衛(wèi)星導(dǎo)航及遙感行業(yè)研究：時(shí)空大數(shù)據(jù)撬動(dòng)智慧城市

衛(wèi)星導(dǎo)航及遙感行業(yè)研究：時(shí)空大數(shù)據(jù)撬動(dòng)智慧城市1.核心觀點(diǎn)及投資分析一、衛(wèi)星導(dǎo)航蓬勃發(fā)展，“行業(yè)+區(qū)域”北斗應(yīng)用綜合效益顯著（1）盡管我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)起步較晚，但在功能方面相較于其他三大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具備更多優(yōu)勢(shì)，特別是可以提供全球短報(bào)文通信服務(wù)。根據(jù)《2022全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)市場(chǎng)報(bào)告》預(yù)測(cè)，在未來十年內(nèi)，全球GNSS和遙感觀測(cè)領(lǐng)域的收入總額將接近5000億歐元，并且全球GNSS設(shè)備安裝數(shù)將超過100億臺(tái)。同時(shí)，《2023中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》顯示：2022年中國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)綜合產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到5007億元人民幣，同比增長(zhǎng)了6.76%。核心產(chǎn)值和相關(guān)產(chǎn)值分別增長(zhǎng)了5.05%和7.54%，達(dá)到1527億元人民幣和3480億元人民幣。我們認(rèn)為，受產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)以及服務(wù)支撐不斷增強(qiáng)的推動(dòng)，衛(wèi)星導(dǎo)航行業(yè)將持續(xù)蓬勃發(fā)展。（2）隨著國(guó)家政策實(shí)施以及行業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)需求，“北斗+”應(yīng)用呈現(xiàn)迅猛發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)起到了顯著的賦能作用。目前，北斗正在廣泛應(yīng)用于各類領(lǐng)域，并且與其深度有機(jī)融合，進(jìn)一步促進(jìn)了行業(yè)和區(qū)域的發(fā)展?！靶袠I(yè)+區(qū)域"”的服務(wù)模式和北斗融合應(yīng)用體系正在逐步形成，不斷推動(dòng)行業(yè)數(shù)字化、智能化發(fā)展水平，并提升了行業(yè)精細(xì)化管理能力和安全可控能力。例如，在燃?xì)庑袠I(yè)方面，北斗高精準(zhǔn)燃?xì)庑孤z測(cè)技術(shù)支撐了全國(guó)150個(gè)燃?xì)夤緦?duì)70余萬公里燃?xì)夤芫€進(jìn)行檢測(cè)，有效降低了燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。中國(guó)17個(gè)省份超過22000處地災(zāi)隱患點(diǎn)都安裝了低價(jià)格、低能耗的北斗滑坡預(yù)警儀，實(shí)現(xiàn)了“人防+技防”的結(jié)合，提升了災(zāi)害預(yù)警能力并有效保障了人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。農(nóng)機(jī)北斗應(yīng)用也得到深入推廣，在無人農(nóng)場(chǎng)等領(lǐng)域取得明顯效果，帶來了增產(chǎn)、節(jié)能和創(chuàng)收效益。與此同時(shí)，北斗定位導(dǎo)航、授時(shí)授頻和短報(bào)文通信等應(yīng)用已經(jīng)廣泛融入電力行業(yè)二十余個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，并將進(jìn)一步促進(jìn)電網(wǎng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和發(fā)展。中石化、中石油和中海油等石油石化行業(yè)也在積極推進(jìn)北斗替代GPS設(shè)備，并與各環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)相結(jié)合，全面應(yīng)用北斗技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化發(fā)展。這些舉措將為石油石化生產(chǎn)建設(shè)提供強(qiáng)有力的支持。（3）隨著北斗在大眾及相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域進(jìn)一步深化應(yīng)用，國(guó)際范圍內(nèi)正在形成一系列新興數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)景。2022年國(guó)內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航定位終端產(chǎn)品總銷量約為3.76億臺(tái)/套。其中，具備衛(wèi)星導(dǎo)航定位功能的智能手機(jī)出貨量達(dá)到2.64億部，包括物聯(lián)網(wǎng)、穿戴式、車載、高精度等各類定位終端設(shè)備銷量約1億臺(tái)/套，車載導(dǎo)航儀市場(chǎng)終端銷量約0.12億臺(tái)。二、衛(wèi)星遙感洞察天地，應(yīng)用領(lǐng)域多元化發(fā)展（1）衛(wèi)星遙感服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)。中國(guó)市場(chǎng)需求不斷推動(dòng)著衛(wèi)星遙感產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)大。根據(jù)共研網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，2015-2022年間，中國(guó)的遙感衛(wèi)星行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模由56.1億元增至130.8億元，復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá)到12.86%。盡管如此，我國(guó)仍有較大的商業(yè)化發(fā)展空間；根據(jù)UCS數(shù)據(jù)，截至2022年12月，中國(guó)的遙感衛(wèi)星商業(yè)化率為32%，相比全球水平依然存在大幅提升空間。我們認(rèn)為，隨著資本涌入遙感衛(wèi)星領(lǐng)域，將極大推動(dòng)商業(yè)遙感衛(wèi)星發(fā)展。根據(jù)泰伯智庫統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022年中國(guó)商業(yè)航天賽道融資總額超過113億元，其中約28.1億元流向了衛(wèi)星遙感領(lǐng)域，位居第二受關(guān)注的融資領(lǐng)域，僅次于火箭發(fā)射。這些趨勢(shì)表明我國(guó)衛(wèi)星遙感商業(yè)化具有廣闊前景，在未來有望迎來更為深遠(yuǎn)的發(fā)展。（2）衛(wèi)星遙感廣泛用于地球觀測(cè)部門及軍事用途，有望進(jìn)入民用市場(chǎng)。空間數(shù)據(jù)對(duì)于國(guó)防部門的知情決策至關(guān)重要，它有助于各種戰(zhàn)略活動(dòng)，如戰(zhàn)場(chǎng)模擬、任務(wù)簡(jiǎn)報(bào)、通信規(guī)劃、后勤管理和指揮控制。世界各國(guó)正在大力投資開發(fā)天基衛(wèi)星星座，使得能夠指揮和控制本國(guó)的作戰(zhàn)部隊(duì)，并增強(qiáng)態(tài)勢(shì)感知能力，能夠監(jiān)視、跟蹤和瞄準(zhǔn)敵對(duì)勢(shì)力。同時(shí),衛(wèi)星遙感應(yīng)用正日益多元化，根據(jù)PlanetLabs數(shù)據(jù)顯示，2022年衛(wèi)星遙感在國(guó)防、政府和商業(yè)上的應(yīng)用分別占22%、33%和45%。（3）我國(guó)商業(yè)遙感衛(wèi)星行業(yè)起步較晚且發(fā)展尚不成熟，遙感衛(wèi)星行業(yè)未來將往“四化”方向努力：即星座化、高分化、市場(chǎng)化和數(shù)據(jù)共享化。例如，單一衛(wèi)星覆蓋范圍有限且獲取數(shù)據(jù)量較少，因此需要構(gòu)建高密度的衛(wèi)星群以得到較為精細(xì)的遙感圖像。實(shí)現(xiàn)星座化建設(shè)需要在發(fā)展低空遙感技術(shù)的基礎(chǔ)上輔以衛(wèi)星遙感技術(shù)，進(jìn)行低空+衛(wèi)星的合作觀測(cè)模式以彌補(bǔ)我國(guó)空間觀測(cè)能力欠缺的問題。由于當(dāng)前國(guó)內(nèi)外可供使用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)數(shù)量急劇減少，通過開發(fā)高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星如長(zhǎng)光衛(wèi)星的吉林一號(hào)、航天宏圖的宏圖一號(hào)，既能縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距又可以不斷培養(yǎng)我國(guó)的長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)力。2.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航，作為衛(wèi)星通信的一個(gè)重要分支，利用導(dǎo)航衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)時(shí)(時(shí)間)和測(cè)距(定位)是其主要功能。測(cè)時(shí)又稱為授時(shí)或定時(shí)，是用戶接收機(jī)獲取精確時(shí)間的過程。在2G/3G/4G/5G等蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，測(cè)時(shí)作為時(shí)鐘同步源被廣泛應(yīng)用，其前提是衛(wèi)星通信。測(cè)距則精確測(cè)量接收機(jī)到衛(wèi)星的距離，利用電磁波的傳播速度和傳播時(shí)間，前提是測(cè)時(shí)。定位是確定接收機(jī)在地球上的位置，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)通過多個(gè)衛(wèi)星的距離計(jì)算定位目標(biāo)的位置，前提是測(cè)距。導(dǎo)航是指接收機(jī)從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方的過程，其前提是正確的定位。在導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)領(lǐng)域，只有美國(guó)GPS、俄羅斯格洛納斯GLONASS、歐洲伽利略GALILEO、中國(guó)北斗COMPASS能提供全球授時(shí)定位。后面三個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的建立時(shí)間，雖然有先后，但時(shí)間相差不遠(yuǎn)。除了這四大全球系統(tǒng)，還存在區(qū)域系統(tǒng)和增強(qiáng)系統(tǒng)，例如日本的QZSS、印度的IRNSS區(qū)域系統(tǒng)以及美國(guó)的WAAS、日本的MSAS、歐盟的EGNOS、印度的GAGAN和尼日尼亞的NIG-GOMSAT-1等增強(qiáng)系統(tǒng)。未來幾年，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將迎來新的發(fā)展階段，用戶將面臨四大全球系統(tǒng)近百顆導(dǎo)航衛(wèi)星共存且相互兼容的局面。這將為用戶提供更豐富的導(dǎo)航信息，提高導(dǎo)航系統(tǒng)的可用性、精確性、完備性和可靠性，但也會(huì)面臨頻率資源競(jìng)爭(zhēng)、衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、時(shí)間頻率主導(dǎo)權(quán)競(jìng)爭(zhēng)以及兼容性和互操作性爭(zhēng)議等問題。2.1.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的下游應(yīng)用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的下游應(yīng)用主要涵蓋以下領(lǐng)域：授時(shí)：在通信網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用作為時(shí)間同步裝置。特別是在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，GPS提供精確的定時(shí)，確保通信順暢。通信：GPS對(duì)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)至關(guān)重要，提供精準(zhǔn)的時(shí)間同步，以確保通信設(shè)備的協(xié)調(diào)和同步運(yùn)行。