卫星行业深度报告:卫星产业链全面梳理,哪些领域值得投资?

发布时间:2021-06-01 发表于话题:浅析中国卫通的投资价值 点击:67 当前位置:财神股票资讯网 军事 卫星行业深度报告:卫星产业链全面梳理,哪些领域值得投资? 手机阅读

(报告出品方/作者:华西证券,宋辉、柳珏廷

01卫星系统整体概述

卫星系统工作原理:

1)为用户段设备提供接入,在传统地面蜂窝无限网络不可达区域实 现覆盖;

2)与地面段设备和地面网络进行连接,为用户段提供与互联网等公 用和专用网络的连接通道;

3)地面基站组网形成网络全覆盖。卫星与多个信关站相连,地面信 关站通过多站点,实现地面组网;

4)地面段中的测控站也通过测控链路,对卫星的运行进行测控与管 理,保障卫星正常运行。卫星按照应用分类,可分为科学卫星、技术试验卫星和应用卫星。其中科学卫星和技术试验卫星起步较早,应用卫星占比较高。


应用卫星可进一步按使用方的不同,分为民用、商用、军用和政府使用四部分。其中商用卫星占比超过54%,数量明显占优。卫星按照轨道高度可分为:低轨道(LEO)卫星、中轨道(MEO)卫星、高轨道(GEO)同步卫星、高椭圆轨道卫星,不同轨道高度有其不  同的特征和用途。卫星依详细用途可分为:通信卫星、气象卫星、侦察卫星、导航卫星、资源卫星及天文卫星。


02 产业链情况:民营企业快速涌现,产业链先后周期

卫星产业链:火箭发射及卫星制造

卫星制造包括上游配件、卫星平台和卫星载荷三部分;卫星发射包括火箭发射和发射服务两部分。 地面端主要是地面设备,其由固定地面站、移动站和用户终端构成。卫星互联网产业链包括四大环节:卫星制造、卫星发射、地面设备和卫星运营与服务。

卫星制造与发射行业依产业顺序先行落地,近年增速较大。2018年卫星制造业收入195亿美元,占卫星产业收入7%,同比增长26%;卫星发 射业总收入62亿美元,占卫星产业收入2%,同比增长34%。 发射环节一箭多星技术较为关键,制造与发射成本有待进一步降低。相较于国外一箭60星的发射水平,我国一箭20星的发射技术有待提高, 并且目前中国单颗卫星制造成本也在海外普遍水平的4倍以上,成本降低有待进一步提升。


卫星地面设备主要用于发送和接收卫星信号,并对卫星网络进行管理和接收,主要包含了网络设备和大众消费设备两部分。  -网络设备主要包括了卫星信关站,控制站,网络运营中心(NOCs),卫星新闻采集(SNG)以及甚小天线地球站(VSAT);  -大众消费设备主要包括卫星导航设备(GNSS),卫星电视,广播,宽带以及移动通信设备等。

地面设备发展较快,利润占比不断提升。由于智能手机和平板电脑等全球导航卫星系统(GNSS)终端在全球范围内的持续销售,地面设备相较  于卫星制造,在全球范围内地面设备市场规模增长快速,从2012年的754亿美元增长到2019年的1303亿美元,年复合增长率为8.13%,  卫星运营与服务产业主要由大众消费通信服务、卫星固定通信服务、卫星移动通信服务、遥感服务以及卫星导航服务构成。

应用端由于是直接对接下游客户,因此具有较强的消费属性且预计在卫星组网计划完成后进一步快速增长。

现阶段卫星“通导遥”应用市场不断扩大,已成为推动商用卫星发展的主要方面。

03 卫星现状:基础设施快速普及,民营企业助力

卫星发射总数不断上升。从发射总量上看,全球卫星发射从1974年开始,到如今已有2787枚发射升空,随着卫星组网热潮的开启,通过各国 卫星计划可以看出,未来卫星发射总数会进一步提高。

卫星发射近年来增速较快。相较于2010年全年发射69枚卫星,截止到2020年7月,2020年已经发射升空561枚卫星。

预测今后卫星发射增速会进一步提升。根据欧洲咨询公司11月份最新发布的《全球卫星建造与发射市场预测》报告,2027年前全球年均将有 330颗面向政府部门和商业机构、重量在50公斤以上的卫星发射。

预计近地轨道卫星较美国处于劣势。根据赛迪顾问预测,若仅以现阶段卫星制造与发射速度,到2029年全球近地轨道卫星总计超过57000 颗,中国占比较低仅有3.3%,而美国占比87.7%。

