参考观研天下发布《2017-2022年中国北斗卫星导航行业竞争现状及十三五投资策略研究报告》
1、基于安全角度，北斗具备系统级独立性
由于卫星导航系统对于国家安全不言而喻的重要性，加之历史上出现过美国针对其他国家曾部分关闭GPS信号服务的事件，各大国出于国家安全和重要行业民用安全的考虑，都独立发展了各自的卫星导航系统。目前全球的导航卫星系统（GNSS）呈现“1+3”的格局，包括美国的GPS、俄罗斯格洛纳斯（GLONASS）、欧洲伽利略（GALILEO）和中国的北斗系统（BDS）四大系统，其中以GPS系统发展最早，应用服务和产业发展最为成熟。
GPS系统起步于20世纪70年代，由美国研制，向全球各地全天候提供三维位置、速度等信息，到1994年全球覆盖率高达98%的24颗卫星星座布设完成，耗资近200亿美元。GPS系统具有以下几个特点：一是定位精度高。GPS实时单点定位P码精度为1-2m，C/A码为5-10m；静态相对定位精度50km以内6-10m，100-500km为7-10m，1000km为9-10m；实时伪距差分（RTD）精度达分米级，实时相位差分（RTK）精度为1-2cm。二是全球统一的三维地心坐标。GPS测量可同时精确测定测站平面位置和大地高程，并是在全球统一的WGS-84坐标系统中计算的。三是产业应用成熟广泛。1984年美国针对GPS发布了AS政策和SA政策，使C/A码的实时定位精度大大降低，严重影响GPS的国际可接受性。2000年美国政府宣布关闭SA，GPS法写入《美国法典》，对GPS应用和产业发展起到了巨大推动作用。
GLONASS由原苏联国防部独立研制，是继GPS之后的第二个全球卫星导航系统；GALILEO由欧盟研制，于1999年由欧洲委员会公布启动计划。我国北斗卫星导航系统（BDS）由中国自主研发、独立运行，起步于1994年，全部系统将由35颗卫星组成，2012年已实现对亚太地区的导航定位服务，2018年将实现对“一带一路”国家的服务，2020年北斗系统将具备全球服务能力。各大国和地区独立建设耗资巨大的GNSS系统，不仅可以满足国家安全和部分行业应用的需求，还拉动了各自卫星导航制造、服务业的发展，经济效应也十分显著。考虑到卫星导航带来的位置应用、精准授时等服务更具备未来信息社会基础设施的特性，各大国地区独立发展GNSS系统的意愿强烈，虽然硬件层面有兼容的趋势，但各系统仍将在长期维持共存。
表：全球四大GNSS系统
资料来源;公开资料整理
GNSS系统整体性能是空间、地面和用户三大部分性能的综合体现，具体包括卫星星座的分布、卫星数量、信号频段、信道带宽、误差改正的模型优化、卫星轨道拟合精度、监测站地理分布、原子钟精度和频率稳定度、接收端包括天线、芯片及算法等多种复杂因素。GNSS系统的性能不仅受各大国和地区经济实力、技术水平和产业成熟度的影响，甚至还是全球政治影响力等更多因素的综合体现。
卫星定位的基本原理是三球定位原理，卫星发射测距信号和导航电文，导航电文中含有卫星的位置信息。用户接收机在某一时刻同时接收三颗以上卫星信号，测量出测站点至三颗卫星的距离，解算出卫星的空间坐标，再利用距离交会法解算出测站点的位置。四大GNSS系统的定位原理均是采用三球交会的几何原理来实现定位，具体流程为：（1）用户测量出自身到三颗卫星的距离；（2）卫星的位置精确已知，通过电文播发给用户；（3）以卫星为球心，距离为半径画球面；（4）由三个球面相交点解算出用户位置。
