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【華安證券·通信】行業專題:政策驅動,北斗行業應用迎來加速

2024-07-24 08:00

主要

觀點

催化劑:政策驅動,北斗行業應用迎來加速

中國時空信息集團成立,北斗行業應用推廣從此有了抓手。中國時空由星網、移動和兵器共同持股,北三基礎設施建設完成而下游各行業應用滲透率較低,中國時空將以時間和空間信息為牽引,推動各行業的北斗規模應用。 

工信部開展規模應用試點,加快提升北斗滲透率。工信部發文開展北斗規模應用城市試點,除國防軍工以外,交通領域是北斗最重要的應用場景:1)新國標修訂中,北斗高精度定位模塊有望成為電動自行車的強制安裝項;2)我國應儘快形成「單車智能+車路雲一體化+北斗高精定位」多技術融合的中國特色自動駕駛技術路線。

產業端:電離層建模和消誤差算法是核心

衛星導航系統中最為重要的指標是精度,在接收和解算衞星信號過程中產生的各種誤差項對精度有重要的影響,電離層誤差是影響最嚴重、最難以消除的。長期積累的全球電離層模型和消誤差算法是終端廠商的護城河,最終體現到產品端就是終端性能和系統穩定性,整體而言,國產品牌系統穩定性低於國際巨頭,性價比具備競爭優勢。

GNSS 接收機是一切行業應用的基礎,一臺高精度 GNSS 接收機即 RTK 設備主要包括天線、GNSS 模塊、通信模塊、主處理模塊、PCB 板以及結構件。GNSS 模塊主要由 GNSS 基帶芯片和射頻芯片等組成,也有的是基帶射頻一體化 SoC 芯片,關鍵的 RTK 算法也燒錄在其中,GNSS 模塊是 RTK 設備最核心的部件也是價值量最高的環節。

市場端:從「被壟斷」走向「收割」全球

2023 年我國衞星導航與位置服務產業總體產值達到 5362 億元人民幣,較 2022 年增長 7.09%。國內市場早期主要被美國 Trimble、加拿大 Novatel 等國外巨頭廠商壟斷。如今我國已在 GNSS 基帶芯片、射頻芯片、OEM 板卡、高精定位算法等全面實現國產化,芯片及板卡的代表廠商有和芯星通、司南導航、長沙海格北斗等;接收機及相關應用的代表廠商有華測導航、南方測繪、中海達等。

北斗突圍任重道遠,建議關注增量市場:

1)新的場景、新的需求,如乘用車自動駕駛/輔助駕駛、低空經濟無人機、電動自行車監管等場景。我們認為,在較長一段時間內我國乘用車市場每年新增的 2000-3000 萬輛新車將以 L2 級別的輔助駕駛為主,用分米級定位模塊去替代現有的普通定位模塊顯得很有必要。 

2)強安全領域的設備更新,如重卡、電力、金融等領域。我國存量重卡約 800 萬輛,強制安裝了北二終端以便於監管,單個終端售價通常在 2000-3000 元,全部更新北三終端將帶來 200-300 億的增量市場。此外,電力、金融等存在極致安全要求的領域有望迎來單北斗換裝政策。

3)低軌星際增強帶來遠期出海邏輯。我國北斗衛星導航系統未來將朝着低軌星際增強方向演進,這也就意味着海外用户僅需購買一臺設備就可以完成作業,客户預算不變情況下,將大幅增加北斗終端廠商的競爭優勢。 

風險提示

北三行業應用推廣不及預期;自動駕駛等領域競爭加劇導致價格戰風險。

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催化劑:政策驅動,北斗行業應用迎來加速

中國時空信息集團成立,北斗行業應用推廣從此有了抓手。2024 年 4 月,中國時空信息集團有限公司(以下簡稱「中國時空」)成立,由中國星網(55%)、中國兵器(25%)和中國移動(20%)共同出資。我們認為,北三基礎設施建設完成而下游各行業應用滲透率較低,中國時空將以時間和空間信息為牽引,推動各行業的北斗規模應用。

在過去,北斗歸口中國衞星導航系統辦公室管理,其地基增強系統由兵器集團承建、多部門聯合管理,而在其應用推廣方面始終缺乏一個強有力的商業主體,中國時空的成立恰好填補了這一空缺。

