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1. 北斗导航系统

1.1 北斗导航系统概述

为了发展卫星导航产业，将其定位、导航和授时等功能用于服务经济社会发展和民生改善，提高全球卫星导航系统的综合应用效益，我国自上世纪九十年代启动北斗系统研制工作，在经历了 25 年的研究与发展，目前已经基本建成了北斗卫 星导航系统（BDS）， 免费为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、测速和授时服务。随着北斗系统在移动通信领域的建设和发展，相关产品已广泛应用于社会各个领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，同时对于保障国家安全、促进经济社会的发展、提高我国的国际地位等诸多方面，都具有十分重大和特殊的意义。

北斗导航系统按照“三步走”发展战略，先有源后无源，先区域后全球，先后建成北斗一号、北斗二号、北斗三号系统。这三个系统建设过程如下：

（1）建设北斗一号系统：1994 年，启动北斗一号系统工程建设；2000 年，发 射 2 颗地球静止轨道卫星，建成系统并投入使用，采用有源定位体制，为中国用 户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务；2003 年，发射第 3 颗地球静 止轨道卫星，进一步增强系统性能。

（2）建设北斗二号系统：2004 年，启动北斗二号系统工程建设；2012 年，完 成 14 颗卫星（5 颗地球静止轨道卫星、5 颗倾斜地球同步轨道卫星和 4 颗中圆地球轨道卫星）发射组网。北斗二号系统在兼容北斗一号系统技术体制基础上，增加无源定位体制，为亚太地区用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。

（3）建设北斗三号系统：2009 年启动北斗三号系统建设；2020 年将完成 30 颗卫星发射组网，全面建成北斗三号系统。北斗三号系统继承有源服务和无源服务两种技术体制，为全球用户提供定位导航授时、全球短报文通信和国际搜救服务，同时可为中国及周边地区用户提供星基增强、地基增强、精密单点定位和区域短报文通信等服务。特别指出的是 2019 年 12 月 16 日，第五十二、五十三颗北斗三号导航卫星发射成功后，所有中圆地球轨道卫星全部发射完毕，标志着北斗三号全球系统核心星座部署完成，为实现全球组网奠定坚实基础。北斗三号系统将向全球用户提供基本导航、短报文通信、星基增强、国际搜救、精密单点定位服务等业务。

此外中国还计划 2035 年，以北斗系统为核心，建设完善更加泛在、更加融合、 更加智能的国家综合定位导航授时体系。

建成后的北斗系统快速形成区域服务能力，并逐步扩展为全球服务的中国特色发展路径，其具有以下特点：一是空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其在低纬度地区性能优势更为明显。二是提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。三是创新融合了导航与通信功能，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服务能力。

在北斗导航系统建设过程中，政府积极推进《中华人民共和国卫星导航条例》立法进程，保障卫星导航产业健康、快速、持续发展，并发布《国家卫星导航产业中长期发展规划》，从国家层面对卫星导航产业长期发展进行总体部署，提供国家宏观政策指导。发改委、科技部、工信部等各部委以及国内各个省市也出台了一系列推动北斗系统应用的政策文件和具体举措。正因为北斗导航系统的重要的战略性意义，北斗也快速与移动通信、云计算、物联网、工业互联网、大数据和区块链等技术的相互融合，实现了北斗卫星导航系统相关产业规模也迅速壮大。我国卫星导航与位置服务企业已达 14000 家，从业人员超过 50 万人，形成珠三角、 京津冀、长三角、鄂豫湘、川陕渝五大产业区域，截至 2019 年年底，申请累计 7 万件，位居全球第一。同时，北斗高精度产品目前已出口至 90 多个国家和地区， 为全球科技、经济和社会发展做出贡献。

《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书(2019)》显示，2018 年中国卫星导航 与位置服务产业总体产值达 3016 亿元，较 2017 年增长 18.3%。与卫星导航技术研发和应用直接相关的，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。同时《国家卫星导航产业中长期发展规划》提出，到 2020 年，我国卫星导航产 业规模将超过 4000 亿元。北斗卫星导航系统及其兼容产品将在国民经济重要行业和关键领域得到广泛应用，在大众消费市场逐步推广普及，对国内卫星导航应用市场的贡献率达到 60%。

1.2 北斗导航系统组成与特色技术

北斗卫星导航系统（BDS）是中国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航、授时和短报文通信服务的国家重要空间基础设施。北斗与美国的 GPS、俄罗斯的 GLONASS、欧盟的 Galileo 构成全球四大卫星导航系统。

1.2.1 北斗导航系统组成

北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成：

（1） 空间段由地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫 星等组成；

（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） 用户段包括北斗及兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品， 以及终端设备、应用系统与应用服务等。

一般空间段的卫星是采用中圆轨道，因为这样对称星座，轨道面均匀，相位也均匀，是覆盖全球的最优星座，美国、俄罗斯的导航系统均采用系类轨道，但是此类轨道上的卫星每天只有 30%的时间位于中国的国土上空，其他时间不能为中国 提供服务。因此北斗二号系统首创用倾斜地球轨道卫星（IGSO 卫星），该类卫星 也是同步卫星，但轨道倾角是 55 度呈“8”字形，有 70%-80%的时间停留在中国的国土上空。这样一个星地一体的卫星网络，对大型复杂星座控制与管理也是确保北斗导航系统可靠性的关键。这样的星座设计可以边建边用、以用促建，对于逐步实现卫星导航的构想是必由之路，也更符合中国国情。

1.2.2 北斗导航系统终端定位技术

为实现快速高精度定位，北斗系统采用网络辅助信息+差分BDS等技术，通过移 动通信运营基站提供的网络辅助定位信息实现快速定位。差分 BDS 系统由参考 站、数据中心、数据链和用户设备等部分组成，其中数据链在差分 BDS 系统中 具有关键性作用，因为它是定位数据高效、大容量、低误码率的传输的保证。

在 BDS 之外，还有 A-BDS 即辅助北斗定位技术，用来提高北斗卫星定位系统的性能，支持具有北斗功能的手机。在卫星定位信号传播条件较差的环境中，A-BDS 系统可以通过运营商基站信息来进行快速定位，具体方案如图所示。A-BDS 技术利用运营商商网络增强数据获取能力，具有定位时间短、耗电量低、 灵敏度高等显著优势。

正在建设的 5G 网络将为 A-BDS 技术注入新的发展动能。5G 网络具有高速率、 低延时、超高密度连接等特点（相对于 4G，性能提高 1 个数量级）。融合北斗 卫星导航技术与 5G 通信带内定位技术，可弥补北斗室内及遮挡条件下定位性能 的不足。北斗特有的短报文功能也能通过 5G 技术实现信息的高效传输。

1.2.3 北斗导航地基/星基增强定位技术

北斗地基增强定位技术利用北斗/GNSS 高精度接收机，通过地面基准站网，在服务区域内提供厘米级实时高精度导航定位服务，因此这需要在北斗系统初步建立以后才能实现，北斗地基增强系统也只是 2014 年 9 月才开始启动的工程。目 前已经完成一期建设，到 2018 年 11 月，北斗已建成基准站数量超过 2200 个，成为全球基站数量最多、覆盖范围最广、运行稳定的地基增强系统，具备在全国范围内提供实时米级、分米级、厘米级，后处理毫米级高精度定位服务能力。

技术北斗星基增强系统是通过地球静止轨道卫星搭载卫星导航增强信号转发器，可以向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进。目前，该系统已完成系统实施方案论证。

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，构建了国土测绘、海洋勘探、精准农业、灾害监测、无人机以及无人驾驶等专业应用以及汽车导航、移动手机等大众化应用的高精度位置服务基础环境。