航空：用于飛行導(dǎo)航和著陸導(dǎo)航，確保飛機(jī)的安全航行和準(zhǔn)確降落。航海：廣泛應(yīng)用于海上航線的各類船只導(dǎo)航，以及沿岸、進(jìn)港和內(nèi)河航行。GPS精度可達(dá)2-3米，還可集成無線通信，成為位置報(bào)告和緊急救援系統(tǒng)。漁船常將GPS與雷達(dá)和魚探器整合，帶來經(jīng)濟(jì)效益。消費(fèi)娛樂：徒步旅行者、獵人、越野滑雪者、野外工作人員和戶外活動(dòng)者常使用袋式GPS定位器。結(jié)合電子地圖，可在各種環(huán)境中幫助用戶找到目的地。測(cè)繪：GPS在測(cè)繪領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，可用于繪圖、地藉測(cè)量、地球板塊測(cè)量、火山活動(dòng)監(jiān)測(cè)、GIS(地理信息系統(tǒng))等領(lǐng)域。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化(RTK)測(cè)量技術(shù)也可用于海洋、河道、公路和大型工程建設(shè)管理。車輛監(jiān)控管理：用于汽車導(dǎo)航和信息服務(wù)，幫助車輛監(jiān)控和管理，提供導(dǎo)航、交通信息等功能。2.2.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組成以GPS為例，GPS定位原理可以簡(jiǎn)單概括如下：它是一個(gè)由24顆遍布全球的衛(wèi)星構(gòu)成的衛(wèi)星系統(tǒng)，提供全天候、全球范圍內(nèi)的導(dǎo)航服務(wù)。GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)包括三個(gè)主要部分：空間部分，即GPS衛(wèi)星群；地面控制部分，即地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分，即GPS信號(hào)接收器。簡(jiǎn)單的來說，用戶通過GPS接收衛(wèi)星信號(hào)，通過信號(hào)處理來獲取自身的位置、速度等信息，從而實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航和定位的功能。GPS導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)由三部分組成：(1)空間(段)部分導(dǎo)航衛(wèi)星星座是由眾多導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)成的，而根據(jù)不同國(guó)家的導(dǎo)航系統(tǒng)，衛(wèi)星的數(shù)量各不相同，并且隨著技術(shù)的發(fā)展其數(shù)量仍在變動(dòng)中。當(dāng)衛(wèi)星數(shù)量增多時(shí)，地球上的覆蓋范圍也會(huì)隨之增大。以GPS為例，其空間組成包含24顆衛(wèi)星，其中21顆是主要工作衛(wèi)星，另外3顆是備用衛(wèi)星。這些衛(wèi)星位于距離地球表面約20，200公里的軌道上，每顆衛(wèi)星的繞地周期為12小時(shí)。為了確保全球范圍內(nèi)的均勻覆蓋，這些衛(wèi)星被分布在6個(gè)軌道面中，每個(gè)軌道面有4顆衛(wèi)星，其軌道的傾角為55°。這樣的配置保證了全球任何位置和時(shí)間都至少可以觀測(cè)到4顆以上的衛(wèi)星。此外，GPS衛(wèi)星中預(yù)設(shè)了導(dǎo)航信息。由于大氣摩擦和其他外部因素，GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航精度可能會(huì)逐步下降。為了確保導(dǎo)航系統(tǒng)的穩(wěn)定和持續(xù)性，每個(gè)軌道面上通常都會(huì)配置一顆備用衛(wèi)星。如果有任何衛(wèi)星出現(xiàn)故障，備用衛(wèi)星便可迅速替代，確保系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。GPS星座中各衛(wèi)星并不直接通信，沒有星間鏈路，均與地面的控制和監(jiān)測(cè)部分直接通信。(2)地面監(jiān)控(段)部分GPS的地面控制系統(tǒng)包括三個(gè)關(guān)鍵組件：主控制站(MasterMonitorStation)、監(jiān)測(cè)站(MonitorStation)和注入站(GroundAntenna)。初創(chuàng)時(shí)期，GPS的控制部分是由一個(gè)主控制站、五個(gè)監(jiān)測(cè)站和三個(gè)注入站組成的，其主要任務(wù)是監(jiān)視和控制衛(wèi)星的運(yùn)行，編制衛(wèi)星的星歷(即導(dǎo)航電文)以及維護(hù)系統(tǒng)時(shí)間。主控制站：主控制站作為地面控制的中心，它負(fù)責(zé)接收從各個(gè)監(jiān)測(cè)站傳來的跟蹤數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)測(cè)算和對(duì)比軌道參數(shù)以及鐘差參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸給各個(gè)注入站。此外，主控制站還監(jiān)控在軌衛(wèi)星的運(yùn)行狀況，并進(jìn)行必要的診斷和調(diào)整。它還從各監(jiān)測(cè)站收集衛(wèi)星數(shù)據(jù)，然后計(jì)算出衛(wèi)星的星歷和時(shí)鐘修正參數(shù)，并通過注入站將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給衛(wèi)星。此外，主控制站還負(fù)責(zé)向衛(wèi)星發(fā)送控制命令，在衛(wèi)星遇到問題時(shí)，調(diào)動(dòng)備用衛(wèi)星來替代。監(jiān)測(cè)站：監(jiān)測(cè)站的任務(wù)是對(duì)與其建立了信號(hào)接收通道的衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤和測(cè)量。為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，監(jiān)測(cè)站通常配備了高精度的信號(hào)接收器和精密的銫鐘，這樣可以對(duì)接收到的軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)處理。除此之外，監(jiān)測(cè)站還會(huì)接收衛(wèi)星的信號(hào)、檢測(cè)衛(wèi)星的運(yùn)行狀況、收集氣象數(shù)據(jù)，并將這些信息發(fā)送給主控制站。注入站：注入站的主要職責(zé)是在接收到主控制站發(fā)送的信息后，等待衛(wèi)星在其上方經(jīng)過時(shí)，將衛(wèi)星的星歷和鐘差等信息按照特定的格式和協(xié)議發(fā)送給衛(wèi)星，并將其存入衛(wèi)星的存儲(chǔ)器。同時(shí)，注入站還負(fù)責(zé)向衛(wèi)星發(fā)送控制命令。分布情況：主控站位于美國(guó)科羅拉多州(Calorado)法爾孔(Falcon)空軍基地。注入站分布在不同地點(diǎn)：阿松森群島(Ascendion)位于大西洋，迭戈加西亞(DiegoGarcia)位于印度洋，卡瓦加蘭(Kwajalein)位于東太平洋。監(jiān)控站分為以下幾個(gè)部分：一個(gè)與主控站位于同一地點(diǎn)，三個(gè)與注入站分別位于阿松森群島、迭戈加西亞和卡瓦加蘭，另一個(gè)監(jiān)控站位于夏威夷(Hawaii)，位于西太平洋。截至2017年系統(tǒng)更新后，GPS控制系統(tǒng)由一個(gè)主要控制站、一個(gè)備用主控制站、11個(gè)指揮和控制天線以及增加的16個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)組成。(3)用戶(段)部分GPS用戶段(GPSUserSegment)是指各種GPS用戶終端，其主要功能是接收衛(wèi)星信號(hào)并提供用戶所需的位置、速度和時(shí)間等信息。典型的用戶設(shè)備通常包括接收機(jī)、定時(shí)器、數(shù)據(jù)預(yù)處理器、計(jì)算機(jī)和顯示器等組件。一旦接收機(jī)捕獲到衛(wèi)星信號(hào)，就會(huì)持續(xù)跟蹤這個(gè)信號(hào)，能夠進(jìn)一步測(cè)量接收天線到衛(wèi)星的偽距離和距離變化率，同時(shí)解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。基于這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)內(nèi)置的微處理計(jì)算機(jī)可以按照定位解算方法進(jìn)行計(jì)算，得出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度和時(shí)間等信息。它能夠接收衛(wèi)星發(fā)射的微弱信號(hào)，解調(diào)并解析出衛(wèi)星軌道參數(shù)和時(shí)間信息，并且測(cè)量導(dǎo)航參數(shù)，例如距離、距離變化率等。然后，通過計(jì)算機(jī)的處理，得出用戶的位置坐標(biāo)(可以是二維或三維坐標(biāo))以及速度矢量分量。衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)存在多種類型，適用于不同領(lǐng)域的需求。這包括用于航空、航天和航海領(lǐng)域的機(jī)載導(dǎo)航型接收機(jī)，用于測(cè)量和定位的測(cè)量型接收機(jī)，以及一般大眾使用的車載和手持型接收機(jī)。此外，接收設(shè)備還可以嵌入到其他設(shè)備中，形成組合型導(dǎo)航定位設(shè)備，例如導(dǎo)航手機(jī)和導(dǎo)航相機(jī)等。2.3.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理與原子鐘GPS之所以能夠提供精準(zhǔn)的定時(shí)，主要是因?yàn)镚PS衛(wèi)星上安裝的原子鐘。原子鐘是一種計(jì)時(shí)裝置，最初由物理學(xué)家發(fā)明，用于探索宇宙的本質(zhì)。目前，原子鐘被認(rèn)為是世界上最精確的時(shí)間測(cè)量工具。精密鐘表在日常生活中可能每年會(huì)有大約1分鐘的誤差，對(duì)一般生活用途來說并沒有太大影響。然而，在高要求的生產(chǎn)和科學(xué)研究中，需要更為精確的時(shí)間測(cè)量工具。原子鐘的工作原理是利用原子吸收或釋放能量時(shí)產(chǎn)生的電磁波來進(jìn)行計(jì)時(shí)。由于這種電磁波的頻率非常穩(wěn)定，再加上對(duì)原子鐘的精密控制和監(jiān)測(cè)，因此原子鐘能夠提供極高的時(shí)間測(cè)量準(zhǔn)確性，如今的原子鐘誤差為10萬年內(nèi)不大于1秒?？臻g冷原子鐘的工作原理涉及以下步驟：首先，通過激光冷卻和俘獲技術(shù)，獲得接近絕對(duì)零度(微開爾文級(jí)別)的超冷原子團(tuán)。然后，采用移動(dòng)光學(xué)黏團(tuán)技術(shù)將這些原子沿軸向釋放。在微重力環(huán)境下，原子團(tuán)可以以超慢速均勻的直線運(yùn)動(dòng)。原子團(tuán)處于純量子基態(tài)時(shí)，經(jīng)過環(huán)形微波腔，與分離的微波場(chǎng)發(fā)生兩次相互作用，導(dǎo)致原子產(chǎn)生量子疊加態(tài)。通過原子雙能級(jí)探測(cè)器測(cè)量處于兩種量子態(tài)上的原子數(shù)量比例，可以獲取原子躍遷的概率。通過改變微波頻率，可以獲得原子鐘的Ramsey條紋譜線。將該譜線反饋到本地振蕩器，從而獲得高精度的時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。這一過程利用了超冷原子的量子性質(zhì)，使得空間冷原子鐘能夠提供非常高精度的時(shí)間測(cè)量。2.4.衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的構(gòu)成GPS接收機(jī)是一種無線點(diǎn)接收設(shè)備，其主要功能是接收、跟蹤、變換和測(cè)量來自GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位信號(hào)。這些接收機(jī)具備無線電接收設(shè)備的特點(diǎn)，但也具備捕獲、跟蹤和處理微弱的GPS衛(wèi)星信號(hào)的能力?？梢詫PS接收機(jī)視為一種傳感器，其主要任務(wù)是感知GPS衛(wèi)星相對(duì)于接收機(jī)的距離以及衛(wèi)星信號(hào)的多普勒頻移，并從衛(wèi)星信號(hào)中解調(diào)導(dǎo)航數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)定位和速度測(cè)量等功能。接收機(jī)通常由多個(gè)關(guān)鍵模塊組成，包括天線模塊、射頻前端模塊、基帶處理模塊以及應(yīng)用處理模塊。這些模塊協(xié)同工作，使GPS接收機(jī)能夠高效地接收和處理衛(wèi)星信號(hào)，從而提供準(zhǔn)確的位置信息和導(dǎo)航支持。導(dǎo)航信號(hào)射頻接收前端模塊(1)接收機(jī)天線接收機(jī)的天線部分由兩個(gè)主要組件組成，包括天線和前置放大器。天線的主要功能是將GPS衛(wèi)星信號(hào)中的極微弱電磁波轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電流信號(hào)。通常天線與低噪聲放大器集成在一起，具有以下特點(diǎn)：多方向接收：這種天線設(shè)計(jì)能夠接收來自任何方向的衛(wèi)星信號(hào)，而不會(huì)產(chǎn)生死角，因此可以實(shí)現(xiàn)全向性接收。