卫星产业拆解

钻石研报
2022-09-07

摘自:中信证券《卫星产业:研究框架》。

一、市场空间。

1、全球卫星产业规模持续增长,未来发展保持乐观。

全球卫星产业规模持续壮大,占航天经济总收入比重保持在70%以上。2014年,全球航天经济收入规模为3227亿美元,2021年增长至3860亿美元,期间总体保持稳健的个位数增长;2014年,全球卫星产业规模为2460亿美元,2019年以前增速均在2%以上,此后受疫情以及产业结构调整等因素影响,2019、2020年出现增长停滞,2021年又实现同比增长3%,卫星产业规模达到2790亿美元。美国卫星产业协会对未来全球卫星产业的发展保持适度乐观,认为疫情后将迎来航天产业内各细分产业重新整合的机会。

2、地面设备制造业、卫星服务业为全球卫星产业主体。

根据美国卫星产业协会报告,2021年全球卫星制造业、发射服务业、地面设备制造业、卫星服务业收入分别为137亿美元(同比+12%)、57亿美元(同比+8%)、1420亿美元(同比+5%)、1180亿美元(同比+0.2%)。

卫星制造业:伴随卫星制造和发射技术进步,各国近地轨道卫星大规模部署,预计卫星制造业将在卫星需求爆发的趋势中率先受益。

发射服务业:商业力量逐步崛起,2021年,商业卫星行业将1713颗商业卫星送入轨道,同比增长40%以上。

地面设备制造业:主体为卫星导航设备,还包括卫星电视设备、网络设备等。

卫星服务业:近年来,卫星电视直播和广播增长承压;但受远程办公等因素催化,预计未来增长点体现在卫星宽带、移动通信、遥感等领域。

3、我国卫星产业下游应用领域中卫星导航产值最高。

二、上游制造。

1、卫星由卫星平台和有效载荷组成。

卫星由卫星平台和有效载荷组成。卫星平台指保障卫星和有效载荷在空间正常工作的系统,除更新换代外,卫星平台设计在一段时期内保持相对稳定,以小幅改良调整为主;有效载荷也称为专用系统,指与卫星执行任务直接有关的仪器、设备或系统。除卫星本身以外,完整的卫星工程系统还包括发射场系统、运载火箭系统、测控系统等。卫星研制类企业的业务类型包括卫星总体研制、卫星载荷研制、卫星配套研制、星上基础元器件支持服务等,技术壁垒高。

2、卫星整体研制主要由航天科技、航天科工等国家队承担。

航天科技具备研制各类卫星的能力,技术水平、应用水平及寿命、可靠性逐步达到国际先进水平。自1970年以来,航天科技集团先后研制交付200余颗各类卫星,形成通信、导航、遥感、科学探测与技术测试等卫星系列,承担了北斗导航卫星、高分辨率对地观测系统中天基系统、探月工程月球探测卫星等重大研制任务。

航天科工具备独立研制各类典型空间飞行器及平台的能力,以商业化模式发展航天产业。2017年,航天科工自主研制的天鲲一号发射成功,拓展了我国小型低轨通用卫星平台型谱;2022年,天鲲二号发射成功。航天科工具备年产百颗1吨级以下通用卫星的能力。“十四五”期间将推进行云工程系统第二阶段建设、航天星云即时遥感共享星座建设、全球掩星气象探测星座建设。2022年力争实现12颗以上卫星发射入轨,面向应急监测、气象预报等多领域提供卫星数据定制化服务。

3、政策驱动下,商业力量投身卫星研制。

长光卫星等是商业航天产业链中卫星研制环节的重要参与者。长光卫星是我国第一家商业遥感卫星公司,由吉林省政府、中科院长春光机所、社会资本以及技术骨干出资成立,建立了从卫星研发与生产到提供遥感信息服务的完整产业链,“吉林一号”星座是长光卫星在建的核心工程,目前有54颗卫星在运行,计划今年下半年发射27颗,“十四五”末超300颗,为农林生产、环境监测、智慧城市、地理测绘、土地规划等领域提供高质量的遥感信息和产品服务。此外,银河航天通过敏捷开发、快速迭代模式,规模化研制低成本、高性能的低轨宽带通信卫星,联合创始人刘畅表示,银河航天单颗卫星研制成本已降至千万量级,是传统同类产品的十分之一。

4、部分上市公司参与卫星上游制造环节的元器件研制。

佳缘科技数传、测控硬件应用于主流军用卫星,保障无线通讯安全;铖昌科技推出星载相控阵T/R芯片系列产品;航天电子研发设计了军民用集成电路器件产。

佳缘科技(301117.SZ):测控产品和GPU架构的数传设备产品。

航天电子(600879.SH):军民用集成电路、传感器、继电器、电连接器、微波器件、精密机电产品等器件产品。

欧比特(300053.SZ):微小卫星电子系统一体化平台、卫星控制平台计算机。

华力创通(300045.SZ):卫星通信导航基带芯片。

雷科防务(002413.SZ):星上实时处理关键装备(遥感)等系列化产品;商业遥感卫星接收系统、向地面站提供的天伺馈分系统、射频分系统、数据预处理分系统、运维管理软件。

