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1. 北鬥導航系統
1.1 北鬥導航系統概述
為了發展衛星導航產業，將其定位、導航和授時等功能用於服務經濟社會發展和民生改善，提高全球衛星導航系統的綜合應用效益，我國自上世紀九十年代啟動北鬥系統研製工作，在經歷了 25 年的研究與發展，目前已經基本建成了北鬥衛 星導航系統（BDS）， 免費為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、測速和授時服務。隨著北鬥系統在移動通信領域的建設和發展，相關產品已廣泛應用於社會各個領域，逐步滲透到人類社會生產和人們生活的方方面面，同時對於保障國家安全、促進經濟社會的發展、提高我國的國際地位等諸多方面，都具有十分重大和特殊的意義。
北鬥導航系統按照「三步走」發展戰略，先有源後無源，先區域後全球，先後建成北鬥一號、北鬥二號、北鬥三號系統。這三個系統建設過程如下：
（1）建設北鬥一號系統：1994 年，啟動北鬥一號系統工程建設；2000 年，發 射 2 顆地球靜止軌道衛星，建成系統並投入使用，採用有源定位體制，為中國用 戶提供定位、授時、廣域差分和短報文通信服務；2003 年，發射第 3 顆地球靜 止軌道衛星，進一步增強系統性能。
（2）建設北鬥二號系統：2004 年，啟動北鬥二號系統工程建設；2012 年，完 成 14 顆衛星（5 顆地球靜止軌道衛星、5 顆傾斜地球同步軌道衛星和 4 顆中圓地球軌道衛星）發射組網。北鬥二號系統在兼容北鬥一號系統技術體制基礎上，增加無源定位體制，為亞太地區用戶提供定位、測速、授時和短報文通信服務。
（3）建設北鬥三號系統：2009 年啟動北鬥三號系統建設；2020 年將完成 30 顆衛星發射組網，全面建成北鬥三號系統。北鬥三號系統繼承有源服務和無源服務兩種技術體制，為全球用戶提供定位導航授時、全球短報文通信和國際搜救服務，同時可為中國及周邊地區用戶提供星基增強、地基增強、精密單點定位和區域短報文通信等服務。特別指出的是 2019 年 12 月 16 日，第五十二、五十三顆北鬥三號導航衛星發射成功後，所有中圓地球軌道衛星全部發射完畢，標誌著北鬥三號全球系統核心星座部署完成，為實現全球組網奠定堅實基礎。北鬥三號系統將向全球用戶提供基本導航、短報文通信、星基增強、國際搜救、精密單點定位服務等業務。
此外中國還計劃 2035 年，以北鬥系統為核心，建設完善更加泛在、更加融合、 更加智能的國家綜合定位導航授時體系。
建成後的北鬥系統快速形成區域服務能力，並逐步擴展為全球服務的中國特色發展路徑，其具有以下特點：一是空間段採用三種軌道衛星組成的混合星座，與其他衛星導航系統相比高軌衛星更多，抗遮擋能力強，尤其在低緯度地區性能優勢更為明顯。二是提供多個頻點的導航信號，能夠通過多頻信號組合使用等方式提高服務精度。三是創新融合了導航與通信功能，具備定位導航授時、星基增強、地基增強、精密單點定位、短報文通信和國際搜救等多種服務能力。
在北鬥導航系統建設過程中，政府積極推進《中華人民共和國衛星導航條例》立法進程，保障衛星導航產業健康、快速、持續發展，並發布《國家衛星導航產業中長期發展規劃》，從國家層面對衛星導航產業長期發展進行總體部署，提供國家宏觀政策指導。發改委、科技部、工信部等各部委以及國內各個省市也出臺了一系列推動北鬥系統應用的政策文件和具體舉措。正因為北鬥導航系統的重要的戰略性意義，北鬥也快速與移動通信、雲計算、物聯網、工業網際網路、大數據和區塊鏈等技術的相互融合，實現了北鬥衛星導航系統相關產業規模也迅速壯大。我國衛星導航與位置服務企業已達 14000 家，從業人員超過 50 萬人，形成珠三角、 京津冀、長三角、鄂豫湘、川陝渝五大產業區域，截至 2019 年年底，申請累計 7 萬件，位居全球第一。同時，北鬥高精度產品目前已出口至 90 多個國家和地區， 為全球科技、經濟和社會發展做出貢獻。
《中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書(2019)》顯示，2018 年中國衛星導航 與位置服務產業總體產值達 3016 億元，較 2017 年增長 18.3%。與衛星導航技術研發和應用直接相關的，包括晶片、器件、算法、軟體、導航數據、終端設備、基礎設施等在內的產業核心產值達 1069 億元，佔總產值的 35.44%，北鬥對產業 的核心產值貢獻率達 80%，由衛星導航衍生帶動形成的關聯產值達 1947 億元。 同時《國家衛星導航產業中長期發展規劃》提出，到 2020 年，我國衛星導航產 業規模將超過 4000 億元。北鬥衛星導航系統及其兼容產品將在國民經濟重要行業和關鍵領域得到廣泛應用，在大眾消費市場逐步推廣普及，對國內衛星導航應用市場的貢獻率達到 60%。
1.2 北鬥導航系統組成與特色技術
北鬥衛星導航系統（BDS）是中國自主發展、獨立運行的全球衛星導航系統，是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航、授時和短報文通信服務的國家重要空間基礎設施。北鬥與美國的 GPS、俄羅斯的 GLONASS、歐盟的 Galileo 構成全球四大衛星導航系統。
1.2.1 北鬥導航系統組成
北鬥系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成：
（1） 空間段由地球靜止軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星和中圓地球軌道衛 星等組成；
（2） 地面段包括主控站、時間同步/注入站和監測站等若干地面站，以及星間 鏈路運行管理設施；
（3） 用戶段包括北鬥及兼容其他衛星導航系統的晶片、模塊、天線等基礎產品， 以及終端設備、應用系統與應用服務等。
一般空間段的衛星是採用中圓軌道，因為這樣對稱星座，軌道面均勻，相位也均勻，是覆蓋全球的最優星座，美國、俄羅斯的導航系統均採用系類軌道，但是此類軌道上的衛星每天只有 30%的時間位於中國的國土上空，其他時間不能為中國 提供服務。因此北鬥二號系統首創用傾斜地球軌道衛星（IGSO 衛星），該類衛星 也是同步衛星，但軌道傾角是 55 度呈「8」字形，有 70%-80%的時間停留在中國的國土上空。這樣一個星地一體的衛星網絡，對大型複雜星座控制與管理也是確保北鬥導航系統可靠性的關鍵。這樣的星座設計可以邊建邊用、以用促建，對於逐步實現衛星導航的構想是必由之路，也更符合中國國情。
1.2.2 北鬥導航系統終端定位技術
為實現快速高精度定位，北鬥系統採用網絡輔助信息+差分BDS等技術，通過移 動通信運營基站提供的網絡輔助定位信息實現快速定位。差分 BDS 系統由參考 站、數據中心、數據鏈和用戶設備等部分組成，其中數據鏈在差分 BDS 系統中 具有關鍵性作用，因為它是定位數據高效、大容量、低誤碼率的傳輸的保證。
在 BDS 之外，還有 A-BDS 即輔助北鬥定位技術，用來提高北鬥衛星定位系統的性能，支持具有北鬥功能的手機。在衛星定位信號傳播條件較差的環境中，A-BDS 系統可以通過運營商基站信息來進行快速定位，具體方案如圖所示。 A-BDS 技術利用運營商商網絡增強數據獲取能力，具有定位時間短、耗電量低、 靈敏度高等顯著優勢。