多路徑防護(hù)與屏蔽：天線采取了多種措施，以減少多路徑效應(yīng)，確保從衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)不會(huì)因反射或折射而導(dǎo)致誤差。穩(wěn)定的相位中心：天線的相位中心保持高度穩(wěn)定，并且與幾何中心一致，這確保了信號(hào)的準(zhǔn)確接收和測(cè)量。這種整合設(shè)計(jì)的天線部分是GPS接收機(jī)的重要組成部分，它的性能特點(diǎn)有助于提高接收機(jī)的精確性和可靠性。(2)前置放大器LNA其功能在于將微弱的GPS信號(hào)電流放大到合適的水平。GPS信號(hào)首先由天線接收，然后進(jìn)入射頻前端，經(jīng)過多次混頻處理，以獲得頻率較低的中頻模擬信號(hào)。接著，這個(gè)模擬信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字中頻信號(hào)，然后交由基帶處理模塊進(jìn)行信號(hào)捕獲和跟蹤。射頻前端模塊需要具備一系列優(yōu)勢(shì)特性，包括低噪聲、低功耗、高增益和高線性特性等。其噪聲性能對(duì)接收到的信號(hào)質(zhì)量具有直接影響，進(jìn)而會(huì)影響到后續(xù)的基帶處理性能和導(dǎo)航定位的精確度。(3)變頻器/混頻器/射頻解調(diào)器經(jīng)過GPS前置放大器放大后的信號(hào)仍然非常微弱。為了確保接收機(jī)通道具有穩(wěn)定的高增益，并將L頻段的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為低頻信號(hào)，需要使用變頻器/混頻器/射頻解調(diào)器。在這個(gè)過程中，還包括了濾波器，其作用是讓特定頻率的信號(hào)通過，同時(shí)抑制其他頻率信號(hào)，以確保最小的信號(hào)插入損耗。尤其是前置濾波器對(duì)整個(gè)接收系統(tǒng)的性能影響很大，因此需要具備低噪聲的特性。混頻器用于將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)。GPS天線接收的信號(hào)通常具有高頻率，中心頻率約為1575.42MHz左右，而這種高頻信號(hào)不太適合直接進(jìn)行離散采樣。混頻器的工作原理是將來自低噪聲放大器輸出的射頻信號(hào)與本地振蕩器產(chǎn)生的本振信號(hào)相乘，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)從高頻到中頻的轉(zhuǎn)換。這個(gè)過程是信號(hào)處理中的關(guān)鍵步驟，有助于后續(xù)的信號(hào)解調(diào)和處理。(4)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換通過前面幾級(jí)的混頻、濾波、和放大等處理，GPS衛(wèi)星信號(hào)已經(jīng)獲得了充分的信號(hào)功率增益，同時(shí)中心頻率也已經(jīng)被轉(zhuǎn)換為較低的中頻。這些操作為接下來的模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供了有利條件，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要任務(wù)是將這一模擬信號(hào)最終轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。(5)參考晶振為整個(gè)電路提供的時(shí)鐘信號(hào)在混頻電路中至關(guān)重要，同時(shí)在模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中也扮演著重要的角色。由于接收機(jī)的射頻前端對(duì)時(shí)鐘精度要求極高，因此通常采用溫度補(bǔ)償晶振作為時(shí)鐘源。這樣的晶振能夠在不同溫度條件下保持穩(wěn)定的頻率，確保整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)精確可靠。2.5.衛(wèi)星導(dǎo)航通信頻譜微波是電磁波的一種，其頻率范圍介于300MHz到3THz之間(1THz=1000GHz)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍從1米到0.1毫米不等。盡管微波的頻帶寬度非常廣泛，但目前的微波通信主要集中在3GHz到40GHz之間的頻段，不過也正在向更高頻率范圍擴(kuò)展，例如71GHz到86GHz的E波段。常見的電磁波傳輸方式包括地波傳播、天波傳播以及視線傳播等。地波傳輸通常在頻率低于2MHz的長(zhǎng)波范圍內(nèi)，它能夠沿著地球表面?zhèn)鞑?，覆蓋數(shù)百到數(shù)千千米的距離，典型的應(yīng)用包括AM廣播等。天波傳輸則主要在2MHz到30MHz之間的短波頻段，可以通過大氣電離層反射回地面，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。目前，廣泛使用的微波頻段主要集中在6GHz到42GHz，但幾乎已經(jīng)被占據(jù)。V波段位于約60GHz左右，但由于大氣吸收損耗嚴(yán)重，因此其傳輸距離相對(duì)較短。未來，微波通信將會(huì)在E波段迎來新的發(fā)展機(jī)會(huì)，這個(gè)頻段具有高容量、低站間干擾、頻譜資源充足等特點(diǎn)，將成為微波通信領(lǐng)域的重要增長(zhǎng)領(lǐng)域。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所使用的無線電信號(hào)屬于特高頻范圍(300MHz至3GHz)。不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)通常在載波頻譜方面采取分隔的策略，使它們的頻段互不干擾。同時(shí)，也存在部分頻譜被不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)共享的情況。例如，GPSL5和GALE5s共享一部分頻譜，北斗B2和GALE5b也共享一部分頻譜，而GPSL1與GAL則有一部分頻譜共用。與此不同，俄羅斯的GLOL1則使用獨(dú)立的頻譜。2.6.全球?qū)Ш较到y(tǒng)的電文及定位的基本原理以GPS為例，GPS提供兩種不同的定位服務(wù)方式：標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS)和精密定位服務(wù)(PPS)。這兩種服務(wù)方式的主要區(qū)別在于它們所使用的擴(kuò)頻碼不同。標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS)使用的是粗碼(Coarse/AcquisitionCode)，通常被稱為C/A碼，而精密定位服務(wù)(PPS)則使用的是精碼(PreciseCode)，通常被稱為P碼。無論是C/A碼還是P碼，都屬于偽碼的一種。L1頻段的載波調(diào)制采用了C/A碼和P碼，其碼元速率為1.023MHz。在L1頻段中，L1C/A信號(hào)的精度通常為300米。L2頻段的載波調(diào)制只使用P碼。L5頻段的載波調(diào)制采用了較高的碼元速率，為10.23MHz。在L5頻段中，測(cè)距精度可以達(dá)到30米。一個(gè)完整的導(dǎo)航電文包含25頁，總共包括25*1500比特，需要12.5分鐘才能傳輸完成；每一頁或幀包括5個(gè)子頁，合計(jì)5*300比特，傳輸一幀需要30秒；每個(gè)子頁包含10個(gè)字，總計(jì)10*30比特，傳輸一個(gè)子頁需要6秒；每個(gè)字包含30比特。每個(gè)子頁的開頭都包含遙測(cè)字(TelemetryWord，TLM)和轉(zhuǎn)換字(HandoverWord，HOD)。通過衛(wèi)星發(fā)送的電文，GPS接收機(jī)能夠周期性地從衛(wèi)星中解調(diào)出衛(wèi)星傳遞的數(shù)據(jù)，例如衛(wèi)星的位置信息，這使得接收機(jī)能夠計(jì)算出衛(wèi)星在空間中的坐標(biāo)(????、????、????)以及衛(wèi)星的時(shí)間信息，即發(fā)送衛(wèi)星位置信息時(shí)的絕對(duì)時(shí)間????。3.精測(cè)妙控，衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈中游衛(wèi)星導(dǎo)航就目前全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的性能對(duì)比而言，中國(guó)第三代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的性能在亞太地區(qū)可以達(dá)到，甚至在某些性能參數(shù)上超越了其他三大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。然而，自2018年底以來，美國(guó)已經(jīng)著手建設(shè)下一代(第三代)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。根據(jù)美聯(lián)社的報(bào)道，美國(guó)第三代GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將由32顆衛(wèi)星組成，每顆衛(wèi)星的造價(jià)高達(dá)5億美元，定位精度達(dá)到1米，相較于第二代系統(tǒng)提高了3倍，抗干擾性能也提高了8倍，衛(wèi)星的使用壽命將延長(zhǎng)至15年。計(jì)劃在2034年前完成整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)和部署。衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演著十分重要的角色。北斗芯片組包括射頻芯片、基帶芯片以及微處理器芯片，這些芯片使設(shè)備能夠接收北斗衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位和導(dǎo)航功能。2022年7月，和芯星通發(fā)布了一款新一代北斗高精度定位模塊UM982，該模塊基于新一代射頻和基帶芯片，融合了高精度算法，采用了22納米工藝制程。該產(chǎn)品面向無人機(jī)、割草機(jī)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和智能駕駛等領(lǐng)域，具備跟蹤主天線和從天線的能力，支持包括北斗三全球信號(hào)在內(nèi)的全系統(tǒng)全頻點(diǎn)，還能夠?qū)崿F(xiàn)片上RTK定位和雙天線導(dǎo)向解算等功能。司南導(dǎo)航自主研發(fā)的第三代GNSS芯片產(chǎn)品QuantumIIISoC芯片支持全星座、全頻點(diǎn)的信號(hào)處理，數(shù)據(jù)更新率可達(dá)100Hz，并集成自主研發(fā)的芯上RTK、抗干擾、組合導(dǎo)航等多項(xiàng)核心技術(shù)。此外，SoC搭載片上處理器，大幅提升了產(chǎn)品的集成度，實(shí)現(xiàn)了高精度產(chǎn)品從板卡到模塊的跨越。與國(guó)外的同類芯片產(chǎn)品相比，司南的產(chǎn)品不但實(shí)現(xiàn)了100%的國(guó)產(chǎn)化，而且在功耗、穩(wěn)定性及可靠性方面具備強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。這使得我國(guó)的終端產(chǎn)品不再面臨受控于人的局面。3.1.衛(wèi)星導(dǎo)航行業(yè)發(fā)展情況導(dǎo)航衛(wèi)星組網(wǎng)是將多顆導(dǎo)航衛(wèi)星通過特定的技術(shù)和策略組織在一起，形成一個(gè)協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)體系。這種組織方式能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星之間的信息傳遞和資源共享，從而為地面用戶或其他應(yīng)用提供更加連續(xù)、高效和廣泛的服務(wù)。利用衛(wèi)星的空間優(yōu)勢(shì)，組網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)大范圍、高可靠性的信息傳輸，尤其在地理環(huán)境復(fù)雜或基礎(chǔ)設(shè)施不足的地區(qū)。導(dǎo)航衛(wèi)星組網(wǎng)，可以提供全球無縫的導(dǎo)航定位服務(wù)。截至2023年1月1日，根據(jù)UCS統(tǒng)計(jì)，各國(guó)具體運(yùn)營(yíng)導(dǎo)航衛(wèi)星的數(shù)量分布上圖，有6個(gè)國(guó)家(或地區(qū)組織)當(dāng)前運(yùn)營(yíng)著導(dǎo)航衛(wèi)星，其中我國(guó)運(yùn)營(yíng)的導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)量最多，有58顆，占比35.37%；美國(guó)運(yùn)營(yíng)34顆，占比20.73%；俄羅斯運(yùn)營(yíng)30顆，占比18.28；歐盟運(yùn)營(yíng)28顆，占比17.07%；日本和印度分別運(yùn)營(yíng)5顆和9顆，對(duì)應(yīng)著各自的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)。盡管我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)起步最晚，但實(shí)現(xiàn)功能上較其它三大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比多出了全球短報(bào)文通信服務(wù)。