我国近地轨道卫星发射组网计划会进一步提升。根据我国现有低轨卫星星座计划与美国StarLink计划的对标情况,在2020-2022年间,以国营  企业为主导建设力量的低轨卫星星座将陆续面世,估计我国2022年共计在轨低轨卫星规模800余颗。长期考虑,随着产业链各环节技术的成  熟及制造成本的下降,民营企业主导的低轨星座规模也将陆续上量,2027年我国低轨卫星总规模有望达到3960颗。

商用卫星由于技术、政策、资本等多方面影响,以及卫星通信、卫星遥感、卫星导航等下游应用空间广泛、利润空间较高,现阶段快速增长。

2019年全球航天经济总量增长1.7%,达到3660亿美元;其中,商业卫星产业占比达约75%,总量约为2710亿美元。

2018年共有114次轨道发射,93次是商业发射,15次是空间飞行器,6次不是商业发射。其中,美国商业卫星发射业务收入份额占比为37%。

卫星技术多年发展较为成熟。卫星研制领域已具备成熟稳固的平台技术,国内军民卫星可保障100%自主研制。

卫星产业以国企和事业单位为主,关键技术“国家队”居多。我国企业以航天军工企业、国防科研院为代表的国有企业实力突出,能够实现整星

出口和发射任务,占据主导地位。民营企业主要围绕微小卫星制造以及分系统及零部件领域深耕,且制度灵活,可以作为国企的有效补充。

商业公司数量不断增加,卫星计划增多。截止到2018年底,国内已注册的商业航天领域公司有141家,其中民营航天企业123家,占比87.2%。

民营航天企业的数量在近几年迅速攀升,仅三年内成立的民营航天企业就达到57家。

民营资本低轨卫星星座计划已启动,规模有望提升。“鸿雁”、“虹云”等系统计划已初具规模,具雏形,在统筹协调实现标准化后,国有和民营

资本将推动产业规模部署,预估未来10年国内低轨卫星系统中卫星规模有望达到3000-6000颗的水平。

04 政策、资本加持,发射、制造低成本驱动, 通信、遥感市场预计迈入高增长

资本环境:民间资本持续涌入,推动产业链发展

卫星互联网产业前期资产投入较高。卫星前期生产制造、星座搭建、火箭制造发射等阶段均为重资产投入阶段,需要外部融资较大。

国际上,多方参与资本支持。布局卫星互联网企业不仅有专业空间运营公司,还包括软银、谷歌、Facebook等互联网巨头、空客和波音等航 空公司,以及高通、可口可乐等其他领域巨头也参与其中。同时,德国、印度、韩国等企业也已经提出组网计划。

国内:国家政策鼓励,国内民营资本进入。近年来,国家政策逐渐宽松,国家在放开商业航天领域的限制,2014年鼓励民间资本研制、发射 和运营商业遥感卫星;2015年支持民间资本开展增值产品开发、运营服务和专业化推广;截至2018年,国内已注册的商业航天公司接近200家

一箭多星技术促使发射效率大幅提高,同时降低成本。“一箭多星”技术是目前较为先进的发射方式,即一枚运载火箭搭载多枚卫星,将其送入 相应轨道,从而大幅提高卫星商业发射的效率,同时降低发射成本。

SpaceX公司最新一次的发射任务已经可以达到一箭60星的搭载数量。另外SpaceX的下一代重型运载火箭“星舰”每次能够将400颗Starlink卫星 送至相应轨道,使成本降低为原来的5分之一

火箭回收技术促进提高火箭利用率,进一步降低成本。火箭可回收技术,即从所有退役卫星等航天器上回收可用部件,实现资源的回收利用。

SpaceX公司凭借成熟的火箭回收技术,“猎鹰9号”火箭可执行多次运载任务,第一次使用全新的火箭进行发射,报价为6198万美元,到第10 次发射报价为2990万美元,仅为首次报价的48.2%,有效减少成本。

定制化转为工厂化设计趋势明显。世界各国卫星制造商相继提出系列化卫星平台,采用“搭积木”式的模块化设计,可实现工装配置系统重复使 用、平台内及平台间各结构模块互通互用。

软件解绑升级,卫星灵活在轨迭代。传统卫星的研制方式多为定制化,技术更新较难。软件定义卫星采用开放系统架构,有效提升系统对载 荷的适配,实现软硬件解耦,软件无需绑定硬件可独立升级演化,且可实现软件按需加载、系统功能按需重构。