正在建設的 5G 網絡將為 A-BDS 技術注入新的發展動能。5G 網絡具有高速率、 低延時、超高密度連接等特點（相對於 4G，性能提高 1 個數量級）。融合北鬥 衛星導航技術與 5G 通信帶內定位技術，可彌補北鬥室內及遮擋條件下定位性能 的不足。北鬥特有的短報文功能也能通過 5G 技術實現信息的高效傳輸。
1.2.3 北鬥導航地基/星基增強定位技術
北鬥地基增強定位技術利用北鬥/GNSS 高精度接收機，通過地面基準站網，在服務區域內提供釐米級實時高精度導航定位服務，因此這需要在北鬥系統初步建立以後才能實現，北鬥地基增強系統也只是 2014 年 9 月才開始啟動的工程。目 前已經完成一期建設，到 2018 年 11 月，北鬥已建成基準站數量超過 2200 個，成為全球基站數量最多、覆蓋範圍最廣、運行穩定的地基增強系統，具備在全國範圍內提供實時米級、分米級、釐米級，後處理毫米級高精度定位服務能力。
技術北鬥星基增強系統是通過地球靜止軌道衛星搭載衛星導航增強信號轉發器，可以向用戶播發星曆誤差、衛星鐘差、電離層延遲等多種修正信息，實現對於原有衛星導航系統定位精度的改進。目前，該系統已完成系統實施方案論證。
星基增強系統與地基增強系統相結合，可形成更高效的衛星導航高精度定位服務網絡，構建了國土測繪、海洋勘探、精準農業、災害監測、無人機以及無人駕駛等專業應用以及汽車導航、移動手機等大眾化應用的高精度位置服務基礎環境。
1.2.4 北鬥短報文技術
短報文功能是北鬥特有的一項技術，是衛星定位終端和北鬥衛星或北鬥地面服務站之間能夠直接通過衛星信號進行雙向的信息傳遞。用戶可在沒有通信信號覆蓋的地區 （海洋、沙漠中）和緊急情況下，發送120個字的信息和自己的定位信息。 北鬥短報文通信的傳輸時延約0.5秒，通信的最高頻度是1秒 1次。目前，我國 已建成部、省、市（縣）3 級平臺，推廣北鬥終端超過 4.5 萬臺。受災地區利用北鬥短報文功能，可及時上報災害位置、突發災害信息及災區救助信息。各級民政部門通過北鬥終端進行救災物資的查詢管理和監控，大幅提升了全國救災物資管理與調運水平。未來，北鬥系統將與其他衛星導航系統共同組成全球中軌搜救系統，同時提供反向鏈路，極大提升搜救能力和效率。
1.2.5 重中之重的「原子鐘」
衛星導航可以把距離測量轉換成時間測量，以精確的時間信息來表達精確的距離信息，這靠衛星導航精確的時間測量來實現，其硬體基準就是要高精度的時鐘。因為原子鐘電子從一個能級狀態躍遷到另一個能級狀態時，所發射出的電磁波頻率異常的穩定。以這個頻率作為鐘擺，就能做出高精度時鐘。定位精確度主要取決於衛星上的原子鐘精度，以及各衛星和地面站，衛星間的原子鐘時間同步精度。如果測量的時間誤差達到百萬分之一秒，那麼位置就相差 300 米。
基於時間的基礎性和重要性，定位的關鍵就是高精度的原子鐘。經過兩年研究試驗，目前國內的星載原子鐘設計總體技術方案已成熟，元器件國產化率達到100%，生產的原子鐘可以精確到十億分一秒。因此北鬥導航系統可以保持高精度時空基準。北鬥系統時間基準（北鬥時），溯源於協調世界時，採用國際單位制（SI）秒為基本單位連續累計，起始曆元為 2006 年 1 月 1 日協調世界時（UTC） 00 時 00 分 00 秒。北鬥時通過中國科學院國家授時中心保持的 UTC，即 UTC （NTSC）與國際 UTC 建立聯繫，與 UTC 的偏差保持在 50 納秒以內，北鬥時與 UTC 之間的跳秒信息在導航電文中發播。北鬥系統採用北鬥坐標系（BDCS）， 坐標系定義符合國際地球自轉服務組織（IERS）規範，採用 2000 中國大地坐標 系（CGCS2000）的參考橢球參數，對準於最新的國際地球參考框架（ITRF）， 每年更新一次。
1.3 北鬥導航系統的進展
在空間段方面，基本完成衛星發射。2019 年 12 月在第五十二、五十三顆北鬥導 航衛星成功發射後，所有中圓地球軌道衛星全部發射完畢（1 顆地球靜止軌道衛 星、24 顆中圓地球軌道衛星、3 顆傾斜地球同步軌道衛星），標誌著北鬥三號全球系統核心星座部署完成，將實現星間星地聯合組網，將進一步提升北鬥系統服務性能和用戶體驗。按計劃，明年上半年還將發射 2 顆地球靜止軌道衛星，將比預定目標提前半年完成全部組網衛星發射，從而全面建成北鬥三號系統，為全球提供更優質服務。目前已發射入軌的 24 顆中圓地球軌道衛星中，14 顆由中國航 天科技集團有限公司所屬中國空間技術研究院研製，10 顆由中國科學院微小衛星 創新研究院研製。28 顆北鬥三號組網衛星和 2 顆北鬥二號備份衛星通過 18 次組 網發射送入預定軌道，平均每月發射 1.2 顆衛星。
在地面段方面，實施了升級改造。北鬥三號系統建立了高精度時間和空間基準，增加了星間鏈路運行管理設施，實現了基於星地和星間鏈路聯合觀測的衛星軌道和鐘差測定，具備定位導航授時服務能力；同時，開展了短報文通信、國際搜救、星基增強、地基增強、精密單點定位等服務的地面
目前北鬥系統空間段、地面段、用戶段多方聯動的常態化，衛星自主健康管理和故障處置能力較強，大型星座系統的運行管理保障能力得到明顯提升，系統也逐步趨於向智能化發展。採用衛星在軌、地面備份策略，避免和降低衛星突發在軌故障對系統服務性能的影響；採用地面設施的冗餘設計，著力消除薄弱環節，增強系統可靠性。並實時監測評估包括北鬥系統在內的各大衛星導航系統星座狀態、信號精度、信號質量和系統服務性能等，提供監測評估原始數據、基礎產品和信息服務，為用戶應用提供參考。
未來的導航系統將向 PNT 體系發展，即 定位導航授時體系，其目的是要建設一套 不依賴於 GPS 的隨時導航定位授時的體系， GPS 在某些情況下很容易被幹擾或 是被欺騙，這是衛星導航系統存在的天然脆弱性，無法避免,PNT 體系作為北鬥系統的補充、備份增強和融合，在北鬥系統現在覆蓋不到的地方，提供一個為任何人，在任何地點，任何精度的可靠服務，也包括導航和通信深度融合的技術，希望能夠在北鬥系統建成之後，真正的構建一個應用更廣泛和更可靠的系統。
1.4 北鬥導航系統提供的多種服務
北鬥系統定位導航授時服務性能覆蓋全球區域，定位精度為 10 米級別、測速精度為亞米每秒；授時精度為納秒級別。未來，北鬥系統將持續提升服務性能，擴展服務功能，保障連續穩定運行，進一步提升全球定位導航授時和區域短報文通信服務能力，並提供星基增強、地基增強、精密單點定位、全球短報文通信和國際搜救等服務。等 2020 年，北鬥系統建成後，計劃將提供如下服務。
在這些所提供的服務中，定位導航授時服務主要是為全球用戶提供服務，空間信號精度優於 0.5 米；全球定位精度優於 10 米，測速精度優於 0.2 米/秒，授時精 度優於 20 納秒；亞太地區定位精度優於 5 米，測速精度優於 0.1 米/秒，授時 精度優於 10 納秒，整體性能大幅提升；區域短報文通信服務容量提高到 1000 萬次/小時，接收機發射功率降低到 1-3 瓦，單次通信能力 1000 漢字（14000 比 特）；全球短報文通信服務，單次通信能力 40 漢字（560 比特） ；按照國際民航組織標準，服務中國及周邊地區用戶，支持單頻及雙頻多星座兩種增強服務模式，滿足國際民航組織相關性能要求；國際搜救服務按照國際搜救衛星系統組織相關標準，與其他衛星導航系統共同組成全球中軌搜救系統，服務全球用戶。同時提供返向鏈路，極大提升搜救效率和服務能力。