依據(jù)《2022全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)市場(chǎng)報(bào)告》，在2021年，全球GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))和EO(遙感觀測(cè))領(lǐng)域的收入總額已超過2000億歐元，并預(yù)計(jì)在未來十年內(nèi)將達(dá)到接近5000億歐元的水平。預(yù)計(jì)到2031年，全球GNSS設(shè)備安裝數(shù)將超過100億臺(tái)。大眾消費(fèi)類市場(chǎng)再次占據(jù)主導(dǎo)地位，包括出行旅游、健康和道路汽車市場(chǎng)，為GNSS應(yīng)用設(shè)備貢獻(xiàn)了高達(dá)98%的市場(chǎng)份額。類似于GNSS接收器的全球出貨量，GNSS設(shè)備的安裝數(shù)量中，主要由消費(fèi)解決方案市場(chǎng)主導(dǎo)，占據(jù)2021年全球GNSS設(shè)備安裝總數(shù)的89%，以及2031年全球安裝總數(shù)的86%。在未來十年，預(yù)計(jì)全球份額將略微下降3%，主要原因是智能手機(jī)的使用壽命延長(zhǎng)導(dǎo)致出貨量下降。同時(shí)，隨著車載系統(tǒng)在新車出貨量中的應(yīng)用和集成不斷增加，道路和汽車市場(chǎng)在全球GNSS設(shè)備安裝數(shù)量中的份額將從2021年的9%增長(zhǎng)到2031年的12%。除了消費(fèi)解決方案、旅游和健康市場(chǎng)、道路與汽車市場(chǎng)之外，其他GNSS細(xì)分市場(chǎng)領(lǐng)域中，航空和無人機(jī)市場(chǎng)將占據(jù)重要地位，預(yù)計(jì)其GNSS設(shè)備安裝數(shù)量將從2021年的4200萬臺(tái)套增長(zhǎng)至2031年的4900萬臺(tái)套。2021年，海事市場(chǎng)是第二大市場(chǎng)，但在未來十年內(nèi)其市場(chǎng)份額將略微下降1%，預(yù)計(jì)全球市場(chǎng)份額將從2021年的17%(相當(dāng)于1100萬臺(tái)套)下降至2031年的16%(2031年為1700萬套)。與此同時(shí)，農(nóng)業(yè)將成為未來最重要的GNSS細(xì)分市場(chǎng)領(lǐng)域之一，預(yù)計(jì)到2031年，其市場(chǎng)份額將達(dá)到18%(從2021年不到500萬臺(tái)套增長(zhǎng)至2031年約2000萬臺(tái)套)。全球GNSS下游市場(chǎng)收入(包括設(shè)備和服務(wù))將從2021年的1990億歐元增長(zhǎng)至2031年的4920億歐元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為9.2%，主要來自增值服務(wù)的收入。在未來十年，增值服務(wù)收入預(yù)計(jì)將以每年11%的速度迅速增長(zhǎng)，到2031年有望超過3540億歐元(相較于2021年的約1260億歐元)。全球GNSS增強(qiáng)服務(wù)的收入預(yù)計(jì)每年將增長(zhǎng)7%，到2031年其年收入將接近510億歐元，比2021年的250億歐元翻了一番。到2031年，全球GNSS服務(wù)收入(包括增值服務(wù)和增強(qiáng)服務(wù))將達(dá)到4050億歐元，占全球GNSS下游市場(chǎng)總收入的82%。根據(jù)最新的《2023中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》數(shù)據(jù)，2022年我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)的綜合產(chǎn)值達(dá)到了5,007億元人民幣，較2021年增長(zhǎng)了6.76%。其中，與衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用直接相關(guān)的核心產(chǎn)值(包括芯片、器件、算法、軟件、導(dǎo)航數(shù)據(jù)、終端設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施等)同比增長(zhǎng)了5.05%，達(dá)到1527億元人民幣，占總產(chǎn)值的30.50%。另一方面，由衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用和服務(wù)帶動(dòng)的相關(guān)產(chǎn)值同比增長(zhǎng)了7.54%，達(dá)到3480億元人民幣，占總產(chǎn)值的69.50%。目前，我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)領(lǐng)域仍有大約14,000家企事業(yè)單位，員工人數(shù)超過50萬人。截至2022年底，境內(nèi)上市的相關(guān)企業(yè)總數(shù)為92家(含新三板)，這些上市公司的衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)相關(guān)產(chǎn)值約占全國(guó)總產(chǎn)值的9.02%左右。白皮書指出，隨著北斗應(yīng)用的泛在化、嵌入化、隱形化、標(biāo)配化和業(yè)務(wù)化發(fā)展，未來更多的市場(chǎng)需求將從對(duì)定位導(dǎo)航授時(shí)技術(shù)及綜合位置服務(wù)的需要，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)時(shí)空信息采集與服務(wù)的需要，這會(huì)使北斗應(yīng)用規(guī)模變得更加巨大，應(yīng)用場(chǎng)景和模式變得更加多元化，市場(chǎng)也將被重新定義，形成以時(shí)空信息獲取、處理和服務(wù)為主的新經(jīng)濟(jì)形態(tài)，并必將成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。進(jìn)入2023年，隨著國(guó)家新基建、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等重大戰(zhàn)略的實(shí)施，領(lǐng)域如時(shí)空大數(shù)據(jù)、城鄉(xiāng)數(shù)字底座、無人系統(tǒng)、智能信息服務(wù)等領(lǐng)域正在蓬勃發(fā)展，進(jìn)一步拓展了北斗時(shí)空信息應(yīng)用與服務(wù)的廣闊市場(chǎng)，推動(dòng)了衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)在各行業(yè)各領(lǐng)域的深度應(yīng)用，市場(chǎng)活躍度預(yù)計(jì)將觸底反彈，整個(gè)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也有望保持企穩(wěn)回升的趨勢(shì)。根據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，2022年，五大區(qū)域?qū)崿F(xiàn)綜合產(chǎn)值約3,778億元，在全國(guó)總體產(chǎn)值中占比高達(dá)75.44%。其中，京津冀地區(qū)綜合產(chǎn)值達(dá)到1,048億元，珠三角地區(qū)綜合產(chǎn)值達(dá)到1,028億元，長(zhǎng)三角地區(qū)綜合產(chǎn)值達(dá)769億元，華中地區(qū)綜合產(chǎn)值達(dá)到497億元，西部地區(qū)綜合產(chǎn)值達(dá)到436億元。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2022年四季度，五大區(qū)域共累計(jì)推廣應(yīng)用各類北斗終端超過1,300萬臺(tái)/套。而從更大的國(guó)家重大區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略范圍來看，在京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、海南自由貿(mào)易港、黃河流域、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶等區(qū)域，已累計(jì)推廣應(yīng)用各類北斗終端接近1,700萬臺(tái)/套。3.2.高精度衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備向著更精確、低功耗方向發(fā)展多模、多頻、多通道技術(shù)正在廣泛應(yīng)用。為了提高精度和可靠性，GNSS導(dǎo)航和定位正在朝著高精度方向發(fā)展。為了減少對(duì)單一系統(tǒng)的依賴，GNSS芯片制造商不斷研發(fā)支持多模式和多頻段的芯片和模塊。這些多模多頻技術(shù)的定位模塊可以同時(shí)支持多個(gè)頻段和衛(wèi)星系統(tǒng)，使定位更加靈活。隨集成了射頻和基帶處理功能的一體化(SoC)芯片的興起，導(dǎo)航定位系統(tǒng)性能不斷提高，芯片制造成本不斷降低。同時(shí)引用超低功耗技術(shù)，適用于便攜設(shè)備和大眾消費(fèi)類應(yīng)用。這些新一代芯片的高靈敏度基帶技術(shù)可以在城市峽谷、樹蔭等復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)可靠的定位。另一項(xiàng)重要的技術(shù)發(fā)展是精密單點(diǎn)定位(PPP)。這一技術(shù)通過地球同步軌道衛(wèi)星提供的精密衛(wèi)星軌道和鐘差數(shù)據(jù)，對(duì)誤差項(xiàng)進(jìn)行校正，使用單臺(tái)接收機(jī)的非差觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度單點(diǎn)定位。在軍用領(lǐng)域，衛(wèi)星導(dǎo)航的發(fā)展方向主要包括提高定位精度、抗干擾性、可靠性以及魯棒性。在定位精度方面，地面基準(zhǔn)站的加強(qiáng)可以幫助消除衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的區(qū)域誤差，從而提高定位的精度。此外，軍事應(yīng)用中的導(dǎo)航系統(tǒng)需要具備更高的抗干擾性、可靠性和魯棒性。自海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以來的幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)踐表明，衛(wèi)星導(dǎo)航已成為海陸空天武器系統(tǒng)以及構(gòu)建全數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。因此，導(dǎo)航系統(tǒng)和電磁頻譜的爭(zhēng)奪和控制變得更加激烈，導(dǎo)航戰(zhàn)有可能成為現(xiàn)代電子戰(zhàn)的重要作戰(zhàn)形式。在民用領(lǐng)域，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展集中在消除定位盲區(qū)、多系統(tǒng)融合、通信導(dǎo)航一體化以及拓展新應(yīng)用。為了消除定位盲區(qū)，我國(guó)正在建設(shè)廣域室內(nèi)外高精度定位導(dǎo)航系統(tǒng)，即羲和系統(tǒng)，以解決衛(wèi)星導(dǎo)航在室內(nèi)和地下信號(hào)受阻的問題。同時(shí)發(fā)展多系統(tǒng)融合旨在實(shí)現(xiàn)不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的合作兼容，以提高系統(tǒng)的精度和可用性，目前我國(guó)已與美國(guó)和俄羅斯分別于2017年及2019年簽訂協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與GPS及格洛納斯系統(tǒng)在信號(hào)領(lǐng)域的射頻兼容與互操作。未來，通信導(dǎo)航一體化融合是智能融合發(fā)展的趨勢(shì)，將導(dǎo)航和通信融為一體，以提供時(shí)空信息的智能服務(wù)。隨著我國(guó)北斗三號(hào)全球組網(wǎng)的完成，衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)將迎來應(yīng)用與服務(wù)的強(qiáng)勢(shì)發(fā)展時(shí)期。衛(wèi)星導(dǎo)航將成為新興技術(shù)的引領(lǐng)者，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和整合提供支持，包括無人系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)等基于衛(wèi)星導(dǎo)航的新時(shí)空技術(shù)和服務(wù)產(chǎn)業(yè)，拓展出一大批萬物互聯(lián)的新興產(chǎn)業(yè)群。我們認(rèn)為在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域GNSS芯片的技術(shù)創(chuàng)新將成為永恒的命題。高精度GNSS芯片不僅推動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，也為終端和系統(tǒng)集成提供支持，是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)存在固有的脆弱性和限制。