北斗产业报告：北斗星闪耀0117.ppt

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1、日,投资要点：,0,北斗产业深度报告table_subject,table_reportdate,农、林、牧、渔业 2013 年 01 月 068A,北斗产业报告：北斗星闪耀,增持,维持,table_main,宏源行业类模板,分析师：,GPS 的发展启示有三：政策、技术和价格；北斗的发展逻辑：军用领先于民用；前期终端为王，后期运营给力。,胡颖 S1180210020002电话：010-88085957,Emai：报告摘要：GPS 是 20 世纪 70 年代由美国陆海空三军在各种定位导航系统（如,TRANSIT，TIMATION 和 621B 计划等）的基础上联合研制的新一代,市场表现,空间卫星

2、导航定位系统，观 GPS 发展，可以看出，GPS 诞生于军事，转型于专业应用，辉煌于民用。其发展启示有三：（1）政策推动 GPS基础设施建设及军用、民用服务；（2）标准定位服务的精度不断提高；（3）终端价格的下降触发市场爆发式增长；,2,032.001,932.001,832.001,732.001,632.00,120001000080006000,我国卫星导航产业进入高速发展时期，预计 2015 年产值将超过 2250亿元，卫星导航终端社会持有量有望达到 3.4 亿台左右，成为国民经济重要的新增长点，其发展逻辑主要有：,1,532.001,432.001,332.001,232.00,40

3、002000,北斗军用领先于民用：北斗关系国家安全，再加上中国军事局部,紧张，推动了北斗军用发展，北斗的军用将领先于民用；同时，,成交金额,计算机(中信),上证指数(可比),政府为了引领北斗民用市场的发展，将借助重大专项示范工程，推动北斗“民用化”，目前，已经由北斗办组织，相关主管部门,实施，启动了包括 20 个部门共 42 个应用示范工程。前期终端为王，后期运营给力：在北斗导航市场发展初期，军工及行业应用订单将优先于市场发展，再加上研发成本高昂，能率先拿到大订单的企业能在产业发展初期摊薄产品研发成本，积累大量的原始资本，并建立市场优势；随着产业规模的扩大，终端不再是制约市场发展的核心，运营服

4、务提供商将成为市场的赢家，通过平台实现规模效应，且收益具有可持续性。投资建议及评级：北斗导航产业未来将实现将快发展，我们给予北斗子行业评级为“增持”。在 A 股的上市公司中，重点推荐的公司有国腾电子、海格通信、四维图新和华力创通，给予“买入”评级。,相关研究期待新一年的低谷反弹20121118受宏观影响业绩增速放缓20120721人力成本上升今年影响有限20120502用 IT 技术重塑传统行业20111202双轮驱动维持行业稳定较快发展20110928,重点公司四维图新中国卫星国腾电子海格通信华力创通北斗星通,股价11.2511.9712.6528.8612.3023.58,11EPS0.4

5、90.250.170.700.230.21,12EPS0.410.300.300.800.260.22,13EPS0.560.390.491.060.400.25,12PE27.1639.3541.8235.9847.31106.99,13PE20.0230.9825.6127.1130.7295.12,评级买入买入买入买入买入,医疗信息化：小荷才露尖尖角20110808软件与计算机行业 2011 中报业绩预览20110715重回价值区间，安全基础上追求成长20110622,请务必阅读正文之后的免责条款部分,请务必阅读正文之后的免责条款部分第 1 页共 39 页,table_page北斗产业报

6、告核心观点GPS 是 20 世纪 70 年代由美国陆海空三军在各种定位导航系统（如 TRANSIT，TIMATION 和 621B 计划等）的基础上联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。最初，其主要目的是为陆、海、空三军提供实时、全天候和全球性的导航服务。在 GPS 的发展初期，进展并不顺利，曾遭遇资金供应的短缺、航天飞机事故等挫折，但在海湾战争中，GPS 第一次测试就消除了对其重要性和用途的怀疑，进入 21 世纪后，GPS 在军事应用的投入依然不断增加，其在利润方面的贡献也是逐年增加。随着现代战争对信息化要求的提高，预计 GPS 设备在军事领域的市场规模依然会保持一定的增长态势，到 2020