1.5 北鬥導航系統產業鏈和應用產業化
北鬥衛星導航應用產業由基礎產品、應用終端、應用系統和運營服務構成的產業鏈。自 2012 年底北鬥系統正式提供區域服務以來，北鬥衛星導航定位在應用方面更是遍地開花，除交通、海事、電力、民政、氣象、漁業等傳統行業外，北鬥應用也走向普通民眾生活，共享單車，雙頻北鬥高精度智慧型手機等落地產品日益豐富，已經從行業應用拓展到大眾應用，呈現快速發展局面。
目前中國的 GNSS 已佔全球市場的 11%，隨著北鬥系統建成，北鬥衛星導航系統產品在國民經濟重要行業和關鍵領域得到廣泛應用，全球市場佔比將快速提升，在全球市場競爭力也得到有效提高。
1.5.1 基礎產品及設施
北鬥的基礎類產品主要包括晶片、板卡、天線、接收機和導航電子地圖等，是北鬥應用產業鏈的基礎和核心。終端產品分為專業終端產品和消費終端產品，專業終端產品包括高精度測繪終端、授時終端等產品，北鬥導航系統的應用最早也是體現在此類終端產品上 ;消費終端產品主要包括各類導航終端，這也是民營企業較為容易進入的終端市場，其規模相對於專業終端要大得多，北鬥導航系統在消費終端的應用廣度和深度主要取決於產品價格的下降和技術的進步。北鬥導航的基礎類產品有較高的技術要求、進入壁壘高，擁有基礎產品研發實力的企業具有較強的競爭力。
北鬥晶片 (主要是射頻晶片和基帶)主要用來接收和解算北鬥衛星的信號頻率。我 國自主研發的支持北鬥三號系統信號的 28 納米晶片已在物聯網和消費電子領域 得到廣泛應用。22 納米雙頻定位晶片已具備市場化應用條件，全頻一體化高精 度晶片已經投產，北鬥晶片性能再上新臺階。截至 2019 年年底，國產北鬥導航 型晶片模塊出貨量已超 1 億片，季度出貨量突破 1000 萬片。北鬥導航型晶片、 模塊、高精度板卡和天線已輸出到 100 餘個國家和地區。目前北鬥二代的射頻芯 片主要有北京廣嘉、西安華訊、廣州潤芯、海格通信、國騰電子等。
北鬥天線主要為無源介質天線，分為垂直極化和圓形極化，絕大部分北鬥天線為右旋極化陶瓷介質，其組成部分為：陶瓷天線、低噪音信號模塊、線纜、接頭。其中， D-Helix 天線已實現 GPS、北鬥、GALILEO 及 GLONASS 四大衛星導航 系統全頻段組合，同時可支持 L-Band。天線增益更可高達 4dBi，同時其優異低仰角性能、保障天線在各種惡劣環境下的全天候對衛星的跟蹤能力。尤其適合遮擋嚴重、信號質量差等作業場合的高精度作業，如 GIS 測繪、無人機、智能駕駛 等領域。3D 基準站天線採用國際先進 3D 扼流圈結構設計，配備抗多徑扼流板，使用防水、防紫外線外罩，具有相位中心穩定、定位精度高、低仰角接收效果好等特點，現已廣泛應用於地基增強系統 CORS 站項目。
北鬥板卡是利用導航晶片、外圍電路和嵌入式控制軟體，製成帶輸入輸出接口的板級產品。按照功能可分為測量型板卡和導航型板卡。測量型板卡：此類產品定位精度在釐米級，用於測後數據處理，需要應用複雜的定位算法，技術難度遠高於導航型板卡，價格上存在優勢。導航型板卡：此類產品的定位精度為米級，主要用於實時數據處理。由於其對定位算法的要求相對較低，國內能夠生產此類產品的企業較多，價格上存在劣勢。導航型板卡多為各整機廠商自主開發。
接收機是用來收集處理天線接收到的信號。衛星接收機主要可以分為導航型接收機、測地型接收機和授時型接收機。導航型接收機：主要用於運動載體的導航，它可以實時給出載體的位置和速度。這類接收機一般採用 C/A 碼偽距測量，單點 實時定位精度較低，一般為±25m。測地型接收機：主要用於精密大地測量和精密工程測量，定位精度高，儀器結構複雜，價格較貴。授時型接收機：主要利用衛星提供的高精度時間標準進行授時，常用於天文臺及無線電通訊中時間同步。
北鬥地基增強系統，自 2017 年 7 月提供基本服務以來，在系統服務區內提供實時米級、分米級、釐米級和後處理毫米級增強定位服務，已在交通、地震、氣象、測繪、國土、科教等行業領域進行了應用推廣。截至 2019 年年底，已在中國範 圍內建設 155 個框架網基準站和 2200 餘個區域網基準站。
1.5.2 行業應用
北鬥導航技術與地基增強技術可以極大地擴展導航的範圍，有效提升時空信息的精確度 ,為用戶提供穩定可靠的位置服務。同時隨著北鬥與各種新技術融合性發展，伴隨著算力的提升、算法的革新、網絡設施的完善以及應用場景的持續豐富，北鬥應用已經成為創新驅動發展的新動能，將會加速推動經濟轉型升級。
目前北鬥系統已在交通運輸、農林漁業、水文監測、氣象測報、通信授時、電力調度、救災減災、公共安全等領域得到廣泛應用。具體而言：
在交通領域，北鬥系統廣泛應用於重點運輸過程監控、公路基礎設施安全監控、港口高精度實時調度監控等領域。截至 2019 年 12 月，國內超過 650 萬輛營運 車輛、4 萬輛郵政和快遞車輛，36 個中心城市約 8 萬輛公交車、3200 餘座內河 導航設施、2900 餘座海上導航設施已應用北鬥系統，建成全球最大的營運車輛動態監管系統，正向鐵路運輸、內河航運、遠洋航海、航空運輸及交通基礎設施建設管理方面縱深推進，提升了我國綜合交通管理效率和運輸安全水平。近年來中國道路運輸重特大事故發生起數和死亡失蹤人數均下降 50%。北京大興國際機 場成功應用了「北鬥導航室內外定位系統」，實現了裝卸車輛在室內外工作的連續跟蹤定位。我國建造的首條智能高鐵線路——京張高鐵的智能動車組也採用了北鬥衛星導航系統，其高精度定位技術還被用於京張鐵路基礎設施維護，對沿線橋梁、隧道、鋼軌、路基等實行高精礎設施維護，可大幅降低巡檢的成本與難度。
在農業領域，北鬥無人駕駛、高精度定位導航、系統監管等一系列新興技術大大提高了農業生產工序的效率，北鬥衛星導航自動駕駛拖拉機，單臺農機日均作業量較人工駕駛多出 30%，作業後的播行端直，精度可達 2.5 釐米，同時大幅降低 了勞動強度。目前基於北鬥系統的農機自動駕駛系統超過 2 萬臺套，節約 50% 的用工成本；基於北鬥系統的農機作業監管平臺和物聯網平臺為 10 萬餘臺套農機設備提供服務，極大提高了作業管理效率。北鬥系統定位與短報文通信功能還廣泛應用於森林防火、天然林保護、森林自然調查、病蟲害防治等。漁業領域，為漁業管理部門和漁船提供船位監控、緊急救援、信息發布、漁船出入港管理等服務，全國 7 萬餘只漁船和執法船安裝北鬥終端，累計救助 1 萬餘人。
在監測救災領域，北鬥系統成功應用於多山地域水文測報信息的實時傳輸，提高災情預報的準確性，氣象測報型北鬥終端設備，形成系統應用解決方案，提高了國內高空氣象探空系統的觀測精度、自動化水平和應急觀測能力。北鬥系統短報文通信提供實時救災指揮調度、應急通信、災情信息快速上報與共享等服務，顯著提高了災害應急救援的快速反應能力和決策能力。目前國內已建成部、省、市（縣）三級平臺，實現六級業務應用，推廣北鬥終端超過 4.5 萬臺。
在公共安全領域，構建了部、省、市（縣）三級北鬥公安應用體系框架，全國 40 餘萬部北鬥警用終端聯入警用位置服務平臺；通過北鬥警用授時，統一了公安信息網時間基準。北鬥系統在亞太經濟合作組織會議、二十國集團峰會等重大活動安保中發揮了重要作用。