導(dǎo)航信號(hào)必須穿越大氣層和電離層，受氣象條件變化的影響；同時(shí)，建筑物和地形可能導(dǎo)致信號(hào)反射，使接收到的信號(hào)經(jīng)歷多次傳播。此外，頻譜分配問題和相鄰頻段干擾也對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成挑戰(zhàn)。這些問題使衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)不容易在各種環(huán)境下保持高可用性，對(duì)國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成威脅。GNSS數(shù)據(jù)接收設(shè)備需解決距離數(shù)千公里的衛(wèi)星問題，但不能預(yù)測(cè)接收到哪顆衛(wèi)星的信號(hào)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)、時(shí)鐘漂移等因素使信號(hào)的匹配變得復(fù)雜，而噪聲使信號(hào)檢測(cè)困難。干擾信號(hào)進(jìn)入會(huì)進(jìn)一步加劇問題。因此，GNSS芯片需要采用多種算法，如多維矩陣運(yùn)算、內(nèi)存優(yōu)化、非差推導(dǎo)、電離層處理等，以減小干擾對(duì)定位的影響。盡管衛(wèi)星導(dǎo)航下游不同應(yīng)用的用戶終端設(shè)備存在一定差異，但各類終端的共同點(diǎn)即裝載了衛(wèi)星導(dǎo)航定位模塊以及天線等器件。衛(wèi)星導(dǎo)航定位模塊方面，其包括芯片、板卡等元器件。技術(shù)發(fā)展上具體涉及低成本(LC)、提高靠干擾技術(shù)(RTID)、發(fā)展終端與高精度定位的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTDM)、等技術(shù)。在高精度衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)終端中，定位模塊及高性能天線價(jià)格較高，導(dǎo)致價(jià)格成為高精度終端推廣受阻的重要原因。目前，國(guó)產(chǎn)高精度板卡在國(guó)內(nèi)的市占率仍然較低，成本成為制約高精度定位產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素，因此國(guó)內(nèi)高精度板卡降低成本是主要的發(fā)展方向之一；同時(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用中的無人系統(tǒng)對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航精度、可靠性及智能性具有較高要求，涉及到衛(wèi)星導(dǎo)航終端接收機(jī)的抗干擾技術(shù)，與高精度定位的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量和環(huán)境智能化技術(shù)。天線方面，作為北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，天線的特性將直接影響到設(shè)備終端的信號(hào)質(zhì)量與重量體積。隨著衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展，集成天線技術(shù)發(fā)展集中在高精度、高增益和小型化上。具有高介電常數(shù)、低介電損耗、近零溫度系數(shù)等特點(diǎn)的微波介質(zhì)陶瓷材料技術(shù)是以后的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，由于高性能天線價(jià)格較高，也是制約高精度定位產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素，因此低成本也是衛(wèi)星導(dǎo)航天線方面的重要發(fā)展趨勢(shì)。3.3.衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈情況衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同樣可以分為三大核心組成部分：空間段、地面段和用戶段。在用戶段中，可以進(jìn)一步將其劃分為上、中、下三個(gè)流程。上游的基礎(chǔ)組件是確保產(chǎn)業(yè)獨(dú)立自主的核心環(huán)節(jié)，主要包括基帶芯片、射頻芯片、板卡和天線等關(guān)鍵部件，是整個(gè)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)可控、國(guó)產(chǎn)化最關(guān)鍵的部分。中游則著重于終端和系統(tǒng)的整合，承載著衛(wèi)星導(dǎo)航定位功能，與用戶體驗(yàn)高度相關(guān)，是產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)的主要領(lǐng)域。而下游則提供針對(duì)各種行業(yè)應(yīng)用的解決方案和運(yùn)營(yíng)維護(hù)服務(wù)。在產(chǎn)業(yè)鏈方面，衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)屬于衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的下游領(lǐng)域，具體為衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)。目前，除了航天科技、航天科工集團(tuán)、中科院等相關(guān)國(guó)有企事業(yè)單位外，大量私營(yíng)企業(yè)也開始積極參與，導(dǎo)致市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。我國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成了相對(duì)完整的內(nèi)部循環(huán)。產(chǎn)業(yè)鏈的上游部分包括關(guān)鍵的自主可控基礎(chǔ)組件，主要包括基帶芯片、射頻芯片、板卡、天線等。中游部分是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涵蓋了終端設(shè)備的集成和系統(tǒng)的綜合構(gòu)建。下游部分則包括提供各種解決方案和運(yùn)維服務(wù)，以滿足多個(gè)行業(yè)的需求和應(yīng)用。在北斗產(chǎn)業(yè)鏈中的各家上市公司中，由于產(chǎn)業(yè)鏈的完整性和綜合能力的提升，極少數(shù)公司僅專注于產(chǎn)業(yè)鏈的某一環(huán)節(jié)。相反，大多數(shù)公司都會(huì)擴(kuò)展到至少兩個(gè)相鄰環(huán)節(jié)。一些公司，例如合眾思?jí)?、北斗星通和海格通信，采取了全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋的戰(zhàn)略。我們認(rèn)為，在全球政治不確定性和經(jīng)濟(jì)反全球化的背景下，北斗的發(fā)展對(duì)于我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航自主化至關(guān)重要。鑒于中美之間的貿(mào)易關(guān)系波動(dòng)，北斗作為國(guó)內(nèi)自主創(chuàng)新的代表，具有重要的戰(zhàn)略價(jià)值。北斗最初是為軍事應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，軍事市場(chǎng)的訂單量大，利潤(rùn)空間廣，這有助于反向推動(dòng)國(guó)內(nèi)軍工行業(yè)的崛起和發(fā)展。4.衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的發(fā)展遙感這一術(shù)語由美國(guó)海軍研究局的EvelynL.Pruitt在20世紀(jì)60年代提出。在《衛(wèi)星遙感技術(shù)》一書中，遙感被定義為一種不直接接觸目標(biāo)物體，而是通過各類傳感器捕獲目標(biāo)所發(fā)射和反射的電磁波信息，進(jìn)而收集、處理和生成圖像，以實(shí)現(xiàn)對(duì)地面多種景象的探測(cè)和識(shí)別的綜合地面觀測(cè)技術(shù)。衛(wèi)星遙感是一種從高處利用傳感器檢測(cè)和接收目標(biāo)物體所發(fā)射和反射的電磁波信息，以識(shí)別物體的特性和空間分布，并通過遙感技術(shù)平臺(tái)對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理的方法，廣泛應(yīng)用于國(guó)防、自然資源管理、交通、氣象、海洋學(xué)、環(huán)境保護(hù)和應(yīng)急響應(yīng)等領(lǐng)域。衛(wèi)星遙感系統(tǒng)通常包括空間段的遙感衛(wèi)星以及地面段的地面設(shè)施和應(yīng)用系統(tǒng)，而運(yùn)載火箭、發(fā)射場(chǎng)以及測(cè)控系統(tǒng)為衛(wèi)星遙感系統(tǒng)提供必要的技術(shù)支持。衛(wèi)星遙感是航天遙感的一部分，依據(jù)載有遙感器械的平臺(tái)及運(yùn)行高度的差異，將其與航空遙感區(qū)別開來。4.1.遙感衛(wèi)星的分類遙感衛(wèi)星主要分為光學(xué)遙感衛(wèi)星和雷達(dá)遙感衛(wèi)星兩類，其中，光學(xué)遙感衛(wèi)星具有較高的分辨率。雖然光學(xué)遙感衛(wèi)星的空間分辨率出色，但容易受到環(huán)境條件的影響，而雷達(dá)遙感衛(wèi)星具有全天候工作的能力，但其分辨率相對(duì)較低。光學(xué)傳感是衛(wèi)星傳感中最常見的類型。這種傳感器能夠捕捉人眼可感知的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光線以及附近紅外線的光線。光學(xué)傳感通常被視為一種被動(dòng)技術(shù)，因?yàn)樗蕾囉趶牡厍虮砻娣瓷涞墓饩€。衛(wèi)星傳感器能夠在多種電磁波頻率范圍內(nèi)檢查地球表面，提供豐富的觀測(cè)數(shù)據(jù)。另一方面，雷達(dá)遙感則是一種主動(dòng)技術(shù)。在這種技術(shù)中，傳感器向地球發(fā)射微波，然后記錄這些微波在其接收器上的反射情況，以分析地球表面的特性。這種方式在觀測(cè)功能方面提供了廣泛的可能，能夠在不同的環(huán)境和條件下獲得關(guān)于地球表面的重要信息。4.2.大氣的散射和大氣窗口在傳播過程中，輻射遇到微小粒子會(huì)導(dǎo)致其傳播方向的改變，并使輻射向多個(gè)方向散布。散射與吸收有所不同，它僅改變了輻射的傳播方向，而不會(huì)將輻射轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。大氣散射是太陽輻射衰減的主要因素，而且散射主要在可見光區(qū)域發(fā)生。對(duì)于遙感圖像而言，散射降低了傳感器接收數(shù)據(jù)的質(zhì)量，導(dǎo)致圖像模糊不清。太陽輻射在照射地面并反射回傳感器的過程中需二次穿越大氣層。在照射地面時(shí)，散射增加了漫反射的成分，影響了反射的入射成分；在返回傳感器時(shí)，除了反射光外，還有散射光進(jìn)入傳感器。這種二次影響增加了信號(hào)中的噪聲成分，從而降低了遙感圖像的質(zhì)量。大氣發(fā)生散射主要有三種：瑞利散射(當(dāng)電磁波通過具有比波長(zhǎng)小得多的粒子時(shí))為??<<??；米氏散射(當(dāng)電磁波通過具有與其波長(zhǎng)差不多的粒子時(shí))為??≈??；非選擇性散射(當(dāng)電磁波通過具有比波長(zhǎng)大得多的粒子時(shí))為??>>??。太陽輻射抵達(dá)地表后，會(huì)發(fā)生三種主要現(xiàn)象：部分被反射、部分被吸收，還有一部分透過地表。這意味著地表接收到的太陽輻射能量可以分為三部分，即反射能量、吸收能量和透射能量。在遙感記錄中，我們主要關(guān)注地表反射的太陽輻射能量。通常情況下，大多數(shù)物體對(duì)可見光波段都不會(huì)產(chǎn)生透射效應(yīng)，但一些物質(zhì)，如水，在特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)表現(xiàn)出較強(qiáng)的透射能力，特別是0.45~0.56um的藍(lán)綠光波段。一般水體的透射深度可達(dá)10~20m，而在清澈的水體中，透射深度甚至可達(dá)100米。此外，地表吸收太陽輻射后會(huì)升高到約300K的溫度，從而產(chǎn)生自身的熱輻射，其峰值波長(zhǎng)位于9.66um，在長(zhǎng)波段，即6um以上的熱紅外區(qū)域，具有明顯的特征。反射作用指的是在可見光和近紅外波段(0.3~2.5um)中，地表物體自身的熱輻射幾乎可以忽略不計(jì)，而主要是由地物反射太陽輻射而產(chǎn)生的波譜。透射作用則表示太陽輻射穿透地表并透過一定深度，這種現(xiàn)象稱為透射。在自然界中，大多數(shù)地物對(duì)可見光波段幾乎沒有透射能力；對(duì)于紅外波段，只有具備半導(dǎo)體特性的地物具有一定的透射能力；而微波波段的電磁波具有較明顯的透射能力，其透射深度取決于微波的波長(zhǎng)。另外，水體在可見光波段表現(xiàn)出相對(duì)較強(qiáng)的電磁波透射能力。物體反射率隨波長(zhǎng)變化的特性被稱為地物反射光譜特性。這個(gè)特性可以通過以波長(zhǎng)為橫軸、地物的光譜反射率為縱軸，繪制在平面坐標(biāo)系中的曲線來表示，這個(gè)曲線被稱為反射波譜曲線。同一種物體的波譜反射曲線在不同波段展示不同的反射率。