增强系统和地基增强系统,是全球主流卫星导航系统的补充,通过差分校正数据实现定位精度的提高。本质上而言,星基增强系统主要是接收天上卫星发射的修正信号来实现定位精度的改进,属于广域差分增强系统(SBAS);地基增强系统属于局域差分增强系统(GBAS),是通过接收地面基准站网提供的差分修正信号达到提高卫星导航精度的目的,优化后的定位精度可以从毫米级至亚米级不等。星基增强系统在航空航海应用上更具备优势,地基增强系统的应用涵盖测绘勘探、监测控、驾考驾培、精准农业等专业领域,及交通导航、旅游、应急救援等大众领域。
北斗地基增强系统由基准站网络(CORS站)、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五部分所组成。北斗基准站接收北斗导航卫星发射的导航信号,经通信网络传输至数据综合处理系统,处理后产生修正信号,通过卫星、数字广播、移动通信方式等实时播发,实现北斗地基增强系统服务覆盖范围内实时米级、分米级、厘米级和后处理毫米级高精度定位服务。
目前全国各省市均建设了区域型的地基增强系统,普遍由当地测绘局牵头建设。全国性的北斗地基增强系统则由中国兵器工业集团和阿里巴巴出资成立的千寻位置负责建设。2018年5月23日,北斗地基增强系统已完成基本系统研制建设,具备为用户更好的提供广域实时米级、分米级、厘米级和后处理毫米级定位精度的能力。国家级北斗地基增强系统的建设对加速推进北斗卫星导航应用与产业化具备极其重大意义。2018年11月,北斗已建成基准站数量超越2200个,成为全世界基站数量最多、覆盖范围最广、运行稳定的地基增强系统。
星基增强系统克服地基增强覆盖范围有限的缺点,除通信信号覆盖的范围,还能够在通信信号覆盖不到的高空、海上、沙漠、山区实现高精度定位。目前国内很成熟的星基增强系统有合众思壮“中国精度”星基增强系统和中海达“全球精度”系统HI-RTP,此外千寻位置也具备通过星基增强系统提供位置服务的能力。通过星基增强系统与地基增强系统相结合,可形成更高效的卫星导航高精度定位服务网络,为国土测绘、海洋勘探、精准农业、灾害监测、无人机以及无人驾驶等领域的专业应用和汽车导航、移动手机等大众化应用提供更有效的高精度位置服务基础环境,具有广阔的应用市场。
北斗全球精密定位系统——夔龙系统:2016年11月1日,在第十一届珠海航展现场,中国航天科技集团公司宣布我国首个北斗全球“厘米级”定位系统建设工作,该系统命名为“夔龙系统”。
全球政治局势动荡,经济逆全球化趋势显现,北斗的发展有利于进一步实现GNSS国产化,增强我国政治经济实力。
北斗系统最初起源于军用,受当前我国军工市场提升信息化、军民融合等政策推动,具备较强科研实力的厂商具备较大发展机会。
2016年10月,《关于快速推进“一带一路”空间信息走廊建设与应用的指导意见》发布,明确定位北斗在“一带一路”中的经济发展支撑作用。
017年6月,国家发改委、海洋局发布《“一带一路”建设海上合作设想》,提出加强北斗卫星导航系统在海洋领域应用的国际合作,为沿线国提供卫星定位应用与服务。
2017年8月,农业部、发改委、财政部联合印发《关于加快发展农业生产性服务业的指导意见》,加快推广基于北斗系统的作业监测、远程调度、维修诊断等大中型农机物联网技术。
2017年11月,交通部、装备发展部印发《北斗卫星导航系统交通运输行业应用专项规划(公开版)》,大力推动北斗交通行业应用,在铁路、公路、水路、民航、邮政等交通运输全领域实现北斗系统应用。
2018年1月,发改委发布《智能汽车创新发展的策略》(意见征求稿),明白准确地提出:建设覆盖全国的车用高精度时空服务系统。充分的利用已有北斗地基增强网,建立车用网络高精度统一时间体系,提供全国统一的车用高精度时空服务。
2018年5月,完成《中华人民共和国卫星导航条例》征求意见稿,中国卫星导航条例立法加速有助于进一步规范北斗系统建设、管理和应用,以确立北斗系统作为国家信息基础设施的法律地位。
目前,北斗系统已大范围的应用于交通、海事、电力、民政、气象、渔业、测绘、矿产、公安、农业、林业、国土、水利、金融等十几个行业领域。截至2018年底,各类国产北斗终端产品应用规模已累计超过8000万台/套,采用北斗兼容芯片的终端产品社会总保有量接近7亿台/套(含智能手机),北斗应用正在诸多领域迈向“标配化”发展的新阶段。
专业市场仍待普及:在区域、行业示范应用项目支持下,北斗在交通、船舶监控、驾考驾培、精准农业、灾害监测等诸多行业进行了应用,但是行业实际应用份额仍然较少。