一个完整的GNSS系统包括空间部分、控制部分和用户部分三块。以GPS系统为例，空间部分主要由24颗卫星构成，其中21颗工作卫星，3颗备用卫星。24颗卫星均为MEO卫星，运行在6个轨道平面上，运行周期为12个小时。保证在任一时刻、任一地点高度角15度以上都能够观测到4颗以上卫星。控制部分包括1个主控站、5个检测站和3个注入站。主控站负责从各个监控站收集卫星数据，计算出卫星的星历和时钟修正参数等，并通过注入站注入卫星；向卫星发布指令，控制卫星，当卫星出现故障时，调度备用卫星。监控站负责接收卫星信号，检测卫星运行状态，收集天气数据，并将这些信息传送给主控站；注入站将主控站计算的卫星星历及时钟修正参数等注入卫星。用户部分包含GPS接收器及相关设备，用于接收、跟踪、变换和测量GPS信号。
图：GPS地面监控系统功能
资料来源;互联网
图：地面监控系统地理分布
资料来源;互联网
2、系统特征与政策支持保障企业差异化竞争
我国BDS系统的发展大致分为三个阶段。第一个阶段于1994年启动建设，2000年建成北斗卫星导航试验系统，成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家；2003年发射第3颗卫星，进一步增强了北斗试验系统的性能。第二阶段于2004年启动建设，到2012年底完成5颗GEO卫星、5颗IGSO卫星和4颗MEO卫星组网，具备亚太区域的服务能力。第三阶段于2015年开始，继续开展后续卫星发射，完成全球组网，到2020年左右将完成覆盖全球的建设目标。BDS系统相较于GPS、GLONASS、GALILEO具备显著特点和政策优势：
星座方案包含MEO、GEO、IGSO三类卫星。北斗二代和GPS/GLONASS原理类似，但轨道设置有很大区别。GPS/GLONASS只有中轨道MEO卫星，而北斗二代有三种卫星：GEO，IGSO和MEO，GEO和IGSO卫星定在中国上空。针对中国及其周边地区，北斗卫星的几何条件比较好。随着北斗卫星数量的增多，精度衰减因子DOP越来越小，加上观测时间越久，改正模型持续优化和卫星轨道拟合精度提高，北斗在中国及周边地区的定位精度超过其他GNSS系统具备条件。
使用三频信号，提高定位可靠性和抗干扰能力。北斗系统使用三频信号，GPS使用的是双频信号。GPS虽然在2010年发射了第一颗三频卫星，但全部卫星老化报废更换为三频卫星还需要好几年。三频信号可以更好的消除高阶电离层延迟影响，并能提高定位可靠性和抗干扰能力，增强数据预处理能力，提高模糊度的固定效率。
图：GPS、GALILEO和北斗系统信号频率分布
资料来源;互联网
监控站分布在境内，境内卫星轨道拟合精度更高。北斗系统的地面监控部分只能建在中国境内，而不能像GPS那样在全球建站。GPS在全球建了5个监控站，1个主控站和3个注入站以保证卫星运行，这些站都设在美国国土，包括美国本土、太平洋的关岛和夏威夷、印度洋的迭哥枷西亚以及大西洋的阿森松群岛。全球建站使卫星轨道的拟合精度更高，北斗系统监控站、主控站和注入站都在国内，在中国及周边地区的卫星轨道拟合精度上具备一定优势，近年来也有在境外逐步建立卫星跟踪站和陆地遥感卫星数据接收站的趋势。
政策支持国内北斗基础产品研发和行业应用推广。国家政策规定北斗系统B1、B2、B3三个频段仅同时对内资企业开放，B3频段不对外资企业开放权限，这对国内企业进行北斗基础产品的研发起到显著的保护作用。在其他政策支持上，2013年的《国家卫星导航产业中长期发展规划》提出国家负责重点建设多模连续运行参考站网等地面基础设施，并推动提升导航芯片和系统的技术水平，推动大众应用发展。国家部委陆续出台的文件也支持北斗系统在各行业中的应用：交通运输部要求示范省份“两客一危”车辆安装北斗兼容车载终端；民航总局要求对北斗导航在民航中的应用进行试验和试点；农业部渔业局在十二五规划细则中指出各地政府需提供70%-90%的补贴用于渔业部门采购北斗接收机。