將這些曲線與遙感傳感器接收的輻射數(shù)據(jù)在相應(yīng)波段上進(jìn)行對(duì)比，有助于識(shí)別遙感數(shù)據(jù)與地物之間的關(guān)系和規(guī)律。4.3.衛(wèi)星遙感成像的基本原理遙感技術(shù)通常使用綠光、紅光和紅外光這三個(gè)波段進(jìn)行探測(cè)。綠光波段通常用于檢測(cè)地下水、巖石和土壤的特性，紅光波段用于監(jiān)測(cè)植物的生長(zhǎng)、變化以及水污染等情況，而紅外波段則用于探測(cè)土地、礦產(chǎn)和資源。此外，微波波段也被應(yīng)用于氣象云層和海底魚群等的探測(cè)。因此，衛(wèi)星遙感的基本原理是將能夠感測(cè)物體電磁波特性的傳感器安裝在衛(wèi)星平臺(tái)上，然后將收集到的電磁波按照一定規(guī)則轉(zhuǎn)換為原始數(shù)據(jù)，形成遙感影像。這些遙感影像被地面站接收后，通過一系列的數(shù)據(jù)處理和分析，可以提供給不同的用戶用于各種應(yīng)用。傳感器是一種用于收集、探測(cè)和記錄地物的電磁波輻射能量的裝置，它是遙感技術(shù)的核心組成部分。傳感器的性能包括對(duì)電磁波段的響應(yīng)能力、空間分辨率、圖像幾何特性以及獲取地物電磁波信息的量和可靠程度等，這些性能決定了遙感的效能。傳感器通常由以下四個(gè)主要組成部分構(gòu)成：收集器：它負(fù)責(zé)捕獲來自地物的電磁波能量。例如，航空攝影機(jī)的透鏡和掃描儀的反射鏡都屬于收集器的一部分。對(duì)于多波段傳感器，還需要進(jìn)行分光處理，將光分解成不同波長(zhǎng)的波段范圍。探測(cè)器：這是傳感器的關(guān)鍵部分，它將收集到的輻射能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能或電能。探測(cè)器可以包括攝影感光膠片、光電管、光電倍增管、光電二極管、光電晶體管等光敏感應(yīng)元件，以及碲化銦、碲鎘汞、熱敏電阻等探測(cè)元件。處理器：處理器用于對(duì)探測(cè)器輸出的化學(xué)或電信號(hào)進(jìn)行處理。這包括膠片的顯影和定影，以及電信號(hào)的放大、濾波、調(diào)制、變換等操作。輸出器：輸出器負(fù)責(zé)輸出獲得的圖像和數(shù)據(jù)，使其可供進(jìn)一步分析和使用。輸出器可以是攝影膠片、磁帶記錄儀等設(shè)備。這些組成部分協(xié)同工作，使傳感器能夠有效地捕捉地物的電磁波輻射信息，從而實(shí)現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)的獲取和應(yīng)用。4.4.遙感衛(wèi)星的分類及成像方式攝影成像攝像機(jī)可以分為以下幾種類型：1.分幅式攝像機(jī)：這種攝像機(jī)一次曝光就能夠獲得目標(biāo)的一幅影像。視場(chǎng)角越大，地面覆蓋范圍也越廣闊。2.全景攝影機(jī)：全景攝影機(jī)有幾種不同的類型，包括縫隙式攝影機(jī)和鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)式全景攝影機(jī)。3.多光譜攝影機(jī)：這種攝影機(jī)有以下特點(diǎn)：能夠直接獲取可見光和近紅外范圍內(nèi)若干個(gè)波段的影像。分為多相機(jī)組合型(將多架相機(jī)組裝在一個(gè)外殼上，每架相機(jī)配置不同的濾光片和膠片，以獲取同一地物不同波段的影像)、多鏡頭組合型(在同一架相機(jī)上安裝多個(gè)鏡頭，配以不同波長(zhǎng)的濾光片)、光束分離型(使用一個(gè)鏡頭，通過二向反射鏡或光柵分光，將不同波段的影像記錄在各焦平面上)等不同類型。4.數(shù)碼攝影機(jī)：數(shù)碼攝影機(jī)的成像原理和一般攝影機(jī)相似，結(jié)構(gòu)也類似，不同之處在于數(shù)碼攝影機(jī)的記錄介質(zhì)不是感光膠片，而是光敏電子器件，如CCD(電荷耦合器件)。掃描成像掃描成像是一種通過探測(cè)器和掃描鏡逐點(diǎn)、逐行地對(duì)目標(biāo)地物進(jìn)行采樣的方法，以獲取目標(biāo)地物的電磁波輻射特性信息，并生成一定譜段的圖像。高光譜遙感成像包括空間維度成像和光譜維度成像?？臻g維度成像是通過飛行平臺(tái)的平動(dòng)和搭載于飛行平臺(tái)上的成像光譜儀以一定的工作模式來實(shí)現(xiàn)的。常用的工作模式包括擺掃型和推掃型。擺掃型有時(shí)被稱為聚焦模式(Spotlight)或跨軌掃描儀(CrossTrackScanners)。它通過使用一個(gè)“鏡子”來反射光線到一個(gè)探測(cè)器上，并且這個(gè)“鏡子”會(huì)來回移動(dòng)，以收集從一個(gè)像素上測(cè)量的數(shù)值。然而，這種移動(dòng)部件成本較高，且容易受損。擺掃式的掃描方向與飛行路徑垂直，每次采集一個(gè)像素的數(shù)據(jù)。推掃式，有時(shí)也稱為沿軌跡掃描儀(AlongTrackScanners)，使用的探測(cè)器安裝在垂直于航天器飛行方向的位置。當(dāng)飛行器向前移動(dòng)時(shí)，推掃式可以一次采集一行圖像數(shù)據(jù)(如下圖所示)。與擺掃式相比，推掃式接收的信號(hào)更強(qiáng)，因?yàn)閿[掃式在一個(gè)像素內(nèi)的曝光時(shí)間較長(zhǎng)，但在同一時(shí)間內(nèi)只能采集一個(gè)像素的數(shù)據(jù)，這導(dǎo)致了接收的信號(hào)較弱。然而，推掃式的不同探測(cè)器可能具有不同的敏感性，如果沒有正確校準(zhǔn)，可能會(huì)導(dǎo)致圖像中出現(xiàn)條紋噪聲。目前，主流的傳感器通常采用推掃式成像方式。掃描成像的方法可以分為以下三種：1.光/機(jī)掃描成像：這種方法一般在掃描儀的前部裝有光學(xué)鏡頭，并通過機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置使鏡頭擺動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)成像。2.固體自掃描成像：固體自掃描成像采用固定的探測(cè)元件，通過遙感平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)來對(duì)目標(biāo)地物進(jìn)行掃描成像。3.高光譜成像光譜掃描：高光譜遙感利用大量連續(xù)的波段(通常是幾十到上百個(gè))和非常窄的波長(zhǎng)范圍(通常為5-10nm)的光譜數(shù)據(jù)，對(duì)地面物體進(jìn)行遙感成像，以便探測(cè)和識(shí)別地物的類別、組分以及其他細(xì)節(jié)特征。高光譜遙感具有以下兩個(gè)顯著特點(diǎn)：高光譜分辨率：波長(zhǎng)范圍小且包含眾多波段，使其具有較高的光譜分辨率；圖譜合一(又稱為譜像合一)：在獲取大量目標(biāo)的窄波段連續(xù)光譜圖像的同時(shí)，獲得每個(gè)像素幾乎連續(xù)的光譜數(shù)據(jù)。微波遙感微波傳感器是一種技術(shù)，通過它可以獲取目標(biāo)地物發(fā)射或反射的微波輻射，并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理與解讀來實(shí)現(xiàn)地物的識(shí)別。微波遙感具有以下特點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)全天時(shí)、全天候的觀測(cè)，因?yàn)槲⒉úㄩL(zhǎng)較長(zhǎng)，微波輻射受到的散射較小，適用于各種天氣條件；具有強(qiáng)大的穿透能力，能夠穿透冰、雪、森林、土壤等物質(zhì)；在海洋遙感領(lǐng)域有特殊應(yīng)用價(jià)值，因?yàn)槲⒉軌虼┩冈茖?，且其波長(zhǎng)適合于觀測(cè)海面上的動(dòng)態(tài)情況，如海風(fēng)和海浪；微波遙感的分辨率較低，但測(cè)量精度較高；根據(jù)傳感器的工作方式，微波遙感可以分為主動(dòng)遙感和被動(dòng)遙感。1.主動(dòng)微波遙感主動(dòng)微波遙感是一種通過向目標(biāo)地物發(fā)射微波信號(hào)并接收目標(biāo)向后散射的信號(hào)來進(jìn)行地觀測(cè)的遙感方法，其主要使用的傳感器是雷達(dá)。①雷達(dá)雷達(dá)(Lidar)是一種用于測(cè)距和定位的產(chǎn)品，它主要操作在微波頻段。雷達(dá)可以分為兩種主要類型：成像雷達(dá)和非成像雷達(dá)，而成像雷達(dá)又可以進(jìn)一步細(xì)分為真實(shí)孔徑雷達(dá)和合成孔徑雷達(dá)。雷達(dá)是一種傳感器，其工作原理是通過發(fā)射機(jī)天線將高功率電磁波脈沖在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)射向目標(biāo)地物，然后使用同一天線接收目標(biāo)地物反射的回波信號(hào)，然后對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理和顯示。不同的物體反射的回波信號(hào)在振幅和相位上都有所不同，經(jīng)過接收和處理后，雷達(dá)可以測(cè)量出目標(biāo)地物的方向、距離等數(shù)據(jù)。②側(cè)視雷達(dá)側(cè)視雷達(dá)的工作方式是將其天線與傳感平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向形成一定角度，使其傾斜安裝朝向一側(cè)或兩側(cè)。這種安裝方式使側(cè)視雷達(dá)生成的圖像更具有立體感。側(cè)視雷達(dá)具有兩個(gè)獨(dú)特的屬性，分別是距離分辨力和方向分辨力。距離分辨力是指?jìng)?cè)視雷達(dá)通過分析回波信號(hào)的時(shí)間延遲確定不同目標(biāo)之間的距離差異，從而提供了目標(biāo)位置的準(zhǔn)確信息。方向分辨力表示側(cè)視雷達(dá)可以通過分析回波信號(hào)的入射角度確定目標(biāo)相對(duì)于傳感平臺(tái)的位置，進(jìn)而提供目標(biāo)的方向信息。③合成孔徑雷達(dá)合成孔徑雷達(dá)(SAR)是一種高分辨率成像雷達(dá)技術(shù)，能夠在極低能見度的氣象條件下獲得與光學(xué)相機(jī)相似的高分辨率雷達(dá)圖像。其工作原理是通過利用雷達(dá)與目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，采用數(shù)據(jù)處理方法將較小的真實(shí)天線孔徑合成成一個(gè)較大的等效天線孔徑的雷達(dá)，因此也被稱為綜合孔徑雷達(dá)。合成孔徑雷達(dá)具有以下顯著特點(diǎn)：高分辨率：合成孔徑雷達(dá)能夠提供出色的圖像分辨率，允許捕捉目標(biāo)地物的精細(xì)細(xì)節(jié)。全天候工作：與光學(xué)傳感器不同，合成孔徑雷達(dá)不受天氣和光照條件的限制，可在各種天氣條件下穩(wěn)定運(yùn)行，確保了可靠的遙感觀測(cè)。偽裝物體識(shí)別和掩蓋物穿透：合成孔徑雷達(dá)能夠有效地識(shí)別偽裝和穿透掩蓋物，使其在軍事偵察、地質(zhì)勘探和自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)等應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。高方位分辨力：合成孔徑雷達(dá)在方位(即目標(biāo)在水平方向上的位置)上具有高分辨力，能夠準(zhǔn)確測(cè)量和識(shí)別目標(biāo)的位置和移動(dòng)。2.被動(dòng)微波遙感被動(dòng)微波遙感是一種不直接生成圖像的遙感技術(shù)，而是利用微波輻射計(jì)和微波散射計(jì)來接收目標(biāo)地物發(fā)射的微波輻射，以實(shí)現(xiàn)對(duì)地物的觀測(cè)和探測(cè)。微波輻射計(jì)主要用于測(cè)量目標(biāo)地物發(fā)射的微波輻射，這些輻射包含了關(guān)于地物本身的信息，例如溫度、濕度、云層屬性等。通過對(duì)這些微波輻射的測(cè)量和分析。微波散射計(jì)則主要用于測(cè)量微波輻射在目標(biāo)地物上的散射特性。地物表面的微波輻射會(huì)受到地表特征、植被、濕度等因素的影響，通過微波散射計(jì)的測(cè)量，可以研究地表的特性和變化，包括土壤濕度、植被覆蓋、地表粗糙度等。被動(dòng)微波遙感技術(shù)雖然不同于傳統(tǒng)的光學(xué)遙感，但在全天候觀測(cè)、穿透云層和植被等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此在地球科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和氣象學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為我們更深入地了解地球提供了有力的工具。4.5.典型的遙感衛(wèi)星星座1.Landsat美國(guó)NASA的陸地衛(wèi)星(Landsat)計(jì)劃，早期稱為地球資源技術(shù)衛(wèi)星(ERTS)，自1972年7月23日起已成功發(fā)射8顆衛(wèi)星(第6顆發(fā)射失敗)。截至目前，Landsat1至Landsat4已經(jīng)陸續(xù)失效，而Landsat5則于2013年6月退役。Landsat7于1999年4月15日成功升空，而Landsat8則于2013年2月11日成功發(fā)射升空，并在經(jīng)過了100天的測(cè)試運(yùn)行后開始正式獲取影像數(shù)據(jù)。LandSat衛(wèi)星運(yùn)行在近極地、近圓形的太陽同步軌道，其軌道高度約在700至900公里之間。這些衛(wèi)星的軌道傾角約在98.2度(對(duì)于LandSat4、5、7、8、9)和99.125度(對(duì)于LandSat1、2和3)之間。它們的軌道周期大致在99到103分鐘每圈之間變化。