高精度定位市场仍处于启动期:从国家安全和战略经济领域的应用需求来讲,在航空、铁路、通信、电力、金融等多个行业需要实时分米级、厘米级、授时纳秒级系统精度。当前北斗地基增强系统已完成建设,广域精密定位系统全面启动,面向高精度位置和时间服务需求,技术标准统一、服务多功能、信息相互连通是确保未来高精度应用推广快速推进的保障。
卫星导航市场广阔空间:2018年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达3016亿元,较2017年增长18.3%,其中与卫星导航研发技术和应用直接相关的,包括芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设备、基础设施等在内的产业核心产值达1069亿元,占总产值的35.44%,北斗对产业的核心产值贡献率达80%,由卫星导航衍生带动形成的关联产值达1947亿元。预计至2020年,我国卫星导航产业的规模将超过4000亿元,北斗将拉动超过3000亿元规模的市场占有率,北斗导航产业在未来相当长一段时间内还有很大的发展空间。
随着2020年北斗系统服务范围覆盖全球,2035年建设完善更加泛在、融合、智能的综合时空体系,北斗产业将迎来由技术融合创新和产业融合发展共同带来的升级变革。未来,北斗高精度定位、导航、授时(PNT)技术创新及应用是未来发展热点。北斗与物联网技术、云计算、5G等技术融合成为行业信息化的支撑技术,也是北斗产业高质量发展的推动力。
首先选取27家北斗板块公司的营业收入和归母净利润做多元化的分析,2018年收入总计675.30亿元,同比增长11.34%;归母净利润38.46亿元。
我们又将这27家公司分成了三个类别,分别是老军工背景企业、民参军企业和纯北斗民用企业三种,分别比较了三类公司的收入和净利润情况。民参军公司纯收入能力相对其他两类公司,利润占比偏高,这样的一种情况由于军品订单本身利润率高,以及民转军企业成本控制能力强导致的。
从三类公司收入对比来看,军工企业和民参军企业2018年收入增长较快。从三类公司的归母净利润能够准确的看出,纯民用公司的利润波动较大,军工企业从始至终保持上升势头,民参军企业近两年利润基本持平,2018年增幅较大。
重点考虑合众思壮、华力创通、海格通信、华测导航、中海达、雷科防务、振芯科技和北斗星通这八家北斗行业相关公司。
从产业链结构来看,北斗产业链要包括上游的基础元器件,中游的终端集成和系统集成以及下游的运营服务等。基础器件最重要的包含芯片、天线、板卡等,是整个产业高质量发展的基础,也是产业自主可控最关键的部分;终端设备承载卫星导航定位功能,与使用者真实的体验相关,是产业高质量发展水平的重要体现;运营服务是未来时空服务发展的根本依托,是产业实现可持续发展的最重要手段。
根据《2019中国卫星导航与位置服务产业高质量发展白皮书》,在北斗产业链中2018年产业链各环节产值较2017年均有明显提升,其中下游产值增长最快。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,基础器件、基础软件和基础数据等环节的产值占比分别为4.4%、2.1%和4.4%;中游产值在总产值中的占比为47.5%,其中,终端集成环节的产值占比为34.6%,系统集成环节的占比为12.9%;下游产值占比增长较快,由于终端集成环节竞争激烈,下游运营服务准入门槛相比较低,促使终端提供商向运营服务商转变,从而推动下游产业链加快速度进行发展,其产值在2018年总产值中占比为41.6%。
在具体上市标的中,出于产业链相对完整,增强自身整合能力与谈判话语权的考虑,很少有公司其业务只占据产业链某一环节,大多数公司的业务涵盖至少两个相邻的环节,部分公司也秉承着向整体方案解决商身份转变而逐步延伸自身业务链条。
游产品最重要的包含基础器件、基础软件、基础数据。其中基础器件是整个行业发展的基础,是终端集成、系统集成等环节的重要支撑,最重要的包含芯片、天线、OEM板卡等。据统计,截至2018年底,国产北斗导航型芯片模块等基础产品销量已突破7000万片,国产高精度板卡和天线销量分别占国内市场占有率的30%和90%。