1.2.4 北斗短报文技术

短报文功能是北斗特有的一项技术，是卫星定位终端和北斗卫星或北斗地面服务站之间能够直接通过卫星信号进行双向的信息传递。用户可在没有通信信号覆盖的地区 （海洋、沙漠中）和紧急情况下，发送120个字的信息和自己的定位信息。北斗短报文通信的传输时延约0.5秒，通信的最高频度是1秒 1次。目前，我国 已建成部、省、市（县）3 级平台，推广北斗终端超过 4.5 万台。受灾地区利用北斗短报文功能，可及时上报灾害位置、突发灾害信息及灾区救助信息。各级民政部门通过北斗终端进行救灾物资的查询管理和监控，大幅提升了全国救灾物资管理与调运水平。未来，北斗系统将与其他卫星导航系统共同组成全球中轨搜救系统，同时提供反向链路，极大提升搜救能力和效率。

1.2.5 重中之重的“原子钟”

卫星导航可以把距离测量转换成时间测量，以精确的时间信息来表达精确的距离信息，这靠卫星导航精确的时间测量来实现，其硬件基准就是要高精度的时钟。因为原子钟电子从一个能级状态跃迁到另一个能级状态时，所发射出的电磁波频率异常的稳定。以这个频率作为钟摆，就能做出高精度时钟。定位精确度主要取决于卫星上的原子钟精度，以及各卫星和地面站，卫星间的原子钟时间同步精度。如果测量的时间误差达到百万分之一秒，那么位置就相差 300 米。

基于时间的基础性和重要性，定位的关键就是高精度的原子钟。经过两年研究试验，目前国内的星载原子钟设计总体技术方案已成熟，元器件国产化率达到100%，生产的原子钟可以精确到十亿分一秒。因此北斗导航系统可以保持高精度时空基准。北斗系统时间基准（北斗时），溯源于协调世界时，采用国际单位制（SI）秒为基本单位连续累计，起始历元为 2006 年 1 月 1 日协调世界时（UTC） 00 时 00 分 00 秒。北斗时通过中国科学院国家授时中心保持的 UTC，即 UTC （NTSC）与国际 UTC 建立联系，与 UTC 的偏差保持在 50 纳秒以内，北斗时与 UTC 之间的跳秒信息在导航电文中发播。北斗系统采用北斗坐标系（BDCS）， 坐标系定义符合国际地球自转服务组织（IERS）规范，采用 2000 中国大地坐标 系（CGCS2000）的参考椭球参数，对准于最新的国际地球参考框架（ITRF）， 每年更新一次。

1.3 北斗导航系统的进展

在空间段方面，基本完成卫星发射。2019 年 12 月在第五十二、五十三颗北斗导 航卫星成功发射后，所有中圆地球轨道卫星全部发射完毕（1 颗地球静止轨道卫 星、24 颗中圆地球轨道卫星、3 颗倾斜地球同步轨道卫星），标志着北斗三号全球系统核心星座部署完成，将实现星间星地联合组网，将进一步提升北斗系统服务性能和用户体验。按计划，明年上半年还将发射 2 颗地球静止轨道卫星，将比预定目标提前半年完成全部组网卫星发射，从而全面建成北斗三号系统，为全球提供更优质服务。目前已发射入轨的 24 颗中圆地球轨道卫星中，14 颗由中国航 天科技集团有限公司所属中国空间技术研究院研制，10 颗由中国科学院微小卫星 创新研究院研制。28 颗北斗三号组网卫星和 2 颗北斗二号备份卫星通过 18 次组 网发射送入预定轨道，平均每月发射 1.2 颗卫星。

在地面段方面，实施了升级改造。北斗三号系统建立了高精度时间和空间基准，增加了星间链路运行管理设施，实现了基于星地和星间链路联合观测的卫星轨道和钟差测定，具备定位导航授时服务能力；同时，开展了短报文通信、国际搜救、星基增强、地基增强、精密单点定位等服务的地面

目前北斗系统空间段、地面段、用户段多方联动的常态化，卫星自主健康管理和故障处置能力较强，大型星座系统的运行管理保障能力得到明显提升，系统也逐步趋于向智能化发展。采用卫星在轨、地面备份策略，避免和降低卫星突发在轨故障对系统服务性能的影响；采用地面设施的冗余设计，着力消除薄弱环节，增强系统可靠性。并实时监测评估包括北斗系统在内的各大卫星导航系统星座状态、信号精度、信号质量和系统服务性能等，提供监测评估原始数据、基础产品和信息服务，为用户应用提供参考。

未来的导航系统将向 PNT 体系发展，即 定位导航授时体系，其目的是要建设一套 不依赖于 GPS 的随时导航定位授时的体系， GPS 在某些情况下很容易被干扰或 是被欺骗，这是卫星导航系统存在的天然脆弱性，无法避免,PNT 体系作为北斗系统的补充、备份增强和融合，在北斗系统现在覆盖不到的地方，提供一个为任何人，在任何地点，任何精度的可靠服务，也包括导航和通信深度融合的技术，希望能够在北斗系统建成之后，真正的构建一个应用更广泛和更可靠的系统。

1.4 北斗导航系统提供的多种服务

北斗系统定位导航授时服务性能覆盖全球区域，定位精度为 10 米级别、测速精度为亚米每秒；授时精度为纳秒级别。未来，北斗系统将持续提升服务性能，扩展服务功能，保障连续稳定运行，进一步提升全球定位导航授时和区域短报文通信服务能力，并提供星基增强、地基增强、精密单点定位、全球短报文通信和国际搜救等服务。等 2020 年，北斗系统建成后，计划将提供如下服务。

在这些所提供的服务中，定位导航授时服务主要是为全球用户提供服务，空间信号精度优于 0.5 米；全球定位精度优于 10 米，测速精度优于 0.2 米/秒，授时精 度优于 20 纳秒；亚太地区定位精度优于 5 米，测速精度优于 0.1 米/秒，授时 精度优于 10 纳秒，整体性能大幅提升；区域短报文通信服务容量提高到 1000 万次/小时，接收机发射功率降低到 1-3 瓦，单次通信能力 1000 汉字（14000 比 特）；全球短报文通信服务，单次通信能力 40 汉字（560 比特） ；按照国际民航组织标准，服务中国及周边地区用户，支持单频及双频多星座两种增强服务模式，满足国际民航组织相关性能要求；国际搜救服务按照国际搜救卫星系统组织相关标准，与其他卫星导航系统共同组成全球中轨搜救系统，服务全球用户。同时提供返向链路，极大提升搜救效率和服务能力。

1.5 北斗导航系统产业链和应用产业化

北斗卫星导航应用产业由基础产品、应用终端、应用系统和运营服务构成的产业链。自 2012 年底北斗系统正式提供区域服务以来，北斗卫星导航定位在应用方面更是遍地开花，除交通、海事、电力、民政、气象、渔业等传统行业外，北斗应用也走向普通民众生活，共享单车，双频北斗高精度智能手机等落地产品日益丰富，已经从行业应用拓展到大众应用，呈现快速发展局面。

目前中国的 GNSS 已占全球市场的 11%，随着北斗系统建成，北斗卫星导航系统产品在国民经济重要行业和关键领域得到广泛应用，全球市场占比将快速提升，在全球市场竞争力也得到有效提高。

1.5.1 基础产品及设施

北斗的基础类产品主要包括芯片、板卡、天线、接收机和导航电子地图等，是北斗应用产业链的基础和核心。终端产品分为专业终端产品和消费终端产品，专业终端产品包括高精度测绘终端、授时终端等产品，北斗导航系统的应用最早也是体现在此类终端产品上 ;消费终端产品主要包括各类导航终端，这也是民营企业较为容易进入的终端市场，其规模相对于专业终端要大得多，北斗导航系统在消费终端的应用广度和深度主要取决于产品价格的下降和技术的进步。北斗导航的基础类产品有较高的技术要求、进入壁垒高，拥有基础产品研发实力的企业具有较强的竞争力。

