我国高精度卫星导航产业发展与前景

文|鲍志雄

中海达卫星导航技术股份有限公司

高精度卫星导航技术是采用GPS、北斗、GLONASS和Galileo四大卫星导航系统对地面、海洋、空中和空间用户进行高精度导航定位的技术，具有全球、全天候、高精度的特点。

高精度卫星导航技术始于美国GPS。近年来，随着北斗卫星导航系统的建设，中国高精度卫星导航产业的变化非常大，特别是测绘装备行业，可以说经历了从无到有、从小到大、从弱到强的过程。

一、我国高精度卫星导航设备起步于测绘地理信息领域

国内最早的高精度卫星导航技术应用于测绘地理信息领域。

以前，测绘工作一般使用全站仪、经纬仪和水准仪，然而这些光学设备在实际运用中面临着无法克服的问题，比如，设备作用距离较短，易受天气影响，在海洋等一些特殊地方不能使用等。高精度卫星导航设备具有全天候的特点，且作用距离比较长。即使在高精度卫星导航设备应用的初期，其作用距离就可以达到十几千米，在精度要求不高的情况下，甚至可以达到几十千米、上百千米，而同时期最好的全站仪的作用距离也只能达到1000m。国家的大型控制网也主要是以卫星导航装备为主，这也是高精度卫星导航装备起步于测绘地理信息领域原因。整个测绘行业逐步从光学测绘时代发展到以高精度卫星导航技术为主的数字测绘时代。

二、我国高精度卫星导航设备核心技术实现自主化发展

与国内其他行业一样，测绘地理信息行业中高精度卫星导航设备的发展也经历了从进口贸易到自主研发的过程。

2000年左右，国内测绘地理信息行业还没有自主研发的高精度卫星导航设备，大部分企业都是通过代理的方式引进国外设备在国内销售。起初，最核心的部件——板卡，基本上来自于国外厂商，如摩托罗拉公司、JAVAD公司、NovAtel公司等，国内虽有些科研院所进行过这方面的研发，但并没有将其产品化。除了核心部件之外，国内的手簿、天线和电台也基本从国外采购。国内高精度卫星导航的研发更多的是从国外采购器件，在国内组装、设计结构模具、开发软件，最后打包出售。这种情况甚至持续到2010年左右。

随着中海达卫星导航技术股份有限公司、广州南方测绘科技股份有限公司等国内企业相继开始自主研发，国内高精度卫星导航技术逐渐变强。目前我国企业已经实现了核心技术的自主化。

近几年，国产板卡经过市场的验证和磨合，已经能与国际水平相媲美，也得到了国内市场的认可（图1）。

图1 中海达BX220低功耗高精度导航板卡

目前，国产板卡销量占国内市场份额50%左右。国产高精度卫星导航设备的国内市场份额也从不到10%升至90%以上，彻底扭转了国外品牌垄断国内市场的局面，甚至影响了全球市场。在这个过程中，很多中国企业逐渐发展了起来，还培育出了中海达卫星导航技术股份有限公司、上海华测导航技术股份有限公司、北京北斗星通导航技术股份有限公司等上市企业，它们都是中国高精度卫星导航产业的受益者。

随着国内高精度卫星导航核心技术的不断发展成熟，其应用领域也不再局限于测绘领域，而是更广泛地应用于地质灾害监测、驾考驾培、农业拖拉机自动驾驶、汽车自动驾驶等诸多领域。目前，国内高精度卫星导航核心技术发展趋势是机器和定位相结合，成本更低、应用更广，普及化成为可能。

三、高精度卫星导航产业的机遇与挑战

1.三大机遇

促使国产高精度卫星导航产业由小变大、由弱变强的机遇可以从以下几个方面展开。

第一，市场机遇。中国在过去几十年中，对整个基础设施建设的投入非常大，比如铁路、港口、码头、公路、机场，带动了测绘装备市场和高精度卫星导航设备产业的发展，市场庞大才能让众多企业生存下来并不断发展壮大，这是国家政策层面的大环境。

第二，国家的北斗。2012年以后，国家开始对北斗卫星导航产业加大投入，从政府层面出台政策对企业进行扶持，包括产业扶持、政策扶持，还有一些科研项目等定点扶持，从而加速了国内卫星导航企业的发展。

第三，“一带一路”。目前，国家正在把基础设施建设的经验往“一带一路”沿线国家和地区推广，国内企业可以通过“借船出海”的方式，将设备和技术解决方案推广和普及到东南亚地区、俄罗斯等欧洲国家和地区（图2）。从一些市场数据来看，最近几年，亚洲很多国家高铁、港口、码头建设过程中都需要用到卫星导航定位设备，很多中国企业（如中铁建设集团有限公司、中国建筑集团有限公司等）的大量工程建设工作已转移到国外，带动了中国产业技术包括设备走出国门。随着我国北斗卫星导航系统的布局及其在国际上的影响越来越大，中国的产品装备企业将会收到国家带来的红利。