展望未來,北斗的遠景目標是在 2035 年前建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系,結合我國低軌衞星星座通導(遙)一體化發展趨勢,北斗行業應用有望在全球範圍鋪開。

工信部開展規模應用試點,加快提升北斗滲透率。2024 年 7 月,工信部發布開展工業和信息化領域北斗規模應用試點城市遴選的通知。通知要求,圍繞大眾消費、工業製造和融合創新三個領域,結合當地北斗產業基礎、城市發展特點和建設情況,積極開展試點工作,加快提升北斗滲透率,促進北斗設備和應用向北鬥三代有序升級換代。試點城市以智能手機、可穿戴設備、平板電腦、共享出行、低空應用無人機等領域為重點,積極引導企業研製和生產北斗產品,持續提高產品供給能力。

除國防軍工以外,交通領域是北斗最重要的應用場景。根據中國衞星導航定位協會發布《2024 中國衞星導航與位置服務產業發展白皮書》,截至 2023 年底,國內主要行業和領域的北斗終端設備應用總量約 2500 萬台/套,其中交通運輸行業的應用數量約 1300 萬台/套,是佔比最大的領域。

1)電動自行車或將標配北斗高精度定位模塊。我國是電動自行車生產、消費大國,根據工信部數據,當前全社會電動自行車保有量已達 3.5 億輛,電動自行車已成為短途出行重要交通工具。

2024 年 4 月,工信部就曾公開徵集《電動自行車安全技術規範》強制性國家標準的修訂意見,其原因首先是電動自行車新國標自 2018 年 5 月頒佈、2019 年 4 月實施以來已經非常接近五年的有效期(國家標準有效期一般為五年),其次是現行的國家標準已經不能夠滿足電動自行車用户及管理部門的需求,新國標修訂勢在必行。

2024 年 5 月,工業和信息化部、國家市場監督管理總局、國家消防救援局制定併發布《電動自行車行業規範條件》和《電動自行車行業規範公告管理辦法》,鼓勵發展輕量化、智能化、網聯化電動自行車產品,開展北斗高精度定位推廣應用。我們認為,北斗高精度定位模塊很有可能成為電動自行車新國標的強制安裝項,以解決安全監控、亂停亂放等社會難題。 

2)北斗將在我國乘用車自動駕駛領域發揮至關重要的作用。特斯拉 FSD 入華很有可能引發像 2014 年特斯拉新能源汽車進入中國市場那樣的「鮎魚效應」,加速國內自動駕駛產業的進程,然而我國在算力、里程數等關鍵要素上面處於暫時落后,通過單車智能的技術路線在短期內實現與之競爭的自動駕駛能力難度較大。我們認為,我國應儘快形成「單車智能+車路雲一體化+北斗高精定位」多技術融合的中國特色自動駕駛技術路線,讓中國車企在未來自動駕駛角逐中保持市場競爭力。

除了算力和里程數的制約,我國的國情也決定了必須要走車路協同、衞星協同的道路。首先,我國城市人口、車輛密度大,十字路口路況複雜程度高,管理部門未來需要對無人駕駛的車輛能夠「管得住」,此外,單車智能無法解決城市擁堵等系統性問題。

其次,我國對車輛的安全性、可靠性要求較高,高精度衞星導航能夠賦予車輛更多安全冗余,在剩余 10%傳感器無法覆蓋的場景下發揮重大作用。在過去,衞星導航僅用於配合高精度地圖給駕駛員提供定位和導航信息,普通精度即可滿足需求;到目前,衞導與慣導一起,通過耦合算法的方式、以 P-box 的產品形態深度參與到自動駕駛過程中;展望未來,P-box 有望成為 L3 及以上自動駕駛車輛的標配。 