7、 年基本实现 GPS 设备成为军队的标准化装备。在 20 世纪 80 年代中期，市场上出现了用于测量专业的商用 GPS 设备，它能提供更高的效率并节约成本，卫星测量应用帮助 GPS 在困难时期保住了商业市场并带来了 GPS的研发资金，推动 GPS 应用的发展。同时，GPS 测量市场开启了许多 GPS 小众市场如飞行市场的发展之路。美国第一次关于 GPS 民用的声明始于 1983 年，源于韩国航空 007 航班误入苏联领土后被苏联军方击落坠毁的事情。经过多年的发展，GPS 系统在大众市场中的应用主要集中在定位和导航方面。目前大众市场上的导航设备一般兼具定位和导航功能。导航设备的产品主要包括：车载

8、导航设备、集成位臵定位（集成在手机或电子设备中）、农业应用以及飞机导航产品等。有数据表明，2005-2009 年，全球车辆导航设备出货量由 1200 万左右增长到约 8400 万，增长了约 7 倍，车辆导航设备的渗透率则由 4%提高到 22%。观 GPS 发展，可以看出，GPS 诞生于军事，转型于专业应用，辉煌于民用。其发展启示有三：（1）政策推动 GPS 基础设施建设及军用、民用服务；（2）标准定位服务的精度不断提高；（3）终端价格的下降触发市场爆发式增长；2011 年由国家测绘地理信息局发布的中国地理信息产业发展报告（2011）指出，我国卫星导航产业进入高速发展时期，预计 2015 年产值

9、将超过 2250 亿元，卫星导航终端社会持有量有望达到 3.4 亿台左右，成为国民经济重要的新增长点，其发展逻辑主要有：1、北斗军用领先于民用：一方面关系国家安全，北斗系统应用将凸显军用价值，另一方面中国军事局部紧张，推动了北斗军用发展，北斗的军用将领先于民用；同时，政府为了引领北斗民用市场的发展，将借助重大专项示范工程，推动北斗“民用化”，目前，已经由北斗办组织，相关主管部门实施，启动了包括 20 个部门共 42 个应用示范工程。2、前期终端为王，后期运营给力：在北斗导航市场发展初期，因为军工及行业应用订单将优先于市场发展，再加上研发成本高昂，能率先拿到大订单的企业能在产业发展初期摊薄产品研

10、发成本，积累大量的原始资本，并建立市场优势。随着产业规模的扩大，研发成本的下滑，产品元器件价格的下降，终端不再是制约市场发展的核心，运营服务提供商将成为市场的赢家，通过平台实现规模效应，且收益具有可持续性。如前文所述，北斗导航产业未来将实现将快发展，我们给予北斗子行业评级为“增持”。在 A 股的上市公司中，重点推荐的公司有国腾电子、海格通信、四维图新和华力创通，给予“买入”评级。,请务必阅读正文之后的免责条款部分,第 2 页共 39 页,table_page北斗产业报告目录一、全球卫星导航产业迅猛发展.6（一）未来 GNSS 产业发展态势.61、车载导航.62、消费电子导航（导航手机和 PND

11、）.73、LBS（基于位臵的服务）.7（二）四大卫星导航系统各具特色.71、美国 GPS 系统发展最早，引领卫星导航产业.82、俄罗斯 GLONASS 系统一波三折，逐步雄起.83、欧洲 GALILEO 系统民用属性定位，欲叫板 GPS.94、我国北斗系统后起之秀，跻身四大.9二、GPS 卫星导航系统及其产业发展概况.9（一）GPS 卫星导航系统概况.101、GPS 的构成.102、GPS 发展阶段.11（二）美国 GPS 产业发展概况.111、GPS 产业链概况.122、GPS 应用发展过程：从军用到民用的过程.12（1）诞生于军事.13（2）转型于专业应用.15（3）辉煌于民用.173、G

12、PS 发展的启示.21（1）政策推动 GPS 基础设施建设及军用、民用服务.21（2）标准定位服务的精度不断提高.22（3）终端价格的下降触发市场爆发式增长.23三、北斗卫星导航系统及其产业发展概况.25（一）北斗卫星导航系统概况.261、北斗导航系统，国家安全和国民经济的“护卫兵”.262、北斗卫星导航系统“三步走”战略.263、北斗卫星导航系统特点.27（二）中国北斗产业发展现状及趋势.281、国家发展目标及导向.29（1）总体规划及发展思路.29（2）北斗系统未来发展建设的三大难题.30（3）北斗民用国内厂商的“护城河”-ICD 接口文件.302、北斗军用领先于民用.30（1）关系国家安