卫星制造的标准化、模块化、工厂化促使卫星产业制造成本降低与运营速度的提升。材料采购规模效应、大量组批生产调试成本与时间的缩  短,能有效降低平台研制成本,缩短生产周期,降低产业门槛。  -OneWeb在佛罗里达州建立的卫星制造厂,借鉴空客飞机生产的工业化、标准化、自动化研发生产理念生产小卫星,未来每颗小卫星的研发  生产成本将降到50万美元,实现每天生产3颗星的生产能力。

现阶段低轨卫星数量占比维持高位。截止2020年7月,全球共有在轨卫星2787颗,其中LEO2032颗,MEO137颗、GEO560颗、高椭圆轨道56 颗,LEO卫星总占比近73%。在低轨方面,尤其以美国建设最为突出,在2032颗低轨卫星中,美国卫星占比超过70%。

低轨卫星接入数量不断提高。随着低轨卫星成本不断下降,各国对低轨卫星组网计划投入加大,相较于2009年29颗LEO卫星,2020年全球低 轨卫星接入数量545颗,年复合增长率29.9%,维持较高增长。


2018年-2020年全球火箭发射次数没有显著增加,但是发射卫星数量显著增加,主要原因在于美国spaceX星链卫星发射数量全球通信卫星大 幅增加有关。

结构方面,中国通信卫星和遥感卫星数量大幅增加,导航卫星由于北斗三号2020年组网完成,导航卫星发射数量增加较少。 全球卫星产业规模平稳增长,地面设备与卫星服务领域产值较高。2014-2018年全球卫星产业复合增速3.0%;2018年,全球卫星产业总产值 2774亿美元,其中地面设备与卫星服务收入分别为1265亿美元、1252亿美元,合计占比91%,产业规模较大。

通信卫星在轨卫星数量较高。截止2018年底,全球在轨卫星2092颗,其中通信卫星占比40%;全球在轨通信卫星中七成以上为商用通信卫 星。

商业领域为卫星通信盈利关键。铱星通讯第一大客户为美国政府,但目前政府收入占比仅15%-20%,商业领域拓展才是公司盈利主要来源。

过去几年全球卫星发射情况:2018年-2020年全球火箭发射次数  没有显著增加,但是发射卫星数量显著增加,主要原因在于美国 spaceX星链卫星发射数量全球通信卫星大幅增加有关。  结构方面,中国通信卫星和遥感卫星数量大幅增加,导航卫星由 于北斗三号2020年组网完成,导航卫星发射数量增加较少。

05 通信卫星:低成本、大容量、低轨, 放大产业商业价值潜力

卫星通信系统由通信卫星、通信地球站分系统、跟踪遥测及指令分系统,以及监控管理分系统四部分组成。跟踪遥测及指令分系统负责对卫 星进行跟踪测量,控制其准确进入轨道指定位置。待卫星正常运行后,定期对卫星进行轨道位置修正和姿态保持。

监控管理分系统负责对定 点的卫星在业务开通前、后进行通信性能的检测和控制,以保证正常通信。通信卫星主要包括通信系统、遥测指令装置、控制系统和电源装 置等部分。通信地球站是微波无线电收、发信站,用户通过它接入卫星线路,进行通信。 卫星通信网络原理是将卫星发射太空,利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号,并对信号进行放大变频后转发给其他地面站,从而 完成两个地面站之间的传输。

第一阶段:20世纪80年代-2000年,卫星通信与地面通信处于竞争阶段。以摩托罗拉公司“铱星”星座为代表的多个卫星星座计划提出,“铱星”  星座通过66颗低轨卫星构建一个全球覆盖的卫星通信网。这个阶段主要以提供语音、低速数据、物联网等服务为主。随着地面通信系统快速  发展,在通信质量、资费价格等方面对卫星通信全面占优,在与地面通信网络的竞争中宣告失败。

第二阶段:2000年-2014年,卫星通信进入对地面通信网络的补充阶段。以新铱星、全球星和轨道通信公司为代表,定位主要是对地面通信系 统的补充和延伸。

第三阶段:2014年-至今,卫星通信进入与地面通信网络的融合阶段。以一网公司(OneWeb)、太空探索公司(SpaceX)等为代表的企业开始主 导新型卫星互联网星座建设。卫星互联网与地面通信系统进行更多的互补合作、融合发展。

低轨小型化高通量卫星技术发展与规模制造技术大幅降低行业制造成本。小卫星研制与发射、网络融合、终端天线等方面技术的进步,使实 现低轨卫星通信系统建设和商业化应用的成为了可能。通过引入 3D 打印、模块化设计、COTS 元件、智能装配等先进技术,降低了卫星的研 制成本,并可以通过流水线组装的方式批量生产小卫星。

