商业航天作为下一个挖掘太空增量市场的领域,潜藏着巨大的产业机遇。尤其是随着马斯克、贝索斯等海外巨头加速布局商业航天产业,近年来以遥感、导航、通信三大应用场景为主的航天经济亦蓬勃发展,其中卫星产业将成为商业化最为快速的一个环节,助推产业技术革新。


卫星在导航定位、数据图像传输以及物联网方面有非常好的应用或者前途,特别是随着技术进步,卫星发射的投入成本明显下降,各国纷纷将卫星互联网建设上升为国家的战略之一,卫星通信发展迎来新风口。


从各国卫星精确度对比,看新一轮高精度卫星领域之争


完备产业链,空天大数据驱动卫星通导遥快速发展


卫星应用是指将卫星技术的成果及其开发的太空资源在经济建设、国家安全、科技发展、社会进步等诸多方面的应用,按技术领域和服务方式分卫星应用目前主要包括卫星通信、卫星导航和卫星遥感等。现阶段,应用卫星研制生产已形成系列化,正在从试验应用型向业务服务型转变,卫星应用已成为经济建设、社会发展和政府决策的重要支撑。其中,卫星通信是指以卫星为中继站进行数据通信,主要应用于地面通信覆盖并不好的地方,如飞机、高铁、高山,以及一些应急通信的场景;卫星导航定位则是为万物提供绝对定位信息;卫星遥感本质是以上帝视角,通过录像、光谱数据传输、雷达等方式记录与地球的相关数据。


经过多年的发展,我国已形成了非常完善的卫星产业链。在卫星应用上游领域,我国的卫星制造和卫星发射被少数企业垄断。卫星制造包括中国空间技术研究院、上海航天技术研究院、中国卫星;卫星发射包括中国运载火箭技术研究院、航天电子、航天动力。卫星地面设备公司较多,包括:中国航天科技集团、中国卫星、北斗星通、华力创通、南方测绘等。在卫星应用下游领域,近年来,国家相关部门大力支持加速以卫星通信广播、卫星导航、卫星遥感应用为核心的卫星应用产业发展,建立完整的卫星运营服务、地面设备与用户终端制造、系统集成及信息综合服务产业链,促使卫星应用产业为经济社会发展更好服务。


从各国卫星精确度对比,看新一轮高精度卫星领域之争


众所周知,物联网作为当前最热门的信息技术之一,地面物联网虽然可以满足人口密集地区的业务需求,但在偏远地区下显得无能为力,此时便可考虑基于卫星通信的物联网。目前,虽然天地一体物联网服务前景被广泛看好,但其尚未形成真正成熟的商业模式,卫星与地面运营商之间的利益关系仍有待协调。另一方面,物联网领域形成了 LoRa、窄带物联网(NB-IoT)等多类协议并存和相互竞争的局面,因为LoRa具有高灵敏度、传输距离长的特点,可以从卫星上通过LoRa技术接受地面网关的无线信号进行广域覆盖,卫星物联网企业多采用前者提供服务,Inmarsat、Thuraya、Fleet Space、Lacuna Space等公司相继加入 LoRa 联盟。


可以预见,随着一大批新兴低轨卫星星座相继完成组网,卫星物联网市场边界将持续拓展,需要处理的数据规模将呈数量级式的增长,卫星运营商传统的数据处理平台对海量数据的处理能力显得捉襟见肘,通过大数据处理和人工智能系统对卫星物联网所采集的数据信息进行分析加工,生成定制化的实用功能,将不断创造新的应用模式、场景,推动行业应用持续精细化、不断拓展延伸。


新一轮的高精度卫星导航领域之争


卫星互联网发展火热,全球各卫星通信运营商或网络巨头纷纷布局卫星互联网星座计划,例如我国航天科工集团和航天科技集团已实施部署一系列互联网星座计划:包括鸿雁、虹云、行云,国外主要著名的卫星互联网星座计划部署也在紧锣密鼓地进行中,包括:O3b星座系统、SpaceX星链计划、Athena星座系统等。


商业卫星产业要发展,终端接收设备必须先行,尤其是地面接收终端设备有望受益。当前,国内从事卫星终端通信设备业务的公司主要有海卫通、凯瑞得、中国电子54所等,但卫星通信地面硬件设备还是以海外公司为主并占有市场较大份额。


例如卫星的制造、发射、通信、导航,都需要关键的芯片技术参与。与传统卫星不同,商用卫星更强调商用性,追求更低廉的发射成本、更小的尺寸以及更容易制造,这些特性有助于提高潜在运行的经济性。所以商用卫星在选择芯片时,更希望是体积更小、质量更好、成本又较优的芯片。高性能信号链产品广泛用于全球航空航天市场,对于商用卫星也发挥着至关重要的作用。此外高频收发器平台技术在卫星通信频段中可以实现更高的选择率,利用其小尺寸和低功耗的特性,可将收发器的整体尺寸缩小到一个数量级,为解决下一代卫星通信的难题提供解决方案和实例。行业内能够提供符合航空航天标准产品和技术解决方案的公司不多,ADI有40多年的经验,帮助一些创新商业卫星公司快速进入低地球轨道(LEO)和地球静止轨道(GEO)。比如商用现货(COTS)塑料组件,可以帮助卫星系统方案厂商更快地进行原型制作,并保持相同的飞行板设计,耐辐射的同时节省板空间和重量,降低发射成本。芯片厂商要做到这些,传统航空航天产品方面的经验以及端到端信号链设计能力缺一不可,拥有经QML-V认证的设施则是一个加分项,这是对宇航电子元器件的最高等级认证。