北斗芯片 (主要是射频芯片和基带)主要用来接收和解算北斗卫星的信号频率。我 国自主研发的支持北斗三号系统信号的 28 纳米芯片已在物联网和消费电子领域 得到广泛应用。22 纳米双频定位芯片已具备市场化应用条件，全频一体化高精 度芯片已经投产，北斗芯片性能再上新台阶。截至 2019 年年底，国产北斗导航 型芯片模块出货量已超 1 亿片，季度出货量突破 1000 万片。北斗导航型芯片、 模块、高精度板卡和天线已输出到 100 余个国家和地区。目前北斗二代的射频芯 片主要有北京广嘉、西安华讯、广州润芯、海格通信、国腾电子等。

北斗天线主要为无源介质天线，分为垂直极化和圆形极化，绝大部分北斗天线为右旋极化陶瓷介质，其组成部分为：陶瓷天线、低噪音信号模块、线缆、接头。其中， D-Helix 天线已实现 GPS、北斗、GALILEO 及 GLONASS 四大卫星导航 系统全频段组合，同时可支持 L-Band。天线增益更可高达 4dBi，同时其优异低仰角性能、保障天线在各种恶劣环境下的全天候对卫星的跟踪能力。尤其适合遮挡严重、信号质量差等作业场合的高精度作业，如 GIS 测绘、无人机、智能驾驶 等领域。3D 基准站天线采用国际先进 3D 扼流圈结构设计，配备抗多径扼流板，使用防水、防紫外线外罩，具有相位中心稳定、定位精度高、低仰角接收效果好等特点，现已广泛应用于地基增强系统 CORS 站项目。

北斗板卡是利用导航芯片、外围电路和嵌入式控制软件，制成带输入输出接口的板级产品。按照功能可分为测量型板卡和导航型板卡。测量型板卡：此类产品定位精度在厘米级，用于测后数据处理，需要应用复杂的定位算法，技术难度远高于导航型板卡，价格上存在优势。导航型板卡：此类产品的定位精度为米级，主要用于实时数据处理。由于其对定位算法的要求相对较低，国内能够生产此类产品的企业较多，价格上存在劣势。导航型板卡多为各整机厂商自主开发。

接收机是用来收集处理天线接收到的信号。卫星接收机主要可以分为导航型接收机、测地型接收机和授时型接收机。导航型接收机：主要用于运动载体的导航，它可以实时给出载体的位置和速度。这类接收机一般采用 C/A 码伪距测量，单点 实时定位精度较低，一般为±25m。测地型接收机：主要用于精密大地测量和精密工程测量，定位精度高，仪器结构复杂，价格较贵。授时型接收机：主要利用卫星提供的高精度时间标准进行授时，常用于天文台及无线电通讯中时间同步。

北斗地基增强系统，自 2017 年 7 月提供基本服务以来，在系统服务区内提供实时米级、分米级、厘米级和后处理毫米级增强定位服务，已在交通、地震、气象、测绘、国土、科教等行业领域进行了应用推广。截至 2019 年年底，已在中国范 围内建设 155 个框架网基准站和 2200 余个区域网基准站。

1.5.2 行业应用

北斗导航技术与地基增强技术可以极大地扩展导航的范围，有效提升时空信息的精确度 ,为用户提供稳定可靠的位置服务。同时随着北斗与各种新技术融合性发展，伴随着算力的提升、算法的革新、网络设施的完善以及应用场景的持续丰富，北斗应用已经成为创新驱动发展的新动能，将会加速推动经济转型升级。

目前北斗系统已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用。具体而言：

在交通领域，北斗系统广泛应用于重点运输过程监控、公路基础设施安全监控、港口高精度实时调度监控等领域。截至 2019 年 12 月，国内超过 650 万辆营运 车辆、4 万辆邮政和快递车辆，36 个中心城市约 8 万辆公交车、3200 余座内河 导航设施、2900 余座海上导航设施已应用北斗系统，建成全球最大的营运车辆动态监管系统，正向铁路运输、内河航运、远洋航海、航空运输及交通基础设施建设管理方面纵深推进，提升了我国综合交通管理效率和运输安全水平。近年来中国道路运输重特大事故发生起数和死亡失踪人数均下降 50%。北京大兴国际机 场成功应用了“北斗导航室内外定位系统”，实现了装卸车辆在室内外工作的连续跟踪定位。我国建造的首条智能高铁线路——京张高铁的智能动车组也采用了北斗卫星导航系统，其高精度定位技术还被用于京张铁路基础设施维护，对沿线桥梁、隧道、钢轨、路基等实行高精础设施维护，可大幅降低巡检的成本与难度。

在农业领域，北斗无人驾驶、高精度定位导航、系统监管等一系列新兴技术大大提高了农业生产工序的效率，北斗卫星导航自动驾驶拖拉机，单台农机日均作业量较人工驾驶多出 30%，作业后的播行端直，精度可达 2.5 厘米，同时大幅降低 了劳动强度。目前基于北斗系统的农机自动驾驶系统超过 2 万台套，节约 50% 的用工成本；基于北斗系统的农机作业监管平台和物联网平台为 10 万余台套农机设备提供服务，极大提高了作业管理效率。北斗系统定位与短报文通信功能还广泛应用于森林防火、天然林保护、森林自然调查、病虫害防治等。渔业领域，为渔业管理部门和渔船提供船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港管理等服务，全国 7 万余只渔船和执法船安装北斗终端，累计救助 1 万余人。

在监测救灾领域，北斗系统成功应用于多山地域水文测报信息的实时传输，提高灾情预报的准确性，气象测报型北斗终端设备，形成系统应用解决方案，提高了国内高空气象探空系统的观测精度、自动化水平和应急观测能力。北斗系统短报文通信提供实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等服务，显著提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。目前国内已建成部、省、市（县）三级平台，实现六级业务应用，推广北斗终端超过 4.5 万台。

在公共安全领域，构建了部、省、市（县）三级北斗公安应用体系框架，全国 40 余万部北斗警用终端联入警用位置服务平台；通过北斗警用授时，统一了公安信息网时间基准。北斗系统在亚太经济合作组织会议、二十国集团峰会等重大活动安保中发挥了重要作用。

1.5.3 大众应用

北斗系统大众服务发展前景广阔。基于北斗的导航服务已被电子商务、移动智能终端制造、位置服务等厂商采用，广泛进入中国大众消费、共享经济和民生领域，随着 5G 商用时代的到来，北斗正在与新一代移动通信、区块链、人工智能等新技术加速融合，北斗应用的新模式、新业态、新经济不断涌现，深刻改变着人们的生产生活方式。

电子商务领域。目前，国内已有多家电子商务企业的物流货车及配送员配备了北斗车载终端和手环，已经累计有超过 200 万辆车拥有“北斗芯”。北斗系统应用于电子商务云物流信息系统，可实现对物流过程、交易产品、运载车辆的全面管理，极大地节约人力、物力、财力成本。

智能手机领域是卫星导航系统最大的大众消费领域。国内外主流芯片厂商均推出兼容北斗的通导一体化芯片，华为等国产手机也采用了北斗 IP 核并投放市场。截 止 2019 前三季度，中国大陆地区共发售具有定位功能的手机 414 款，其中支持 4G+北斗功能的 273 款， 5G+北斗功能的 16 款，总占比 70%。目前，国产北斗芯片、模块等关键技术全面突破，性能指标与国际同类产品相当，并已形成一定价格优势。国内外主流芯片厂商均倾向于推出兼容北斗系统的通导一体化芯片，未来将有更多的手机支持北斗。

