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北斗系统五年简史:弯道超车 对产业核心产值贡献率达70%

作者:时间:2017-10-17来源:21世纪经济报道
编者按:北斗系统是我国科技发展的一个缩影,是我国科技研发推动产业创新、培育经济新动能的一个代表。

  数据显示,2012年,中国卫星导航与位置服务产业总产值仅为812亿元,这一数据在2016年达到2118亿元,较2015年增长约22.06%。中国市场的不断扩大,为我国系统的商业应用提供了基础和发展空间,然而,作为后来者,系统面临着与GPS等的竞争。不过,系统参与竞争,并不以取代为目的,而是采取“兼容”策略和GPS共享存量市场,以“高精度”赢得新产业领域。 接下来,“北斗三号”卫星将被送往太空,中国的北斗系统将进入“全球组网”的新时代。多名业内人士分析,“北斗三号”将延续和加强北斗系统的高精度、广覆盖等竞争优势,北斗系统有望取得更广阔的市场空间。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201710/370172.htm

  北斗系统是我国科技发展的一个缩影,是我国科技研发推动产业创新、培育经济新动能的一个代表。在这过程中,我国科技研发经费投入持续增加,2016年达到1.57万亿元,比2012年增长52.5%,年均增长11.1%。我国研发经费投入强度(研发经费与GDP之比)持续提高,2014年达到2.02%,首次突破2%;2016年为2.11%,比2012年提高0.2个百分点。目前我国研发经费投入强度已达到中等发达国家水平,居发展中国家前列。(编辑:张星)

  “GNSS(全球导航卫星系统)俱乐部”算得上全球最有科技含量的“俱乐部”之一。GNSS俱乐部在全世界只有四名正式成员:美国GPS系统、俄罗斯格洛纳斯系统、欧盟伽利略星座计划和中国北斗系统。此外,还有两个“观察员”——印度和日本正在发展的区域定位系统。

  GNSS俱乐部中,GPS系统资格最老。该系统由美国始建于1970年,大约在20年前为中国市场提供服务,随着导航定位需求扩展壮大,成为中国寻常百姓出行的“必需品”。许多中国消费者的印象中,“GPS”已经是导航和定位服务的代名词。

  中国的北斗系统,2012年正式登陆民用市场。之后的短短五年间,北斗系统完成“从1到100”的壮举。统计数据显示,2012年,中国卫星导航与位置服务产业总产值仅为812亿元,这一数据在2016年达到2118亿元,较2015年增长约22.06%。其中,北斗系统对产业核心产值的贡献率已达到70%,表现可圈可点。

  这五年间,北斗系统的“商业史”始终贯穿着两大关键词:一是“兼容”,和其它GNSS信号兼容以获得更好服务,与“先入为主”的GPS争夺存量市场;二是“高精度”,利用高精度、短报文通信等特色功能,进入此前GPS尚未覆盖的产业领域。

  2017年下半年,四颗覆盖全球的“北斗三号”卫星计划被送往太空,中国的北斗系统将进入“全球组网”的新时代。多名业内人士分析,“北斗三号”将延续和加强北斗系统的高精度、广覆盖等竞争优势,北斗系统有望取得更广阔的市场空间。

  党的十八大报告要求“抢占科技发展战略制高点”和“突破重大技术瓶颈”。北斗系统的五年简史,为此提供了参考样本。

 “兼容”生意经

  民用市场的“火爆”,也显示了GNSS巨大的商业空间。这是世界主要经济大国致力发展GNSS的原因之一。不过,“先入为主”的GPS在前,“新版”GNSS 要“后来居上”,并没有那么容易。

  中国的北斗系统建设执行“三步走”战略:1992年开始的“北斗一号”,是测试卫星;2004年立项的“北斗二号”,提供区域性的导航、定位服务,2012年年底建成时已有14颗卫星;而覆盖全球的“北斗三号”,则要完成30颗左右的卫星组网。

  有趣的是,北斗系统建设的“第二步”和“第三步”,恰好在2017年迎来“历史交棒”。2017年1月份,中国将国家科技进步奖特等奖颁给“北斗二号卫星工程”,似乎有“总结评价”的味道;2017年第四季度,四颗“北斗三号”卫星计划被送往预定轨道,北斗系统全球组网的“第三步”正式开启。

  2012年到2017年的五年间,北斗系统已具备在亚太部分地区“叫阵”GPS系统的能力。从理论上说,彼时企业已有条件生产北斗芯片、北斗天线和北斗接收终端等一系列产品,以完全替代GPS产品。不过,北斗企业并没有采取“你死我活”的竞争方式,而是执行“有你有我”的兼容策略。这种策略同样为中国政府部门所鼓励。

  北斗系统奠基人之一、中国科学院院士孙家栋说,中国发展北斗产业,始终有一个如何面对GPS的问题。总的思想是“兼容”,是不排斥。

  如同人们日常理解的一样,“兼容”意味着设备能接收至少两套系统的信号。以内置于智能手机的导航模块为例,以往接收的是GPS单模信号,“兼容”之后意味着接收GPS/北斗双模乃至GPS/北斗/格洛纳斯三模信号。

  兼容的直接好处,是可以获得更好的服务。GNSS的工作原理遵循基本的物理学理论:三维空间需要三个参数确定一个坐标。由于信号传输有时延等原因,导航卫星的时钟和接收终端的时钟存在误差,因而需要第四个参数“校准”误差。这也就是说,终端至少需要四颗卫星的信号才能定位。兼容让终端接收更多卫星信号,而卫星越多,误差越小,定位精度越高。