与此同时,自动驾驶浪潮的来袭,卫星导航领域高精度定位行业自然也迎来战略发展机遇期。卫星导航的上游产品包括:基础器件、基础软件、数据等。其中基础器件是整个行业发展的基础,是终端集成、系统集成等环节的重要支撑,主要包括芯片(射频、基带)、天线、 板卡,三者是卫星导航领域最具代表性的核心元器件。以北斗导航系统为例,


芯片是北斗导航终端接收机的核心模块,其中,射频部分负责对微弱的模拟信号进行接收、滤波、放大、变频,其性能决定了后续信号处理的效果,基带部分则实现对码信号的解算;


板卡,用于信号接收后的解调和解算。换句话说,北斗芯片和板卡相当于电脑的CPU和主板。其成本占到了导航系统终端总成本的60%以上。国产高精度板卡销量已占国内市场30%以上。板卡按照功能可分为测量型板卡和导航型板卡。测量型板卡定位精度在厘米级,用于测后数据处理,需要应用复杂的定位算法,技术难度远高于导航型板卡,国产产品价格优势大,未来有望形成替代。目前能生产高精度测量型板卡的上市公司有华力创通、北斗星通、中海达、华测导航等企业。


天线国产化率超75%,充分享受自主可控政策护城河。相对于高精度芯片和板卡,目前国内北斗天线的国产化率较高,国内市场份额占比超过75%,国产高精度天线已基本满足要求。而且,地图、测绘等涉及国家机密,在很大程度上限制了国外企业的进入。


再观国际大厂,ST意法半导体(慕尼黑上海电子展览会展位号:N2.2500)此前便推出了世界首个多频卫星导航接收器芯片组,适合安全关键型汽车应用和对于PPP (精确单点定位)、RTK(实时动态)应用的分米和厘米级高精度定位应用。其可以通过同时追踪所有的全球导航卫星系统(GNSS),从每个卫星系统接收至少两种频率,意法半导体的汽车级Teseo APP(汽车级定位精度),接收器提供PPP和RTK算法所需的高品质原始GNSS数据,可以在全球范围内实现精确定位和快速收敛时间。除高精度外,这款接收器还能监视卫星数据完整性,如果精度因任何原因而降低,接收器会立即通知系统。


博世卫星同样可以结合高精地图、车载传感器,像头与雷达通过识别道路周围的环境特征,通过车载通讯模块将信息传输至云端服务器,云端生成独立的传感器定位层并传输至车辆内,集成为高精度地图的一部分,完成博世道路特征(Bosch road signature)服务的自动驾驶定位解决方案,自动驾驶车辆实时与高精地图定位层进行比对,使得车辆能够准确知晓自己在当前车道中的位置,精度可达 10cm。目前博世已宣布与百度、高德及四维图新合作,发力中国自动驾驶本土化市场。


卫星已经涉及到我们生活的方方面面,不管是民用领域还是军事领域,卫星的作用都已经是无可替代的。大家应该都能切实地感受到卫星带给我们生活上的便利,比如说天气预报、地图导航、外卖定位等等。


如果没有卫星作为支撑,我们的生活可能不会像现在这么方便。但我们在使用这些功能的时候会发现,有时候导航灵敏时只相差几米,有时候不灵敏的时候甚至相差几十米甚至上百米。民用卫星的导航精度差一点影响不是很大,但如果是军用卫星,导航精度差太多的话,可能会造成非常严重的后果。


因为很多导弹的发射以及目标命中都是和卫星精确度相关的,如果差距较大,导弹射偏或者打错目标的话,影响就会非常大了。


那么中美俄的卫星精确度分别是多少呢?我们先来看下美国的卫星定位精度,美国拥有分布最广的全球卫星定位导航系统。GPS卫星已经发展到第三代了,成为目前世界上最先进,定位精度最高的卫星定位系统。美国军用级别的卫星系统精度是最高的,最高定位级别可以达到0.1米。这在全球定位领域来说的话,这样的差距基本上可以忽略不计了,也就是说,美国的定位水平几乎堪称零误差级别。依靠这类卫星发射导弹的话,基本上能够做到百发百中。


那么俄罗斯的卫星定位系统如何呢?俄罗斯有一套由上世纪苏联时期留下来的格洛纳斯卫星系统,但由于后期俄罗斯没能好好维护,曾经十多颗卫星组成的定位系统变成了如今的3颗。缺少卫星的支持,导致精确度下降很多。目前俄罗斯的卫星定位系统精确度大约保持在1.2米左右,这和美国的GPS差距实在是太大了。


现如今,中国也有了自己的定位系统,北斗系统。据美国媒体报道称,北斗已经成为现在唯一能与美国GPS一较高下的定位系统。拥有40颗卫星的北斗系统,和美国的GPS一样,都已经发展到了第三代卫星。但在精确度上和美军的GPS仍有一些差距,目前我国的北斗定位精度可以控制在0.5米以内。随着我国航天技术的不断进步,这一精度还会再次被提高,有望控制在0.3米以内。


文章来源: e星球,汽车解说之家

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