智能穿戴领域。多款支持北斗系统的手表、手环等智能穿戴设备，以及学生卡、老人卡等特殊人群关爱产品不断涌现，在上海、南京等地的养老机构和小学开展应用，北斗系统正在进入中国千家万户，给人们带来触手可及的应用服务。同时还涌现出了北斗时空表、北斗魔盒、北斗约车、北斗放牛、“北斗菜” 、“货车帮” 等产业新生态，推动了供给侧结构改革，让应用从传统走向更智能。

1.6 北斗导航系统发展趋势

目前，北斗三号全球系统组网已进入决战决胜的冲刺阶段。按计划，明年上半年还将发射两颗地球静止轨道卫星，将比预定目标提前半年完成全部组网。随着北斗系统的组网进度不断加快，通过提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务，北斗系统广泛应用于交通运输、农林渔业、气象预报等领域。产生显著经济和社会效益同时，也改变着人们的生活。

北斗产业链逐渐完备。作为国家战略新兴产业，北斗产业链从元器件供应商、产品制造商到集成商运营商，产业链上游的技术将随着市场规模的扩大逐步向深层次发展，并由此分化出更专业化的，拥有高、精、尖技术的龙头企业。北斗导航应用产业从国家安全战略的角度出发有很大的发展空间，可以形成独具中国特色的产业，在未来将是更深层次的技术专业化和更高层次的市场化的联合。

行业市场呈现飞速发展趋势。未来几年，随着北斗卫星导航系统建设的日益完善，市场需求的不断增长，以及芯片小型化、低功耗、低成本的发展，北斗卫星导航产业将进入全球服务的新阶段。与此同时，卫星应用与物联网、大数据、云计算相融合，将 拓展出更加广阔的市场空间。民用市场将呈现爆发式增长的局面。其中，在行业应用方面，工程测量、资源勘察、气象预报、农业精细化生产等领域的示范应用将逐渐推广。

我国已具备完整的北斗高精度应用的技术储备，能满足从静态到动态、从事后到实时的多种高精度应用需求。随着 2020 年北斗系统服务范围覆盖全球，我国 卫星导航与位置服务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。以北斗提供的时空信息为核心的导航定位授时服务产品，必将大规模进入到行业应用、大众消费、共享经济和民生服务等领域，深刻且深远地影响和改变着人们的生产生活方式。

2. 低轨卫星移动通信

低轨道卫星通信系统由低轨道卫星和主控地球站，关口地球站，移动地球站（车载站、船载站、机载站等），手持机以及无线电定位终端等组成。低轨道卫星星座是用十几颗至几十颗低轨道运行的小型卫星，分若干个轨道，每轨道若干颗卫星，绕地球在经度上距离相等的若干个轨道面旋转，作为移动通信中继站，对地面形成无线蜂窝覆盖，把整个地球表面都覆盖在内，可提供电话、传真、数据、寻呼及无线电定位等业务。

2.1 低轨道卫星移动通信系统特点

低轨道卫星一般距地面约 1000km，空间传输损耗较小。卫星形成的覆盖小区在 地球表面很快移动，绕地球一周约需 2 小时。在低轨道上运行的卫星，距地面的高度是变化的，使每颗卫星的覆盖面积也在改变,所以在切换和覆盖方面还存在一定的问题。

由于低轨道卫星一般只有几百公斤重，研发迭代周期短，成本低廉。卫星用小型火箭就能发射，这也为及时更换有故障的卫星提供了便利，对保证通信系统的质量和高可靠性有利。低轨道卫星通信的优点在于：一方面卫星的轨道高度低，使得传输延时短。路径损耗小，卫星数量大，覆盖范围广，组成的星座可以实现真正的全球覆盖，频率复用更有效；小卫星多采用 Ka/Ku 频段，系统容量大，如 OneWeb 公司的单星容量 5.8Gbps，系统总容量超 71Tbps；另一方面蜂窝通信、多址、点波束、频率复用等技术也为低轨道卫星移动通信提供了技术保障，聚焦宽带移动互联网服务；接收终端小型化、智能化，可以有效的降低成本，实现普及。所以低轨道卫星系统也是未来 6G 通信的建立的重要技术基础。

2.2 低轨道卫星移动通信系统实例

低轨卫星通信系统在上世纪末已经有了铱星、全球星等语音卫星通信系统实例，同期还有多个中低轨道通信系统的计划构想，如微软的 Teledesic 星座构想、欧洲的“天桥”星座构想。但由于铱星设想中的高收入群体市场并不存在，高定价策略使之失败。因此后期大部分星座设想还停留带构想阶段，并没有实施。二十年后，随着对卫星通信架构、频率分配、接入方式、干扰、信号衰减、资费等方面的研究深入，同期的应用需求也逐步培养起来，新一代的低轨道宽带卫星系统已经正式开始启动建设，当前的低轨宽带星座把自己的市场定位明确地界定在普通消费群体上。低成本小卫星技术和新型火箭发展带来的发射价格的降低，为这一市场定位提供了有力的支撑。因为这意味着卫星宽带服务的价格，可以降低到普通消费者承受范围之内。其中维勒的 OneWeb 正是“天桥”概念的直接继承者。目前大规模（500 颗以上在轨卫星的星座）全球低轨道星座建设中，有 Oneweb、 星链、波音星座、三星星座，其余低轨通信星座计划的规模均不超过 300 颗。

在当前低轨道卫星通信系统中，美国的太空探索技术公司推出的 StarLink 星链计 划，计划发射 42000 颗高中低轨卫星实现全球组网，并计划在 2020 年前发射 12000 颗，配套建设 100 万个接入型地面站和 6 个卫星网关站，其中第一阶段将 有 4425 颗卫星被发射到距地面 1110km 至 1325km 低轨道，形成对全球的无线 网络信号覆盖。而剩余的 7518 颗卫星将发送到距地面 335km 至 346km 的低轨，这部分卫星主要用来为人口稠密地区提供足够的带宽和保证数据传输的低延时。目前，太空探索技术公司已经完成 3 批次的“一箭 60 星”发射。

此外，法国阿尔卡特公司在本世纪初提出的“天桥”星座受到铱星破产的影响而停滞，不过系统设计和频率申请工作已经完成。OneWeb 公司收购了这部分资产 重启“天桥”的星座建设，其中主要包括大规模星座、采用 Ku 频段来兼容现有 卫星通信终端等等。

国内方面，低轨卫星移动通信与空间互联网系统主要有中国航天科技集团推出的鸿雁星座，这是由中国航天科技集团联合中国电信、中国电子、中国国新等企业组成的东方红卫星移动通信有限公司实现运营的，是我国投资规模最大的国家级商业航天项目，主要依托东方红卫星移动通信有限公司开展建设和运营。“鸿雁星座”一期预计投资 200 亿元，在 2022 年建成由 60 颗卫星组成的通信网络；二 期计划到 2025 年部署 320 颗卫星，构建“海、陆、空、天”一体的卫星移动通信与空间互联网接入系统，实现全球任意地点的互联网接入，提供面向全球的各类移动通信服务。目前“鸿雁星座”首颗试验卫星“重庆号”已于 2018 年底成功 发射，并计划在明年 7 月再发射两颗试验卫星，对空间互联网系统关键技术进行在轨验证，对移动通信、宽带互联网、物联网、导航增强等功能进行示范验证，对商业模式展开积极探索。