亚光科技(300123.SZ):核心产品应用于军用卫星、民用卫星的有效载荷,包括北斗系列、鸿雁、虹云工程和国网星众多批次、通信、遥感、相控阵/合成孔径雷达等。

火炬电子(603678.SH):控股子公司广州天极形成微波芯片电容器、薄膜电路、微波无源集成器件、微波介质频率器件。

铖昌科技(001270.SZ):星载和地面用相控阵T/R芯片系列产品。

臻镭科技(688270.SH):电源管理芯片已应用于低轨通信卫星区域防护、预警、空间目标监测雷达;微系统及模组应用于通信卫星和机载载荷。

三、上游发射。

1、涉及火箭制造与发射服务两个环节。

运载火箭主要由结构系统、动力装置系统、控制系统组成,三大系统称为主系统。主系统工作可靠与否将直接影响运载火箭飞行的成败。此外,还有一些不直接影响飞行成败并由箭上设备与地面设备共同组成的系统,例如遥测系统,外弹道测量系统、安全系统和瞄准系统等。

我国航天器主要通过酒泉、西昌、太原、文昌四大发射场发射。其中,酒泉发射场是我国目前唯一的载人航天发射场,主要承担返回式卫星的发射、载人航天工程和航天员应急救生等任务;太原发射场通常发射气象、资源等太阳同步轨道卫星;西昌发射场主要承担地球同步轨道卫星,导航、通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务;空间站各舱段以及天舟货运飞船将从文昌发射场出征太空。

2、航天科技集团长征系列运载火箭具有国际竞争优势。

长征系列运载火箭已执行430余次发射任务,先后把700多个航天器送入太空。据中国工业报报道,长征系列运载火箭具有可靠性高、性价比优等优势。无论执行高低轨任务,其价格均远低于国外一次性运载火箭。相较于SpaceX可重复使用的猎鹰9,执行低轨任务的“长征二号丙”等的发射价格与之相当,执行高轨任务的“长征三号乙”等的发射价格仍低于猎鹰9。后续,围绕可重复使用运载火箭、重型运载火箭,航天科技集团还将加紧进行技术攻关。

3、商业航天发射服务兴起,民营力量奋进。

科工火箭是我国首家专业提供商业航天发射服务的公司,2016年注册成立。截至2022年8月,航天科工“快舟”系列运载火箭已成功完成13次商业发射服务,将23颗卫星送入预定轨道。2022年6月,科工火箭B轮募资15.855亿元,主要用于固体运载火箭研发及性能提升、液体动力关键技术攻关及发动机研制、研发保障条件建设等。

民营力量方面,蓝箭航天等厂商进军火箭研制与发射领域。2019年7月25日,星际荣耀公司的双曲线一号遥一运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,按飞行时序将多颗卫星及有效载荷精确送入预定300公里圆轨道,发射任务取得成功,实现中国民营运载火箭成功入轨零的突破。2022年8月9日,星河动力公司的谷神星一号成为国内首个实现连续成功入轨的民营火箭型号,迈入民营火箭型号规模化商业发射交付的新阶段。

四、中游设备。

1、括固定与移动站,用途各异。

任何一条卫星通信线路都包括发端和收端地面站、上行和下行线路以及通信卫星转发器。卫星在空中起中继站的作用,把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站;地面站则是卫星系统与地面公众网的接口,地面用户通过地面站出入卫星系统形成链路。

卫星地面站分为固定站与移动站,移动站主要用于军事用途。根据《卫星地面站的现状与发展》(李冰、缪敬军撰写)一文,按站址特征,地面站可分为固定站、移动站(如舰载站、机载站和车载站等)、可拆卸站(短时间能拆卸转移地点的站);固定站又可分为大型标准站和小型非标准站,前者多用于国际通信和国内大城市间的通信,后者多用于国内中、小城市或军事通信;移动式地面站特别是车载站,由于机动灵活,在军事通信中有广泛应用。

2、车载、国防安全及高精度终端前景可期。

3、北斗芯片实现国产化突破。

北斗芯片包含射频芯片、基带芯片及微处理器芯片组,设备通过芯片可以接收北斗卫星发射的信号,完成定位导航。国产北斗双频SOC芯片及国产五合一北斗三代芯片的推出,标志着我国迈入导航芯片技术先进国家行列。2022年7月,和芯星通发布新一代北斗高精度定位模块UM982,基于新一代射频基带及高精度算法一体化GNSSSoC芯片——NebulasIV设计,采用22nm工艺制程。产品面向无人机、割草机、精准农业及智能驾驶等高精度导航定位领域,能够实现主天线、从天线同时跟踪包括北斗三全球信号在内的全系统全频点,还能实现片上RTK定位及双天线定向解算。