1.5.3 大眾應用
北鬥系統大眾服務發展前景廣闊。基於北鬥的導航服務已被電子商務、移動智能終端製造、位置服務等廠商採用，廣泛進入中國大眾消費、共享經濟和民生領域，隨著 5G 商用時代的到來，北鬥正在與新一代移動通信、區塊鏈、人工智慧等新技術加速融合，北鬥應用的新模式、新業態、新經濟不斷湧現，深刻改變著人們的生產生活方式。
電子商務領域。目前，國內已有多家電子商務企業的物流貨車及配送員配備了北鬥車載終端和手環，已經累計有超過 200 萬輛車擁有「北鬥芯」。北鬥系統應用於電子商務雲物流信息系統，可實現對物流過程、交易產品、運載車輛的全面管理，極大地節約人力、物力、財力成本。
智慧型手機領域是衛星導航系統最大的大眾消費領域。國內外主流晶片廠商均推出兼容北鬥的通導一體化晶片，華為等國產手機也採用了北鬥 IP 核並投放市場。截 止 2019 前三季度，中國大陸地區共發售具有定位功能的手機 414 款，其中支持 4G+北鬥功能的 273 款， 5G+北鬥功能的 16 款，總佔比 70%。目前，國產北鬥晶片、模塊等關鍵技術全面突破，性能指標與國際同類產品相當，並已形成一定價格優勢。國內外主流晶片廠商均傾向於推出兼容北鬥系統的通導一體化晶片，未來將有更多的手機支持北鬥。
智能穿戴領域。多款支持北鬥系統的手錶、手環等智能穿戴設備，以及學生卡、老人卡等特殊人群關愛產品不斷湧現，在上海、南京等地的養老機構和小學開展應用，北鬥系統正在進入中國千家萬戶，給人們帶來觸手可及的應用服務。同時還湧現出了北鬥時空表、北鬥魔盒、北鬥約車、北鬥放牛、「北鬥菜」 、「貨車幫」 等產業新生態，推動了供給側結構改革，讓應用從傳統走向更智能。
1.6 北鬥導航系統發展趨勢
目前，北鬥三號全球系統組網已進入決戰決勝的衝刺階段。按計劃，明年上半年還將發射兩顆地球靜止軌道衛星，將比預定目標提前半年完成全部組網。 隨著北鬥系統的組網進度不斷加快，通過提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務，北鬥系統廣泛應用於交通運輸、農林漁業、氣象預報等領域。產生顯著經濟和社會效益同時，也改變著人們的生活。
北鬥產業鏈逐漸完備。作為國家戰略新興產業，北鬥產業鏈從元器件供應商、產品製造商到集成商運營商，產業鏈上遊的技術將隨著市場規模的擴大逐步向深層次發展，並由此分化出更專業化的，擁有高、精、尖技術的龍頭企業。北鬥導航應用產業從國家安全戰略的角度出發有很大的發展空間，可以形成獨具中國特色的產業，在未來將是更深層次的技術專業化和更高層次的市場化的聯合。
行業市場呈現飛速發展趨勢。未來幾年，隨著北鬥衛星導航系統建設的日益完善，市場需求的不斷增長，以及晶片小型化、低功耗、低成本的發展，北鬥衛星導航產業將進入全球服務的新階段。與此同時，衛星應用與物聯網、大數據、雲計算相融合，將 拓展出更加廣闊的市場空間。民用市場將呈現爆發式增長的局面。其中，在行業應用方面，工程測量、資源勘察、氣象預報、農業精細化生產等領域的示範應用將逐漸推廣。
我國已具備完整的北鬥高精度應用的技術儲備，能滿足從靜態到動態、從事後到實時的多種高精度應用需求。隨著 2020 年北鬥系統服務範圍覆蓋全球，我國 衛星導航與位置服務產業將迎來由技術融合創新和產業融合發展共同帶來的升級變革。以北鬥提供的時空信息為核心的導航定位授時服務產品，必將大規模進入到行業應用、大眾消費、共享經濟和民生服務等領域，深刻且深遠地影響和改變著人們的生產生活方式。
2. 低軌衛星移動通信
低軌道衛星通信系統由低軌道衛星和主控地球站，關口地球站，移動地球站（車載站、船載站、機載站等），手持機以及無線電定位終端等組成。低軌道衛星星座是用十幾顆至幾十顆低軌道運行的小型衛星，分若干個軌道，每軌道若干顆衛星，繞地球在經度上距離相等的若干個軌道面旋轉，作為移動通信中繼站，對地面形成無線蜂窩覆蓋，把整個地球表面都覆蓋在內，可提供電話、傳真、數據、尋呼及無線電定位等業務。
2.1 低軌道衛星移動通信系統特點
低軌道衛星一般距地面約 1000km，空間傳輸損耗較小。衛星形成的覆蓋小區在 地球表面很快移動，繞地球一周約需 2 小時。在低軌道上運行的衛星，距地面的高度是變化的，使每顆衛星的覆蓋面積也在改變,所以在切換和覆蓋方面還存在一定的問題。
由於低軌道衛星一般只有幾百公斤重，研發迭代周期短，成本低廉。衛星用小型火箭就能發射，這也為及時更換有故障的衛星提供了便利，對保證通信系統的質量和高可靠性有利。低軌道衛星通信的優點在於：一方面衛星的軌道高度低，使得傳輸延時短。路徑損耗小，衛星數量大，覆蓋範圍廣，組成的星座可以實現真正的全球覆蓋，頻率復用更有效；小衛星多採用 Ka/Ku 頻段，系統容量大，如 OneWeb 公司的單星容量 5.8Gbps，系統總容量超 71Tbps；另一方面蜂窩通信、多址、點波束、頻率復用等技術也為低軌道衛星移動通信提供了技術保障，聚焦寬帶移動網際網路服務；接收終端小型化、智能化，可以有效的降低成本，實現普及。所以低軌道衛星系統也是未來 6G 通信的建立的重要技術基礎。
2.2 低軌道衛星移動通信系統實例
低軌衛星通信系統在上世紀末已經有了銥星、全球星等語音衛星通信系統實例，同期還有多個中低軌道通信系統的計劃構想，如微軟的 Teledesic 星座構想、歐洲的「天橋」星座構想。但由於銥星設想中的高收入群體市場並不存在，高定價策略使之失敗。因此後期大部分星座設想還停留帶構想階段，並沒有實施。二十年後，隨著對衛星通信架構、頻率分配、接入方式、幹擾、信號衰減、資費等方面的研究深入，同期的應用需求也逐步培養起來，新一代的低軌道寬帶衛星系統已經正式開始啟動建設，當前的低軌寬帶星座把自己的市場定位明確地界定在普通消費群體上。低成本小衛星技術和新型火箭發展帶來的發射價格的降低，為這一市場定位提供了有力的支撐。因為這意味著衛星寬帶服務的價格，可以降低到普通消費者承受範圍之內。其中維勒的 OneWeb 正是「天橋」概念的直接繼承者。 目前大規模（500 顆以上在軌衛星的星座）全球低軌道星座建設中，有 Oneweb、 星鏈、波音星座、三星星座，其餘低軌通信星座計劃的規模均不超過 300 顆。
在當前低軌道衛星通信系統中，美國的太空探索技術公司推出的 StarLink 星鏈計 劃，計劃發射 42000 顆高中低軌衛星實現全球組網，並計劃在 2020 年前發射 12000 顆，配套建設 100 萬個接入型地面站和 6 個衛星網關站，其中第一階段將 有 4425 顆衛星被發射到距地面 1110km 至 1325km 低軌道，形成對全球的無線 網絡信號覆蓋。而剩餘的 7518 顆衛星將發送到距地面 335km 至 346km 的低軌，這部分衛星主要用來為人口稠密地區提供足夠的帶寬和保證數據傳輸的低延時。目前，太空探索技術公司已經完成 3 批次的「一箭 60 星」發射。
此外，法國阿爾卡特公司在本世紀初提出的「天橋」星座受到銥星破產的影響而停滯，不過系統設計和頻率申請工作已經完成。OneWeb 公司收購了這部分資產 重啟「天橋」的星座建設，其中主要包括大規模星座、採用 Ku 頻段來兼容現有 衛星通信終端等等。