同时航天科工集团也开始实施虹云星座，在 1000 公里高度计划部署 156 颗卫星 计划 2022 年完成，构建一个星载宽带全球移动互联网络，实现网络无差别的全 球覆盖。整个虹云工程被分解为“1+4+156”三步。第一步计划在 2018 年前，发射第一颗技术验证星，实现单星关键技术验证；第二步到“十三五”末，发射4 颗业务试验星，组建一个小星座，让用户进行初步业务体验；第三步到“十四 五”末，实现全部 156 颗卫星组网运行，完成业务星座构建。虹云星座的用户群体主要是集群的用户群体，包括飞机、轮船、客货车辆、野外场区、作业团队以及一些偏远地区的村庄、岛屿等。无人机、无人驾驶行业等。虹云星座以其极低的通信延时、极高的频率复用率、真正的全球覆盖，可满足中国及国际互联网欠发达地区、规模化用户单元同时共享宽带接入互联网的需求。同时，也可满足应急通信、传感器数据采集以及工业物联网、无人化设备远程遥控等对信息交互实时性要求较高的应用需求。

除了国防科工系统正在建设的低轨道卫星外，国内航天市场中的民营公司也在积极布局低轨卫星通信市场，如银河航天，该公司致力于通过敏捷开发、快速迭代模式，规模化研制低成本、高性能小卫星，打造全球领先的低轨宽带通信卫星星座，建立一个覆盖全球的天地融合通信网络。银河航天的中国首颗通信能力可达10Gbps 的 5G 低轨宽带卫星已经正式出厂，将于 2020 年 1 月发射升空。该卫星 200 公斤量级，是银河航天自主研制的首颗 Q/V 频段卫星，运行轨道高度为 1200 千米，单星可覆盖 30 万平方公里。银河航天的战略是构建“太空互联网”，未来 公司将规模化研发和生产低成本、高性能的 5G 卫星，构建太空互联网，让 5G 卫星网络连接地球的每一个角落。

2.3 低轨道卫星移动通信系统产业生态

在全球商业通信卫星发展迅速的今天，提前布局卫星频率轨道至关重要。低轨宽带通信卫星可以解决全球网络覆盖和接入的难题，飞机上刷短视频、拨打视频电话等应用场景有望借助低轨道宽带卫星系统实现，同时低轨宽带通信卫星还将为电视直播记者、金融从业者等对时间同步要求严格的人群，带来更便捷的体验。可以预计的是，低频段资源需求必将快速持续增长，资源变得日益紧张。

低轨道卫星通信系统要在短时间内部署上千颗卫星，其规模和复杂没有先例，远超当年的铱星系统，这对于航天制造和发射服务业来是一次考验。其代价是未来低轨道卫星系统能不能正常运营的重要因素。如 Oneweb 公司部署完卫星要实现 运营，其盈利能力也需要在 2027~2028 年间才能达到盈亏平衡。目前在低轨道卫星通信系统的前期部署的方式有两种不同的方式，一种是把尽量多的合作对象拉进框架内，承担从卫星制造到最终客户运营的各项分工。这样在部署过程中，技术协调、质量控制和成本控制的复杂度大大提升。不过，一旦系统部署到位，就会得到国际移动卫星公司、各合作电信运营商和零售商的支持，卫星网络很快能投入运营，后期的渠道和回款等经营都不成问题。另一种方式由一家公司完成卫星的制造、发射，终端制造和业务运营。这在卫星研制和星座部署、系统阶段有比较大的优势，星链很快能部署完成。

因此低轨卫星移动系统在产业生态建设上需要有很多革命性的改进，最重要的一点是建立卫星通信的生态，将卫星制造公司、拥有轨道和频率等资源的通信卫星公司、具有运营资源的电信运营商，卫星通信服务需求方以及风险资本方构建成一个良好的产业闭环。这种产业链一体化的生态对于低轨卫星移动通信来说，已经成为一种重要的建设途径。例如 Oneweb 星座已经得到来自制造商、运营商、 渠道和零售商的一致期待和支持。

2.4 低轨道卫星物联网应用

物联网是是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。通过物联网可以收集各类数据信息，聚集成大数据，重新优化现有社会的各类生活场景，实现物和物相联。城市物联网有 NB-IoT、5G，作为支撑，偏远 地区即地基网络接入市场广大盲区，只有依靠低轨道卫星物联网。

当前卫星物联网在以下五个方面突破：1）助力“一带一路”信息互联互通。物联网星座相对低成本、部署周期短，可以在“一带一路”的航运、工程建设、能源、物流等领域为早期物联网应用提供基本条件，占据市场先机。2）助力 5G 万 物互联。目前，占地球表面 60%以上的海洋区域、绝大部分航空飞行空域，以及 我国超过 70%的陆地没有信息接入能力，以天启卫星物联网系统为代表的天基网 络是 5G 时代物联网的必要补充。3）助力生态环境保护。卫星物联网系统可以实现对水体、冰川、空气质量、土壤等污染情况，化学品泄漏和溢出，海藻、赤潮动态，垃圾处理等方面的环境信息实时监测和信息发布，能够使受通信手段限制的广大偏远地区同样享有信息服务，守护青山绿水。4）助力灾害预警。卫星物联网系统可对河水水位流量、农业病虫害、森林火灾、地震数据、危化品运输和储存信息、矿山瓦斯和渗水情况、泥石流、极端气象、大型建筑形变等各类信息进行监测，实现灾害预警预报的实时传输，切实提升我国防灾减灾综合能力。5）助力泛在电力物联网。对电力线路尤其是众多分布在无人区的电力设施进行监控，使政府部门及相关单位能够及时获取电力线路的状态及趋势，实现物资有效掌控。

到 2020 年，全球物联网接入点将达 200 亿个，这意味着将有超过 200 亿个新增 重要互联对象需要建立数据链支撑。对物联网技术、应用和解决方案的 B2B 支出 将达到 2670 亿美元，全球物联网终端安装数量将超过 200 亿个。而在中国，物联网产业规模已超 9000 亿元，年复合增长率达 25%。爆发在即的产业带来的巨大需求，让全球高科技公司在商业航天领域展开激烈的科技竞争，借助低轨卫星星座实现全球互联是国际商业航天新的战略高地。预计 2025 年前，天基物联网 的产值可达 5600 亿美元至 8500 亿美元。美国最权威的卫星行业咨询公司 NSR 则预测，未来 10 年，亚洲将成为天基物联网收入复合增长率超过 10%的唯一区 域，2022 年将有 1 亿至 2 亿台物联网设备有接入卫星的需求。

中国卫星物联网计划——天启星座已启动。天启卫星物联网系统由星座（均布于6 个轨道面的 36 颗卫星）、卫星地面站、卫星测控中心、天启运营支撑平台、天启物联网应用平台、卫星终端等组成，是一个完整的卫星物联网应用体系。包括覆盖全球。物联网系统已经正式上线，开始为政府、行业客户提供服务，标志着中国卫星物联网已经进入实际应用的新阶段。目前已成功发射 5 颗卫星（天启 1 号、天启 2 号、天启 3 号、4 号 A/B 星），并组网运行。天启星座将在诸多方面 使中国物联网星座建设取得新的突破，并在 2020 年完成 38 星组网完成。天启星座的组网运营将串联起多个领域的数据采集应用，将有效解决地面网络覆盖盲区的物联网应用。具体而言：首先，卫星物联网服务能力将得到极大提升。5 星组 网后的“天启星座”，时间分辨率为 4-2.4 小时，重返率提升到 6-10 次/天，极大的 提高应用水平，扩展应用场景。其次，终端的功耗降低至 0.1-0.5W，进一步实现终端的小型化、低功耗、低成本，从而有望大幅度降低卫星物联网应用成本，提高效率。第三，卫星物联网的应用场景将得到极大拓展。5 星组网后，天启卫星物联网系统的应用场景将从煤矿水文监测、泛在电力物联网建设、海洋牧场监测管理，拓展到集装箱跟踪、渔船跟踪监测、生态环境监测、水利工程监测、动植物保护跟踪、自然灾害预警等领域。