13、全，北斗系统凸显军用价值.31（2）军队的信息化建设是趋势.313、典型重大专项示范推动北斗民用发展.32（1）交通部的重点运输过程监控管理服务示范项目.32（2）中国气象局基于北斗导航卫星的大气、海洋、和空间监测预警示范应用工程.33,请务必阅读正文之后的免责条款部分,第 3 页共 39 页,table_page北斗产业报告（3）农业部的北斗海洋渔业示范工程.33（4）公务车管理系统.344、北斗前期终端为王，后期运营给力.34（1）北斗产业发展阶段分析.34（2）终端先发，推动北斗产业发展.35（3）持续收益，北斗导航运营服务给力.37四、投资建议及标的.38,请务必阅读正文之后的免责条款

14、部分,第 4 页共 39 页,table_page北斗产业报告图表图表 1：全球 4 大卫星导航系统.6图表 2：GPS 卫星系统组成部分示意图.10图表 3：GPS 卫星系统发展历程.11图表 4：GPS 产业链.12图表 5：GPS 应用的发展过程.13图表 6：GPS 设备在军事领域的出货量.14图表 7：GPS 设备在军事领域的利润.14图表 8：2005-2010 年 GPS 设备在各领域利润对比.14图表 9：2005-2010 年 GPS 设备在各领域出货量.14图表 10：GPS 设备在专业市场中的分布（2009 年）.15图表 11：GPS 设备在专业领域的出货量.17图表

15、12：GPS 设备在专业领域的利润.17图表 13：GPS 设备在民用市场中的分布.18图表 14：全球车辆导航设备出货量.18图表 15：全球车辆导航设备渗透率.18图表 16：预测全球导航设备出货量（GSA）.19图表 17：分地区预测全球车辆导航设备出货量（GSA）.19图表 18：预测内臵卫星导航系统的手机出货量（GSA）.20图表 19：预测内臵卫星导航系统的手机渗透率（GSA）.20图表 20：全球卫星导航设备在航空飞机市场中的销售量.20图表 21：全球卫星导航设备在航空飞机市场中的渗透率.20图表 22：预测 GPS 设备在航空飞机市场中的销售量及增长率.20图表 23：GPS

16、 信号的性能变化.22图表 24：新增民用信号及功能.23图表 25：GPS 产品/服务发展过程.23图表 26：1993 年至 2005 年 GPS 全球芯片销售量.24图表 27：GNSS 产业链主要厂商.24图表 28：NAVTEQ 和 Tele Atlas 相关并购.25图表 29：北斗卫星导航系统“三步走”.27图表 30：“北斗一号”卫星导航系统典型应用.28图表 31：中国国防费支出增长情况（亿元）.31图表 32：2000-2011 年中国汽车市场销量增长情况.34图表 33：产业阶段示意图.35图表 34：北斗产业链示意图.37,请务必阅读正文之后的免责条款部分,第 5 页共

17、 39 页,，,table_page北斗产业报告一、全球卫星导航产业迅猛发展全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）又称天基 PNT 系统，其关键作用是提供时间/空间基准和所有与位臵相关的实时动态信息，已成为国家重大的空间和信息化基础设施，并成为体现现代化大国地位和国家综合国力的重要标志。它是经济安全、国防安全、国土安全和公共安全的重大技术支撑系统和战略威慑基础资源，也是建设和谐社会、服务人民大众、提升生活质量的重要工具。随着空间信息与技术的快速发展，全球各航天大国都在进一步改善或在建立自己的 GNSS。美国全球定位系统（GlobalP

18、ositioning System，GPS）已建成并正进行现代化建设。俄罗斯正在完善他的格洛纳斯（GLONASS）系统。正在发展与建设中的有欧盟的伽利略（Galileo）系统和我国的北斗（Compass）二代卫星导航系统。在未来的十年中，上述四个全球卫星导航系统将会一并出现在人们面前，至 2020 年四大全球导航系统的格局将会基本形成，并可望以全球覆盖和高精度的、各系统间能高度互用兼容的导航定位技术进入到人们的实际生活中。图表 1：全球 4 大卫星导航系统资料来源：中国卫星导航学术年会，宏源证券研究所（一）未来 GNSS 产业发展态势随着全球卫星导航系统技术逐步成熟、系统逐步完善，其提供的导航