而重復(fù)周期為18天(對(duì)于LandSat1、2和3)和16天(對(duì)于LandSat4、5、7、8和9)，這意味著它們?cè)谶@個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)會(huì)經(jīng)過相似的地球位置，以確保時(shí)間序列的一致性。2.SPOT衛(wèi)星自1978年以來，法國(guó)與歐洲共同體的比利時(shí)、瑞典等國(guó)家合作，共同設(shè)計(jì)和制造了一系列名為"地球觀測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)"(SPOT)的衛(wèi)星，也被稱為"地球觀測(cè)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星"。迄今為止，已經(jīng)成功發(fā)射了7顆這樣的衛(wèi)星。“SPOT”這個(gè)名稱源自法文短語“SystemeProbatoired'ObservationdelaTerre”，意為地球觀測(cè)系統(tǒng)。SPOT衛(wèi)星運(yùn)行在距離地球表面約832公里的近極地軌道，這是一個(gè)近圓形太陽同步軌道，其軌道傾角為98.7度。SPOT衛(wèi)星經(jīng)過赤道時(shí)刻通常是地方時(shí)上午10：30。它們的回歸天數(shù)(重復(fù)周期)為26天。由于采用傾斜觀測(cè)策略，因此實(shí)際上可以在4到5天內(nèi)對(duì)同一地區(qū)進(jìn)行多次觀測(cè)。SPOT衛(wèi)星搭載了高分辨率可見光掃描儀(HRV)傳感器，這是一種基于CCD推掃式掃描的儀器。在HRV的焦平面上，每條掃描線由6,000個(gè)線性排列的CCD探測(cè)元件組成。除了單顆衛(wèi)星的觀測(cè)能力外，SPOT6、SPOT7、Pleiades1A和1B(Pleiades星座由法國(guó)航天公司CNES和法國(guó)國(guó)防部合作開發(fā)的高分辨率地球觀測(cè)衛(wèi)星)四顆觀測(cè)衛(wèi)星可以組成一個(gè)四星星座。這四顆衛(wèi)星位于同一個(gè)軌道平面上，彼此之間相隔90度，因此整個(gè)星座具備每日兩次的重訪能力。這意味著不僅可以獲取SPOT衛(wèi)星提供的大幅寬范圍型數(shù)據(jù)，還可以使用Pleiades衛(wèi)星的0.5米分辨率數(shù)據(jù)進(jìn)行更詳細(xì)的地表描述，以滿足各種地球觀測(cè)需求。從SPOT1到SPOT7，光譜分辨率和波段數(shù)量逐漸增加，同時(shí)根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)光譜進(jìn)行更精確的劃分。在空間分辨率方面，有了巨大的進(jìn)步，從最初的10米級(jí)分辨率提高到了更精細(xì)的米級(jí)分辨率，而每單位長(zhǎng)度的CCD單元數(shù)量也從6000增加到了12000。此外，在傳感器層面上，SPOT衛(wèi)星從最初的單一傳感器逐漸發(fā)展為多源、集成式的傳感器系統(tǒng)，這些傳感器能夠融合不同波段和不同分辨率的數(shù)據(jù)，以滿足各種應(yīng)用領(lǐng)域的需求。3.高分系列衛(wèi)星中國(guó)的高分系列衛(wèi)星是"高分專項(xiàng)"的一部分，旨在提供高分辨率的地球觀測(cè)數(shù)據(jù)。這個(gè)專項(xiàng)項(xiàng)目是《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006～2020年)》中確定的16個(gè)重大專項(xiàng)之一。在專項(xiàng)項(xiàng)目啟動(dòng)并實(shí)施了9年之后，已經(jīng)成功發(fā)射了7顆民用高分衛(wèi)星，它們包括高分一號(hào)、高分二號(hào)、高分三號(hào)、高分四號(hào)、高分五號(hào)、高分六號(hào)和高分七號(hào)。這些衛(wèi)星分別具備不同的觀測(cè)能力和特點(diǎn)，例如高分一號(hào)擁有高分辨率的寬幅觀測(cè)能力，高分二號(hào)具備亞米級(jí)全色觀測(cè)能力，高分三號(hào)擁有1米分辨率雷達(dá)觀測(cè)能力，而高分四號(hào)具備同步凝視能力，高分五號(hào)則專注于高光譜觀測(cè)，高分六號(hào)用于陸地應(yīng)急監(jiān)測(cè)，高分七號(hào)則具備亞米級(jí)立體測(cè)繪能力。這一系列衛(wèi)星的初步構(gòu)建了一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的中國(guó)高分衛(wèi)星遙感系統(tǒng)。目前，高分一號(hào)至高分七號(hào)衛(wèi)星在軌運(yùn)行正常，高分一號(hào)和高分二號(hào)衛(wèi)星已經(jīng)達(dá)到了它們的5年設(shè)計(jì)壽命要求。盡管已經(jīng)運(yùn)行了一段時(shí)間，但這些衛(wèi)星仍然正常工作，并且預(yù)計(jì)在可預(yù)見的未來相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)為地球觀測(cè)提供寶貴的數(shù)據(jù)。高分七號(hào)(GF-7)是中國(guó)的一顆民用亞米級(jí)光學(xué)傳輸型立體測(cè)繪衛(wèi)星，具有設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)8年。該衛(wèi)星搭載了雙線陣立體相機(jī)和激光測(cè)高儀等先進(jìn)的有效載荷，標(biāo)志著亞米級(jí)立體測(cè)繪相機(jī)技術(shù)的重要突破。它的任務(wù)是獲取高空間分辨率的光學(xué)立體觀測(cè)數(shù)據(jù)和高精度激光測(cè)高數(shù)據(jù)。高分七號(hào)衛(wèi)星的分辨率非常高，不僅能達(dá)到亞米級(jí)水平，而且具備目前國(guó)內(nèi)最高水平的定位精度。這使得它能夠輕松地拍攝出高質(zhì)量的3D影像。高分七號(hào)將為中國(guó)乃至全球的地形和地貌制圖提供精度在1米以內(nèi)的高質(zhì)量立體地圖數(shù)據(jù)，為多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供支持和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。高分系列衛(wèi)星涵蓋了多種不同類型的觀測(cè)能力，包括全色、多光譜和高光譜觀測(cè)，配備光學(xué)和雷達(dá)傳感器，軌道類型涉及太陽同步和地球同步軌道。這一系列衛(wèi)星構(gòu)建了一個(gè)多功能的對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)，具備高空間分辨率、高時(shí)間分辨率和高光譜分辨率的能力，以滿足各種地球觀測(cè)需求。4.6.太空經(jīng)濟(jì)新引擎：遙感衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈衛(wèi)星遙感是從高空通過傳感器探測(cè)及接收來自目標(biāo)物體所輻射及反射的電磁波信息，從而識(shí)別物體的屬性及其空間分布等特征，并通過遙感技術(shù)平臺(tái)獲取衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的技術(shù)，衛(wèi)星遙感廣泛應(yīng)用于國(guó)防、自然資源、交通、氣象、海洋、環(huán)保、應(yīng)急等領(lǐng)域。2022年，中國(guó)遙感衛(wèi)星發(fā)射數(shù)為105個(gè)，遙感衛(wèi)星發(fā)射增速顯著且應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，商業(yè)化潛力大。伴隨空間分辨率及光譜波段數(shù)不斷提升，用戶對(duì)高分辨率遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量及數(shù)量要求日益提高，同時(shí)政策層面開始逐步放開并支持衛(wèi)星遙感行業(yè)商業(yè)化發(fā)展，預(yù)計(jì)近十年內(nèi)衛(wèi)星遙感服務(wù)行業(yè)將呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。從長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)來看，隨著衛(wèi)星發(fā)射成本逐漸降低及衛(wèi)星遙感技術(shù)日漸成熟，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)及平臺(tái)的成本有望不斷降低，衛(wèi)星遙感行業(yè)未來市場(chǎng)規(guī)模有望迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)。我國(guó)的衛(wèi)星遙感應(yīng)用起步于上世紀(jì)70年代，經(jīng)過四十多年的發(fā)展，已逐漸滲透到傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，培育出一系列具有廣闊市場(chǎng)前景的新興產(chǎn)業(yè)，成為我國(guó)戰(zhàn)略性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。衛(wèi)星遙感應(yīng)用不僅在我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整中發(fā)揮重要作用，還在各級(jí)政府深入貫徹科學(xué)發(fā)展觀、構(gòu)建和諧社會(huì)、關(guān)注民生、提高公共管理和公共服務(wù)水平等方面發(fā)揮越來越重要的作用。隨著我國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，衛(wèi)星遙感信息服務(wù)的市場(chǎng)需求也將持續(xù)快速增長(zhǎng)。2015年我國(guó)遙感衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為56.1億元，到2022年增長(zhǎng)至130.8億元，年復(fù)合增速達(dá)12.85%。我國(guó)衛(wèi)星遙感應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，衛(wèi)星遙感已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國(guó)土、水利、城鄉(xiāng)建設(shè)、環(huán)境、測(cè)繪、交通、氣象、海洋、地球科學(xué)研究等方面得到廣泛應(yīng)用。遙感技術(shù)在我國(guó)國(guó)土資源大調(diào)查、西氣東輸、南水北調(diào)、三峽工程、三河三湖治理、退耕還林、防沙治沙、交通規(guī)劃與建設(shè)、海岸帶監(jiān)測(cè)及海島測(cè)繪及區(qū)域經(jīng)濟(jì)調(diào)查管理等重大工程建設(shè)和重大任務(wù)中發(fā)揮了不可替代的作用。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)作為主要的態(tài)勢(shì)感知資料，在下游各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈。這一產(chǎn)業(yè)鏈包括上游的衛(wèi)星制造和基站建設(shè)，中游的數(shù)據(jù)采集和處理，以及下游的多領(lǐng)域行業(yè)應(yīng)用。具體而言，上游部分包括政府、企業(yè)和軍隊(duì)的衛(wèi)星建設(shè)和基站建設(shè)，中游部分則包括商業(yè)運(yùn)營(yíng)商和政府運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)接收和處理，而下游則提供多領(lǐng)域的增值服務(wù)，如戰(zhàn)場(chǎng)感知、氣象觀測(cè)、海洋監(jiān)測(cè)、國(guó)土資源測(cè)繪等，廣泛應(yīng)用于特種和民用領(lǐng)域。遙感衛(wèi)星是我國(guó)在軌工作衛(wèi)星中數(shù)量最多的一類，可根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)一步分為氣象衛(wèi)星、陸地衛(wèi)星以及海洋衛(wèi)星。氣象衛(wèi)星：我國(guó)的風(fēng)云氣象衛(wèi)星觀測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)基本形成，且國(guó)策精度不斷提高、業(yè)務(wù)能力日趨增強(qiáng)。隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的不斷發(fā)展，氣象服務(wù)、環(huán)境保護(hù)、資源開發(fā)等領(lǐng)域?qū)πl(wèi)星觀測(cè)的需求也在不斷增長(zhǎng)。陸地衛(wèi)星：自1999年發(fā)射第一顆傳感型陸地資源衛(wèi)星一號(hào)以來，我國(guó)已陸續(xù)發(fā)射了超過10顆陸地資源衛(wèi)星，具備可見光、紅外線、合成孔徑雷達(dá)(SAR)等多種觀測(cè)能力。我國(guó)還開發(fā)了大、中、小等多個(gè)系列的陸地衛(wèi)星，并建立了衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)的地面處理系統(tǒng)，形成了較完整的陸地資源衛(wèi)星監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。