卫星广播电视应用发展、卫星宽带需求增长,带动卫星通信快速发展。在多波束等技术发展带动下,单颗卫星传输能力已从传统大波束卫星  的2Gbit/s,快速提升至高通量卫星的20-500Gbit/s,成功激发和开拓机载、船载等新应用市场,随着需求增加,进一步带动市场发展。  政策催熟产业链,给行业增长增添新动能。自2014年,国家政策允许民营资本进入等政策,促进卫星通信不断发展。


通信卫星发射数量快速增长。2015-2020年,中国视频业务处于鼎盛时期,物联网等应用需求也不断上升。卫星通信行业由于市场需求的优 势,整体处于繁荣阶段,全球通信卫星入轨数量由53颗稳定增长到495颗,通信卫星入轨数量特别是中轨道通信卫星(MEO)入轨数量保持 稳定。

卫星通信产业收入占卫星运营与服务行业最高。根据SIA报告,在卫星运营与服务方面,卫星通信产业常年占比超过95%以上,以2019年数据  为例,全球卫星运营与服务产值中,大众消费、移动、固定通信总产值为1230亿美元,占比98.13%,为卫星运营与服务业主要收入来源。  通信卫星占比较大,其次是观测卫星。截止2020年7月,全球在轨卫星2787颗,其中通信卫星1378颗,占比接近50%,其次是对地观测卫  星,占比接近30%。

卫星通信产业带动,通信卫星发展较快。除2017年遥感卫星数量激增之外,通信卫星一直维持较高发射占比,在2020年更是升空495枚,占 当期发射卫星总数的88%以上。 卫星通信一直以来饱受诟病的是容量不足,以及由此带来的价格昂贵。宽带化和平价化是卫星通信发展并不断开拓的重点。

宽带化:取决于卫星信道能力,最具突破性的技术变革是增加信道数量。

平价化:卫星通信应用价格在过去两三年出现“腰斩”,由于标准化制造与规模起量,未来还会继续走低,预计到2022年将至不到400美金 /Mbps/月。

应用趋势:未来的应用主要来自于视频、宽带回传和宽带业务、政府和企业服务、机载与海事服务以及军事卫星通信。

由于传输方式与路径不同,卫星互联网时延相对较长。卫星互联网最小时延20-35ms,而5G最低时延仅为1ms。  -传输方式方面:卫星互联网相关链路采用无限电波进行信息传递,而地面通信则采用有线的光纤传输方式,传输速率能超过KMbps。相比  之下,光纤传输比卫星无线传输的速率快,因此卫星互联网的时延较长。  -路径方面:卫星互联网访问流程:数据中心→核心网→地面站→发射到地面站上空的卫星→星间传输→到达用户上空通信卫星→接收终端  →wifi信号到个人终端;地面通信访问流程:数据中心→核心层→汇聚层→接入层→基站AAU→个人终端。相比之下,卫星互联网访问路径较  长,也导致卫星互联网时延较长。

卫星互联网覆盖较远、成本较低。与地面通信相比,卫星互联网相对增加互联网的覆盖范围较高,可实现全球覆盖组网,同时建设成本与运 营成本均较5G能够明显降低。卫星互联网能有效弥补互联网接入空白。据联合国国际电信联盟(ITU)2019年公布的研究报告显示,由于基础设施缺乏等原因,全球76.74  亿人口中49%的人口依然未进入互联网,仍有37.4亿人无法联网。而未接入区域大多地处偏远,光纤铺设成本高昂,在互联网人口红利接近  饱和的背景下,通过低轨卫星互联网等新兴方式触及庞大的、分散的尚未接入人口也成为互联网发展的蓝海。

卫星互联网能有效弥补信息基础设施鸿沟。全球互联网接入水平存在巨大鸿沟,全球超半数人口处于3G以下阶段。联合国统计了全球连接速 度大于或等于256kbps(2G-3G技术水平)的人口,全球超半数人口处于3G以下的互联网覆盖,而发达国家和部分发展中国家已经全面进入 4G-5G阶段。

多波束技术是提高卫星通信能力的重要手段之一。其中相控阵技术与高速数字信息处理技术和电控有源元器件结合能够实现精准的波束指向 控制和波束赋形;多点波束能够使用大量点波束实现广覆盖。