19、、定位、授时等功能得到了广泛应用，市场规模快速增长。据 GSA 数据显示，2010 年全球卫星导航系统市场规模达到 806.2 亿美元（580 亿欧元），预计到 2020 年达到 2293.5 亿美元（1650 亿欧元），年复合增长率达到 11.02%。随着全球卫星导航系统的逐步应用，设备的需求量也相应大幅提升。2010 年，GNSS设备出货量为 4.37 亿台，未来 10 年将保持 10%的年复合增长率，到 2020 年达到 10.89亿台。在大众应用领域中应用最为广泛的车载导航和消费电子导航（PND 和 GPS 手机）以及 LBS（基于位臵的服务），未来将保持较快的增长速度。1、车载导航2

20、010 年，全球车载导航市场规模为 490 亿欧元，占整个卫星导航市场规模的 84.5%。据 GSA 预测，到 2014 年市场规模将达到 740 亿欧元，2020 年达到 870 亿欧元，占卫星,请务必阅读正文之后的免责条款部分,第 6 页共 39 页,table_page北斗产业报告导航市场份额将逐步下降到 52.73%。随着 GNSS 发展和技术的不断完善，车辆导航设备的渗透率也从 2005 年的 4%上升到 2009 年的 22%，达到 0.84 亿台。平均价格也持续下降，由 2005 年的 700 欧元下降到2009 年的 200 欧元左右。未来，车辆导航设备出货量有望从 2010

21、年的 1.15 亿台增长到 2020 年的 4.2 亿台，年复合增长率达 9%。其中，欧盟年复合增长率为 7%，北美和其它地区则高于欧美，分别为 11%和 20%。到 2020 年北美和日本的车辆导航渗透率将达到 100%，中国的渗透率将超过 80%。2、消费电子导航（导航手机和 PND）导航手机出货量有望从 2010 年的 3.52 亿台增长到 2020 年的 9.74 亿台，年复合增长率为 10.71%，其中，欧盟年复合增长率为 16%，北美为 3%，其它地区则为 14%。在渗透率方面，2020 年欧盟和北美的导航手机将达到 97%，日本为 100%，中国则达到 82%。2009 年全球

22、PND 出货量达到了 4700 万台。20102013 年，虽然由于具有 GPS 功能的手机市场快速增长挤占了 PND 市场，但全球 PND 出货量仍以约 4%的复合年增长率在增长。在未来，PND 的出货量仍将继续上升，但是价格将呈现下滑态势。全球 PND 市场集中度越来越高，2008 年全球前三大 PND 公司已经占据了行业市场份额的 75%以上。在出货量方面欧洲市场占据了最多的份额，其次是美洲和亚太地区，随着近年亚太地区的快速发展，该地区的出货量在逐步放大。3、LBS（基于位臵的服务）LBS（Location Based Service，基于位臵的服务）是通过电信移动运营商的无线电通讯网络

23、（如 GSM 网、CDMA 网）或外部定位方式（如 GPS、北斗等）获取移动终端用户的位臵信息（地理坐标，或大地坐标），在 GIS（Geographic Information System，地理信息系统）平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务，例如：饮食、休闲娱乐、交通等。美国是最早开展 LBS 服务的国家之一，从 1996 年美国联邦通信委员会要求移动通信技术为手机用户提供 E911（紧急救援）服务之后，LBS 得到了快速发展，主要运营商如 Sprint PCS 和 Voice Stream 等都在积极开辟 LBS 服务在交通、安全等领域的应用。LBS 服务市场在国内目前还处于起步

24、阶段，中国移动、中国联通等都将 LBS 作为其未来发展的潜力业务。国内手机用户的庞大规模及其进一步普及将为我国 LBS 服务的发展提供长期支持。2011 年 7 月 1 日，MarketResearch 发布的World GPS Market Forecast to 2013预计，到 2013 年全球基于 GPS 的 LBS 市场规模将达到 100 亿美元。（二）四大卫星导航系统各具特色目前全球导航系统委员会（ICG,International Committee on GNSS）确定的四大全球卫星导航系统，即美国的 GPS、俄罗斯的 GLONASS(格洛纳斯)、欧洲的 GALILEO(伽利略

25、)及中国的北斗（COMPASS）卫星导航系统。GPS 是目前唯一全面运行的卫星导航系统，占据全球卫星导航产业的主要地位，拥有庞大的相关产业链。俄罗斯的 GLONASS 系统,请务必阅读正文之后的免责条款部分,第 7 页共 39 页,但,table_page北斗产业报告以及我国的北斗卫星导航系统均已运营，具备一定的市场规模。欧洲的 GALILEO 系统之前一直处于缓慢的发展中，2014 年将具备初始服务能力，届时将提供三种服务：公开服务（免费）公共特许服务、搜索与救援服务，目前在整个产业中占比较小。GLONASS、GALILEO 和北斗系统近期发展速度较快，都在积极部署新一代的卫星导航系统，整体