  依托这种兼容策略,北斗服务在过去五年逐渐渗入GPS曾经独占的领域,比如智能手机。中国卫星导航定位协会统计数据显示,2016年中国销售的5.1亿部智能手机中,已有约40%兼容北斗系统。

  不过,“兼容”并不意味着北斗系统只是锦上添花的辅助者。

  中国卫星导航定位协会首席科学家曹冲指出,随着卫星覆盖亚太布局、产业化应用的推进,北斗系统应用在五大领域至少有所突破:除了存量市场的智能手机终端、汽车前装市场之外,还存在高精度创新应用市场、智能泛在位置服务市场和国际导航市场。

  “北斗二号”过去五年的不断完善,为增量市场的开拓提供了技术基础。

  湖南北云科技有限公司总经理向为表示,由于GPS服务在前,加之技术难度大,直接在芯片领域和外国企业竞争并不现实,更容易的做法是依托北斗服务扩展行业应用。

  从2014年开始,新经济、新业务此起彼伏,不少企业试图推动北斗技术与大数据、物联网、云计算等技术融合,以开拓新的应用场景。例如,共享单车就尝试内置北斗高精度芯片,划定“电子围栏”,以解决乱停乱放的问题。

  曹冲将这种趋势总结为“新时空”服务,“新”既是对应“新经济”,也表示“北斗+具体行业、具体场景”的应用性思维。

  山东大学信息科技与工程学院教授邢剑平认为,新时空的出现,北斗的成本会下降而产业规模也会提升。所以企业要避免就北斗而北斗,要把北斗深入融合到其他产业中。

  这也算是另一种“兼容”:北斗设备不是单纯提供位置信息的北斗设备本身,而是融合、兼容在其它的应用设备之中。

  “兼容”的优势,都将在即将开始的“北斗三号”中延续和深化。

  中国卫星导航定位协会咨询中心主任李冬航表示,与“北斗二号”相比,“北斗三号”目标是实现全球信号覆盖,它的新信号系统是对“北斗二号”的完善,信号质量与服务性能会更为出色。

  邢剑平表示,原北斗二代仅覆盖亚太地区,现在伴随着“一带一路”倡议的提出,全球信号覆盖的“北斗三号”适逢其时,将带动北斗应用走向更广阔的海外市场。

  高精度“变阵”

  “兼容”策略还无法完全解释北斗产业过去五年的成功。回顾“北斗商业史”,另一被市场看多的关键词是“高精度”。

  正如前文所说,GNSS本身存在着误差。北斗系统建设的一大工作是,通过发射更多卫星和建设更多地面参考基站,尽可能缩小误差。从“北斗二号”建成到即将全球组网,北斗系统的一大显著变化是精度越来越高。

  21世纪经济报道记者注意到,2012年建成“北斗二号”时,北斗系统的民用定位精度为10米左右,这与GNSS俱乐部“老大哥”GPS的表现相当。2016年,随着两颗在轨备份卫星的发射,北斗系统的民用定位精度从小于10米缩小到小于8米。

  向为表示,北斗这五年间比较突出的是它定位精度提升的特点,特别在亚太地区的表现更是优于国外导航系统。北斗系统的高定位精度,是因为覆盖在亚太地区的卫星数量比国外卫星导航系统要多,能够很好地解决信号遮挡问题,使得定位精度达到厘米级。

  2016年6月发布的《中国北斗卫星导航系统白皮书》显示,一是北斗系统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,尤其低纬度地区性能特点更为明显;二是北斗系统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。

  21世纪经济报道记者发现,“北斗三号”在设计之初,就将目标放在比肩尚未发射的第三代GPS导航卫星以及伽利略导航系统的设计指标上,定位精度大幅提升。“北斗三号”卫星可以利用星间链路,实现相互间的通信和数据传输,还能相互测距,自动“保持队形”。全球组网后,北斗系统的定位精度将优化至2米甚至1米之内。加上地面基站、参考站的帮助,北斗卫星能够有效实现分米级乃至毫米级的定位精度。如今已有超过2000座地面参考站覆盖全国许多城市。

  “高定位精度意味着可以有更多的应用,比如驾考或者在复杂山区的导航,北斗的表现都超过国外导航系统。”向为说道,“加上北斗的多系统兼容性,北斗系统在用户间的口碑正在逐渐提升,用户们购买产品时也指定北斗系统,认可度与2012年相比有了很大的提升。”

  深圳市燃气集团经理张林能体会到北斗高精度服务的微妙之处。燃气管道如同城市的血管,非厘米级的精度不能分辨。张林对21世纪经济报道记者表示,以往用GPS设备检修,GPS信号下午较弱,接收的信号达不到要求精度,因而检修工作只能上午进行,某种程度又造成信号传输的拥挤。换用北斗终端设备后,全天都可“享用”高精度。

  深圳燃气管网的北斗应用,是国家北斗精准服务网的一部分。截至目前,国家北斗精准服务网已经进入全国400多座城市,广泛应用在城市燃气、城镇供热、电力电网、供水排水、智能交通、智能养老等领域。中国卫星导航定位协会预估,目前全国燃气管网北斗应用的市场总规模已达到20亿元。除燃气行业外,水、电、热、通信等其它类似的市政管网领域也可以实现类似的北斗高精度应用,由此将形成超过1500亿元规模的空间位置服务“蓝海”。

  同样的例子还有共享单车。共享单车定位找车和“电子围栏”的实现,都有赖于亚米级的高精度。据中国卫星导航定位协会预计,目前我国共享单车年化市场使用规模超过1700亿次。以1元单价和10%的市场渗透率计算,未来共享单车市场所形成的位置服务市场规模将超过170亿元,前景广阔。



关键词: 北斗

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