来源：金融界网站

作者：国泰君安通信团队

年汶川地震发生后的第五个小时，中国首批武警到达重灾区，并通过北斗卫星导航的用户终端机，为灾区发出了第一束急救信号。

数日后，又一批携带了北斗终端机的部队进入汶川境内，一路将侦测到的灾情准确发回了总部，为后续部队的救援工作提供了宝贵的决策依据。

在此之前，北斗系统长期隐藏在军用领域，并不为外界所熟知。而在汶川，北斗一战成名。

这其中的原因，与北斗先进的技术不无关系。

普通的GPS系统只能接受卫星发出的信号，但无法向卫星发射信号，换句话说，GPS只能让用户知道自己在哪里。

而北斗独创的”短报文“功能，则在此基础上实现了导航+通信的功能。用户不仅可以知道自己的位置，还可以把自己的位置通过字的信息发射回卫星，向外界传达。

这意味着，即便在没有任何通讯信号的海洋、沙漠，或者通信基站遭到破坏（地震、洪水）的地方，比如汶川这种情况，只要你拥有一台北斗终端，就可以与外界进行紧急通讯，获得生的希望。

这种“短报文”服务，正是全球第三代导航系统的初步特征，而北斗卫星，是当时世界四大卫星导航系统中唯一拥有该功能的。

那时，距离第一颗北斗卫星一飞冲天不过短短8年。

在之后的岁月里，一颗颗自主研发的卫星被送上太空，直至今年6月，北斗三号组网阶段的最后一颗卫星也发射在即。

20年间，从“技术不强”、“低人一等”的饱受诟病，到如今“超高精度”、“双向通信”的崭露锋芒，多个北斗基站早已遍布全国，上万台套设备组成“一张网”，可提供实时厘米级高精度服务。

在等待北斗最后一颗卫星发射上天之际，国泰君安通信团队发布深度报告，与我们分析了中国第三代北斗卫星导航系统，是如何一步步从弱小走向强大，站上导航霸主GPS的对手位的。

01

汶川一战成名

“复移小凳扶窗立，教识中天北斗星。“

自古以来，北斗星就是中国民众判断方向的重要工具之一，而北斗也因此成为中国自主研发卫星导航系统的简称。

为了逐渐消解美国开发的GPS系统给我国国防安全带来不可控的外部风险，年，国家启动了北斗导航系统的建设。

▼非国产的GPS系统安全信用堪忧

数据来源：人民日报，新华网，路透社，国泰君安证券研究

历经20多年，我国目前总共发射了54颗（截至年3月9日）北斗卫星，并经历了3次技术迭代。

#第一步，北斗卫星导航试验系统（-），又称北斗一号，形成区域有源服务能力。

#第二步，北斗区域卫星导航系统（-），又称北斗二号，形成区域无源服务能力。

#第三步，北斗全球卫星导航系统（-），又称北斗三号，形成全球无源服务能力。

▼北斗卫星导航体系发射历程

数据来源：beidou.gov.cn，国泰君安证券研究

*注：年6月，第55颗北斗卫星发射延迟。

02

全球第三代导航系统

初露锋芒

目前，世界上一共有4个相对成熟、知名度较高的卫星导航定位系统，分别是中国北斗卫星导航系统（BDS）、美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GNSS）和欧盟研制伽利略卫星导航系统（GSNS）。

但严格来说，目前除了北斗系统具备这种双向通信的功能之外，其他三种导航系统目前还停留在卫星向用户单向发射信号的第二代导航技术阶段。

▼全球四大卫星导航系统

GPS领先，北斗赶超

数据来源：中国卫星导航学术年会，国泰君安证券研究

值得留意的是，美国的GPS也正在研制并部署三代卫星。

年，由洛克希德.马丁公司和波音公司共同承担的GPSIII卫星计划，原定于当年交付及发射，导航精度将提升一个数量级，并有望引入北斗导航中的双向通信功能，以确保GPS导航系统在全球技术的领先地位。

但因研制进展不顺，首颗卫星的发射时间一再拖延，最终推迟至年12月底发射，发射过程也不顺利，发射卫星升空的火箭型号几经变动。

GPSIII虽然在性能上将得到很大的提高（精度将比GPSII提高三倍，抗干扰能力是GPSII的8倍），但目前仅仅发射了2颗三代卫星，并不能对全球精度有明显的提升，而第3颗三代卫星的发射因疫情原因推迟。

不过美国的步伐并没有停止。

据了解，美国计划在年完成三代卫星建设的第一周期，在年将三代卫星全球网络组建完毕。

但在近3-5年，预计GPS都难以达到三代的各种精度值。

目前在技术端，北斗三号与GPSII性能各有千秋，北斗系统与GPS系统差距逐渐缩小，且北斗在亚太地区具有定位精度优势。

▼目前，北斗与GPS

在性能上差距逐渐缩小

数据来源：国泰君安证券研究

03

对标GPS

万亿产业空间

早在北斗二号的建设阶段，美国GPS行业的产值已达千亿美元规模。

在卫星端，GPS全球组网已经完成，海外基地遍布全球，按计划发射GPSII的60颗卫星，逐步推进GPS在轨卫星的现代化，提升其定位、测速及授时精度。

在产业端，GPS龙头企业，如美国的天宝Trimble（天宝）公司、加拿大的NovAtel（诺瓦泰）公司坐享先发优势的红利，在全球建立起垄断式卫星导航产品供应体系。

GPS系统占据了超过全球市场90％以上的份额，并建立起庞大的产业链，为美国带来巨大的利润。而GPS民用市场的盈利成功反哺军用，是实现军用GPS快速迭代的重要保障。

美国RTI报告显示，自GPS投入使用以来至年，其全球民用领域应用与服务产生经济效益高达14万亿，平均每年增加亿美元效益，其中90％的贡献来自于最近10年GPS在全球应用完全铺开、取得全球卫星导航市场垄断地位之后的阶段。

如果对照GPS近年的发展，一方面从本国来看，北斗系统也有望成为中国民用和商用赖以生存的定位系统；另一方面，北斗系统产品有望立足一带一路，逐步向全球应用渗透，未来成长空间巨大。

中国虽然在导航领域起步较晚，还未在终端设备、位置服务商等环节中形成具备全球实力与话语权的大公司，但随着技术迭代、政策推动、海外推广，预计中国将从北斗市场获得巨大经济效益。

▼GPS民用领域累计经济效益

总计超14万亿元

数据来源：RTI，国泰君安证券研究

而中国有望成为全球GNSS市场的增长引擎。

根据GSA数据，未来十年亚太地区的GNSS终端保有量将占全球总量的53.5％，产值将达到亿欧元，约占全球1/3，并保持持续增长。

北斗卫星导航系统