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產業端:電離層建模和消誤差算法是核心

全球衛星導航系統是重要的空間和信息化基礎設施,應用領域已從傳統的國防軍工向位置服務、交通運輸、測繪製圖、精準農業、精確授時、工程建設等民用市場拓展。當前,我國北斗衛星導航系統(BDS)、美國全球定位系統(GPS)、俄羅斯格洛納斯系統(GLONASS)以及歐洲伽利略系統(Galileo)四大全球衛星導航系統均已開通全球服務,日本準天頂衞星系統(QZSS)和印度區域導航衞星系統(NavIC)兩大區域衛星導航系統也已開通區域服務,各系統在軌運行服務的導航衞星數量近 140 顆,支持多頻多星座服務成為各應用系統的發展趨勢。 

與其他導航系統相比,北斗系統具備顯著優勢。GPS、格洛納斯、伽利略的衞星星座都運行在 MEO 軌道,而北斗系統採用 GEO、IGSO、MEO 三種軌道類型的衞星組成混合星座,既可用中軌道衞星實現全球覆蓋、全球服務,又可利用高軌道衞星抗遮擋能力強的優點(尤其在低緯度地區性能特點更為明顯)為亞太地區用户提供更高性能的定位導航授時服務。 

多頻點能夠進一步提升地面終端的抗干擾能力,降低衞星信號受到遮擋、多路徑干擾時對定位精度的影響,也能夠更好的保證衞星信號的連續性。北斗三號組網完成后,可以同時發送 B1I、B1C、B2a、B2b、B3I 共五個頻點的信號,新增頻點 B1C 和 B2a,與 GPS 的 L1/L5 和 Galileo 的 E1/E5 中心頻率相同,這三大 GNSS 系統擁有共同可用的頻點,將為基於該頻點研發的雙頻定位系統帶來優勢,雙頻定位能夠有效消除電離層延迟帶來的誤差,在不使用其他改正服務的情況下也能夠達到亞米級的定位精度。 

衛星導航系統中最為重要的指標是精度,在接收和解算衞星信號過程中產生的各種誤差項對精度有重要的影響。衞星導航定位是基於被動式測距原理,GNSS 信號接收機被動地測量來自衞星的導航定位信號的傳播時延,從而測得接收機信號接收天線相位中心和衞星發射天線相位中心之間的距離,進而將它和衞星在軌位置聯合解算出用户的三維座標。

衞星導航定位誤差主要分成三大類:一是生成 GNSS 信號的與衞星有關的誤差;二是 GNSS 信號從衞星傳播到用户接收天線的傳播誤差;三是 GNSS 信號接收機所產生的測量誤差。在僅使用「標準單點定位」技術的情況下,導航定位的誤差可達十米甚至百米。 

在衞星導航信號的各種誤差項中,電離層誤差是影響最嚴重、最難以消除的。電離層是在距離地面約 60 到 1000 千米範圍內的大氣高層,由被太陽輻射而電離的粒子組成,是 GNSS 信號從太空到達地面接收機終端的必經之路,GNSS 信號在穿過電離層時,其傳播速度和方向都會發生改變,傳播路徑也會發生彎曲,使得信號產生偏移和延迟,從而影響接收終端的定位精度。

隨着第 25 個太陽活動周期的到來,電離層變得更加難以預測,這場太陽活動周期於 2019 年 12 月開始加劇上升,預計 2025 年 7 月達到峰值。電離層活躍加劇使區域內的電離層延迟誤差波動的幅度變大、頻率變快、不規則加劇,如何有效消除電離層誤差的影響,是全球高精定位行業面臨的難題。

優化算法模型,獲得更精準的電離層建模結果,是應對電離層擾動的前提。RTK 廠商通過長周期的數據積累,分析定位誤差產生的規律,設定出算法模型的變量與常量,採用多種數學函數方法,通過長期觀測數據電離層影響因素構建經驗模型和延迟量模型,保證在電離層活躍期間仍然能夠獲得精準的電離層建模結果。因此,長期積累的全球電離層模型可以説是 RTK 廠商的護城河。

與大量使用的消費級、米級定位精度衞星導航不同,高精度衞星導航定位要求達到釐米級定位精度,需要複雜的算法進行解算從而消除或減弱誤差。除了各種類導航接收機通用的標準單點定位技術使用的 PVT 算法之外,還需要其他高精度解算算法支持。