国际主流芯片研制企业切入北斗卫星导航市场。美国GPS系统发展较早,芯片方面有博通、高通、英特尔等技术领先、竞争力强、市场占有率高的优势企业。欧洲有意法半导体(STMicro)、U-Blox、瑟福等全球领先的卫星导航芯片制造商。日本凭借其在电子、通信与信息等领域的优势,也形成了卫星导航芯片、天线、接收设施等卫星导航应用产业链。目前高通、博通、U-Blox、联发科等公司发布的最新芯片功能中均支持北斗定位,如高通向我国大量销售的智能手机芯片都内置北斗、GPS组合定位功能。考虑到国家安全和为国内公司可以提供某些特定的程度的保护,北斗系统B1、B2、B3中的军用B3频段不对外资企业开放权限。
国内北斗芯片国产化程度日益提高,不断突破研发瓶颈,规模化生产能力逐渐提升。2017年5月,北斗星通发布和芯火鸟Firebird芯片,该芯片是全球最小尺寸的28nmGNSS射频基带一体化芯片,支持北斗、GPS、GLONASS、Galileo多系统,低功耗、高性能。定位精度2m,可做厘米级RTK解算,支持片上多传感器融合及航位推测。
2017年9月,深圳华大北斗科技有限公司发布自主研发且拥有完全自主知识产权的国产基带和射频一体化芯片,这是全球首颗支持新一代北斗三号信号体系的多系统多频高精度SoC芯片。这款超低功耗的第三代北斗芯片可以在无需地基增强的情况下,实现亚米级(即精度能够达到一米以内)的定位精度,并且实现芯片级别的安全加密。
2019年5月,北斗年会公布两款22nm芯片,分别为高精度定位芯片和超低功耗双频双核定位芯片。车规级全系统全频高精度定位芯片Nebulas-IV在高精度领域具有里程碑的意义,采用22nm工艺射频基带一体化设计,可使高精度RTK定位模块面积进一步从30x40mm缩小到12x16mm(减少84%),模块功耗比前代削减67%。All-in-one单芯片解决方案可实现片上RTK+PPP。与此同时,超低功耗双频双核定位芯片Firebird-II,可实现业界最低功耗,具有标准定位模式、抗多径模式。
中投顾问产业研究中心多个方面数据显示,截至2018年年底,北斗民用用户已达千万级;从北斗兼容机功能的终端年销售数量角度,2013-2015年间已分别达到135万套、527万套和1326万套,实现了数量级的增长,预计2020年我国北斗导航芯片市场规模可达300亿。
民用导航芯片现状。主要由四大部分构成:基带、射频、电源管理、算法(PNT或伪距差分)。
高精度板卡和天线的技术有所突破,生产规模提升。根据《我国北斗产业链发展现状与趋势》,截至2018年底,国产高精度板卡和天线%市场占有率。例如,上海司南导航突破了高精度北斗/GNSS模块核心技术并实现了规模化市场应用,打破了一直以来Trimble和NovAtel公司对我国高精度OEM板卡的技术垄断,其研制的AT200拥有覆盖北斗B1、B2、B3以及GPSL1L2定位卫星系统信号接收能力,并内置了高增益低噪声放大器,适合各类北斗接收机使用。
中游产品指终端产品和系统集成产品,包括车载导航、航空航海GNSS设备、便携式导航终端。终端产品中的高性能专业产品主要使用在于军工、测绘、授时等领域,对精度要求比较高且价格昂贵;普通民用消费大多数都用在车辆监控、车辆导航、信息服务、个人跟踪、娱乐消费等领域。在军用方面,国产北斗二代军用终端定位精度已可达可达厘米级,在民用方面,北斗三代终端量产后有望逐步渗透卫星导航市场,实现导航自主可控。
据《2019中国卫星导航与位置服务产业高质量发展白皮书》,2018年我国卫星导航中游商品市场容量为1433亿元,占比47.5%,在产业链上中下游中占比最多。截至2018年底,国内卫星导航定位终端产品总销量突破5.3亿台,其中具有卫星导航定位功能的智能手机销售量达到3.9亿台。汽车导航后装市场终端销量达到400万台,汽车导航前装市场终端销量达到450万台,各类监控终端销量在500万台左右,专业高精度接收机终端销量突破16万台(套)。终端设备的组成部分最重要的包含功率放大器、射频处理、低噪放、基带处理等模块,结构相对复杂,各个模块的元器件工艺和设计水平决定了终端产品在重量、体积以及性价比等方面能否符合客户实际使用的需求,关系到使用者真实的体验,是产业高质量发展水平的重要体现。
在终端产品的国际市场中,美国占据了卫星导航终端制造业的主导地位,天宝、佳明、苹果、贾瓦德等成为各自行业的领军企业。欧洲和日本在这一个市场也有Tomtom、诺基亚、索尼、TopconCo.等国际知名企业。
我国卫星导航终端市场中,军用终端由于对可靠性和安全性要求高,技术和资质门槛较高,且不允许外企进入,因此孵化出了一批优秀的本土企业。目前,上市公司中进入北斗军用终端市场的有海格通信、振芯科技、中国卫星、雷科防务、华力创通、合众思壮等。
