卫星导航系统组成、优势、产品分类及政策情况如何？

提供精准时空信息，产业链完善齐备。

全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，简称 GNSS）是指能在地球表 面或近地空间的任何地点为用户提供全天候三维坐标、速度、时间信息的空基无线电导航 定位系统，包括一个或多个卫星星座及增强系统。卫星导航技术是指采用导航卫星作为空 间位置和时间基准，通过卫星发射的无线电导航信号，为地球表面、海洋及近地空间用户 提供全天时、全天候、高精度的空间位置和时间参数，确定用户在相应时空参考系中的三 维位置、速度和时间的技术。卫星导航系统通常由三部分组成：1）空间段：卫星星座，可 连续向用户播发用于导航定位的测距信号和导航电文，并接收来自地面监控系统的各种信 息和命令以维持系统的正常运转，目前全球 GNSS 系统分别为美国 GPS、中国北斗、俄罗 斯 GLONASS、欧盟 GALILEO；2）地面段：包括主控站、时间同步/注入站和监测站等若 干地面站，以及星间链路运行管理设施；3）用户段： 包括芯片、模块、天线等基础产品， 以及终端产品、应用系统与应用服务等，主要通过 GNSS 接收机来测算位置、速度等参数。

GPS 卫星星座构成完善、定位精度稳定，在频段和客群覆盖的先发优势明显。GPS 是全球 最早建设且率先实现全球覆盖的全球卫星导航星座，目前共有 32 颗卫星在轨运行。从性能 指标上看，消费级 GPS 设备在开放环境中可达到 3-5 米的定位精度，通过差分 GPS、实时 动态定位技术，GPS 精度可提高到亚米和厘米级别。从频段上看，GPS 覆盖了 L1、L2、 L5 等广泛的频段，其中 L1 已成为全球 GNSS 标准民用频段。由于 GPS 系统在全球范围内 被首先开发和部署，美国在国际频谱分配中对 L1、L2 和 L5 频段的使用拥有优先权。在客 群覆盖上，根据 GPS World 数据，GPS 在全球有超过 60 亿用户，主要来自车辆导航系统、 通用航空、金融交易、电网、精准农业、测量和建筑等领域。 北斗实现多项技术突破和功能升级，有望实现后来居上。1）在卫星数量上，北斗系统有 45 颗卫星在轨提供服务，相比于其他 GNSS 系统，北斗在轨卫星数最多。2）在卫星构型上， 北斗三号系统（简称“北三”）采用“3GEO+3IGSO+24MEO”卫星组成的混合星座结构， 高轨卫星更多，抗遮挡能力强，在低纬度地区性能优势更为明显。3）在频段方面，北斗与 GPS、GLONASS、GALILEO 系统的兼容性强，北三系统公开服务信号频段为 B1 和 B2 频点，授权服务信号为 B1 和 B3 频段，频段资源与 GPS 相当。4）在服务能力上，北三系 统创新融合了导航与通信能力，具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、 短报文通信和国际搜救等多种能力。凭借技术和服务能力上的优势，我国北斗系统正在走 向全球，已服务全球 200 多个国家和地区用户，具有北斗功能的移动终端全球覆盖率超过 50%，进入民航、海事、移动通信、测量测绘、航空航天、全球搜救等领域十余个国际组 织相关标准，北斗产品、技术和服务的国际用户认可度持续提升。

根据定位精度的不同，GNSS 产品可分为导航级和高精度定位级两类。其中，导航级产品 的原理是利用卫星信号进行独立单点定位，定位精度通常在 1 米~10 米以上，主要面向大 众消费级市场的一般使用需求，如手机、智能定位手表等。高精度定位设备则通过各种解 决途径，将自身接收到的卫星信号进行再处理，精度在分米级、厘米级、毫米级，应用领 域包括测绘、精准农业、数字施工、应急监测等成熟产业和自动驾驶、智慧城市、无人智 能等新兴产业，是卫星导航产业的重要组成部分。

卫星定位技术与多源融合技术相结合，实现高精度应用。在卫星定位技术方面， RTK（实 时差分）和 PPP（精密单点定位）是两种主要依赖卫星信号的高精度定位技术。RTK 的原 理是利用架设在已知位置点上的基准站提供差分信息，对用户接收机的定位结果进行改正， 将误差数米的单点定位精度提高至 1~2cm。PPP 是指利用 GEO 卫星播发的精密卫星轨道 和钟差等数据产品，对各种误差项进行改正后，通过单台接收机的非差观测数据进行单点 定位，精度可达 10cm，但收敛时间较慢，需要 30min 以上。多源融合定位采用 GNSS 与 多种定位源进行融合定位，包括惯性导航系统、相机、激光雷达、超宽带 UWB、5G 等， 这些技术能够与 GNSS 形成互补，增强了定位的连续性和鲁棒性，特别是在卫星信号受限 的环境中。因此，高精度定位不仅需要卫星信号的精确时间基准，也离不开多源数据的补 充和增强，两者的结合确保了在多变环境下的定位稳定性和准确性。