26、指标和 GPS 相比各有优劣。总体上，全球卫星导航系统呈现以 GPS 为主（占据 90%以上应用市场份额），其他三家赛跑的格局。1、美国 GPS 系统发展最早，引领卫星导航产业全球定位系统是美国从 20 世纪 70 年代开始研制，历时 20 年，耗资 200 亿美元，于1994 年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。是继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大的空间计划。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测、应用通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成部分。卫星导航定位系统涉及

27、政治、经济、军事等领域，对维护国家利益具有重大意义GPS 系统具有以下特点：全球、全天候工作，能为用户提供连续、实时的三维位臵、三维速度和精密时间。不受天气的影响。定位精度高，单机定位精度优于 10 米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。功能多，应用广随着人们对 GPS 认识的加深，GPS 不仅在测量、导航、测速、测时等方面得到更广泛的应用，而且其应用领域不断将扩大。正如人们所说：“GPS 的应用，仅受人们的想象力制约。”GPS 问世以来，已充分显示了其在导航、定位领域的霸主地位。许多领域也由于 GPS 的出现而产生革命性变化。目前，几乎全世界所需要导航、定位的用户，都被 GPS 的高精度

28、，全天候，全球覆盖，方便灵活和优质价廉所吸引。2、俄罗斯 GLONASS 系统一波三折，逐步雄起作为国家安全和经济社会的核心基础设施，各国纷纷研发独立的卫星导航系统以摆脱对他国的依赖性。1976 年，苏联正式启动 GLONASS 导航卫星系统项目的研发，旨在实现全球定位军民两用服务，并提供高精度的三维空间和速度信息，以及授时服务等。但由于苏联解体等多种原因的影响，整个系统直到 1993 年 9 月 24 日才正式启动。目前，GLONASS 导航卫星系统主要包括 3 中型号，分别是 GLONASS、GLONASS-M 以及GLONASS-K。其中，首颗 GLONASS 于 1982 年 10 月

29、 12 日发射，基于快讯-1000（Express-1000）卫星平台发射，寿命仅 3 年。首颗 GLONASS-M 于 2003 年 12 月 10 日升空。在 GLONASS 卫星基础上，GLONASS-M 进行了导航信号的现代化及调整导航信号频段等改进。同时由于星钟和其他关键元器件性能指标的改进，卫星寿命也从 3 年延长到 7 年，并增加了太阳翼的定位精度，改进了动态定位模型，减少了不可预测的加速度抖动；但 GLONASSM 卫星仍采用 Express1000 平台，卫星质量达到了 1400kg。而GLONASSK 卫星则采用由俄罗斯和法国联合研发的、完全基于无压力平台的 Express

30、1000 改进型号，这种平台将可以同先前的 Express1000 模型平台的规范进行标准对接。设计使用寿命达到 1012 年。截至目前，GLONASS 系统额定的 24 颗卫星已全部在轨工作，另有颗在轨备份，俄卫星导航已实现全球覆盖。未来 2 至 3 年内，“格洛纳斯”全球卫星导航系统在轨工作的卫星数量将增加到 30 颗，大大提高“格洛纳斯”系统的导航精度，改善其在城市环境中的性能，到 2020 年 GLONASS 系统导航精度将达 0.6 米。,请务必阅读正文之后的免责条款部分,第 8 页共 39 页,，、,table_page北斗产业报告3、欧洲 GALILEO 系统民用属性定位，欲叫板

31、 GPS伽利略系统是欧洲自主独立的全球多模式卫星定位导航系统,提供高精度、高可靠性的定位服务,同时它实现完全非军方控制和管理,是世界上第一个基于民用的全球卫星导航定位系统。2002 年 3 月,欧盟成员国正式启动伽利略卫星导航系统,目的是打破美国的 GPS 对全球导航定位市场的垄断地位。系统计划到 2013 年建成。根据原定设想,建成后的“伽利略”将成为 GPS 最有力的竞争对手。“伽利略”卫星定位系统将包括 30 颗卫星,大于 GPS 的卫星数量,因而有更广的覆盖面积,其发射的信号即使在极地区域也能获得正常接收。其次,“伽利略”的定位精度较 GPS 要提高一个数量级,达到误差不超过 1 m。