终端方面，天启星座则在技术上已经实现了百毫瓦级终端的突破。国内已经初步实现了终端小型化、低功耗、低成本。目前，天启通信终端销售价格量产后能够控制在 500 元以内，资费标准与短信相当。未来天启星座终端目标是 100 元级别 终端，卫星通信服务就能够真正成为普遍的、大众应用行为。

当前，天启星座开展卫星物联网运用的着力点，并已取得一定成果，应用蓝海初见雏形。而在资产管理、提高海洋资源开发能力、交通基础设施安全监测、矿井油田监测、空域管理、气象监测、野生动物保护等方面，产业链上下游企业与相关部门也已经在积极开展应用探索。随着应用的日益广泛和深入，可以期待，中国的卫星物联网应用将在不久的将来，迎来真正的爆发，并成为我国经济发展的重要驱动力。

3. 高通量卫星与 5G 的融合

我国卫星通信事业始于 1975 年的“331”工程，并于 1983 年 11 月 29 日在北京完 成了卫星通信地球站的设备验收交付工作，1984 年，“东方红二号”通信卫星发射 成功，并拨通了首个卫星电话。2016 年，国内则自主研发了天通系统，并发射天 通一号 01 发射入轨，2018 年由卫通公司提供商用服务。

3.1 高通量卫星通信系统

新技术的成熟和用户需求的引领促进了我国卫星产业的加速创新发展。目前，我国有两个卫星运营商：中国卫通和中信网络，其中，中国卫通新获批 4 颗静止轨 道卫星，获批频率共 5186MHz。中信网络新获批 2 颗静止轨道卫星，获批频率 共 6316MHz。从业务趋势来看，传统的卫星广播业务正在向卫星宽带互联网业务转变。卫星通信具有广覆盖和大容量的优势，随着移动互联网的普及，卫星电视广播业务的需求正在减缓，而卫星通信正在加速向提供高通量业务的宽带化方向发展，其中高通量卫星是其主要发展方向，我国的中星 16 号高通量卫星已经 成功启动运营，提供卫星宽带互联网业务。

高通量卫星，也称高吞吐量通信卫星，目前主要使用 Ka 频段。相对于传统的通信卫星而言，高通量卫星主要技术特征包括多点波束、频率复用、高波束增益等。多点波束：使用大量的点波束实现广域范围覆盖，利用天线波束将空间分割出互不重叠的多个逻辑信道，以满足同频、同时向多点通信的目的。频率复用：将带宽分为多个子波段，基于多点波束技术，使得大量不相邻的点波束之间可以使用相同频率，显著增加了频率利用率和卫星通信容量。高增益波束：采用多波束技术和频率复用技术增大通信容量，为了提高频谱资源复用率，希望波束数量尽量多而波束宽度尽量小，因此高增益窄波束成为未来通信卫星的发展趋势，高增益天线技术可以提高卫星 G/T 值，并简化了地面终端设备，使其小型化。高通量卫星的技术特点使其具有更大的通信容量、更低的单位带宽成本以及更加灵活的终端设备，不仅可以胜任传统的通信卫星应用领域，而且将有效推动基于卫星通信的互联网应用，为包括城乡结合地区、农村地区、偏远地区在内的电信基础设施欠发达地区提供宽带网络接入能力。

目前，已经在运行的中星 16 号是中国首颗高轨道高通量通信卫星，通信总容量 达 20Gbps，有 26 个用户点波束，具有上下行不对称信道特点，非常切合互联网业务，用户终端可以方便快捷地接入网络，下载和回传速率最高分别达到150Mbps 和 12Mbps，实现了消费宽带和无缝双向接入，总体覆盖我国除西北、 东北的大部分陆地和近海近 200 公里海域，地面无线网络信号覆盖不到或光缆宽带接入达不到的地方。最高通信总容量超过了之前所有研制的通信卫星容量的总和，能同时传送几十部 4K 超高清电视节目，帮人们在飞机、高铁上流畅接入互联网。中国的 2000 多架民航客机、3000 多辆高速列车和数万艘轮船，可随时随 地实现高速上网，以及增强企业联网、应急通信等领域的应用。

同时中星 16 首次在国际上开展高轨卫星与地面的双向激光通信试验，速率最高 达到 5Gbps。该卫星首次在我国高轨长寿命通信卫星上工程化应用地球敏感器、 Ka 频段宽带接收机等国产化产品，改变了相关产品长期依赖进口的现状，实现了 卫星关键核心单机的自主可控。

3.2 通信卫星行业发展趋势

随着广播电视数字化的发展，高清节目和高清电视广泛普及，以及居民对物质文化生活的要求不断提高，对于广播电视节目的内容质量和观看清晰度也有了更高的要求，广播电视行业的发展方向逐渐向高清、超高清（4K 分辨率）和 3D 方向发展。根据工信部、国家广播电视总局、中央广播电视总台印发的《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022 年）》，到 2020 年，中央广播电视总台和有条件 的地方电视台开办 4K 频道，不少于 5 个省市的有线电视网络和 IPTV 平台开展 4K 直播频道传输业务和点播业务，实现超高清节目制作能力超过 1 万小时/年；4K 超高清视频用户数达 1 亿；在文教娱乐、安防监控、医疗健康、智能交通、工业制造等领域开展基于超高清视频的应用示范。因此广播电视节目卫星传输的带宽需求不断增加，将成为通信卫星运营行业增长的主要动力。

此外，随着卫星通信带宽和速率的提升，高通量卫星在通信业务中所起的作用越来越重要，具体在以下几个方面有所体现：

（1）卫星宽带业务

综合考虑各种网络建设成本，由于偏远地区地面网络铺设成本较高，相比而言，高通量卫星在偏远地区的网络建设成本较低，且能提供 10Mbps 以上的优质网速。由于偏远地区宽带覆盖率仍不能满足用户需求，卫星宽带业务具备较大的市场空间。同时，对于户外赛事、大型活动现场等暂时性宽带需求场景，架设有线宽带利用率低，卫星宽带业务可通过提供短期服务的方式满足此类场景的宽带需求。随着文化体育产业的发展，此类场景需求将不断增加，为卫星宽带业务提供了新的业务机会。

（2）船载、机载、车载通信业务

对于船载、机载、车载等移动体通信业务，由于部分地区不在通信基站覆盖范围内，卫星通信是唯一或最经济的通信解决方式。根据 Euroconsult 数据，截至 2016 年底，全球海洋卫星通信总带宽仅有 66Gbps，而目前海洋船舶及钻井平台共计 70 万条，每条船的平均带宽不足 100K。高通量卫星的发展有利于提高海洋通信能力，以更好地服务和助推海洋经济的发展。而且高通量卫星的大容量带宽、抗干扰性强及终端易于安装满足机载通信的要求，两者的业务发展相互促进，将不断提升机载通信的普及程度。此外，由于高铁途经地区通信基站密度较低，且需在各个基站间进行信号切换，地面通信信号不稳定。高通量卫星更稳定的通信信号和更大的覆盖范围能够为高铁旅客提供更优质的通信服务，有利于满足车载通信的特定需求。