國內方面，低軌衛星移動通信與空間網際網路系統主要有中國航天科技集團推出的鴻雁星座，這是由中國航天科技集團聯合中國電信、中國電子、中國國新等企業組成的東方紅衛星移動通信有限公司實現運營的，是我國投資規模最大的國家級商業航天項目，主要依託東方紅衛星移動通信有限公司開展建設和運營。「鴻雁星座」一期預計投資 200 億元，在 2022 年建成由 60 顆衛星組成的通信網絡；二 期計劃到 2025 年部署 320 顆衛星，構建「海、陸、空、天」一體的衛星移動通信與空間網際網路接入系統，實現全球任意地點的網際網路接入，提供面向全球的各類移動通信服務。目前「鴻雁星座」首顆試驗衛星「重慶號」已於 2018 年底成功 發射，並計劃在明年 7 月再發射兩顆試驗衛星，對空間網際網路系統關鍵技術進行在軌驗證，對移動通信、寬帶網際網路、物聯網、導航增強等功能進行示範驗證，對商業模式展開積極探索。
同時航天科工集團也開始實施虹雲星座，在 1000 公裡高度計劃部署 156 顆衛星 計劃 2022 年完成，構建一個星載寬帶全球移動網際網路，實現網絡無差別的全 球覆蓋。整個虹雲工程被分解為「1+4+156」三步。第一步計劃在 2018 年前，發射第一顆技術驗證星，實現單星關鍵技術驗證；第二步到「十三五」末，發射4 顆業務試驗星，組建一個小星座，讓用戶進行初步業務體驗；第三步到「十四 五」末，實現全部 156 顆衛星組網運行，完成業務星座構建。虹雲星座的用戶群體主要是集群的用戶群體，包括飛機、輪船、客貨車輛、野外場區、作業團隊以及一些偏遠地區的村莊、島嶼等。無人機、無人駕駛行業等。虹雲星座以其極低的通信延時、極高的頻率復用率、真正的全球覆蓋，可滿足中國及國際網際網路欠發達地區、規模化用戶單元同時共享寬帶接入網際網路的需求。同時，也可滿足應急通信、傳感器數據採集以及工業物聯網、無人化設備遠程遙控等對信息交互實時性要求較高的應用需求。
除了國防科工系統正在建設的低軌道衛星外，國內航天市場中的民營公司也在積極布局低軌衛星通信市場，如銀河航天，該公司致力於通過敏捷開發、快速迭代模式，規模化研製低成本、高性能小衛星，打造全球領先的低軌寬帶通信衛星星座，建立一個覆蓋全球的天地融合通信網絡。銀河航天的中國首顆通信能力可達10Gbps 的 5G 低軌寬帶衛星已經正式出廠，將於 2020 年 1 月發射升空。該衛星 200 公斤量級，是銀河航天自主研製的首顆 Q/V 頻段衛星，運行軌道高度為 1200 千米，單星可覆蓋 30 萬平方公裡。銀河航天的戰略是構建「太空網際網路」，未來 公司將規模化研發和生產低成本、高性能的 5G 衛星，構建太空網際網路，讓 5G 衛星網絡連接地球的每一個角落。
2.3 低軌道衛星移動通信系統產業生態
在全球商業通信衛星發展迅速的今天，提前布局衛星頻率軌道至關重要。低軌寬帶通信衛星可以解決全球網絡覆蓋和接入的難題，飛機上刷短視頻、撥打視頻電話等應用場景有望藉助低軌道寬帶衛星系統實現，同時低軌寬帶通信衛星還將為電視直播記者、金融從業者等對時間同步要求嚴格的人群，帶來更便捷的體驗。可以預計的是，低頻段資源需求必將快速持續增長，資源變得日益緊張。
低軌道衛星通信系統要在短時間內部署上千顆衛星，其規模和複雜沒有先例，遠超當年的銥星系統，這對於航天製造和發射服務業來是一次考驗。其代價是未來低軌道衛星系統能不能正常運營的重要因素。如 Oneweb 公司部署完衛星要實現 運營，其盈利能力也需要在 2027~2028 年間才能達到盈虧平衡。目前在低軌道衛星通信系統的前期部署的方式有兩種不同的方式，一種是把儘量多的合作對象拉進框架內，承擔從衛星製造到最終客戶運營的各項分工。這樣在部署過程中，技術協調、質量控制和成本控制的複雜度大大提升。不過，一旦系統部署到位，就會得到國際移動衛星公司、各合作電信運營商和零售商的支持，衛星網絡很快能投入運營，後期的渠道和回款等經營都不成問題。另一種方式由一家公司完成衛星的製造、發射，終端製造和業務運營。這在衛星研製和星座部署、系統階段有比較大的優勢，星鏈很快能部署完成。
因此低軌衛星移動系統在產業生態建設上需要有很多革命性的改進，最重要的一點是建立衛星通信的生態，將衛星製造公司、擁有軌道和頻率等資源的通信衛星公司、具有運營資源的電信運營商，衛星通信服務需求方以及風險資本方構建成一個良好的產業閉環。這種產業鏈一體化的生態對於低軌衛星移動通信來說，已經成為一種重要的建設途徑。例如 Oneweb 星座已經得到來自製造商、運營商、 渠道和零售商的一致期待和支持。
2.4 低軌道衛星物聯網應用
物聯網是是網際網路基礎上的延伸和擴展的網絡，將各種信息傳感設備與網際網路結合起來而形成的一個巨大網絡，實現在任何時間、任何地點，人、機、物的互聯互通。通過物聯網可以收集各類數據信息，聚集成大數據，重新優化現有社會的各類生活場景，實現物和物相聯。城市物聯網有 NB-IoT、5G，作為支撐，偏遠 地區即地基網絡接入市場廣大盲區，只有依靠低軌道衛星物聯網。
當前衛星物聯網在以下五個方面突破：1）助力「一帶一路」信息互聯互通。物聯網星座相對低成本、部署周期短，可以在「一帶一路」的航運、工程建設、能源、物流等領域為早期物聯網應用提供基本條件，佔據市場先機。2）助力 5G 萬 物互聯。目前，佔地球表面 60%以上的海洋區域、絕大部分航空飛行空域，以及 我國超過 70%的陸地沒有信息接入能力，以天啟衛星物聯網系統為代表的天基網 絡是 5G 時代物聯網的必要補充。3）助力生態環境保護。衛星物聯網系統可以實現對水體、冰川、空氣品質、土壤等汙染情況，化學品洩漏和溢出，海藻、赤潮動態，垃圾處理等方面的環境信息實時監測和信息發布，能夠使受通信手段限制的廣大偏遠地區同樣享有信息服務，守護青山綠水。4）助力災害預警。衛星物聯網系統可對河水水位流量、農業病蟲害、森林火災、地震數據、危化品運輸和儲存信息、礦山瓦斯和滲水情況、泥石流、極端氣象、大型建築形變等各類信息進行監測，實現災害預警預報的實時傳輸，切實提升我國防災減災綜合能力。5）助力泛在電力物聯網。對電力線路尤其是眾多分布在無人區的電力設施進行監控，使政府部門及相關單位能夠及時獲取電力線路的狀態及趨勢，實現物資有效掌控。
到 2020 年，全球物聯網接入點將達 200 億個，這意味著將有超過 200 億個新增 重要互聯對象需要建立數據鏈支撐。對物聯網技術、應用和解決方案的 B2B 支出 將達到 2670 億美元，全球物聯網終端安裝數量將超過 200 億個。而在中國，物聯網產業規模已超 9000 億元，年複合增長率達 25%。爆發在即的產業帶來的巨大需求，讓全球高科技公司在商業航天領域展開激烈的科技競爭，藉助低軌衛星星座實現全球互聯是國際商業航天新的戰略高地。預計 2025 年前，天基物聯網 的產值可達 5600 億美元至 8500 億美元。美國最權威的衛星行業諮詢公司 NSR 則預測，未來 10 年，亞洲將成為天基物聯網收入複合增長率超過 10%的唯一區 域，2022 年將有 1 億至 2 億臺物聯網設備有接入衛星的需求。