频率复用,实现通信容量的提升。点波束之间可以实现子波段复用,增加频谱利用率和通信容量。

波束增益,波束宽度调窄后提升天线增益,降低终端天线扣缴,提高频谱利用率。

频段竞争激烈,高频段发展趋势明显。随着低频段频谱资源的不断占用,现有的Ku、Ka等高频段资源也难以满足巨大的频谱需求缺口。目前 许多国家正在对频率更高的Q频段和V频段进行开发。高频段预计将成为下一代通信卫星的主要发展方向。小卫星方便量产,促进快速起量的同时促进成本降低。随着卫星技术与应用的不断发展,人们在要求降低卫星成本、减小风险的同时,迫切  需要加快卫星开发研制周期。特别是单一任务的专用卫星,以及卫星组网,更需要投资小、见效快的卫星技术。  -成本降低:传统大卫星研制周期在5年左右,小卫星研制周期2年左右,研制成本降低,同时一箭多星可有效降低发射成本;  -发射灵活:小卫星可作为大卫星附属物随同发射,或者可以一箭多星批量发射。

高通量适应卫星业务发展趋势,满足消费端需求。卫星固定业务将向高频段、大容量、数字化、宽带化、IP化方向发展。卫星互联网业务与地面通信业务融合,要求广覆盖和强通信性能。2014年来,卫星互联网发展趋向与地面通信融合,以覆盖更广范围。

低轨卫星由于传输时延小、链路损耗低、发射灵活、应用场景丰富、整体制造成本低,非常适合卫星互联网业务的发展。 -低时延,地星单项传播时间是1.5ms,地-星-地时间约15-50ms;  -发射灵活,低轨卫星现如今先进技术能够达到一箭60星,可灵活大量发射,便于组网; -高稳定性,局部的自然灾害和突发事件几乎不影响系统正常运行;  -广应用,全球覆盖,通信不受地域限制,并能将物联网拓展到远海和填空; -低成本,不依赖地面基础设施,可以实现低成本轻量化终端。  2016年8月,全自主研制的天通一号卫星发射成功,填补了国内卫星移动通信空白。天通一号卫星覆盖中国全境及领海、第一岛链以内,中国 周边区域,西太平洋、印度洋。

天通卫星商用,打造5G+6G天地一体化通信。2020年1月10日,中国电信面向社会各界提供天通卫星通信服务,我国自主建设首个卫星移动通  信系统正式商用。天通卫星移动通信系统实现我国领土、领海的全面覆盖,为用户提供全天候、全天时、稳定可靠移动通信服务。用户使用  天通卫星手机或终端在卫星服务区内,可进行话音、短信、数据通信及位置服务。

预计到2025年,卫星通信终端销量在300万台左右,市场空间约300亿元,并且整条产业链相对成熟,从芯片到终端都有成熟产品,目前已进 入应用推广阶段。 虹云工程是中国航天科工五大商业航天工程之一,脱胎于中国航天科工的“福星计划”,计划发射156颗卫星,它们在距离地面1000公里的轨道 上组网运行,构建一个星载宽带全球移动互联网络,实现网络无差别的全球覆盖。

虹云工程被分解为“1+4+156”三步。第一步计划在2018年前,发射第一颗技术验证星,实现单星关键技术验证;第二步到“十三五”末,发射4 颗业务试验星,组建一个小星座,让用户进行初步业务体验;第三步到“十四五”末,实现全部156颗卫星组网运行,完成业务星座构建。

鸿雁全球卫星星座通信系统是中国航天科技集团公司在2016年发布项目。该系统将由300颗低轨道小卫星及全球数据业务处理中心组成,具有 全天候、全时段及在复杂地形条件下的实时双向通信能力,可为用户提供全球实时数据通信和综合信息服务。

“鸿雁星座”一期预计投资200亿元,在2022年建成由60颗卫星组成的通信网络;二期预计2025年完成建设,通过数百颗卫星构建“海、陆、空、  天”一体的卫星移动通信与空间互联网接入系统,实现全球任意地点的互联网接入。  银河Galaxy是由民营企业银行航天进行的卫星计划,该计划预计2022年完成第一批144颗卫星部署,随后从144颗卫星升级到800多颗卫星,  最后再升级到2800颗卫星。

2020年1月16日,民营航天公司银河航天宣布,我国首颗通信能力达10Gbps的银河航天首发星,在轨30天后成功开展通信能力试验,在国内 第一次验证低轨Q/V/Ka频段通信。今后,“太空互联网”有望成为5G乃至6G时代实现全球网络覆盖的重要解决方案。小卫星寿命相对较短,卫星制造与发射组网周期短窗口会较快发展。低轨卫星平均寿命5年,为实现尽快服务,卫星制造与发射短窗口会较为 集中。据估计,最佳发射窗口期将集中在未来的某个3年周期内。