3.3 卫星通信系统与 5G 的融合

一直以来，卫星与地面移动通信进行相互融合。目前到了 5G 时代，要实现万物 互联的愿景，卫星通信是重要的一种途径。宽带卫星通信可以采用 IP 交换技术，实现与地面网络的融合互通，实现回程服务、基站拉远等服务。基于这种形式组网的天地一体化网络，将具备泛在覆盖、降低地面网络依赖、提高网络弹性等特点。用户将能够在任意时间、地点透明地享受来自于地面网络/天基网络的融合服 务，用户可以使用现有的智能手机和平板电脑访问卫星网络。

从标准角度看，3GPP R14 就确定了卫星作为 5G 多种接入技术之一。TS22.822 中，定义了在 5G 中使用卫星接入的三大类别，分别是连续服务、泛在服务和扩展服务，并讨论了卫星终端特性的建立、配置和维护，以及卫星网络与地面网络的跨协议漫游和通信切换等问题。2017 年 3GPP SA1 工作组也对卫星接入网协 议及架构进行了评估，在正在制定的 3GPP.R16 标准中，对卫星网络在内的非地 面网络（NTN）的部署场景中包括 8 个增强型移动宽带场景和 2 个大规模机器类通信场景。借助卫星的广域覆盖能力，可以使运营商在地面网络基础设施不发达地区提供 5G 商用服务，实现 5G 业务连续性，尤其是在海事通信、航空通信及 铁路沿线通信等场景中发挥作用。

在非地面网络与地面 5G 融合的网络架构上，3GPP 提出了星地融合的 4 种网络 架构初步模型，将对在非地面网络中部署 5G 新空口需要做的适应性修改。

从技术方面来看，卫星与 5G 的融合架构既有透明弯管转发模式，也有星上接入/处理模式，两种模式在实现复杂度和应用场景上均不相同，长期看来，将地面基站的部分或全部功能逐步迁移到星上是发展趋势，能够有效降低处理延时、提高用户体验；为了实现地面终端一体化、小型化，卫星与地面 5G 的空中接口将逐步趋向融合，非正交多址及多载波传输等技术在卫星通信中的应用将成为未来一段时间内的研究热点，但是受限于星上功率、处理能力以及星地链路长延时、大动态等特点，5G 新空口在卫星系统中的适应性改造及优化是需要解决的主要问 题；星地网络全 IP 化是大势所趋，NFV/SDN 等技术在星地融合中发挥突出作用。

从实施角度看，2017 年，英国电信、空客防务与航空公司等 16 家企业和机构联 合成立了 SaT5G 联盟，制定卫星通信与 5G 无缝集成的方案，并在 2018 年欧洲 网络与通信会议上进行了卫星与 3GPP 架构的融合演示；而中国卫通基于高通量 卫星中星 16，在 2019 年年底完成了卫星传输 5G 数据业务的融合测试，利用高 通量卫星的便携站与 5G 网络搭建卫星基站回程试验系统，实现了基于星地链路 的 5G 基站与核心网信息传输。

特别指出的是北斗系统可以提供精准统一的时空基准，相应的感知信息可以通过5G 通信传输至管理平台，从而形成通信业务闭环。2020 年北斗三号系统将完成 全球组网，同时 5G 也将在我国开启大规模商用，由此可以促进北斗和 5G 通信 所构成的技术共同体与其他产业深度融合，可以催生出更大的产业应用。

4. 卫星通信产业链及相关上市公司

4.2.1 北斗星通

公司是我国卫星导航产业首家上市公司，以推动北斗产业化应用、助力导航产业发展为己任，为全球用户提供卓越的产品、解决方案及服务。公司专业从事卫星导航定位产品、基于位置的信息系统应用和基于位置的运营服务业务，形成了“产品+系统应用+运营服务”的经营模式。公司是经北斗系统主管部门授权许可、专门从事北斗卫星导航定位系统运营服务业务的运营机构。公司自主研发的北斗芯片（28nm 火鸟芯片）亮相中国第三个品牌日；在第十届中国卫星导航年会上，公司成功发布国内首款北斗高精度虚拟化汽车智能座舱。公司累计授权专利311项，其中取得发明专利89项、实用新型专利173项、外观专利50项，软 件著作权证书 297 个。

当前公司紧紧抓住中美贸易摩擦所带来的国产化替代计划，不断提升公司的运营能力和交付能力，夯实在导航芯片、陶瓷元器件、高精度天线等产品线的发展基础。公司紧抓 5G、北斗三等领域技术迭代更新的机遇，在 5G 基站用介质陶瓷滤波器研发和产能建设、小型化低功耗导航芯片、车载智能座舱等各类新业态领域持续加大研发投入。公司完成了采用自主创新设计的 HAAS 技术验证平台，为下一步给国内手机制造商提供服务创造了前提条件。公司通过设立“北斗智联”，将公司智能网联相关的业务和资产全部注入北斗智联；同时，战略合作伙伴华瑞世纪控股集团有限公司将旗下从事汽车电子业务的北京远特科技股份有限公司注入北斗智联，利用 3-5 年时间将北斗智联打造成“国内领先、国际一流的 智能网联电子产品、技术与服务提供商”。

4.2.2 海格通信

公司是广州无线电集团的主要成员企业，是全频段覆盖的无线通信与全产业链布局的北斗导航装备研制专家、电子信息系统解决方案提供商。公司主要业务覆盖“无线通信、北斗导航、航空航天、软件与信息服务”四大领域；主要用户包括军委直属机构和各军兵种以及三大电信运营商、政府、公安、海警、武警、消防、交通等国民经济重要部门，为亚丁湾护航、神舟飞船发射、首艘国产航母出航、朱日和阅兵大型军事演习等重大活动提供信息化保障。

公司在无线通信领域多点突破：积极巩固短波、超短波、二代卫星的存量业务，拓展多模智能终端、数字集群、天通S卫星终端、卫星宽带移动通信产品的增量以及其他新客户增量市场。在北斗导航领域，公司抢占北斗三代核心技术高地，发布了面向北斗三号应用的卫星导航高精度基带芯片+支持全球导航卫星系统和全球短报文系统的射频芯片的全芯片解决方案，可为测量测绘、无人平台、应急救援和高精度授时等应用提供自主可控的核心产品，其中北斗三号全球体制多模多频射频芯片在客户第一轮实物比测成绩第一，北斗三号基带芯片原型比测入围,获得研制资格；在行业应用解决方案方面，发布了基于北斗高精度融合定位技术的大型综合体立体防控平台“超维智脑”，能够为公安、消防与应急领域室内作战提供室内亚米级定位及导航服务；在民用示范项目方面，国家北斗产业园专项、广州南沙新区北斗城市应用示范项目等重量级国家项目稳步推进，逐步建设南沙区北斗时空大数据管理系统、智慧校园、智慧养老、智能物流等，为城市精细化管理提供信息化手段，打造“北斗+智慧城市”应用的示范性项目。

4.2.3 中国卫通

公司是中国航天科技集团公司从事卫星运营服务业的核心专业子公司,主营业务 为卫星空间段运营及相关应用服务，主要应用于卫星通信广播,公司通过投资、建设和运营通信广播卫星及配套地面测控和监测系统，为用户提供广播电视、通信、视频、数据等传输服务。公司已经构建了完整的卫星空间段运营体系,并在北京西北旺、北京沙河、中国香港大埔设立了测控中心，在北京西北旺、北京沙河、河北怀来、新疆喀什、海南海口建立了业务运行监测网络，对在轨卫星的运行状态进行测控并对信号传输质量进行实时监测。中国卫通目前拥有的转发器频段资源涵盖 C 频段、Ku 频段以及 Ka 频段等，其中 C 频段、Ku 频段的卫星转发器资源 达到 540 余个，Ka 频段的点波束有 26 个，卫星通信广播信号覆盖包括中国全境、澳大利亚、东南亚、南亚、中东、欧洲、非洲等地区。公司是我国唯一拥有自主可控商用通信广播卫星资源的基础电信运营企业，被工信部列为国家一类应急通信专业保障队伍，是国家行业主管部门直接指挥调度的保障力量。