图2 北斗高精度接收机应用于新加坡施工打桩

2.四大挑战

高精度卫星导航产业的发展也面临着挑战。

第一，国内某些地方仍存在风险，比如各地兴建的北斗产业园等可能会产生泡沫，使得真正做产品的企业在未来市场竞争中受到影响。

第二，经过二三十年的高速发展，中国基础设施建设未来可能会进入平缓期，市场增量有限。在这种情况下，应该考虑寻找新的行业应用、新的突破口来保证企业持续发展。从国内外环境来看，目前中国卫星导航装备企业90%的市场来源于国内，而在国际市场上，与国际大型企业（如天宝、徕卡、拓普康等）相比，在国际布局、经销网点、售后服务中心的铺设等方面还有一定距离。

第三，随着国内企业走出国门，在国外会出现非良性的市场竞争行为，如互相压低价格，一旦价格低，中国企业很难保证售后服务。如果一家中国品牌出现了这种情况，在当地会对中国整体品牌造成负面的影响。此外，部分国内企业对品质和品牌缺乏自我保护和管理的长远意识。

第四，与国外相比，国内高精度卫星导航技术和产业仍存在一定的差距，但随着中国市场需求的增加，越来越多上市公司的涌现，以及更多资本的介入，这个差距将会被不断缩小。

四、高精度卫星导航产业的发展趋势

1.产业发展趋势

从产业规模来看，卫星导航产业规模会越来越大。当前高精度卫星导航的应用范围是较窄，应用点还不是特别多，随着技术成熟，价格和市场门槛将持续降低，未来的应用领域无法想象。“GPS的应用只受想象限制”，每年都有新的领域在应用这项技术，例如近几年热门的无人驾驶已经应用了高精度卫星导航设备。

另外，高精度卫星导航在新的领域未来还会有新的龙头企业脱颖而出，卫星导航在某一个行业的新应用就可能催生一个新的大市场，进而诞生新的上市企业。这种机会未来还有很多，这主要在于企业自身是否做好了准备。

2.技术发展趋势

从技术角度而言，高精度卫星导航技术已进入相对成熟期，区域性增强系统以及组合导航技术将会成为未来高精度卫星导航技术发展的两大主要趋势。

（1）区域性增强系统

从基本形态来看，卫星数量会越来越多，GPS、北斗、GLONASS以及Galileo四大全球卫星导航系统建设速度越来越快，到2020年基本建成且良好应用。未来全球性的卫星导航建设将会减少，区域性增强系统会成为卫星导航技术发展的趋势之一。

目前，多国在区域性增强系统领域已投入发展。星基增强系统最初是美国联邦航空局广域增强系统（WAAS）以及欧洲的地球静止卫星导航重叠服务系统（EGNOS）在航天航海领域的应用；现在日本建设的准天顶卫星系统（QZSS），通过发射倾斜轨道卫星、同步卫星专门搭载高精度增强系统，从而解决交通的高精度导航问题。这些卫星不仅提供导航，同时也用来增强信号，在覆盖区域内可随时随地获得高精度的定位，这样高精度卫星导航的应用就不受地域限制，即使在沙漠里、海洋中、飞机上或是无人区也可使用。

关于发展星基增强系统，无论在国家还是企业层面都已经形成共识，国外很多公司已经商业化发展了很多年。过去的星基增强系统主要服务于海洋和农业，因为农业区和海洋没有基站和网络通信，必须通过这种方式来获取实时精度。网络条件越缺乏的地方，星基系统越容易得到推广和使用。

（2）组合导航技术

与其他导航技术相结合，发展组合导航技术将成为卫星导航技术的又一重要方向。

首先，卫星导航技术自身不断发展，核心元件的升级，将有效减少功耗、降低成本。另外，卫星导航可以与惯性导航技术做更深入的结合，彼此优势互补。卫星导航要接收天空信号，在信号中断的地方无法定位，而惯性导航技术不受外界影响，可以自主定位。但随着时间增长，惯性导航定位的误差会逐渐变大，这又需要卫星导航的实时定位来消除误差积累——这两种定位技术的有效融合能解决实际应用中的关键问题。例如，无人机喷洒农药时，在树林等接收不到信号的地方可能会出现喷洒错误或坠机，这时就需要凭借惯性导航技术获取定位。又如，汽车通过隧道或高架桥时没有信号，可以凭借手机里的惯性导航技术来导航，但时间不能太长。在备受关注的自动驾驶领域，一定要解决卫星导航和惯性导航的深入融合问题，提供实时精准定位，同时还需要将导航技术与视觉识别、影像识别相互融合，实现对周围环境的感知。

随着国家北斗卫星导航系统建设完成，中国相关企业应当抓住机遇、积极探索，结合行业热点和趋势，寻找更广阔的卫星导航应用领域，同时企业也要以维护中国品牌形象为己任，以自信从容的姿态走向国际舞台，开拓发展新空间。