實時動態差分(Real-Time Kinematic,RTK)定位技術可以通過差分的方式將誤差分離出去;RTK 定位技術包括傳統 RTK(1 個流動站+1 個基準站,精度隨距離遞減)和網絡 RTK(1 個流動站+多個基準站),網絡 RTK 依靠連續運行基準站(CORS)大幅提高了 RTK 的測量範圍,解決了傳統 RTK 精度受距離限制的問題。

隨着北斗地基增強系統的建設不斷完善,網絡RTK已成為北斗的核心技術之一。目前,六分科技、千尋位置、中國移動等公司合計已建設超過萬座 CORS 站,為網絡 RTK 的廣泛應用提供了基礎。 

電離層建模和消誤差算法最終體現到產品端就是終端性能和系統穩定性,整體而言,國產品牌系統穩定性低於國際巨頭,性價比具備競爭優勢。對比國內企業和國際巨頭美國 Trimble 公司的產品性能,我們選取了工程測量中應用範圍比較廣的華測 T5 pro、中海達 D8 pro、南方極致系列的 RTK 產品與美國 Trimble R10 對比。Trimble 產品能夠支持全部六大衛星導航系統,並且能夠支持各大星基增強系統;國產品牌目前一般都可以支持五大導航系統即「五星十六頻」,並且能夠支持北斗星基增強;RTK 精度方面國產品牌和 Trimble 能夠保持一致,但產品價格顯著低於 Trimble 產品。目前國產品牌在靜態測量中的系統穩定性上低於國際巨頭的產品,但在使用場景要求不高的情況下,國產品牌的性價比已經具備了競爭優勢。

GNSS 接收機是一切行業應用的基礎,一臺高精度 GNSS 接收機即 RTK 設備主要包括天線、GNSS 模塊、通信模塊、主處理模塊、PCB 板以及結構件。其中,天線主要由 GNSS 信號天線、2/3/4/5G 蜂窩天線、WiFi/藍牙天線以及一些外接天線組成;GNSS 模塊主要由 GNSS 基帶芯片和射頻芯片等組成,也有的是基帶射頻一體化 SoC 芯片,關鍵的 RTK 算法也燒錄在其中,GNSS 模塊是 RTK 設備最核心的部件也是價值量最高的環節;通信模塊主要由蜂窩基帶芯片和射頻芯片等組成;主處理模塊主要由微處理器、存儲等芯片組成。

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市場端:從「被壟斷」走向「收割」全球

3.1 市場概況

2024 年 5 月 18 日,中國衞星導航定位協會發布《2024 中國衞星導航與位置服務產業發展白皮書》。白皮書顯示,2023 年我國衞星導航與位置服務產業總體產值達到 5362 億元人民幣,較 2022 年增長 7.09%。其中,包括與衞星導航技術研發和應用直接相關的芯片、器件、算法、軟件、導航數據、終端設備、基礎設施等在內的產業核心產值同比增長 5.5%,達到 1611 億元人民幣,在總體產值中佔比為 30.04%。由衞星導航應用和服務所衍生帶動形成的關聯產值同比增長 7.79%,達到 3751 億元人民幣,在總體產值中佔比達到 69.96%。

國內市場早期主要被美國 Trimble、加拿大 Novatel 等國外巨頭廠商壟斷。由於美國 GPS 衞星導航定位起步早、發展比較成熟,幾乎控制了衞星導航定位領域的核心技術,特別在高精度 GNSS 等專業領域佔有絕對優勢。高精度導航接收終端的核心部件是 GNSS 板卡,其中民用的射頻芯片、基帶芯片等硬件產品國內外已有較多廠商生產,且國外廠商對這類產品的出售不加以限制。然而,解算模塊中的高精定位算法,是國外各大廠商的重點技術封鎖項目,國外在學術領域也僅提供少量技術文獻作為參考,因此,國內廠商要生產具有自主知識產權的 GNSS 板卡,就必須通過自主研發的方式突破高精定位算法關鍵技術。

如今,我國已在 GNSS 基帶芯片、射頻芯片、OEM 板卡、高精定位算法等全面實現國產化。以接收機為例,十年前,一臺進口的 RTK 設備售價高達百萬元,如今一臺國產的 RTK 設備售價在 1-2 萬元之間,價格是十年前的 50/1,國內廠商憑藉價格優勢迅速開拓海外業務。格局方面,芯片及板卡的代表廠商有和芯星通、司南導航、長沙海格北斗等;接收機及相關應用的代表廠商有華測導航、南方測繪、中海達等。 