公司的中星 9A 卫星实现了中央广播、三沙卫视、沿海省级卫视及广播节目的南海覆盖。通信业务稳中有进，充分发挥公司卫星资源安全可靠、自主可控的竞争优势和服务优势，行业用户业务保持稳定，应急领域保障有力，圆满完成了重大活动和抢险救灾等应急通信保障任务。加大境外市场拓展力度，开拓了多个境外新兴市场用户。公司卫星应用服务业务稳步发展。其中船载通信平台运行稳定，平台承载的用户数量稳定提升。浙江智慧海洋项目获批，加快推进了商船和远洋渔船业务。应急业务方面，在警用应急卫星通信系统运行维护、消防应急等项目实现实质性突破。电信级高通量卫星互联网业务运营平台运行稳定，用户数量逐步提升，面向能源、物联网服务、电信运营商、应急通信等领域形成应用。正式发布我国首例 Ka 终端企业标准，涵盖固定、便携、车载静中通、车载动中通、 船载终端五种型谱，规范了 Ka 高通量卫星入网技术标准。航空卫星互联网、船 载卫星互联网、远程教育、政府与企业专网、4G 基站回传、互联网直播等应用 按预期推进。

4.2.4 振芯科技

公司多年来致力于围绕北斗卫星导航应用的“元器件-终端-系统”产业链提供产品和服务，拥有北斗分理级和终端级的民用运营服务资质。主要产品包括北斗卫星导航应用关键元器件、高性能集成电路、北斗卫星导航终端及北斗卫星导航定位应用系统，自主研制生产的多种北斗卫星导航应用终端已广泛应用于国防、地质、电力、交通运输、公共安全、通信、水利、林业等专业应用领域。

公司专注于卫星综合应用“元器件—终端—系统—服务”的一体化产品研发、生产、销售和运营，推进落实“N+e+X”战略，科研技术、产品化能力在同行业中继续处于领先水平。主要产品及业务包括高性能集成电路、北斗导航终端关键元器件、北斗导航终端销售及运营服务、视频图像安防监控等。公司主要在单片微波收发芯片、北斗三号芯片、软件无线电、T/R 数字板卡等重点方向加大研发。公司重点加强了北斗三号产品应用研制，开展了基于位置服务的融合式应用研究。公司继续巩固了在北斗卫星应用领域构建“元器件—终端—系统及运营”完整产业链发展格局，公司重点跟进了北斗车载终端、北斗手持终端产品市场，继续推进多元化、低成本、便携式、融合信息及定制型等重点项目终端的研发进度和优化，研制形成多款新产品，取得了北斗三号两型终端和星地对接平台的技术突破，北斗救生终端方向系列小型化单模、多模北斗嵌入式模块设计技术突破，发射功率、功耗等指标获得较大提升。公司积极拓展“基于时空大数据的卫星互联网综合应用服务云平台”项目建设与高精度服务，在地灾预警、交通指挥、水文水利等领域实现应用。

4.2.5 中国卫星

公司是专业从事小卫星及微小卫星研制、卫星地面应用系统及设备制造和卫星运营服务的航天高新技术企业，具有天地一体化设计、研制、集成和运营服务能力，形成了航天东方红、航天恒星等一系列知名品牌。在小卫星及微小卫星研制方面，已成功开发了以 CAST968(CAST1000)平台为代表的多个系列小卫星和微小卫星公用平台，成功发射对地观测、海洋监测、环境监测、空间探测、科学试验等多颗不同用途的现代小卫星，同时具备部分宇航部件产品的生产能力；在卫星地面应用系统及设备制造方面，拥有地面站系统集成、卫星导航、卫星通信、卫星遥感、信息传输与图像处理五大领域，在北斗导航、动中通产品市场占有率方面处于国内领先地位，并拥有“天绘”系列遥感卫星数据总代理权。

公司发射的捕风一号 A/B 星以首次海上发射方式圆满完成发射任务，在轨运行稳 定且状态良好，能够在 600 公里高空准确测量海面风场信息，实现对台风的预报；天琴一号、宁夏一号等在研型号顺利推进，近百颗在轨卫星稳定运行。宇航部组件方面，星载导航产品、空间站交换机等上百余项型号产品完成研制，有力保障了型号任务；空间电源产品、高端紧固件产品按计划完成生产，保障了多个空间工程型号及配套任务需求。公司的卫星应用业务总体实现平稳发展，高通量卫星通信系统研制已完成系统方案设计；FOU 小站完成样机研制、测试和验证，实现技术状态固化；车、船载“动中通”产品按计划完成生产、交付；机、车载北斗用户机及终端产品生产交付有序开展；某型追踪监视设备项目完成演示平台建设；星载 SoC 芯片研制工作按计划推进。遥感数据平台指令生成软件完成开发；遥感一站式服务平台 2.0、地理空间大数据分析服务平台、生态环保大数据分析系统、洪水风险智能决策分析系统等产品开发按计划实施。以巴基斯坦遥感卫星项目为代表的 2 套国际地面应用系统完成验收交付；轻小型机动接收处理站按计划完成验收；林业生态建设与保护北斗示范应用系统工程建设等重大行业应用项目按计划开展。完成 184 套广播电视节目总计 57.46 万小时传输，完成了“春节”、 “两会”等重要保障期的安全播出工作，安全播出率达到 99.9999%。

4.2.6 华测导航

公司专业从事于高精度卫星导航定位有关的软硬件技术及其产品的研发、生产和销售，为行业内客户提供数据应用及系统解决方案，是国内高精度卫星导航定位产业的领先企业之一。公司主要产品包括高精度 GNSS 接收机、GIS 数据采集器、海洋测绘类产品、三维激光类产品、无人机遥感类产品等数据采集设备以及位移监测系统、北斗农机自动驾驶系统、数字施工系统等系统解决方案。公司产品广泛应用于测绘与地理信息采集、形变监测、精准农业、工程施工、电力、国土以及智慧城市建设等领域。

公司投入开发 GNSS 全星座全频点芯片，研制 SWAS 卫星广域增强服务系统， 并在 GNSS 基带算法、精密定位定轨算法、组合导航算法、三维激光点云数据采集及处理等核心技术领域进行了重点投入，并不断取得突破，保持公司技术先进性和夯实核心竞争力。公司着力打造“华测云服务”，使普通和精密工程测量实现数据化和智能化，仪器与传感器数据的采集、传输、处理一体化，通过处理和分析大量数据，实现更为精细化的运营、预判和管理，最终实现测绘地理信息产业的物联网络。高精度 GNSS 接收机是公司核心产品。公司在国内首发惯导 RTK， 为 RTK 的发展带来了革命性的突破，使公司不断拓展 GNSS 接收机在交通、城建、土地管理、市政规划、电力线勘测等国内市场和国际市场的应用，不断提高GNSS 接收机设备的市场占有率。公司将高精度卫星定位技术和无人机飞控核心 技术进行了融合，采用自主研发的“旋翼无人机+倾斜相机”的产品组合打造了适用于地籍测量、城市规划等领域的一体化三维建模解决方案。公司基于低功耗物联网通信技术、低功耗传输 LoRa 或 NB-IoT 技术研制了小型化智能监测设备 H3、便携式 GNSS 应急监测站 PMS 等产品，结合自主研发行业标杆软件地灾监测平台，在地灾、矿山等领域获得了市场突破，并积极拓展应急监测、智慧城市等领域新的市场应用。

（报告来源：渤海证券）

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