预计卫星制造投资规模达到700亿元以上。考虑到我国后期卫星制造模式及核心技术能力的改进升级,我们预计第一阶段卫星制造单星单年下 降10%,第二阶段制造价格单星单年下降15%。预计十年内投资规模可达700亿元以上。

预计十年内卫星发射累计数量约4500颗,卫星发射投资规模超过740亿元。考虑到未来火箭回收、“一箭多星”等技术的发展促使成本降低,提 出假设:预计卫星发射单价在第一阶段每年下降10%。第二阶段每年下降15%。

卫星互联网组网对地进行全覆盖,需要地面设备建设的跟进。地面站是卫星互联网设备中负责发送和接收卫星信号的关键环节。其中,关口 站是地面系统的核心组成,在卫星发射数量不断增长的同时,预计地面关口站也应有相应的数量增长。

预计在轨卫星与卫星关口站比例关系为20:1。OneWeb将在全球部署55-75个卫星关口站,对应720颗卫星。 • 目前我国关口站制造单价约为6000万元/站,考虑到未来技术成熟与规模效应,预计第一阶段制造单价每年下降5%,第二阶段制造单价每年 下降10%。

06 卫星遥感:军用采购为主导,民用市场方兴未艾

遥感卫星(RS remote sensing)是应用卫星的最主要类型之一,指在不与对象直接接触的情况下,通过某种平台上装载的传感器获取的目标 对象的特征信息。

卫星遥感技术是对地观测主要技术之一。卫星遥感技术主要是从高空通过传感器探测和接收来自目标物体的信息(如电磁波、地震波等), 识别物体属性及其空间分布特征,之后通过遥感技术平台获取卫星数据,做到信息接收、处理与分析。

卫星遥感及空间信息服务行业是卫星产业及地理信息产业的融合,其本质是围绕遥感卫星的数据获取及应用而展开的产业。卫星遥感是卫星 产业主要应用之一,具体用于地物识别、获取影响、对地观测、环境箭载、测绘成图等。现阶段主要在轨遥感卫星有高分一道、Worldview等。

根据遥感电磁辐射源的方式,卫星遥感可分为主动遥感和被动遥感。主动遥感是只由遥感探测器主动向地目标发射电磁辐射能量并接收地物 目标发射的电磁能量作为遥感传感器接收和记录的能量来源;被动遥感是指不会主动发出电磁辐射能量。而是接收地物目标自身辐射和反射 自然辐射源(主要为太阳)的电磁能量作为遥感传感器输入能量。

根据遥感数据的类型,卫星遥感可分为成像遥感和非成像遥感。其中,成像遥感是指传感器接收和记录的电磁能量信息最后以图像形式保存; 非成像遥感则指最终的电磁能量信息不一图像形式保存。

根据载荷的不同,卫星遥感可分为光学遥感和雷达遥感。 在轨遥感卫星比例持续上升,成为最主要卫星类别之一。由于遥感卫星商业化的推动和产业规模的迅速增长,遥感卫星在全球在轨卫星中的  比例逐年上升,成为近年来新发射卫星的主要部分。根据SIA报告,2012年,1060颗在轨卫星中仅有106颗遥感卫星,比例为10%,而到2018  年,全球遥感卫星数量达到569颗,在2118颗在轨卫星中占比27%,成为仅次于通信卫星的主要卫星类别。

遥感卫星市场是通导遥三大细分市场中发展最快的市场,卫星数量占比逐年攀升,遥感卫星数据产值复合增长达到8.3%。由于卫星遥感具 有相对地面测控较强的成本优势、卫星制造与发射技术的提升、政府与企业的需求不断增大,卫星遥感产业增长较快,遥感卫星的价值日益 凸显。SIA数据显示,2012年到2019年,全球遥感卫星服务收入从13亿美元增长至21亿美元,年复合增长8.3%。高于全球卫星产业总体的增长 速度。


空间分配率持续突破提升卫星遥感市场价值。空间分配率指遥感影像上像素所代表的地面范围的大小,能提供地物的结构、大小、形状、方 向、面积等稽核属性空间分配率直接决定了卫星遥感回传数据与图片的质量,而数据与图片的质量有直接决定了其市场应用价值。目前国 内允许的商业遥感卫星最大空间分辨率为0.5米,2018年中国航天科技集团已研制出分辨率高达0.3米的光学成像及雷达成像卫星,将媲美美国 商业性能最优遥感卫星。