北斗突圍任重道遠,建議關注增量市場。美國 GPS 自 1995 年全面推廣應用,我國北斗三號衛星導航系統 2020 年才完成全球組網,在這二十多年里 GPS 的滲透率已經到了較高的水平,且終端廠商在設計下一代產品時通常會考慮多頻多星座服務的兼容性,我國北斗終端或應用廠商想要在存量市場里面快速提升市佔率比較困難,這也導致北三雖然建成已經 4 年,但是在各行業(除智能手機、可穿戴設備等大眾消費品行業)的滲透率或保有量提升有限。我們認為,北斗行業應用的增量市場來自:

1)新的場景、新的需求,例如乘用車自動駕駛/輔助駕駛、低空經濟無人機、電動自行車監管等場景。我們認為,在較長一段時間內我國乘用車市場每年新增的 2000-3000 萬輛新車將以 L2 級別的輔助駕駛為主,衞星導航定位分為普通精度和高精度,分米級或亞米級也是高精度,用分米級定位模塊去替代現有的普通定位模塊顯得很有必要,一方面普通精度無法滿足輔助駕駛需求,另一方面 L2 級別不需要用到釐米級定位精度,分米級定位模塊性價比凸顯。

2)強安全領域的設備更新,例如重卡、電力、金融等領域。我國存量重卡約 800 萬輛,強制安裝了北二終端以便於監管,售價通常在 2000-3000 元,全部更新北三終端將帶來 200-300 億的增量市場。此外,北斗不光是定位,還有一個很重要的授時功能,我國電力、金融等存在極致安全要求的領域,有望通過政策手段將現有設備替換成單北斗模式。

3)低軌星際增強帶來遠期出海邏輯。海外由於無法部署地面基站(地基增強系統),通常有高精度定位需求的用户需要一次購買兩套設備,其中一套充當基準站來提高定位精度,我國北斗衛星導航系統未來將朝着低軌星際增強方向演進,這也就意味着海外用户僅需購買一臺設備就可以完成作業,客户預算不變情況下,將大幅增加北斗終端廠商的競爭優勢。

3.2 重點標的

1)華測導航:公司聚焦高精度衞星導航定位(GNSS)應用,是國內北斗高精度衞星導航定位產業的領軍企業之一。公司主營業務含建築與基建(42%)、地理空間信息

(16%)、資源與公共事業(30%)、機器人與無人駕駛(6%)四大行業應用解決方案,產品及解決方案已廣泛應用於自然資源、建築施工、交通、水利、農業等行業,並且成功進入智慧城市、自動駕駛、人工智能等新興領域。公司近五年營收復合增速 23.64%、歸母淨利潤複合增速 34.06%。

海外市場星辰大海。國際巨頭天寶導航(TRIMBLE)每年摺合約 150 億人民幣硬件收入,華測導航 2023 年 26.78 億人民幣收入,其中海外 7.2 億人民幣,目前收入佔比不到 3 成,近 3 年的海外收入複合增速在 50%以上,海外毛利率保持在 70%以上。公司產品出口地區主要是歐洲、南美、亞太、中東,北美市場主要還是天寶、諾瓦泰、徠卡、拓普康等巨頭為主,公司產品出口品類從過去的 RTK 設備拓展到農機自動駕駛再到三維智能,海外業務前景廣闊。

此外,華測導航在投資者交流平臺表示目前公司是百度蘿卜快跑第六代無人車 P-Box 產品的獨家供應商。公司 P-box 產品已經被指定為多家車企的自動駕駛位置單元業務定點供應商,包括小米 su7 在內的多個車型已實現批量出貨,產品價值量大幾百元至上千元不等。過去兩年公司都在消化上一輪自動駕駛估值,隨着特斯拉 FSD 入華,國內車路雲一體化建設,無人駕駛出租車推廣等催化,公司自動駕駛業務迎來奇點時刻。 