中國衛星物聯網計劃——天啟星座已啟動。天啟衛星物聯網系統由星座（均布於6 個軌道面的 36 顆衛星）、衛星地面站、衛星測控中心、天啟運營支撐平臺、天啟物聯網應用平臺、衛星終端等組成，是一個完整的衛星物聯網應用體系。包括覆蓋全球。物聯網系統已經正式上線，開始為政府、行業客戶提供服務，標誌著中國衛星物聯網已經進入實際應用的新階段。目前已成功發射 5 顆衛星（天啟 1 號、天啟 2 號、天啟 3 號、4 號 A/B 星），並組網運行。天啟星座將在諸多方面 使中國物聯網星座建設取得新的突破，並在 2020 年完成 38 星組網完成。天啟星座的組網運營將串聯起多個領域的數據採集應用，將有效解決地面網絡覆蓋盲區的物聯網應用。具體而言：首先，衛星物聯網服務能力將得到極大提升。5 星組 網後的「天啟星座」，時間解析度為 4-2.4 小時，重返率提升到 6-10 次/天，極大的 提高應用水平，擴展應用場景。其次，終端的功耗降低至 0.1-0.5W，進一步實現終端的小型化、低功耗、低成本，從而有望大幅度降低衛星物聯網應用成本，提高效率。第三，衛星物聯網的應用場景將得到極大拓展。5 星組網後，天啟衛星物聯網系統的應用場景將從煤礦水文監測、泛在電力物聯網建設、海洋牧場監測管理，拓展到貨櫃跟蹤、漁船跟蹤監測、生態環境監測、水利工程監測、動植物保護跟蹤、自然災害預警等領域。
終端方面，天啟星座則在技術上已經實現了百毫瓦級終端的突破。國內已經初步實現了終端小型化、低功耗、低成本。目前，天啟通信終端銷售價格量產後能夠控制在 500 元以內，資費標準與簡訊相當。未來天啟星座終端目標是 100 元級別 終端，衛星通信服務就能夠真正成為普遍的、大眾應用行為。
當前，天啟星座開展衛星物聯網運用的著力點，並已取得一定成果，應用藍海初見雛形。而在資產管理、提高海洋資源開發能力、交通基礎設施安全監測、礦井油田監測、空域管理、氣象監測、野生動物保護等方面，產業鏈上下遊企業與相關部門也已經在積極開展應用探索。隨著應用的日益廣泛和深入，可以期待，中國的衛星物聯網應用將在不久的將來，迎來真正的爆發，並成為我國經濟發展的重要驅動力。
3. 高通量衛星與 5G 的融合
我國衛星通信事業始於 1975 年的「331」工程，並於 1983 年 11 月 29 日在北京完 成了衛星通信地球站的設備驗收交付工作，1984 年，「東方紅二號」通信衛星發射 成功，並撥通了首個衛星電話。2016 年，國內則自主研發了天通系統，並發射天 通一號 01 發射入軌，2018 年由衛通公司提供商用服務。
3.1 高通量衛星通信系統
新技術的成熟和用戶需求的引領促進了我國衛星產業的加速創新發展。目前，我國有兩個衛星運營商：中國衛通和中信網絡，其中，中國衛通新獲批 4 顆靜止軌 道衛星，獲批頻率共 5186MHz。中信網絡新獲批 2 顆靜止軌道衛星，獲批頻率 共 6316MHz。從業務趨勢來看，傳統的衛星廣播業務正在向衛星寬帶網際網路業務轉變。衛星通信具有廣覆蓋和大容量的優勢，隨著移動網際網路的普及，衛星電視廣播業務的需求正在減緩，而衛星通信正在加速向提供高通量業務的寬帶化方向發展，其中高通量衛星是其主要發展方向，我國的中星 16 號高通量衛星已經 成功啟動運營，提供衛星寬帶網際網路業務。
高通量衛星，也稱高吞吐量通信衛星，目前主要使用 Ka 頻段。相對於傳統的通信衛星而言，高通量衛星主要技術特徵包括多點波束、頻率復用、高波束增益等。多點波束：使用大量的點波束實現廣域範圍覆蓋，利用天線波束將空間分割出互不重疊的多個邏輯信道，以滿足同頻、同時向多點通信的目的。頻率復用：將帶寬分為多個子波段，基於多點波束技術，使得大量不相鄰的點波束之間可以使用相同頻率，顯著增加了頻率利用率和衛星通信容量。高增益波束：採用多波束技術和頻率復用技術增大通信容量，為了提高頻譜資源復用率，希望波束數量儘量多而波束寬度儘量小，因此高增益窄波束成為未來通信衛星的發展趨勢，高增益天線技術可以提高衛星 G/T 值，並簡化了地面終端設備，使其小型化。高通量衛星的技術特點使其具有更大的通信容量、更低的單位帶寬成本以及更加靈活的終端設備，不僅可以勝任傳統的通信衛星應用領域，而且將有效推動基於衛星通信的網際網路應用，為包括城鄉結合地區、農村地區、偏遠地區在內的電信基礎設施欠發達地區提供寬帶網絡接入能力。
目前，已經在運行的中星 16 號是中國首顆高軌道高通量通信衛星，通信總容量 達 20Gbps，有 26 個用戶點波束，具有上下行不對稱信道特點，非常切合網際網路業務，用戶終端可以方便快捷地接入網絡，下載和回傳速率最高分別達到150Mbps 和 12Mbps，實現了消費寬帶和無縫雙向接入，總體覆蓋我國除西北、 東北的大部分陸地和近海近 200 公里海域，地面無線網絡信號覆蓋不到或光纜寬帶接入達不到的地方。最高通信總容量超過了之前所有研製的通信衛星容量的總和，能同時傳送幾十部 4K 超高畫質電視節目，幫人們在飛機、高鐵上流暢接入網際網路。中國的 2000 多架民航客機、3000 多輛高速列車和數萬艘輪船，可隨時隨 地實現高速上網，以及增強企業聯網、應急通信等領域的應用。
同時中星 16 首次在國際上開展高軌衛星與地面的雙向雷射通信試驗，速率最高 達到 5Gbps。該衛星首次在我國高軌長壽命通信衛星上工程化應用地球敏感器、 Ka 頻段寬帶接收機等國產化產品，改變了相關產品長期依賴進口的現狀，實現了 衛星關鍵核心單機的自主可控。
3.2 通信衛星行業發展趨勢
隨著廣播電視數位化的發展，高清節目和高畫質電視廣泛普及，以及居民對物質文化生活的要求不斷提高，對於廣播電視節目的內容質量和觀看清晰度也有了更高的要求，廣播電視行業的發展方向逐漸向高清、超高清（4K 解析度）和 3D 方向發展。根據工信部、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺印發的《超高清視頻產業發展行動計劃（2019-2022 年）》，到 2020 年，中央廣播電視總臺和有條件 的地方電視臺開辦 4K 頻道，不少於 5 個省市的有線電視網絡和 IPTV 平臺開展 4K 直播頻道傳輸業務和點播業務，實現超高清節目製作能力超過 1 萬小時/年； 4K 超高清視頻用戶數達 1 億；在文教娛樂、安防監控、醫療健康、智能交通、工業製造等領域開展基於超高清視頻的應用示範。因此廣播電視節目衛星傳輸的帶寬需求不斷增加，將成為通信衛星運營行業增長的主要動力。
此外，隨著衛星通信帶寬和速率的提升，高通量衛星在通信業務中所起的作用越來越重要，具體在以下幾個方面有所體現：
（1）衛星寬帶業務
綜合考慮各種網絡建設成本，由於偏遠地區地面網絡鋪設成本較高，相比而言，高通量衛星在偏遠地區的網絡建設成本較低，且能提供 10Mbps 以上的優質網速。由於偏遠地區寬帶覆蓋率仍不能滿足用戶需求，衛星寬帶業務具備較大的市場空間。同時，對於戶外賽事、大型活動現場等暫時性寬帶需求場景，架設有線寬帶利用率低，衛星寬帶業務可通過提供短期服務的方式滿足此類場景的寬帶需求。隨著文化體育產業的發展，此類場景需求將不斷增加，為衛星寬帶業務提供了新的業務機會。
（2）船載、機載、車載通信業務
對於船載、機載、車載等移動體通信業務，由於部分地區不在通信基站覆蓋範圍內，衛星通信是唯一或最經濟的通信解決方式。根據 Euroconsult 數據，截至 2016 年底，全球海洋衛星通信總帶寬僅有 66Gbps，而目前海洋船舶及鑽井平臺共計 70 萬條，每條船的平均帶寬不足 100K。高通量衛星的發展有利於提高海洋通信能力，以更好地服務和助推海洋經濟的發展。而且高通量衛星的大容量帶寬、抗幹擾性強及終端易於安裝滿足機載通信的要求，兩者的業務發展相互促進，將不斷提升機載通信的普及程度。此外，由於高鐵途經地區通信基站密度較低，且需在各個基站間進行信號切換，地面通信信號不穩定。高通量衛星更穩定的通信信號和更大的覆蓋範圍能夠為高鐵旅客提供更優質的通信服務，有利於滿足車載通信的特定需求。