增强系统是卫星导航定位应用产业的重要基础设施。根据播发改正数的途径以及服务对象 的不同，卫星导航增强系统分为地基增强系统（GBAS，Ground-Based Augmentation System）与星基增强系统（SBAS，Satellite-Based Augmentation System）。

#1 地基增强系统：服务于地面应用，通过布设广而密的 CORS 站，为用户提供厘米级高精 度定位服务。地基增强系统改变了传统 RTK 测量作业方式，用户在测量时不需要架设参考 站，从而降低用户设备成本，并扩大用户工作范围、提高工作效率。但地基增强服务受制 于移动通信覆盖区和覆盖网络，例如无法在空中和海上建设基准站。目前，国家北斗地基 增强系统已建成“全国一张网”，国家测绘地理信息局建成全国卫星导航定位基准服务系统， 中国移动、中国联通、国家电网、华测导航、六分科技等也在加强建设地面增强系统。根 据中国地理信息产业协会，截至 2021 年底，我国已建成卫星导航定位基准站超过 25000 座，实现向全社会提供厘米级实时的导航定位服务。

#2 星基增强系统：通过 GEO 卫星播发修正信息，能够弥补地基增强系统覆盖范围的不足。 星基增强系统主要服务于航空、铁路、海事应用，服务范围广，但修正精度较低，一般作 为地基增强系统的补充。我国北斗星基增强系统通过北斗三号 GEO 卫星 BDSBAS-B1C 和 BDSBAS-B2a 信号，按照国际民航组织标准规定的单频和双频多系统 SBAS 信号协议，播 发差分改正与完好性信息，实现中国及周边区域民航 I 类精密进近服务。民企方面，千寻位 置“XStar”、合众思壮“中国精度”等布局星基增强服务。

我国高精度 GNSS 产业链自上而下依次为上游基础器件、中游终端设备和系统集成、下游 运营服务环节。1）上游：高精度 GNSS 芯片、板卡/模块、天线，以及核心算法、软件等， 负责接收、捕获、跟踪、解算卫星信号，决定了产品定位精度等性能指标的高低，是技术 含量最高的环节；2）中游：终端集成和软硬件系统集成，典型包括测量型接收机、GIS 数 据采集器、位移监测系统、农机自动驾驶系统、汽车自动驾驶系统等；3）下游为运营服务 环节，包括建设地基增强系统提供的卫星信号增强服务，以及基于各种技术和产品的应用 及运营服务，通常集成各种软硬件平台，以订阅制的收费模式向终端用户提供服务。 我国高精度卫星导航定位产业链中，国产厂商份额持续提升。1）上游：我国高精度板卡/ 模块国产化率达超 80%，北斗芯通、司南导航、华测导航、中海达等国产板卡逐步替代天 宝、诺瓦泰、U-blox 等海外产品份额。天线方面，我国技术相对成熟，国产化率达 90%以 上，北斗星通子公司华信天线占据重要地位。2）中游：随着板卡国产化率的提升，国产高 精度 GNSS 接收机的性能指标达到国际先进水平，并相比国外品牌形成明显价格优势，目 前华测导航、中海达、南方测绘、合众思壮等国产厂商已占据了高精度 GNSS 接收机大部 分市场份额，并向精准农业、位移监控、自动驾驶等应用拓展。3）下游：高精度运营服务 环节主要由国产厂商占据，代表性厂商包括千寻位置、中国移动、六分科技、华测导航等。

各部门纷纷出台利好政策，推动北斗导航定位产业规模化发展。2022 年 4 月，国家发改委发 文表示要组织实施北斗产业化重大工程。2023 年 2 月，国务院印发《数字中国建设整体布 局规划》，指出要大力推进北斗规模应用。2023 年 3 月，中国卫星导航系统管理办公室表 示，在加速推进北斗规模应用市场化、产业化、国际化发展的同时，北斗系统还将积极发 展多种导航定位授时技术，2035 年前建成以下一代北斗系统为核心，更加泛在、更加融合、 更加智能的国家综合时空体系。在大众消费、交通运输、精准农业、测绘、防灾等细分领 域，我国先后发布一系列政策文件，加强北斗产品推广与规模化应用。

三央企联手成立中国时空信息集团，我国北斗导航产业有望迎来新发展阶段。中国时空信 息集团有限公司于 2024 年 4 月 20 日在雄安新区注册成立，注册资本 40 亿元，业务范围 含卫星导航服务、卫星通信服务、地理遥感信息服务等。该公司的股东包括三大央企：中 国卫星网络集团有限公司持股 55%，中国兵器工业集团有限公司持股 25%，中国移动通信 集团有限公司持股 20%。我们认为中国时空信息集团成立的意义有二：1）集聚央企力量， 整合多产业资源，加强我国时空信息产业在国际中的竞争力。三大股东分别来自卫星互联 网、北斗导航和电信运营商，覆盖时空信息数据、技术和服务的各个关键环节，能够各自 整合优势资源，形成跨界合作，推动中国时空产业升级，为星地产业商用化迈出坚实一步； 2）承担时空信息产业链链长职责，推动北斗民用场景逐步落地。中国时空信息集团或将成 为北斗导航领域的“运营商”，与各实体产业合作，带头推动北斗导航在民用领域的持续落 地。