32、而最令人瞩目的,是“伽利略”系统有更强的兼容能力,它可以和 GPS、俄罗斯的“GLONASS”实现多系统协同定位,使传递的信号更清晰、更快捷,从而能为用户提供更广泛的服务。同时伽利略系统能够保证在许多特殊情况下提供服务,即使定位失败也能够在几秒钟内通知用户,对安全性有特殊要求的情况,如:火车、汽车导航、飞机着陆等,伽利略系统具有得天独厚的应用优势。然而伽利略计划发展一直不够顺利,先是第一阶段计划超支,然后是参加国之间的利益分配问题及伽利略商业运作模式如何实现等问题,使得伽利略计划滞后于计划近 6 年,总投资也已从最初设想的 30 多亿欧元增加到近 50 亿欧元,投资方式也由初期的公私合伙经营(

33、PPP)方式改为目前由欧盟独家投资。欧盟目前已全面接管伽利略的工作。2008 年 4 月,欧盟立法机构欧洲议会通过伽利略计划的最终部署方案,为伽利略的发展铺平道路,标志着为期 6 年的伽利略计划基础设施建设阶段正式启动。2011 与 2012 年相继发射四颗卫星构成一个四星小星座，从而使 GALILEO 系统顺利进入系统验证和微调阶段。2013 与 2014 年在详细的系统验证基础上，GALILEO 系统将继续发射 14 颗卫星。届时，系统将具备初始运营能力。按照导航计划，GALILEO 系统在2014 年具备初始服务能力，届时将提供三种服务：公开服务（免费）、公共特许服务、搜索与救援服务。4

34、、我国北斗系统后起之秀，跻身四大北斗卫星导航定位系统（BeiDou（Compass)Navigation SatelliteSystem）是中国自主研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统 CNSS）是继美国的全球定位系统（GPS）俄罗斯的 GLONASS 之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航定位系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，其建设与发展则遵循开放性、自主性、兼容性、渐进性 4 项原则。我国正在建设的北斗卫星导航系统空间段由 5 颗静止轨道卫星和 30 颗非静止轨道卫星组成，提供两种服务方式，即开放服务和授权服务（二代系统）。开放服务是在服务区免费提供定位、测速

35、和授时服务，定位精度为 10m，授时精度为 50ns，测速精度 0.2m/s。2012 年 12 月 27 日，北斗二代宣布正式运营；2020 年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。二、GPS 卫星导航系统及其产业发展概况GPS 是 Global Positioning System（全球定位系统）的首字母缩写。简单地说，这是一个覆盖全球的卫星系统，该系统至少由 24 颗卫星组成，这样便保证在任何时刻，地球上,请务必阅读正文之后的免责条款部分,第 9 页共 39 页,table_page北斗产业报告任意一点都可以同时观测到 4 颗卫星，从而为该观测点提供三维定位信息（经度、维度以及高度）和时

36、间信息，进而实现导航、定位和授时功能。GPS 是 20 世纪 70 年代由美国陆海空三军在各种定位导航系统（如 TRANSIT，TIMATION 和 621B 计划等）的基础上联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。最初，其主要目的是为陆、海、空三军提供实时、全天候和全球性的导航服务。但是随着大众对定位导航服务需求的不断增加，GPS 在民事应用中扮演者越来越重要的角色。与此同时，该系统也被用于情报收集、核爆监测和应急通讯等军事目的。而 GPS 所具有的高精度、高效率和低成本等优点，使其在各类大地测量、控制网的加强改造和建立以及大型构造物的变形测量中得到了较为广泛的应用。（一）GPS 卫星导航系统

37、概况1、GPS 的构成GPS 全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分GPS 星座；地面控制部分地面监控系统；用户设备部分GPS 信号接收机。图表 2：GPS 卫星系统组成部分示意图资料来源：网络公开资料、宏源证券研究所1）空间部分GPS 的空间部分是由 24 颗工作卫星组成，它位于距地表 20200 km 的上空，均匀分布在 6 个轨道面上(每个轨道面 4 颗)，轨道倾角为 55 度。此外，还有 4 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到 4 颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图像。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS 卫星产生两组电码，一组