3.3 衛星通信系統與 5G 的融合
一直以來，衛星與地面移動通信進行相互融合。目前到了 5G 時代，要實現萬物 互聯的願景，衛星通信是重要的一種途徑。寬帶衛星通信可以採用 IP 交換技術，實現與地面網絡的融合互通，實現回程服務、基站拉遠等服務。基於這種形式組網的天地一體化網絡，將具備泛在覆蓋、降低地面網絡依賴、提高網絡彈性等特點。用戶將能夠在任意時間、地點透明地享受來自於地面網絡/天基網絡的融合服 務，用戶可以使用現有的智慧型手機和平板電腦訪問衛星網絡。
從標準角度看，3GPP R14 就確定了衛星作為 5G 多種接入技術之一。TS22.822 中，定義了在 5G 中使用衛星接入的三大類別，分別是連續服務、泛在服務和擴展服務，並討論了衛星終端特性的建立、配置和維護，以及衛星網絡與地面網絡的跨協議漫遊和通信切換等問題。2017 年 3GPP SA1 工作組也對衛星接入網協 議及架構進行了評估，在正在制定的 3GPP.R16 標準中，對衛星網絡在內的非地 面網絡（NTN）的部署場景中包括 8 個增強型移動寬帶場景和 2 個大規模機器類通信場景。藉助衛星的廣域覆蓋能力，可以使運營商在地面網絡基礎設施不發達地區提供 5G 商用服務，實現 5G 業務連續性，尤其是在海事通信、航空通信及 鐵路沿線通信等場景中發揮作用。
在非地面網絡與地面 5G 融合的網絡架構上，3GPP 提出了星地融合的 4 種網絡 架構初步模型，將對在非地面網絡中部署 5G 新空口需要做的適應性修改。
從技術方面來看，衛星與 5G 的融合架構既有透明彎管轉發模式，也有星上接入/處理模式，兩種模式在實現複雜度和應用場景上均不相同，長期看來，將地面基站的部分或全部功能逐步遷移到星上是發展趨勢，能夠有效降低處理延時、提高用戶體驗；為了實現地面終端一體化、小型化，衛星與地面 5G 的空中接口將逐步趨向融合，非正交多址及多載波傳輸等技術在衛星通信中的應用將成為未來一段時間內的研究熱點，但是受限於星上功率、處理能力以及星地鏈路長延時、大動態等特點，5G 新空口在衛星系統中的適應性改造及優化是需要解決的主要問 題；星地網絡全 IP 化是大勢所趨，NFV/SDN 等技術在星地融合中發揮突出作用。
從實施角度看，2017 年，英國電信、空客防務與航空公司等 16 家企業和機構聯 合成立了 SaT5G 聯盟，制定衛星通信與 5G 無縫集成的方案，並在 2018 年歐洲 網絡與通信會議上進行了衛星與 3GPP 架構的融合演示；而中國衛通基於高通量 衛星中星 16，在 2019 年年底完成了衛星傳輸 5G 數據業務的融合測試，利用高 通量衛星的便攜站與 5G 網絡搭建衛星基站回程試驗系統，實現了基於星地鏈路 的 5G 基站與核心網信息傳輸。
特別指出的是北鬥系統可以提供精準統一的時空基準，相應的感知信息可以通過5G 通信傳輸至管理平臺，從而形成通信業務閉環。2020 年北鬥三號系統將完成 全球組網，同時 5G 也將在我國開啟大規模商用，由此可以促進北鬥和 5G 通信 所構成的技術共同體與其他產業深度融合，可以催生出更大的產業應用。
4. 衛星通信產業鏈及相關上市公司
4.2.1 北鬥星通
公司是我國衛星導航產業首家上市公司，以推動北鬥產業化應用、助力導航產業發展為己任，為全球用戶提供卓越的產品、解決方案及服務。公司專業從事衛星導航定位產品、基於位置的信息系統應用和基於位置的運營服務業務，形成了「產品+系統應用+運營服務」的經營模式。公司是經北鬥系統主管部門授權許可、專門從事北鬥衛星導航定位系統運營服務業務的運營機構。公司自主研發的北鬥晶片（28nm 火鳥晶片）亮相中國第三個品牌日；在第十屆中國衛星導航年會上，公司成功發布國內首款北鬥高精度虛擬化汽車智能座艙。公司累計授權專利311項，其中取得發明專利89項、實用新型專利173項、外觀專利50項，軟 件著作權證書 297 個。
當前公司緊緊抓住中美貿易摩擦所帶來的國產化替代計劃，不斷提升公司的運營能力和交付能力，夯實在導航晶片、陶瓷元器件、高精度天線等產品線的發展基礎。公司緊抓 5G、北鬥三等領域技術迭代更新的機遇，在 5G 基站用介質陶瓷濾波器研發和產能建設、小型化低功耗導航晶片、車載智能座艙等各類新業態領域持續加大研發投入。公司完成了採用自主創新設計的 HAAS 技術驗證平臺，為下一步給國內手機製造商提供服務創造了前提條件。公司通過設立「北鬥智聯」，將公司智能網聯相關的業務和資產全部注入北鬥智聯；同時，戰略合作夥伴華瑞世紀控股集團有限公司將旗下從事汽車電子業務的北京遠特科技股份有限公司注入北鬥智聯，利用 3-5 年時間將北鬥智聯打造成「國內領先、國際一流的 智能網聯電子產品、技術與服務提供商」。
4.2.2 海格通信
公司是廣州無線電集團的主要成員企業，是全頻段覆蓋的無線通信與全產業鏈布局的北鬥導航裝備研製專家、電子信息系統解決方案提供商。公司主要業務覆蓋「無線通信、北鬥導航、航空航天、軟體與信息服務」四大領域；主要用戶包括軍委直屬機構和各軍兵種以及三大電信運營商、政府、公安、海警、武警、消防、交通等國民經濟重要部門，為亞丁灣護航、神舟飛船發射、首艘國產航母出航、朱日和閱兵大型軍事演習等重大活動提供信息化保障。
公司在無線通信領域多點突破：積極鞏固短波、超短波、二代衛星的存量業務，拓展多模智能終端、數字集群、天通S衛星終端、衛星寬帶移動通信產品的增量以及其他新客戶增量市場。在北鬥導航領域，公司搶佔北鬥三代核心技術高地，發布了面向北鬥三號應用的衛星導航高精度基帶晶片+支持全球導航衛星系統和全球短報文系統的射頻晶片的全晶片解決方案，可為測量測繪、無人平臺、應急救援和高精度授時等應用提供自主可控的核心產品，其中北鬥三號全球體制多模多頻射頻晶片在客戶第一輪實物比測成績第一，北鬥三號基帶晶片原型比測入圍,獲得研製資格；在行業應用解決方案方面，發布了基於北鬥高精度融合定位技術的大型綜合體立體防控平臺「超維智腦」，能夠為公安、消防與應急領域室內作戰提供室內亞米級定位及導航服務；在民用示範項目方面，國家北鬥產業園專項、廣州南沙新區北鬥城市應用示範項目等重量級國家項目穩步推進，逐步建設南沙區北鬥時空大數據管理系統、智慧校園、智慧養老、智能物流等，為城市精細化管理提供信息化手段，打造「北鬥+智慧城市」應用的示範性項目。
4.2.3 中國衛通
公司是中國航天科技集團公司從事衛星運營服務業的核心專業子公司,主營業務 為衛星空間段運營及相關應用服務，主要應用於衛星通信廣播,公司通過投資、建設和運營通信廣播衛星及配套地面測控和監測系統，為用戶提供廣播電視、通信、視頻、數據等傳輸服務。公司已經構建了完整的衛星空間段運營體系,並在北京西北旺、北京沙河、中國香港大埔設立了測控中心，在北京西北旺、北京沙河、河北懷來、新疆喀什、海南海口建立了業務運行監測網絡，對在軌衛星的運行狀態進行測控並對信號傳輸質量進行實時監測。中國衛通目前擁有的轉發器頻段資源涵蓋 C 頻段、Ku 頻段以及 Ka 頻段等，其中 C 頻段、Ku 頻段的衛星轉發器資源 達到 540 餘個，Ka 頻段的點波束有 26 個，衛星通信廣播信號覆蓋包括中國全境、澳大利亞、東南亞、南亞、中東、歐洲、非洲等地區。公司是我國唯一擁有自主可控商用通信廣播衛星資源的基礎電信運營企業，被工信部列為國家一類應急通信專業保障隊伍，是國家行業主管部門直接指揮調度的保障力量。
