商業航天作為下一個挖掘太空增量市場的領域,潛藏著巨大的產業機遇。尤其是隨著馬斯克、貝索斯等海外巨頭加速布局商業航天產業,近年來以遙感、導航、通信三大應用場景為主的航天經濟亦蓬勃發展,其中衛星產業將成為商業化最為快速的一個環節,助推產業技術革新。
衛星在導航定位、數據圖像傳輸以及物聯網方面有非常好的應用或者前途,特別是隨著技術進步,衛星發射的投入成本明顯下降,各國紛紛將衛星互聯網建設上升為國家的戰略之一,衛星通信發展迎來新風口。
完備產業鏈,空天大數據驅動衛星通導遙快速發展
衛星應用是指將衛星技術的成果及其開發的太空資源在經濟建設、國家安全、科技發展、社會進步等諸多方面的應用,按技術領域和服務方式分衛星應用目前主要包括衛星通信、衛星導航和衛星遙感等。現階段,應用衛星研制生產已形成系列化,正在從試驗應用型向業務服務型轉變,衛星應用已成為經濟建設、社會發展和政府決策的重要支撐。其中,衛星通信是指以衛星為中繼站進行數據通信,主要應用于地面通信覆蓋并不好的地方,如飛機、高鐵、高山,以及一些應急通信的場景;衛星導航定位則是為萬物提供絕對定位信息;衛星遙感本質是以上帝視角,通過錄像、光譜數據傳輸、雷達等方式記錄與地球的相關數據。
經過多年的發展,我國已形成了非常完善的衛星產業鏈。在衛星應用上游領域,我國的衛星制造和衛星發射被少數企業壟斷。衛星制造包括中國空間技術研究院、上海航天技術研究院、中國衛星;衛星發射包括中國運載火箭技術研究院、航天電子、航天動力。衛星地面設備公司較多,包括:中國航天科技集團、中國衛星、北斗星通、華力創通、南方測繪等。在衛星應用下游領域,近年來,國家相關部門大力支持加速以衛星通信廣播、衛星導航、衛星遙感應用為核心的衛星應用產業發展,建立完整的衛星運營服務、地面設備與用戶終端制造、系統集成及信息綜合服務產業鏈,促使衛星應用產業為經濟社會發展更好服務。
眾所周知,物聯網作為當前最熱門的信息技術之一,地面物聯網雖然可以滿足人口密集地區的業務需求,但在偏遠地區下顯得無能為力,此時便可考慮基于衛星通信的物聯網。目前,雖然天地一體物聯網服務前景被廣泛看好,但其尚未形成真正成熟的商業模式,衛星與地面運營商之間的利益關系仍有待協調。另一方面,物聯網領域形成了 LoRa、窄帶物聯網(NB-IoT)等多類協議并存和相互競爭的局面,因為LoRa具有高靈敏度、傳輸距離長的特點,可以從衛星上通過LoRa技術接受地面網關的無線信號進行廣域覆蓋,衛星物聯網企業多采用前者提供服務,Inmarsat、Thuraya、Fleet Space、Lacuna Space等公司相繼加入 LoRa 聯盟。
可以預見,隨著一大批新興低軌衛星星座相繼完成組網,衛星物聯網市場邊界將持續拓展,需要處理的數據規模將呈數量級式的增長,衛星運營商傳統的數據處理平臺對海量數據的處理能力顯得捉襟見肘,通過大數據處理和人工智能系統對衛星物聯網所采集的數據信息進行分析加工,生成定制化的實用功能,將不斷創造新的應用模式、場景,推動行業應用持續精細化、不斷拓展延伸。
新一輪的高精度衛星導航領域之爭
衛星互聯網發展火熱,全球各衛星通信運營商或網絡巨頭紛紛布局衛星互聯網星座計劃,例如我國航天科工集團和航天科技集團已實施部署一系列互聯網星座計劃:包括鴻雁、虹云、行云,國外主要著名的衛星互聯網星座計劃部署也在緊鑼密鼓地進行中,包括:O3b星座系統、SpaceX星鏈計劃、Athena星座系統等。
商業衛星產業要發展,終端接收設備必須先行,尤其是地面接收終端設備有望受益。當前,國內從事衛星終端通信設備業務的公司主要有海衛通、凱瑞得、中國電子54所等,但衛星通信地面硬件設備還是以海外公司為主并占有市場較大份額。