2018年1月18日交通运输部与中央军委装备发展部联合印发《北斗卫星导航系统交通运输行业应用专项规划（公开版）》，推动北斗卫星导航系统在铁路、公路、水路、民航、邮政等交通运输全领域实现应用。主要内容包括完善基础设施建设，补充建设长江干线和沿海北斗地基增强系统、交运北斗高精度导航与位置服务信息资源中心，推动形成行业高精度位置服务体系；交运领域全面系统落地北斗应用，具备指标为重点运输车辆北斗兼容终端、国内“四类重点船舶”北斗兼容终端、城市地面公共交通北斗兼容终端等领域的应用率不低于80%、民航低空空域监视北斗定位信息应用率达到100%、铁路列车调度北斗授时应用率达到100%。
3、地基增强系统为高精度定位服务创造条件
自2012年北斗向亚太地区正式提供导航定位授时及短报文通信服务以来，政府强力推动国内外的地基增强站建设进程。四川省在2015年7月完成了100座地基增强站的建设并投入使用，其他包括陕西、河南、湖北等省市都在加速推动地基增强站建设，全国一张网的地基增强系统将显著增强北斗系统的定位精度和服务水平。随着“一带一路”战略的提出，亚太地区很多卫星导航基础相对薄弱的国家有望成为北斗系统深度合作的区域，北斗首个海外地基增强站已经在泰国落地，未来将与巴基斯坦、马来西亚、缅甸、文莱等国家签署协议建设更多海外地基增强站。
连续运行参考站系统（CORS）可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的卫星导航参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网（LAN/WAN）技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的导航卫星观测值（载波相位，伪距）、各种改正数、状态信息。CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播収系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。城市CORS系统成为空间数据基础设施重要的组成部分，可以满足各类不同行业用户对精度定位、快速和实时定位、导航的要求，及时地满足城市规划、国土测绘、环境监测、防灾减灾、交通监控等多种现代化信息化管理的需求。
图：RTK定位技术原理图
资料来源;互联网
图：北斗一代二代系统覆盖范围
资料来源;互联网
地基增强系统使用局域差分技术，通过在地面上建立参考站通过网络向外实时发送改正数，用户接收到改正数后直接对观测值进行修正，以达到亚米级的定位精度。不同于星基增强系统对海洋等区域的服务支持，地基增强系统更多主要应用于陆地的高精度定位服务。我国通常由各省测绘局负责当地的地基增强网建设，2015年中国兵器工业集团与阿里巴巴合资成立千寻位置网络有限公司，为第三方的高精度位置服务平台，通过北斗地基一张网的整合与建设，基于云计算和数据技术构建位置服务云平台，满足行业或大众市场对精准位置的需求。
北斗系统的特点和相关政策的支持为国内北斗企业与国际GNSS企业开展差异化竞争创造了条件，除了特殊行业的应用仅对国内企业开放以外，在其他行业应用市场例如测量测绘、交通运输、精准农业、驾考服务、海洋渔业、精准授时等，特别是高精度应用的相关领域，国内企业目前在我国及亚太区域开展业务都具备系统条件、政策支持和市场运营的优势。在大众消费市场LBS、车载导航等市场面对成熟GPS的竞争，暂未形成竞争力，随着高精度定位服务逐渐在大众市场的推广应用，北斗产业链将面临更多的发展机遇。
资料来源：观研天下整理，转载请注明出处。（ww）
更多好文每日分享，欢迎关注公众号
【版权提示】观研报告网倡导尊重与保护知识产权。未经许可，任何人不得复制、转载、或以其他方式使用本网站的内容。如发现本站文章存在版权问题，烦请提供版权疑问、身份证明、版权证明、联系方式等发邮件至kf@chinabaogao.com，我们将及时沟通与处理。