“十三五”计划前2年压制延缓的订单与军方新的采购计划叠加,为完成“十三五”计划目标,后续成加速增长态势。
军改前,北斗二号时期最大赢家振芯科技。而目前处在从北斗二号到三号的转型期,2021年左右将会出现大批换装需求。
卫星测绘充分的利用了卫星导航高精度、全地域的优势。随着近年来发展中国家及地区工程建设项目的增多,缺乏其他替代手段和地面网络支持,其卫星导航测绘市场增速明显高于欧美市场。目前已建成的北斗二号系统可实现亚太地区覆盖,改善了以往应用中只借助GPS或GLONASS系统所导致的诸多信号盲区的问题,使得兼容北斗的卫星测绘系统精度大幅提升。
高精度GNSS技术主要是采用实时动态定位(RTK),也称载波相位差分技术,RTK系统由基准站、流动站和数据链组成,原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点,安置接收机作为参考站,对卫星进行连续观测,流动站接收机在接收卫星信号的同时还接收基准站上的观测数据,流动站手簿根据相对定位原理实时计算显示出三维坐标和测量精度,能够在野外实时得到厘米级精度,为各类新兴应用带来了可能。
目前,国内RTK市场增速主要源于工地开工率情况,技术升级方面主要是从全站仪到RTK的技术方案替代。当前国产化替代如火如荼,在这一领域国内逐渐掌握定价权。
中国卫星导航测绘仪器市场经历了“进口-国产替代-产品出口”的发展过程,早年市场占有率由国外厂商所垄断,主流厂商包括天宝、拓普康、徕卡等。2000年前后部分国内公司开始涉足卫星导航测绘仪器的研发和生产,随着国内厂商技术水平持续创新,国产产品慢慢的变成为主流,行业竞争充分,基本形成了四家龙头公司。2015-2016年,行业曾出现价格战,近几年价格相对较稳定,2-3万元一套,毛利率由之前的60%-70%下降到40%-50%,但设备置换率有所提高。当前时段RTK产品受宏观经济影响,增速略有下滑。
新兴测绘(三维激光扫描仪):年需求20亿元以上,将逐步打破国外垄断,市场需求有望释放
海洋测绘(声呐探测):多波束国产替代刚开始,规模10亿元的市场空间,民用及军工市场皆可期待。
位移监测是指对物体在各种影响因素的作用下,其位置在时空域中变化的监测,如地壳形变、滑坡、采矿塌陷、桥梁高楼等大型建筑的摆动以及大坝位移形变等。目前,卫星导航位移监测主要使用在在地质灾害、尾矿、交通、水利、水电、桥梁等大型建筑等方面的监测。
据统计,2015年,中国卫星导航位移监测市场规模达到15.27亿元,同比增长24.55%。预计2020年,我国卫星导航位移监测市场规模将达到42,40亿元,年均复合增长率22.66%。
中国在精准农业领域应用尚处于起步阶段,大多数都用在农业机械的自动导航。农机自动导航系统最重要的包含卫星定位模块、电子控制单元、机械控制模块,是基于卫星导航定位系统提供的精确位置信息,利用机械控制模块对农业机械进行精确控制,以保证农机按预定路线精确作业。有效地提高劳动生产率、降低劳动强度、延长作业时间及提高土地产出率。
国家出台了《全国农业机械化发展“十二五规划”》的文件,大力扶持农业机械化;加大对农业机械的补贴力度,从2014年的0.7亿元一路飙升到2016年的228.09亿元。
2017年,农业部、发改委、财政部下发《关于加快发展农业生产性服务业的指导意见》,提出加快推广应用基于北斗系统的作业监测、远程调度、维修诊断等大中型农机物联网技术。陕西、湖北、山东、福建、黑龙江、甘肃、上海、新疆、内蒙古等省市将北斗农业终端列入农机补贴范围,补贴金额在600-50000元不等。新疆、北京、浙江、江苏、湖北、辽宁等地区新增北斗无人驾驶系统5000多台套,安装北斗监控终端的农机车辆达到8000多辆,完成起垄播种、土地深松、作物收割作业面积超过300万亩。
农业自动导航设备市场尚处于起步阶段,市场空间巨大。从季节上来看,春耕秋收之前进入销售旺季,即每年3-5月、9-11月。从地域上来看,目前市场集中在黑龙江、新疆;随着土地流转政策的进一步实施,全国其他主要农业省份也已开始推广农机自动导航设备。