4、全球首创的北斗短报文芯片完成研制。

卫星通信具备大范围、高可靠特性,可弥补蜂窝通信对航空航海、偏远地区、应急通信等场景覆盖能力的不足。

国内首颗短报文芯片亮相,有望助力智能手机在全球率先实现卫星通信能力。2022年7月30日,中国卫星导航系统管理办公室称,中国兵器工业集团有限公司、中国移动通信集团有限公司、中国电子科技集团有限公司以及国产手机厂商,联合完成国内首颗手机北斗短报文通信射频基带一体化芯片研制,实现大众智能手机卫星通信能力。根据集微网报道,短报文芯片可以集成到智能手机中,预计首批支持北斗短报文通信功能的手机产品将于2022年内上市,实现“不换卡、不换号、不增加外设”的大众手机“一号双网”设计。近期,声光电科在2022年半年报中表示,其在业界内率先推出大众消费类北斗短报文卫星通信SoC芯片,芯片体积、功耗显著优于传统解决方案,已成功应用于移动智能终端。

五、下游应用。

北斗三号开通,为卫星导航产业提供支撑。

北斗是全球第三个成熟的全球卫星导航系统(NGSS),发展初衷为建设我国自己的卫星导航系统。自1994年启动建设以来,北斗一号、二号到三号全球卫星导航系统相继开通,空间和地面基础设施均已形成较完备的服务能力,产业体系基本形成。国家发改委数据显示,目前我国在轨服务的北斗卫星共45颗。

1、导航服务应用规模最大、产业化发展最成功。

卫星导航是目前我国卫星应用领域规模最大、发展最快、产业化发展最成功的领域。产品及服务广泛应用于精密测绘、自动驾驶及车联网、位移监测领域,在精准农业、智能交通、智慧城市、智能养老等领域的应用也在迅速发展壮大。

卫星导航与位置服务产业稳定高速增长,2021年总体产值达到4690亿元,同比增长16.29%。产业可分为核心部分与关联衍生部分,前者包括与卫星导航技术研发和应用直接相关的芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设备、基础设施等,后者是指由卫星导航应用和服务衍生带动形成的关联产业。根据中国卫星导航定位协会发布的《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》统计数据,2021年,卫星导航与位置服务核心产值为1454亿元,关联产值达到3236亿元。卫星导航与位置服务相关上市公司至2021年达到90家,相关产值占全国总产值的8.7%。

2、软件+数据服务为主要商业模式。

以软件+数据服务为主要商业模式,多家公司自建星座系统,以提升运营与应用服务能力。商业模式上,中科星图、航天宏图等以软件为主要驱动,同时开拓数据服务等业务;欧比特、长光卫星等侧重于提供相关数据产品。近年来,世纪空间、长光卫星等已经参与建设星座,在产业链上游实现卡位;航天宏图通过定增募投进行分布式干涉SAR遥感卫星发射,可不受光照和气象条件限制,全天候、全天时、远距离、快速、全数字化地获取精确三维信息,生产高精度、高分辨率的DSM、DEM数据,基于此满足国内市场对高精度、快速测绘的迫切需求,从而强化自身的核心竞争力。

中国卫星(600118.SH):聚焦卫星通信、卫星导航、卫星遥感等领域,在目标特性识别、抗干扰、高精度时间同步等技术方面具有竞争力;打造Anovo卫星通信系统、北斗三代宇航级芯片、遥感卫星地面站、民航机载追踪监视设备、信息链终端等一批核心产品,能为国防、行业、区域用户和国际市场提供基于天基资源的综合信息化整体解决方案、产品和服务。

欧比特(300053.SZ):产品包括基本卫星遥感数据产品和应用卫星遥感数据产品。

中国卫通(601698.SH):多年从事通信广播卫星运营服务,主要业务流程覆盖卫星网络申报、协调及维护;卫星项目建设;卫星测控管理;业务运行管理;卫星转发器出租出售;宽带运营管理;综合信息服务。运营管理14颗商用通信广播卫星,拥有的卫星转发器资源涵盖C频段、Ku频段以及Ka频段等。

中科星图(688568.SH):国内最早从事数字地球产品研发与产业化的企业,推出GEOVIS数字地球基础软件系列产品,并在此基础上,形成以特种领域、智慧政府、气象生态、航天测运控、企业能源、线上业务六大板块业务为核心的GEOVIS数字地球应用软件系列产品,提供软件销售与数据服务、技术开发与服务、一体机产品以及系统集成等业务。

航天宏图(688066.SH):以平台软件为核心驱动,结合多源时空数据与不同行业应用场景,打造产业信息化、数字化、智慧化新模式。同时向产业链上下游探索延伸,维持传统业务稳步增长的同时,融合国家发展纲领与行业未来态势,不断拓宽空间基础设施规划与建设、时空大数据行业应用服务以及云服务等三条产品线的业务范畴。

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