例如衛星的制造、發射、通信、導航,都需要關鍵的芯片技術參與。與傳統衛星不同,商用衛星更強調商用性,追求更低廉的發射成本、更小的尺寸以及更容易制造,這些特性有助于提高潛在運行的經濟性。所以商用衛星在選擇芯片時,更希望是體積更小、質量更好、成本又較優的芯片。高性能信號鏈產品廣泛用于全球航空航天市場,對于商用衛星也發揮著至關重要的作用。此外高頻收發器平臺技術在衛星通信頻段中可以實現更高的選擇率,利用其小尺寸和低功耗的特性,可將收發器的整體尺寸縮小到一個數量級,為解決下一代衛星通信的難題提供解決方案和實例。行業內能夠提供符合航空航天標準產品和技術解決方案的公司不多,ADI有40多年的經驗,幫助一些創新商業衛星公司快速進入低地球軌道(LEO)和地球靜止軌道(GEO)。比如商用現貨(COTS)塑料組件,可以幫助衛星系統方案廠商更快地進行原型制作,并保持相同的飛行板設計,耐輻射的同時節省板空間和重量,降低發射成本。芯片廠商要做到這些,傳統航空航天產品方面的經驗以及端到端信號鏈設計能力缺一不可,擁有經QML-V認證的設施則是一個加分項,這是對宇航電子元器件的最高等級認證。
與此同時,自動駕駛浪潮的來襲,衛星導航領域高精度定位行業自然也迎來戰略發展機遇期。衛星導航的上游產品包括:基礎器件、基礎軟件、數據等。其中基礎器件是整個行業發展的基礎,是終端集成、系統集成等環節的重要支撐,主要包括芯片(射頻、基帶)、天線、 板卡,三者是衛星導航領域最具代表性的核心元器件。以北斗導航系統為例,
芯片是北斗導航終端接收機的核心模塊,其中,射頻部分負責對微弱的模擬信號進行接收、濾波、放大、變頻,其性能決定了后續信號處理的效果,基帶部分則實現對碼信號的解算;
板卡,用于信號接收后的解調和解算。換句話說,北斗芯片和板卡相當于電腦的CPU和主板。其成本占到了導航系統終端總成本的60%以上。國產高精度板卡銷量已占國內市場30%以上。板卡按照功能可分為測量型板卡和導航型板卡。測量型板卡定位精度在厘米級,用于測后數據處理,需要應用復雜的定位算法,技術難度遠高于導航型板卡,國產產品價格優勢大,未來有望形成替代。目前能生產高精度測量型板卡的上市公司有華力創通、北斗星通、中海達、華測導航等企業。
天線國產化率超75%,充分享受自主可控政策護城河。相對于高精度芯片和板卡,目前國內北斗天線的國產化率較高,國內市場份額占比超過75%,國產高精度天線已基本滿足要求。而且,地圖、測繪等涉及國家機密,在很大程度上限制了國外企業的進入。
再觀國際大廠,ST意法半導體(慕尼黑上海電子展覽會展位號:N2.2500)此前便推出了世界首個多頻衛星導航接收器芯片組,適合安全關鍵型汽車應用和對于PPP (精確單點定位)、RTK(實時動態)應用的分米和厘米級高精度定位應用。其可以通過同時追蹤所有的全球導航衛星系統(GNSS),從每個衛星系統接收至少兩種頻率,意法半導體的汽車級Teseo APP(汽車級定位精度),接收器提供PPP和RTK算法所需的高品質原始GNSS數據,可以在全球范圍內實現精確定位和快速收斂時間。除高精度外,這款接收器還能監視衛星數據完整性,如果精度因任何原因而降低,接收器會立即通知系統。
博世衛星同樣可以結合高精地圖、車載傳感器,像頭與雷達通過識別道路周圍的環境特征,通過車載通訊模塊將信息傳輸至云端服務器,云端生成獨立的傳感器定位層并傳輸至車輛內,集成為高精度地圖的一部分,完成博世道路特征(Bosch road signature)服務的自動駕駛定位解決方案,自動駕駛車輛實時與高精地圖定位層進行比對,使得車輛能夠準確知曉自己在當前車道中的位置,精度可達 10cm。目前博世已宣布與百度、高德及四維圖新合作,發力中國自動駕駛本土化市場。
原文標題:高精度定位服務加速推動全球衛星互聯網布局,低軌商業衛星或成新寵
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