根据上海产业技术研究院的统计数据,2014年,中国市场农机无人驾驶系统销量为2,150套,而大中型拖拉机产量约为60万台。假设全部的产品均安装在新的大中型农机上,农机无人驾驶系统的渗透率仅为0.36%,考虑到实际可装无人驾驶系统的拖拉机动约占大中型拖拉机产量中的1/3,农机无人驾驶系统在高端农机上的渗透率仅为1%。参照国际市场,美国无人驾驶系统在高端农机市场的渗透率超过40%,欧洲由于国家普遍地形复杂,农田面积小,不太适合大型拖拉机耕种的,但仍然达到了8%的渗透率。按20%的渗透率、每年60万大中型农机产量中1/3可装无人驾驶系统,每台价格10万元进行估算,每年的市场规模将达到40亿元人民币。而考虑到现有500余万的大中型拖拉机保有量及无人驾驶系统的更新换代,未来市场空间超过1000亿元。
国外企业凭借在国际市场多年运营经验与成熟的产品,迅速抢占市场占有率。由于产品的技术上的含金量较高,特别是系统中机械控制部分为卫星导航定位企业并不擅长的领域,国内企业目前多通过进口或代理国外品牌来切入市场,积累客户资源及储备技术能力。天宝、拓普康、Hemisphere等企业在市场中占据较大的份额。国内重点企业有合众思壮、华测导航、华力创通、中海达。
北斗卫星导航在安防领域的应用主要在公安遥感监测、应急通信系统、防灾减灾系统、遥感减灾应用、灾害医疗救援卫星服务、无人机安防应用、无人机缉毒应用等方面。
机械自动化是利用GNSS高精度定位技术解决大型机械的精确控制要求,取代大型机械驾驶员,提升工作效率。目前已经在上海港口等地实现无人化。
卫星导航下游运营是指为导航定位最终用户提供位置服务、监控、调度等运营服务,主要是不一样的行业客户提供高精度定位服务。高精度需求将首先在行业应用爆发,随着无人驾驶和位置服务需求在消费端兴起,大众消费市场有望成为空间更大的市场。
天宝Trimble:2011年推出了全球精密定位服务(RTX),逐步完善定位服务性能。拥有120个自建观测站,对GNSS观测值进行实时跟踪和存贮,将GNSS观测值时发送给分别位于欧洲和美国的控制中心,控制中心对全星座精密卫星轨道、钟差和大气建模,得到全球精密定位改正数。全球精密位置改正数通过L波段卫星或者网络的方式广播给服务授权的终端用户。到2018年,已形成支持包括中国北斗、美国GPS、俄罗斯Glonass、欧洲Galileo、日本QZSS在内的全星座,全频率,通过租用海事卫星播发L频段,2018年已经实现覆盖对中国区域的全覆盖。
“中国精度”系统:2015年6月发布的全球星基高精度增强服务系统,通过租用海事卫星L频段对地面进行播发,能使我国北斗用户在无需架设基站的情况下,在全球任一地点享受方便快捷的亚米级、分米级和厘米级三种不同精度层级的增强服务。中国精度通过全球300多IGS的数据形成模型再发送,系统为雅典娜RTK系统,并为中国精度设计了天鹰基带芯片和天琴射频芯片。经测试,“中国精度”在定位精度、相对精度和收敛时间等关键指标上优于国际同类服务系统,这也是中国首家具备世界级领先水平的星基广域增强系统,具有全部自主知识产权和全部控制权。
地基增强定位服务具有网格化特点,需要用户定位,但能轻松实现快速精准定位,测距里面包含了所有误差信息。
国家北斗办:2015年8月,中国兵器工业集团和阿里巴巴集团共同发起成立“千寻位置”公司,千寻位置负责国家北斗地基增强系统“全国一张网”的建设和运营,基于北斗卫星系统(兼容GPS、GLONASS、Galileo)基础定位数据,利用遍及全国的超过2400个地基增强站及自主研发的定位算法,,通过专网传至国家北斗数据处理中心,由部署数据中心的千寻位置云平台解算实时播发差分数据,用户可根据自身的需求获取实时亚米级、厘米级、后处理毫米级精度的位置服务。目前,亚米级每年几百元,厘米级每年3600元。2018年5月,千寻推出“天音计划”,采用地球同步轨道卫星和互联网双路播发,为包括沙漠、海洋、高空等无网络覆盖区域、网络覆盖断续的区域提供7×24小时高可用的动态厘米级定位服务。目前服务覆盖中国地区,将于2021年实现全球覆盖。“天音计划”动态厘米级定位服务,与千寻跬步(FindM)亚米级高精度定位服务、千寻跬步专业版(FindM Pro)亚米级高精度定位服务、千寻立见(FindNow)加速定位服务共同组成千寻位置高精度实时定位服务产品线亿用户,主要做四条线,车载、手机、无人机和智能穿戴等。
国家测绘局:2017年5月,全国卫星导航定位基准服务系统正式启用,它由500个国家级站点,2700个省市级站点,一个国家数据中心和30个省级数据中心,共同组成3300多站点的全国顶级规模、覆盖范围最广的卫星导航定位服务系统。这一系统能兼容北斗、GPS、格洛纳斯、伽利略等卫星导航系统信号,具备了覆盖全国的亚米级实时导航定位服务能力。全国卫星导航定位服务系统采用三种不同精度的服务,即三种类型的服务产品。具体来说,一是面向社会公众的实时亚米级服务,二是面向专业用户的实时厘米级服务,三是面向特殊用户的事后毫米级服务。