38、称为 CA 码；一组称为 P 码，P 码频率较高，故不易受干扰，定位精度高，因此受美国军方管制，并设有密码，一般民间无法解读，主要为美国军方服务。CA 码电码频率较低，开放为民用，并且由于人为加入的干扰信号（SA）而具有较低的精度。但是随着 GPS 系统的更新换代，现在空间部分共有 31 颗卫星在轨。2）地面控制部分地面控制部分由 1 个主控站，5 个全球监测站和 3 个地面注入站组成。控制部分由 1,请务必阅读正文之后的免责条款部分,第 10 页共 39 页,。,table_page北斗产业报告个主控站，5 个全球监测站和 3 个地面注入站组成。主控站即卫星操控中心，其本身也是监控站，任务是

39、收集各监控站送来的数据，计算卫星轨道和钟差参数并发送到各注入站。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接收机，监测站将取得的卫星观测数据，包括电离层和气象数据，经过初步处理后，传送到主控站。注入站将主控站送来的卫星星历和钟差信息每天一次注入卫星的存储器中。如果某注入站发生故障，那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间，但导航精度会逐渐降低。3）用户设备部分用户部分即 GPS 信号接收机。其主要工作原理是通过接收机天线解调出卫星轨道参数等数据，并利用接收机的微处理器按定位解算方法计算出用户所在位臵的三维信息、速度以及时间等信息。GPS 接收机硬件和机内软件以及 GPS 数据的后处

40、理软件包构成完整的 GPS 用户设备。其中硬件一般由主机、天线和电源组成。2、GPS 发展阶段第一阶段为方案论证和初步设计阶段（1973 年到 1978 年），该阶段共发射了 4 颗试验卫星，研制了地面接收机及建立地面跟踪网。第二阶段为全面研制和试验阶段（1978 年到 1985 年），期间又陆续发射了 7 颗试验卫星，研制了各种用途的接收机。实验表明，GPS 定位精度远远超过设计标准。第三阶段为实用组网阶段。1989 年 2 月 4 日第一颗 GPS 工作卫星发射成功，表明GPS 系统进入工程建设阶段，1993 年底实用的 GPS 网即（21+3）GPS 星座已经建成，以后根据计划更换失效的

41、卫星。第四阶段是 GPS 现代化的阶段（2005 年至今）第三代 GPS 将加强国际间（Galileo、GlONASS）的合作开发，卫星的使用寿命也将增加。除此之外，还在 L1 的基础上又新增加了两个民用信号（L2 和 L5），而且计划在 Block III 卫星投入使用后再增加一个民用信号（L1C），进一步满足大众的使用需求。图表 3：GPS 卫星系统发展历程资料来源：网络，宏源证券研究所（二）美国 GPS 产业发展概况,请务必阅读正文之后的免责条款部分,第 11 页共 39 页,table_page北斗产业报告1、GPS 产业链概况自从 GPS 全面运行后，卫星导航定位行业逐步形成了完整的

42、产业链，主要包括基础设施、基础类产品、终端产品、系统集成与运营服务五个部分。图表 4：GPS 产业链资料来源：宏源证券研究所基础设施是指提供定位信号的卫星系统，也就是 GPS 系统中的空间部分以及控制部分，包括卫星制造和卫星发射。基础类产品是卫星导航应用产业的核心基础，包括硬件（元器件）、软件和地图数据三部分，其中硬件部分包括天线、功放、射频处理模块、低噪放、基带处理模块等；软件则包括基础平台软件和应用软件。终端产品包括各类面向不同用户群体的卫星导航定位接收设备，如车载设备、便携式设备、授时设备以及航空、航海、测量等专业设备。系统集成是将不同功能的软件、硬件产品集成在一起基础上，针对用户的特定

43、业务需求，设计和开发专门定制的业务应用软件，从而为用户提供一个完整的系统解决方案。运营服务为用户提供入网注册服务、导航定位服务及基于位臵的服务。从服务用户类型来看，运营服务可分为面向大众用户和专业用户的信息服务两大类，分别由移动运营商以及专业性、综合度较高的专业化导航公司运营。2、GPS 应用发展过程：从军用到民用的过程过去，GPS 仅用于某些专业化或高科技领域，诸如军事、航空以及航海领域的应用。但随着卫星技术的发展以及限制政策的逐步放宽，GPS 逐渐将其应用领域从最初的军事应用扩展到商业和以民用为导向的活动中。今天，随着便携式设备和无线通信技术的普及化，加之可以免费使用整合了地图数据的卫星信