公司的中星 9A 衛星實現了中央廣播、三沙衛視、沿海省級衛視及廣播節目的南海覆蓋。通信業務穩中有進，充分發揮公司衛星資源安全可靠、自主可控的競爭優勢和服務優勢，行業用戶業務保持穩定，應急領域保障有力，圓滿完成了重大活動和搶險救災等應急通信保障任務。加大境外市場拓展力度，開拓了多個境外新興市場用戶。公司衛星應用服務業務穩步發展。其中船載通信平臺運行穩定，平臺承載的用戶數量穩定提升。浙江智慧海洋項目獲批，加快推進了商船和遠洋漁船業務。應急業務方面，在警用應急衛星通信系統運行維護、消防應急等項目實現實質性突破。電信級高通量衛星網際網路業務運營平臺運行穩定，用戶數量逐步提升，面向能源、物聯網服務、電信運營商、應急通信等領域形成應用。正式發布我國首例 Ka 終端企業標準，涵蓋固定、便攜、車載靜中通、車載動中通、 船載終端五種型譜，規範了 Ka 高通量衛星入網技術標準。航空衛星網際網路、船 載衛星網際網路、遠程教育、政府與企業專網、4G 基站回傳、網際網路直播等應用 按預期推進。
4.2.4 振芯科技
公司多年來致力於圍繞北鬥衛星導航應用的「元器件-終端-系統」產業鏈提供產品和服務，擁有北鬥分理級和終端級的民用運營服務資質。主要產品包括北鬥衛星導航應用關鍵元器件、高性能集成電路、北鬥衛星導航終端及北鬥衛星導航定位應用系統，自主研製生產的多種北鬥衛星導航應用終端已廣泛應用於國防、地質、電力、交通運輸、公共安全、通信、水利、林業等專業應用領域。
公司專注於衛星綜合應用「元器件—終端—系統—服務」的一體化產品研發、生產、銷售和運營，推進落實「N+e+X」戰略，科研技術、產品化能力在同行業中繼續處於領先水平。主要產品及業務包括高性能集成電路、北鬥導航終端關鍵元器件、北鬥導航終端銷售及運營服務、視頻圖像安防監控等。公司主要在單片微波收發晶片、北鬥三號晶片、軟體無線電、T/R 數字板卡等重點方向加大研發。公司重點加強了北鬥三號產品應用研製，開展了基於位置服務的融合式應用研究。公司繼續鞏固了在北鬥衛星應用領域構建「元器件—終端—系統及運營」完整產業鏈發展格局，公司重點跟進了北鬥車載終端、北鬥手持終端產品市場，繼續推進多元化、低成本、可攜式、融合信息及定製型等重點項目終端的研發進度和優化，研製形成多款新產品，取得了北鬥三號兩型終端和星地對接平臺的技術突破，北鬥救生終端方向系列小型化單模、多模北鬥嵌入式模塊設計技術突破，發射功率、功耗等指標獲得較大提升。公司積極拓展「基於時空大數據的衛星網際網路綜合應用服務雲平臺」項目建設與高精度服務，在地災預警、交通指揮、水文水利等領域實現應用。
4.2.5 中國衛星
公司是專業從事小衛星及微小衛星研製、衛星地面應用系統及設備製造和衛星運營服務的航天高新技術企業，具有天地一體化設計、研製、集成和運營服務能力，形成了航天東方紅、航天恆星等一系列知名品牌。在小衛星及微小衛星研製方面，已成功開發了以 CAST968(CAST1000)平臺為代表的多個系列小衛星和微小衛星公用平臺，成功發射對地觀測、海洋監測、環境監測、空間探測、科學試驗等多顆不同用途的現代小衛星，同時具備部分宇航部件產品的生產能力；在衛星地面應用系統及設備製造方面，擁有地面站系統集成、衛星導航、衛星通信、衛星遙感、信息傳輸與圖像處理五大領域，在北鬥導航、動中通產品市場佔有率方面處於國內領先地位，並擁有「天繪」系列遙感衛星數據總代理權。
公司發射的捕風一號 A/B 星以首次海上發射方式圓滿完成發射任務，在軌運行穩 定且狀態良好，能夠在 600 公裡高空準確測量海面風場信息，實現對颱風的預報；天琴一號、寧夏一號等在研型號順利推進，近百顆在軌衛星穩定運行。宇航部組件方面，星載導航產品、空間站交換機等上百餘項型號產品完成研製，有力保障了型號任務；空間電源產品、高端緊固件產品按計劃完成生產，保障了多個空間工程型號及配套任務需求。公司的衛星應用業務總體實現平穩發展，高通量衛星通信系統研製已完成系統方案設計； FOU 小站完成樣機研製、測試和驗證，實現技術狀態固化；車、船載「動中通」產品按計劃完成生產、交付；機、車載北鬥用戶機及終端產品生產交付有序開展；某型追蹤監視設備項目完成演示平臺建設；星載 SoC 晶片研製工作按計劃推進。遙感數據平臺指令生成軟體完成開發； 遙感一站式服務平臺 2.0、地理空間大數據分析服務平臺、生態環保大數據分析系統、洪水風險智能決策分析系統等產品開發按計劃實施。以巴基斯坦遙感衛星項目為代表的 2 套國際地面應用系統完成驗收交付；輕小型機動接收處理站按計劃完成驗收；林業生態建設與保護北鬥示範應用系統工程建設等重大行業應用項目按計劃開展。完成 184 套廣播電視節目總計 57.46 萬小時傳輸，完成了「春節」、 「兩會」等重要保障期的安全播出工作，安全播出率達到 99.9999%。
4.2.6 華測導航
公司專業從事於高精度衛星導航定位有關的軟硬體技術及其產品的研發、生產和銷售，為行業內客戶提供數據應用及系統解決方案，是國內高精度衛星導航定位產業的領先企業之一。公司主要產品包括高精度 GNSS 接收機、GIS 數據採集器、海洋測繪類產品、三維雷射類產品、無人機遙感類產品等數據採集設備以及位移監測系統、北鬥農機自動駕駛系統、數字施工系統等系統解決方案。公司產品廣泛應用於測繪與地理信息採集、形變監測、精準農業、工程施工、電力、國土以及智慧城市建設等領域。
公司投入開發 GNSS 全星座全頻點晶片，研製 SWAS 衛星廣域增強服務系統， 並在 GNSS 基帶算法、精密定位定軌算法、組合導航算法、三維雷射點雲數據採集及處理等核心技術領域進行了重點投入，並不斷取得突破，保持公司技術先進性和夯實核心競爭力。公司著力打造「華測雲服務」，使普通和精密工程測量實現數據化和智能化，儀器與傳感器數據的採集、傳輸、處理一體化，通過處理和分析大量數據，實現更為精細化的運營、預判和管理，最終實現測繪地理信息產業的物聯網絡。高精度 GNSS 接收機是公司核心產品。公司在國內首發慣導 RTK， 為 RTK 的發展帶來了革命性的突破，使公司不斷拓展 GNSS 接收機在交通、城建、土地管理、市政規劃、電力線勘測等國內市場和國際市場的應用，不斷提高GNSS 接收機設備的市場佔有率。公司將高精度衛星定位技術和無人機飛控核心 技術進行了融合，採用自主研發的「旋翼無人機+傾斜相機」的產品組合打造了適用於地籍測量、城市規劃等領域的一體化三維建模解決方案。公司基於低功耗物聯網通信技術、低功耗傳輸 LoRa 或 NB-IoT 技術研製了小型化智能監測設備 H3、可攜式 GNSS 應急監測站 PMS 等產品，結合自主研發行業標杆軟體地災監測平臺，在地災、礦山等領域獲得了市場突破，並積極拓展應急監測、智慧城市等領域新的市場應用。
（報告來源：渤海證券）
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