通信行业北斗与高精度系列报告之二：高精定位风口将至，北斗运营群雄逐鹿

中信证券研究部2020年10月31日北斗与高精度系列报告之二高精定位风口将至，北斗运营群雄逐鹿顾海波 首席通信分析师梁程加 通信高级分析师陈俊斌 首席制造产业分析师付宸硕 首席军工分析师图片来源：北斗卫星导航系统官网、千寻位置、中国移动1核心观点：高精定位需求旺盛，北斗运营商群雄逐鹿事件：2020年10月22日，中国移动在“5G新基建·智驾新未来”5G自动驾驶峰会上发布了全球最大的“5G+北斗高精定位”系统。该系统将通过5G网络实时提供亚米级、厘米级、毫米级高精度定位服务。中国移动同时启动国家5G新基建车路协同项目；10月29日，百度地图率先与中国移动达成深度合作，成为业内首家支持中国移动消费级手机精准定位系统的地图厂商。北斗三号组网完成，高精度应用需求旺盛。2020年6月23日，中国北斗三号导航系统的最后一颗全球组网卫星被送入轨道，北斗三号系统组网完成。基于我国自主研发的北斗系统，能够实现全球<10米、亚太<5米的定位精度。然而自动驾驶、智慧农业、智慧城市、位移监测等高精度定位应用场景下往往需要厘米级精度，仅依靠卫星，难以满足行业需求。而基于RTK技术的地基增强系统，成为实现高精度定位的“利器”。我们认为随着高精定位需求增长、终端价格下降，覆盖全国的北斗运营商有望诞生 背靠阿里、中国兵器工业集团的千寻位置已具备量产级能力的高精度定位能力，19年估值130亿元 背靠四维图新、中国电信、腾讯的六分科技，计划在全国组建2000+的地基增强站 海格通信的子公司星舆科技，力图构建“云-网-端”三位一体的精准时空体系 强势入场的中国移动，依靠自建4400+增强站和共享自然资源部3100+增强站，有望组建全球最大“5G+北斗高精定位系统”nMsRpRwPpOmMpQpMsNmQoPaQbP9PsQmMmOpPlOrQqRfQqQmO8OtRsQMYpMmMxNsRoO目录CONTENTS21. 卫星定位：如何达到厘米级精度？2. 北斗运营：为何重要性逐步凸显？3. 行业应用：怎样判断高成长赛道？4. 竞争格局：谁能领跑高精度市场？3四大全球卫星定位导航系统资料来源：北斗卫星导航系统官网，中信证券研究部世界四大全球卫星导航系统名称北斗GPSGLONASSGalileo所属国家中国美国俄罗斯欧盟建设进展2020年6月完成北斗三号系统星座部署1994年GPS系统建成，目前研制第三代GPS目前轨道星座拥有27颗卫星计划2020年将30颗卫星发射完毕卫星星座数目35颗（27MEO+3IGSO+5GEO）32颗MEO24颗MEO30颗MEO服务对象军民两用军民两用军民两用主要民用定位精度军用1米，民用10米军用1米，民用10米民用10米民用1米授时精度20ns30ns民用50ns-测速精度0.2m/s民用0.1m/s民用0.2m/s-特点安全性强，精度高，支持短报文通信发展成熟、精度高，但受美国控制建设较早，但受国内经济部分拖累建设受英国脱欧与欧盟复杂管理影响，精度高但受美国控制4卫星导航定位系统工作原理四颗卫星定位原理卫星导航定位：四颗及以上卫星确定位置 一颗卫星向物体发信号，只要用单程传输时间（T1）乘以传输速度（V1），即可算出这颗卫星到物体之间的距离D1 三颗卫星同时向一个物体发信号，可算出三颗卫星到物体之间的距离：D1,D2,D3。以卫星为圆心、距离为半径作球，三个球面相交于一点，从而确定物体的纬度、经度和高程 由于接收机时间与卫星原子钟时间存在同步误差，求解方程中增加时间误差的待定变量，因此利用四颗卫星数据，从而同时解出纬度、经度、高程和时间四个未知数，最终实现卫星定位然而仅依靠卫星定位，精度无法满足要求，有时甚至出现高达几十米的误差误差原因：卫星工作受到多因素干扰，比如卫星信号穿过电离层、对流层时会发生折射，信号射到建筑上会发生反射，这都会导致信号传播时间计算有误。而卫星信号传播速度近似于光速，极小的时间偏差都会导致定位出现很大的误差资料来源：CSDN，中信证券研究部·影响卫星导航系统定位结果的误差源资料来源：CSDN，中信证券研究部·卫星轨道误差电离层对流层卫星钟差天线相位变化接收机钟差接收机综合误差5解决卫星定位误差问题——星基/地基增强系统星基增强系统（SBAS）通过地球静止轨道卫星搭载卫星导航增强信号转发器，可以向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进资料来源：北斗卫星导航系统官网、千寻位置、CSDN，中信证券研究部·星基增强系统地基增强系统（GBAS）通过地面连续运行参考站（CORS）等提供差分修正信号，可达到提高卫星导航精度的目的，优化后的定位精度可以从毫米级至亚米级不等地基增强系统地基增强系统星基增强系统服务对象地面应用航空和航海应用(空中和海上不方便建立连续运行参考站)定位原理相对定位绝对定位差分技术局域差分技术广域差分技术通讯方式通过网络，双向传输通过卫星，单向传输覆盖范围局域覆盖全球覆盖初始化速度10秒左右20分钟左右定位精度厘米级米级、亚米级用户数量有限制无限制网络要求需稳定网络传输无要求地基增强系统和星基增强系统的区别星基增强系统是地基增强系统的重要补充，地基增强系统是实现高精度定位的核心6地基增强系统原理——差分定位技术终端通过接收地基增强系统的差分修正信号，从而实现定位精度的大幅提高差分定位技术：终端通过接收地面基准站网提供的差分修正信号、达到提高卫星导航精度的目的，优化后的定位精度可以从毫米级至亚米级不等地基增强系统减小定位误差工作原理： 在地面建立已知精确坐标(x,y,z)的地基增强站，之后再用卫星对基站进行定位，得到地基增强站的实时坐标(x1,y1,z1) 因受多因素干扰，两者之间存在综合定位误差。通过计算地基增强站精确坐标和实时坐标之间的差值，从而计算出综合定位误差 在地基增强站几十公里内，对流层、电离层对卫星定位误差的影响相似，所以只要将综合定位误差实时播发给范围内的终端，终端就可以在卫星定位时，把定位误差考虑进去资料来源：千寻位置、CSDN、北斗卫星导航系统官网，中信证券研究部·卫星定位存在误差地基增强站实时播发综合定位误差地基增强站未考虑综合定位误差的错误位置7RTK差分技术：实时+厘米级定位位置差分技术伪距差分技术RTK载波相位差分精度5米左右1-3米1-3厘米高精度GPS测量主要方法差分定位技术分类基准站直接将真实值与测量值的差值作为差分修正量将伪距测量的修正量作为修正值传递给移动站进行差分处理基准站实时地将测量的载波相位观测量、伪距观测量、基准站坐标等信息传递给移动站基准站移动站通信网络卫星一种简易的利用RTK载波相位差分技术进行定位的系统组成RTK的特点：实时+厘米级定位（以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度）卫星北斗/GPS/伽利略/GLONASS基准站接收卫星信息，通过通信网络将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站通信网络2/3/4/5G移动通信网络、气象专网、电台等移动站接收基准站的数据，采集GPS观测数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，1秒内给出厘米级定位结果资料来源：千寻位置、CSDN、北斗卫星导航系统官网，中