2)移遠通信公司是全球出貨量第一的通信模組廠商,涵蓋 2/3/4/5G 蜂窩模組、車載模組、智能模組、GNSS 模組、WiFi/藍牙模組以及衞星模組,2023 年公司模組出貨量全球市佔率 34%,近年來還拓展了天線、ODM 以及 GNSS 等新業務,目前公司收入主要來自通信模組,天線、ODM 以及 GNSS 等新業務佔比還較小,公司產品可廣泛應用於智慧交通、智慧能源、金融支付、智慧城市、無線網關、智慧農業與環境監控、智慧工業、智慧生活與醫療健康以及智能安全等領域。公司近五年營收復合增速 35.35%、歸母淨利潤複合增速-11.45%。

2023 年,公司在高精度 IMU 也迎來新的突破,掌握了高精度 IMU 的設計生產校準等一系列技術。公司成功向市場推出 LUA600A 高精度 IMU BOX 產品,為 ADAS 對於在 GNSS 失鎖后的高精度位置保持提供了很好的解決方案,深受客户歡迎並得到廣泛採用。目前,公司可為客户提高精度 GNSS、高精度 IMU、RTK DR Heading 核心算法,以及高精度 RTK 服務等一整套高精度解決方案,大大簡化了客户的設計難度,同時也顯著降低客户進入高精度領域的技術門檻,有助於催化更多的廠家加速進入高精度下的智能駕駛領域。

移遠通信 2023 年淨利潤出現大幅下滑,其主要原因是受宏觀經濟影響,下游需求出現波動,加上新業務的持續投入,業績表現不盡如人意。2023 年底下游庫存逐步見底,隨着下游進入補庫存周期,公司和友商 Q1 業績均出現拐點,移遠通信半年報業績預告實現歸母淨利潤 2 億元,同比扭虧為盈。公司雖然在 GNSS 領域屬於新進入者,但是前期通過通信模組積累了深厚的客户資源,同時公司能夠為客户提供的解決方案更加完善,相信能夠在 P-box 等領域里分一杯羹。 

3)司南導航:公司完全自主掌握高精度北斗/GNSS 模塊核心技術併成功實現規模化市場應用,在高精度算法、專用芯片和核心板卡/模塊等方面到國際先進水平,在國內處於行業領先地位。公司主要產品為基於北斗及其他衛星導航系統的實時高精度定位芯片、模塊、接收機等數據採集設備終端和高精度北斗/GNSS 應用系統解決方案,廣泛應用和服務於測繪與地理信息、智能交通、形變與安全監測、無人機、輔助駕駛與自動駕駛、野外機器人、精準農業、物聯網等專業領域和大眾應用等領域。公司近五年營收復合增速 17.79%、歸母淨利潤複合增速 36.78%。 

司南導航在上游芯片和中游板卡環節具備優勢。公司在多項北斗重大比測中名列一、二名,先后自主研發設計 Quantum-Ⅰ、Quantum-Ⅱ、Quantum-Ⅲ 三代高精度北斗/GNSS 芯片,和基於各代專用芯片研製具有完全自主知識產權的 K5、K7、K8 各系列北斗高精度定位/定向核心板卡/模塊,並已廣泛應用。同時,公司最新研製的新一代基帶射頻一體化 SoC 高精度芯片 Quantum-IV 已研製成功,集成度更高、功耗更低、成本更低,將適時發佈,屆時將更具競爭力。

公司與華測導航發展思路相反,華測導航是「先應用后芯片」,司南導航則是「先芯片后應用」,雖然錯失了市場先發優勢,但是,隨着銷售體系的搭建完善,公司有望在未來的競爭中厚積薄發,屬於潛在的黑馬、彈性標的。 

投資建議

建議重點關注華測導航、移遠通信、司南導航等公司。 

風險提示

北斗行業應用推廣不及預期;自動駕駛等領域競爭加劇導致價格戰風險。

重要提示

本報告摘自華安證券2024年7月21日已發佈的《【華安證券·通信】行業專題:政策驅動,北斗行業應用迎來加速》具體分析內容請詳見報告。若因對報告的摘編等產生歧義,應以報告發布當日的完整內容爲準。

分析師介紹

分析師:陳晶  執業證書號:S0010522070001

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