2015年政策逐渐放开,促进卫星遥感市场的商业发展。从历史来看,国家政策与政府需求占卫星遥感行业主导地位,且在很长一段时间完全 由国家控制。

卫星遥感和地理信息服务产业链主要由上游卫星制造,中游为运营获取卫星遥感数据及遥感数据处理,下游数据应用构成。在本环节主要介 绍的是产业链中下游情况。

中游数据采集与处理随技术更新,实用性不断增强。随着高分辨率遥感器、电荷耦合器件(CCD)、高精度、高稳定度、高机动能力的姿态 控制技术、颤振抑制技术等可以提高遥感卫星影像质量的技术不断迭代,为遥感数据的应用提供更多可能性。

下游应用方面,军政方已具规模,处于稳定增长阶段,随着技术进步与成本下降,民商用市场未来增长潜力较大。卫星遥感目前应用主要以 国防及政府在国土、应急安全、气象领域为主,但行业市场如精准农业、森林环境、大型市政项目等方面进行数据跟踪与监测前景广阔。

大数据、人工智能等新一代卫星遥感数据分析领域的不断渗透将成为行业新常态。对于微信遥感数据分析,在新一代技术叠加下,将充分利 用移动互联网技术做到大数据存储、人工智能算法演练分析,然后以云计算技术实现客户的分发共享,最终全面实现数据处理分析过程的转 型升级,提升数据时效性与客户体验感。

多源数据融合,挖掘并解锁客户新需求。随着未来卫星遥感数据、地理信息数据和互联网数据(个体出行过程、网络行为、消费记录等)的 融合,各行业厂商纷纷涉足地信应用领域,有望引发遥感应用、导航定位及卫星服务等产业的广阔应用。

07 卫星导航:三大应用领域, 大众市场成为产业发展主要驱动力

卫星导航是以人造卫星作为导航台的星基无线电导航,是一种利用人造地球卫星进行用户点位测量的技术,是以用导航卫星发送的导航定位 信号确定载体位置和运动状态、引导运动载体安全有效到达目的地。

目前卫星导航采用“四星定位”原理,通过3颗卫星,了解目前所处地球地理位置情况,之后引入第4颗卫星作为时间零点,专门用来计算时间误 差,以精确解算出位置信息。

中国北斗导航系统主要以北斗兼容型芯片及其相关模块(板卡、天线及地理信息系统等)、终端集成、系统集成以及相关服务为主。目前全球有四大主要的卫星导航系统:美国(GPS)、中国(BDS)、俄罗斯(GLONASS)、欧盟(GALILEO)。其中,美国的GPS是目 前唯一全面运行的卫星导航系统,占据全球定位市场95%的份额,在系统的成熟性、服务精度等方面都处于全球最领先水平。

中国北斗不断发展,系统优势凸显。和其他三大卫星导航系统相比较,北斗作为自主研发设计的系统,除了具有安全、可靠、稳定、保密性 强以及适合涉及国家安全的重要部门和行业应用这些优势以外,单纯从技术的角度来看仍然具备两大优势:三频系统、短报文通信。

全球卫星导航产业不断发展。在全球经济形势低迷,贸易战阴霾笼罩的背景下,GNSS是少数逆势上涨的产业市场之一,并预测在未来的十年 内仍会保持稳定增长。预计到2029年全球卫星导航市场总产值约为3244亿欧元,将会比现在的1507亿欧元翻一番。

全球卫星导航收入主要来自下游服务。全球GNSS设备的下游市场收入将从2019年的1500亿欧元增长到2029年的3250亿欧元,CAGR为8%。  其增长主要是由于来自大众市场和中端设备和增强服务的收入。在2019年至2029年期间,低端接收器的年增长率将达到16%,而增值服务的  收入也将在10年内从230亿欧元稳步增长到近650亿欧元。

亚太地区发展将成为核心。从区域层面看,亚太地区的贡献率最高,预计到2029年,亚太地区的GNSS终端保有量将达到51亿台,占全球总量 的53.5%,产值更是将达到1060亿欧元,约占全球总产值的1/3,这清楚的表明了未来十年全球GNSS市场将以亚太地区为核心。

2020年是北斗系统全面建设完成。2020年6月23日,我国成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星,至此北斗三号全球卫星导航系统星座部署 全面完成,这是一个阶段性的成就,预示着我国即将取得北斗导航“三步走”战略的全面胜利