公司成立于1994年,是国内最早进入卫星导航领域公司之一,是国内北斗导航定位民用领先企业。2000年,公司率先开始北斗导航技术的研究与应用,通过内生发展及外延并购并重,实现了导航应用多领域渗透,拥有北斗全产业链关键技术,掌握从芯片、天线、基带、板卡到算法到星基增强的完整技术体系,形成了北斗高精度、移动互联、时空信息服务和通导一体化四大业务板块。2018年公司全年实现盈利收入23亿元,同比保持平稳。
公司以北斗高精度业务起家,专注板卡、芯片、天线和算法技术打造高精度核心竞争力、覆盖多应用领域实现全球化布局,2013年公司收购北美卫星导航高精度公司Hemisphere,强化了高精度核心技术,2014年推出国产化高精度板卡,板卡性能国际领先。2016年发布星基增强基带芯片“天琴”。2017年,推出中国首款四通道GNSS芯片——天鹰,该芯片实现了对三频解算以及对“中国精度”星基增强系统的支持。在此基础上,雅典娜增强RTK引擎对数据质量控制和模糊解析算法进行了优化,改善了在中长基线和弱信号的定位精度和RTK可靠性。采用了GNSS三频测量技术(利用多个频率信号提升系统精度,提升可靠性)。雅典娜引擎在误差建模、质量控制和解算几个层面处于领头羊,至此,公司完成上游芯片、板卡、算法和天线布局,一体化能力突出。
2019年,公司发布了针对北斗三号系统研发的“天琴二代”高精度星基增强基带芯片、Phantom和Vega全新系列高精度板卡,逐步提升公司核心竞争力。“天琴二代”拥有完全自主知识产权,是全球首款全面支持北斗三号的基带芯片,通过软件配置“天琴二代”实现了卫星信号解调的升级,即能够支持现有及未来计划发布的所有导航信号频率。Phantom与Vega两个系列的高精度板卡分别作为定位和定向板卡,均搭载“天琴二代”GNSS基带芯片以及“天鹰”宽带射频芯片。Phantom系列板卡支持单天线信号输入定位,定位精度可达到8mm+1ppm(RTK),未来将主要使用在于测量测绘、形变监测、移动GIS和智能交通领域。Vega系列板卡则在Phantom系列板卡的基础上增加了双天线信号输入定位测向,支持提供俯仰、横滚等信息,定向精度优于0.08°。其主要使用在在无人机、无人驾驶、精准农业、机械控制以及航空航海等领域。
公司还持续拓展测绘、位移监测、农业机械等高精度终端应用市场。在测绘领域,先后收购了中科雅图(无人机测绘+智能电网巡线+数字城市数据服务)、吉欧电子(北斗高精度产品OEM厂商)、吉欧光学(3D扫描仪)、思拓力测绘(GNSS+CORS+手持终端)和海外StonexSrl(高精度的测量仪器)等公司布局测绘地理信息装备领域。在精准农业领域,公司作为国内智慧农业领军企业于2016年推出高端农机无人驾驶系统产品“慧农”,并于2018年收购全球精准农业公司AgJunction部分业务进军全球精准农业市场。随着北斗三号全球组网,北斗民用特别是高精度领域未来有望加速应用。据上海产业技术研究院预测,到2020年中国卫星导航高精度应用市场规模将达到215亿元,北斗民用高精度应用有望迎来快速发展。
公司的高精度业务主要包含测量测绘、农机与机械控制、无人驾驶领域的应用,并不断渗透行业。
无线自组网络是一种不同于传统的基于集中控制的无线通信网络技术无线自组网络无需固定设备支持,各节点自行组网,具备无线路由功能,通信时,由其他用户节点进行数据的转发。无线自组网突破了传统基于集中控制的无线通信网络的地理局限,实现更快速、便捷和高效地网络部署,非常适合于军队和公共安全等特殊应用场景。
军品主要是自组网的业务,是通导一体化板块的重要组成部分。为应对未来战争远程化的发展,必须建立作战单元通信网,自组网不依赖于预设的基础设施,大多数都用在解决应急条件下的可视化指挥、控制和通信问题,能够很好的满足建设要求。凡是需要快速组建通信网络的都需要自组网,各兵种都会使用;除了战争外,反恐部门、维稳部门也会配备,目前正从军方走向民用。公司在该业务上依托于北斗导航公司与元博中和,能够得到稳定的委托加工订单。公司2018年业务的大规模增长也得益于能力和渠道的优秀,以及市场的巨大需求。
北斗导航本身是军工业务的载体,公司目前在做在北斗三代的技术与产品、时间同步应用方面有较大优势。