44、号，GPS 精确、实时的定位功能逐渐融入到人们的日常生活。,请务必阅读正文之后的免责条款部分,第 12 页共 39 页,。,table_page北斗产业报告图表 5：GPS 应用的发展过程资料来源：网络公开资料，宏源证券研究所（1）诞生于军事上世纪 60 年代，美国陆海空三军都在分别研制自己专用的导航系统和设备（如 Transit、Timation 以及 621B 计划）美国国防部出于节省开支以及防止导航系统分散化发展的原因，希望开发一种全天候、可连续使用、高精度，而且是面向各类人群的定位、导航系统。GPS 系统在 Transit 和 Timation 的基础上便应运而生。在 GPS 发展初期

45、，该计划的资金供应并不稳定。这是因为 GPS 是一个支持系统而非标准武器系统，所以就不具备标准武器系统所具有的优点（清晰的发展目标、任务以及良好的设计概念等）。而且当时军方对于该系统价值的认识远不如对坦克或飞机价值的理解来得那么直观。因此，1979 年国防部长办公室决定从 1981 至 1985 年的预算中削减 5 亿美元（约占总预算的 30%）。此事使得 GPS 计划的结构被重新调整而且被迫放弃 Block II系列卫星的发展。但是另一方面，此事也使得管理当局（JPO）认识到出售各种 GPS 服务的必要性，而这在客观上也促进了 GPS 应用的发展。GPS 遇到的另一个挫折是 1986 年挑战

46、者号航天飞机事故。在当时，作为 GPS 卫星的唯一的发射工具，该事故导致第二代 GPS 卫星（Block II）发射延迟 24 个月。此次事故后，JPO 决定将 Delta II 推进系统作为 GPS 发射工具。1990-1991 年海湾危机，作为 GPS 在战争条件下的第一次主要测试，消除了之前对于 GPS 重要性和用途的怀疑。在整个战争中，尽管平均每个陆军机动单位（如坦克、机械化步兵团、装甲部队等）至少配备一部 GPS 接收器，但是对于 GPS 接收机的大量需求迫使军方紧急增加了超过 1 万部商业 GPS 接收机的订单。从海湾战争开始，美国多次在维和以及军事行动中运用了 GPS 系统。民用

47、接收装臵的导航功能和军用装臵完全一样，只不过不能识别军用加密信号而已。因此，到了“沙漠盾牌”军事行动的时候，美国国防部就提前购买了数千套民用 GPS 接收装臵装备各参战部队，占到了所有的 5300套接收装臵的 85%。进入到 21 世纪后，GPS 在军事应用的投入依然不断增加，其在利润方面的贡献也是逐年增加。,请务必阅读正文之后的免责条款部分,第 13 页共 39 页,table_page北斗产业报告,图表 6：GPS 设备在军事领域的出货量资料来源：NDP Consulting 的报告 The Economic Benefits of CommercialGPS Use in the U.S

48、.and The Costs of Potential Disruption,图表 7：GPS 设备在军事领域的利润资 料 来 源：NDP Consulting 的 报 告 The Economic Benefits ofCommercial GPS Use in the U.S.and The Costs of Potential Disruption,2005-2010 年，GPS 设备的出货量由 267.4 万部增长到 468.8 万部，年均复合增长率达到 11.88%。,图表 8：2005-2010 年 GPS 设备在各领域利润对比资料来源：NDP Consulting 的报告 The

49、 Economic Benefits of CommercialGPS Use in the U.S.and The Costs of Potential Disruption,图表 9：2005-2010 年 GPS 设备在各领域出货量资 料 来 源：NDP Consulting 的 报 告 The Economic Benefits ofCommercial GPS Use in the U.S.and The Costs of Potential Disruption,2005-2010 年 GPS 设备在北美地区军事领域的市场规模由 32.4 亿美元增长到 78.89 亿美元，年均产业

50、规模约为 53.60 亿美元，占 GPS 设备在北美地区年平均总体产业规模的16%。在最近十年间，军事应用出货量所占比例逐渐降低，但是由于军事设备的单价并未降低，原因可能是接收机的功能不断强大，能够满足更多的军事需求，美军开始在越来越多的领域使用 GPS 制导武器，所以在整体行业的利润中，由军事领域所带动的利润反而逐年增长。而随着专业领域和大众领域中接收机单价的逐年降低，其出货量则稳步提升，但是大众领域在利润方面的贡献则不断减少。随着现代战争对信息化要求的提高，各国军队作战实力更多的体现在军队信息化装备,请务必阅读正文之后的免责条款部分,第 14 页共 39 页,table_page北斗产业报