目前中国的GNSS已占全球市场的11%,随着北斗系统建成,北斗卫星导航系统产品在国民经济重要行业和关键领域得到广泛应用,全球市场 占比将快速提升,在全球市场竞争力也得到有效提高。

受益于我国产业政策的布局与落地和导航卫星、星基地基增强系统以及辅助定位系统等基础设施的搭建成型,2019年,我国卫星导航产业整 体产值达到3450亿元,增速达14.4%。 我国卫星导航产业链大题可分为上游、中游和下游。上游包括基础器件、基础软件、基础数据等,是产业自主可控的关键;中游是当期产业 发展环节重点,主要包括各类终端集成产品和系统集成产品研制、生产及销售等;下游是应用及运营服务环节。

我国卫星导航产业结构趋于成熟,国内产业链自主可控、良性发展的内循环生态已基本形成。2019年国内产业链各环节产值较2018年均有提 升,但中游和上游受到芯片、板卡、核心器件、终端设备价格下降的影响,产值增速较2018年进一步放缓,在全产业链中占比仍呈下降趋 势。

下游运营服务产值不断上升,发展速度较快。下游的应用与运营服务发展由于具有较强灵活性,也符合北斗与其他领域技术及应用融合发展  的市场趋势,能够吸引中上游产品提供商想集成服务商和运营商的转型和发展,从而推动下游应用与运营服务环节的快速增长。2019年,运  营服务总产值占全产业链的44.23%,占比最高同时涨幅也最快。

轨道和频段资源有限,”先占永得”,需要加快建设步伐。 -地球外围适合部署高质量、高容量的低轨卫星系统大概在10个左右。而据SpaceX说法,在300km-1000km的轨道高度范围内,在保证星链安  全的前提下,大概能容纳5万颗卫星,极为有限。ITU对于低轨资源的分配方式为“先申报就可优先使用”的抢占方式,且卫星到期后有补星机  会,即先占永得。  -目前低轨卫星主要包括UHF频段、L片段、C频段、X频段、Ku频段、Ka频段。其中低于2.5GHz的L和S频段主要用于卫星移动通信、卫星无  线电测定、卫星测控链路等应用;C和Ku频段主要用于卫星固定业务通信且已近饱和,Ka频段正在被大量投入使用。  高轨系统中全世界90%的C和Ku频段控制在少数运营商手中;主流的Ka频段也被大量投入使用,频率协调难度日益增大。

我国现阶段卫星发射数量尚处劣势,发射速度有待提升。根据赛迪顾问信息,预计2029年近地轨道卫星中国1900枚,占比仅有全球的 3.33%,相较于美国87.72%的卫星占比,明显处于劣势,需进一步加快建设。 卫星导航主要有行业市场、大众市场与特殊市场三大应用领域。其中,行业市场主要在交通运输、电力应用、农业等政府使用方面居多;大 众市场主要应用于车联网、智能手机、可穿戴设备等消费领域;特殊市场主要围绕公安、海上遇险搜救、军事打击等军用领域。

大众市场随着技术革新与需求增长,将成为拉动卫星产业发展的主要市场。无论是GPS、GLONSS还是北斗,设计之初都是用于军事目的,之  后逐步向位置服务、交通运输、测绘地理信息、农业、电力调度、应急搜救等民用领域推广,且民用市场规模远超军用市场。根据GSA数  据,卫星导航下游应用最多的是在道路服务和位置服务领域,分别占比55%和38.3%,其次是测绘和农业领域,分别占比2.4%、1.4%。北斗  应用国内市占率约为25%,且在持续提升,北斗兼容应用已经成为国内民用市场的主流应用形式。

“北斗+”与“+北斗”进一步深度发展,通导融合成为拓宽应用的主要解决方案。当期北斗应用与产业化发展已经全面进入技术融合、应用融合 和产业融合的新阶段,市场也进一步向深度与广度发展,已形成“北斗+”和“+北斗”两大类应用场景。同时通导融合为主要技术突破方向的, 构建面向移动互联网、车联网和物联网亿级用户的服务能力也在不断提升。

高精度、系统化是未来发展趋势。从国家安全和战略经济领域的应用需求来讲,提高卫星导航定位精度,是大势所趋。当前北斗地基增强系 统已完成建设,广域精密定位系统全面启动,面向高精度位置和时间服务需求,技术标准统一、服务多功能、信息互联互通是确保未来高精 度应用推广快速推进的保障。

详见报告原文。


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