北斗移动互联业务是公司重点发展业务。依托于时空信息技术,在公共安全、农业、交通、智慧城市等专业领域,提供独具特色的移动互联时空信息“云+端”应用领域的解决方案。公司加强移动互联产业方向上的资源整合,在民用航空、交通等应用领域均取得了良好进展,且在智慧城市领域取得突破,为未来时空物联应用打开了市场空间。
时空信息服务是公司业务战略的重要组成部分。公司构建了以“中国精度”、“中国位置”、“中国时间”为基础的时空基准服务体系和服务平台。结合自主研发的高安全声像图文时空大数据平台——博阳时空数据库,公司能够为智慧城市、国土规划、公安、环保、智能交通、智慧油田、农村土地承包经营权确权、地籍调查、不动产登记等众多专业市场提供包括时空数据获取、时空数据管理和时空应用在内的全方位时空信息服务。
在公安部提出“科技强警”和“四化”政策背景下,公安信息化成为公安部门提升办案效率、打击犯罪的重要手段。公安部已将北斗应用列入了“十三五”规划,力争在“十三五”期间实现警用车辆卫星定位终端配备率达100%(其中,新加装的卫星定位终端一律要求具备北斗卫星定位功能);具备卫星定位功能的手持设备配备率力争达到80%以上。
公司基于北斗导航卫星授时、自组网通信等关键技术,立足时空信息服务平台服务公安等行业,不断拓展经营事物的规模。2014年收购公安警务系统服务商长春天成,2015年收购公安移动信息化产品与解决方案提供商深圳海棠科技,公司从单一的警务终端生产向下游延伸。2017年,中标“雪亮”项目10亿元订单,打造更具优势的高精度时空一体化合成指挥调度平台。公司生产手持以及车载移动智能终端,与公司的警务综合平台结合,构成公司独特的产品体系,充分满足对公安等行业的实施形势态势感知需求。以合成作战、警务综合应用、执法全流程业务应用、警务终端为核心的公共安全产品已覆盖北京、河南、河北、内蒙、广西、新疆、吉林、甘肃等11个省份。未来,公安业务逐渐从省级下沉到市/县级,尤其是县级公安局建设“智慧办案区”的需求。预计到2023年,国家以及企业对公安信息化的总投资支出将在259.1亿元左右。随国家和企业对公安信息化的持续投入,北斗导航终端及各种解决方案在公安系统中的应用将越来越广泛。
授时方面:电力应用最多,铁路有所应用,公安对授时方面也是刚需。公司利用中国精度,授时精度已达到全球最高水平。
中海达作为中国高精度GNSS的领跑者,一直深耕北斗卫星导航产业。公司全自主研发的卫星导航接收机(RTK)持续多年保持同行业领头羊,在高精度导航芯片、组合天线、星基增强系统等北斗导航高精度定位产品上持续发力,形成了北斗+精准定位装备、北斗+时空数据和北斗+行业解决方案等三大产品体系,掌握核心技术,2018年新获得海内外知识产权200项,其中专利79项。2018年实现营业收入12.89亿元,较去年同期增长26.26%,主要得益于时空数据和行业应用解决方案业产品增长。
公司在高精度导航芯片、天线、板卡、算法、星基增强系统等关键自主技术上取得了重大突破,核心竞争力明显提升。2018年5月,公司发布国内首款投入实际应用的自主知识产权的北斗高精度导航芯片“恒星一号”,成功打破国外在该领域垄断,该芯片适用于GPS、北斗、GALILEO、GLONASS四个卫星系统所有频点,可实现对全球所有卫星导航星座的全频带兼容。同期公司发布了自主研发的 GNSS 碟状天线,可实现快速、及时、精准的卫星导航定位,公司高精度板卡的算法引擎逐步提升,接近国际顶级品牌产品的综合性能,在自产RTK设备上实现了约50%的进口替代。
公司“全球精度”星基增强实时高精度定位服务系统研发取得了实质性进展,已在国内外布设了约100多个站点,在广州建立两个数据处理中心,保证在任何时间系统均可提供稳定可靠的服务。“全球精度”Hi-RTP服务系统是基于北斗的实时广域精密定位服务系统,通过建设全球和区域北斗高精度位置服务基础网,融合星基、地基等两种增强手段的技术优势,让用户在无需架设基站的情况下,在全世界内任意地点可获得厘米级的高精度定位增强服务。2019年5月,“全球精度”Hi-RTP服务系统的L波段通讯卫星已经真正开始租用,“全球精度”Hi-RTP服务系统也进行了全国实测。从全国实测结果来看,绝大部分初始化过程可以在15-20min以内完成,仅有个别省份初始化时间在25min左右。初始化完成后均可获得平面方向优于125px,高程方向优于250px的定位精度(95%置信区间)。
国内高精度定位市场集中度较高,主要有四家企业,中海达、南方测绘、华测导航和合众思壮。中海达RTK产品出货量达5万台,市场占有率约占30%,处于行业龙头地位,合众思壮与南方测绘出货量达3万台,华测导航略少于合众思壮。
公司成立之初专门干于高精度卫星导航定位技术产品研制、生产和销售,之后以高精度卫星定位技术为基础,进行地理空间产业布局,逐渐为各行业客户提供数据采集装备及系统解决方案,在位移监测、地质安全监测、精准农业等领域积极拓展,形成了数据采集设备和数据应用及系统解决方案并重的业务模式。公司数据采集设备能应用于大地测量、工程测量、地籍测量、国土调查、电力巡检等所有的领域,帮助客户完成全方位的高精度数据采集任务。
高精度GNSS接收机是公司核心产品。该产品兼容北斗、GPS、GLONASS 和Galileo四大系统卫星信号,支持北斗三代卫星系统,采用卫星+惯导组合定位技术,实现惯性导航与卫星定位融合解算,可提供更高效稳定的亚米级至毫米级的定位服务。产品已大范围的应用于大地测量、工程测量等测量、测绘活动中。公司GIS数据采集器采用高精度卫星导航定位技术,是工业级北斗终端产品,支持单点定位和差分定位,精度高、续航长、工艺精湛,搭配高效的数据采集软件和数据处理软件,可实现实时定位、人员监管、数据采集和回传等多种功能,主要使用在于地理信息系统建设、调查、监管、执法、巡检、移动办公等场景。
公司基于北斗高精度卫星导航数据采集,在农机自动化、位移监测和地质安全监测等细分应用领域为客户提供应用系统集成及解决方案。公司在北斗卫星导航供应链下游业务体量业内排名第一,拥有近500个解决方案应用案例。
公司2013年进入农机自动化领域,开始农机自动导航系统产品的研发技术,并于2014年正式实现销售,该系统主要通过给农机装配农机自动导航系统,保证农机按预定路线精确作业自动耕作。针对特定应用领域,研发了多款位移监测系统,为客户提供位移监测解决方案、施工建设和维护服务。基于北斗高精度卫星导航定位技术的位移监测实时解算软件HCMonitor,拥有丰富的GNSS误差模型库,支持高精度基线解算、多系统联合解算等优势。多传感器网络综合管理系统HCSIM,根据不同传感器通讯协议编译,可对GNSS、应力应变计、风速仪、温湿度计、钢筋计等不一样的传感器解析处理解析;华测自动化监测与预警系统HCMas,该监测软件web端为B/S架构设计,通过网页即可查询监测情况;软件功能多样化,有表面位移监测、应力应变监测、风速监测、钢筋受力监测、加速度监测、裂缝监测等19个监测项目,用户可根据详细情况在系统管理中选择功能项目。
海格通信历史悠远长久,源于1956年始创的国营第750厂,2010年实现A股上市。秉承悠久的军工产业历史,由原来单一为海军提供舰用短波通信、导航的整机设备厂,慢慢地发展成为中国军用通信、导航及信息化领域领先的整机和系统供应商之一。目前慢慢的变成了行业内用户全覆盖、频段全覆盖、产品全系列,极具竞争力的企业之一,并依托硬件能力发展为软件和信息服务供应商。
公司作为传统军工通信有突出贡献的公司,18年实现了军工业务快速地增长,主要得益于军改结束后订单全面放开,特别是陆军订单增速飞快, 十三五期间有望保持高增长。且十四五期间北斗军品最大的一块业务综合终端将有望大规模列装,而公司在相关领域优势显著,有望在百亿市场占有率中取得最大的部分。
北斗业务在民用方向的布局主要是依托海格产业链优势。一是依托高精度导航芯片,打造面向各种应用场景的高精度定位模块和终端产品,如无人驾驶方面的应用。目前公司已有部分终端产品在开展联调联试(如:南沙无人码头),在深入到行业应用后,再复制推广。同时公司也将研发核心的高精度定位模块,替代市场上原有的进口板卡,提高国产率,拓展新的市场。二是开辟北斗时空数据在智慧城市中国的应用,涵盖物流、交通、学校、养老、医疗等。如在广州市南沙推广的示范项目,在政府支持下,就覆盖了前面的各大领域,并已掌握了大批量的终端数据,积累了北斗时空数据的应用经验,后续针对这一些数据可带来一系列的新业态。三是北斗三号即将带来的民用短报文服务和定位导航服务,可在国家应急、智慧海洋、航空航海、武警公安、海警海事等行业应用。海格通信的优点是可以依托在大湾区的地理优势和产业土壤,并且临近辽阔的南海,挖掘北斗三号全球化规模应用的推广,包括运营服务和终端制造两大方面。
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