全球遙感衛(wèi)星的趨勢(shì)則是“更快、更廣、更精細(xì)”：2013年DigitalGlobe發(fā)射了拍攝分辨率46cm的GeoEye，2016年發(fā)射的WorldView4號(hào)衛(wèi)星，分辨率達(dá)到了30cm。我國(guó)市場(chǎng)上分辨率低于2米的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，我國(guó)陸地衛(wèi)星光學(xué)圖像暴露出了譜段數(shù)量少、輻射定標(biāo)精度不高等短板，影響了其在地物參量定量反演方面的應(yīng)用，在可反演參量類型、參量反演精度及數(shù)據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化等方面均與國(guó)外存在較大差距。當(dāng)前國(guó)內(nèi)衛(wèi)星圖像輻射定量應(yīng)用研究仍較多依賴中等分辨率成像光譜儀(MODIS)、先進(jìn)甚高分辨率輻射計(jì)(AVHRR)等國(guó)外圖像數(shù)據(jù)。海洋衛(wèi)星：近年來，我國(guó)已制定了長(zhǎng)期的自主海洋衛(wèi)星發(fā)展規(guī)劃，發(fā)展了海洋水色、海洋動(dòng)力環(huán)境和海洋監(jiān)視監(jiān)測(cè)三大系列海洋衛(wèi)星，逐步建立以我國(guó)自主衛(wèi)星為主導(dǎo)的海洋空間監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。然而，在海洋領(lǐng)域的觀測(cè)仍存在一些不足，如海面高度測(cè)量和海面風(fēng)速測(cè)量的限制。為解決這些問題，我國(guó)計(jì)劃在未來繼續(xù)研制和發(fā)射新一代海洋水色衛(wèi)星、新一代海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星、鹽度衛(wèi)星、1米分辨率的C-SAR衛(wèi)星、高時(shí)間分辨率的靜止軌道海洋衛(wèi)星等。未來的發(fā)展趨勢(shì)包括提高海洋水色衛(wèi)星的光譜分辨率和信噪比、增加觀測(cè)要素、改進(jìn)觀測(cè)的時(shí)空分辨率，同時(shí)發(fā)展小時(shí)級(jí)高時(shí)間分辨率的靜止衛(wèi)星海洋水色觀測(cè)技術(shù)。新一代海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星將增加海面高度和海浪譜觀測(cè)功能，發(fā)展全極化微波散射計(jì)和海洋鹽度計(jì)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋溫度、鹽度、流速、浪高、海面風(fēng)速等動(dòng)力環(huán)境多要素的精細(xì)觀測(cè)。另外，還計(jì)劃發(fā)射高分辨率SAR業(yè)務(wù)化極軌衛(wèi)星，發(fā)展靜止衛(wèi)星SAR觀測(cè)技術(shù)以用于海洋監(jiān)視監(jiān)測(cè)。5.受益于政策支持，衛(wèi)星遙感市場(chǎng)規(guī)模有望持續(xù)擴(kuò)大衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈下游的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用主要以衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)處理與信息提取、提供具體應(yīng)用場(chǎng)景相關(guān)解決方案的服務(wù)為主。目前，伴隨國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃中的遙感衛(wèi)星體系穩(wěn)步推進(jìn)，以及商業(yè)衛(wèi)星遙感的蓬勃發(fā)展，我國(guó)的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲取能力呈現(xiàn)質(zhì)量齊升之勢(shì)，但在衛(wèi)星遙感下游應(yīng)用中，遙感圖像處理系統(tǒng)平臺(tái)作為衛(wèi)星遙感應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施和關(guān)鍵工具，已經(jīng)逐漸成為制約自主衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用和空間信息業(yè)務(wù)發(fā)展的重要因素之一。戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)遙感技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了推動(dòng)作用，第一次世界大戰(zhàn)促使遙感技術(shù)由地面向空中延伸，同時(shí)激發(fā)了紅外技術(shù)探測(cè)的萌生；第二次世界大戰(zhàn)進(jìn)一步推動(dòng)了遙感技術(shù)的發(fā)展，使其應(yīng)用范圍擴(kuò)展至更高更遠(yuǎn)的領(lǐng)域，并促進(jìn)了雷達(dá)技術(shù)的進(jìn)步；冷戰(zhàn)時(shí)期，超級(jí)大國(guó)之間的激烈競(jìng)爭(zhēng)推動(dòng)了空間技術(shù)的飛速發(fā)展，為遙感技術(shù)的突破提供了關(guān)鍵條件。根據(jù)UCS的數(shù)據(jù)，截至2022年底，我國(guó)在軌遙感衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到332顆，居全球第二位，僅次于美國(guó)的499顆。國(guó)內(nèi)的地球觀測(cè)衛(wèi)星體系包括“高分”、“風(fēng)云”、“海洋”、“資源”等多個(gè)國(guó)家核心衛(wèi)星，用于日常觀測(cè)和應(yīng)急觀測(cè)任務(wù)。此外，還借助商業(yè)衛(wèi)星服務(wù)系統(tǒng)如“北京”、“吉林”、“高景”、“巢湖”等來填充和增強(qiáng)核心衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的覆蓋與能力。國(guó)家政策大力支持和引導(dǎo)衛(wèi)星遙感產(chǎn)業(yè)發(fā)展：國(guó)務(wù)院《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出打造國(guó)產(chǎn)高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)，采用政府和社會(huì)資本合作(PPP)模式推進(jìn)遙感衛(wèi)星等建設(shè)，推進(jìn)商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展和衛(wèi)星商業(yè)化應(yīng)用?！笆奈濉币?guī)劃中提出打造全球覆蓋、高效運(yùn)行的通信、導(dǎo)航、遙感空間基礎(chǔ)設(shè)施體系，將衛(wèi)星遙感產(chǎn)業(yè)的發(fā)展列入頂層規(guī)劃，衛(wèi)星遙感產(chǎn)業(yè)步入現(xiàn)代化的全新發(fā)展階段。當(dāng)前我國(guó)衛(wèi)星遙感產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)需求由政府主導(dǎo)，市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大據(jù)共研網(wǎng)數(shù)據(jù)，2015-2022年中國(guó)遙感衛(wèi)星行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模由56.1億元增至130.8億元，CAGR達(dá)12.86%。我國(guó)衛(wèi)星遙感商業(yè)化空間較大：據(jù)UCS數(shù)據(jù)，截至2022年12月，我國(guó)遙感衛(wèi)星商業(yè)化率為32%，相比全球79%的水平仍有較大提升空間。資本大量涌入遙感衛(wèi)星領(lǐng)域，推動(dòng)商業(yè)遙感衛(wèi)星發(fā)展。據(jù)泰伯智庫不完全統(tǒng)計(jì)，2022年中國(guó)商業(yè)航天賽道融資總額超過113億元，其中衛(wèi)星遙感融資額達(dá)28.1億元，占比25%，是融資總額第二多的領(lǐng)域，僅次于火箭發(fā)射。我國(guó)擁有一完整的衛(wèi)星遙感產(chǎn)業(yè)鏈，但面臨上游衛(wèi)星制造和發(fā)射成本高昂的挑戰(zhàn)，以及下游應(yīng)用市場(chǎng)未完全開發(fā)的問題。遙感衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈由上游的衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射和地面設(shè)備制造企業(yè)組成，中游的遙感衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商、數(shù)據(jù)增值和應(yīng)用企業(yè)，以及下游的各行業(yè)客戶構(gòu)成。我國(guó)衛(wèi)星制造和發(fā)射的高成本問題仍然顯著，而下游應(yīng)用市場(chǎng)主要集中在軍隊(duì)和政府領(lǐng)域，B端和C端應(yīng)用市場(chǎng)尚未充分開發(fā)，制約來了衛(wèi)星遙感行業(yè)的發(fā)展。然而，我國(guó)已經(jīng)積累了豐富的遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源，隨著上游數(shù)據(jù)成本的下降以及衛(wèi)星遙感技術(shù)在下游市場(chǎng)的不斷滲透，數(shù)據(jù)增值和應(yīng)用企業(yè)有望實(shí)現(xiàn)顯著的增長(zhǎng)。我們認(rèn)為國(guó)內(nèi)遙感市場(chǎng)具有巨大的潛力，雖然目前市場(chǎng)結(jié)構(gòu)分散，但是上下游之間存在互相滲透的機(jī)會(huì)，從而有望提高行業(yè)的集中度。遙感數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)主要關(guān)注國(guó)產(chǎn)化的近程。目前，在國(guó)內(nèi)遙感圖像處理基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域，主要的參與者包括美國(guó)Harris公司(ENVI)、美國(guó)ESRI公司(ArcGIS)、加拿大PCI公司(PCIGeomatica)、美國(guó)Google公司(GoogleEarthEngine)以及中國(guó)的航天宏圖(PIE)。隨著政府鼓勵(lì)衛(wèi)星應(yīng)用軟件國(guó)產(chǎn)化的政策逐漸實(shí)施，國(guó)內(nèi)遙感圖像處理基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域有望取代進(jìn)口產(chǎn)品，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。根據(jù)軍隊(duì)信息化建設(shè)提速背景，國(guó)內(nèi)特種遙感軟件行業(yè)有望受益于以下因素：(1)各軍種戰(zhàn)場(chǎng)感知能力不斷迭代升級(jí)；(2)戰(zhàn)場(chǎng)感知需求逐漸下沉到單兵武器裝備；(3)各軍種戰(zhàn)場(chǎng)感知信息融合加速發(fā)展。我們認(rèn)為，隨著戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的不斷復(fù)雜化和感知需求的細(xì)化，各軍種的戰(zhàn)場(chǎng)感知能力需要不斷升級(jí)，這將推動(dòng)特種遙感軟件行業(yè)的擴(kuò)容。戰(zhàn)場(chǎng)中，新型作戰(zhàn)力量如無人裝備和導(dǎo)彈等的重要性不斷提升，同時(shí)，戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境等也變得更加復(fù)雜。在這種趨勢(shì)下，各軍種的戰(zhàn)場(chǎng)感知能力必然需要不斷升級(jí)，這將推動(dòng)特種遙感軟件行業(yè)的快速發(fā)展；同時(shí)戰(zhàn)場(chǎng)感知需求逐漸向單兵武器裝備下沉，這是未來的趨勢(shì)。參考美國(guó)軍隊(duì)的信息化建設(shè)，戰(zhàn)場(chǎng)感知需求從指揮系統(tǒng)逐漸下沉到單兵裝備。這種趨勢(shì)表明，特種遙感軟件的滲透率將提高，從而為行業(yè)帶來廣闊的增長(zhǎng)空間。我國(guó)在遙感數(shù)據(jù)處理和信息提取技術(shù)方面已取得顯著進(jìn)展。然而，仍需要解決遙感數(shù)據(jù)定量化的問題，以及信息提取技術(shù)中的知識(shí)驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法論的融合；國(guó)內(nèi)的遙感數(shù)據(jù)處理平臺(tái)相對(duì)滯后，需要在新型計(jì)算架構(gòu)、全面性、和二次開發(fā)能力等方面不斷提升；同時(shí)國(guó)內(nèi)需要建設(shè)更先進(jìn)的遙感數(shù)據(jù)云平臺(tái)，以滿足多領(lǐng)域的大規(guī)模云計(jì)算需求。鑒于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的自主可控性的潛在需求巨大，因此需要在遙感圖像處理平臺(tái)的技術(shù)研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用方面采用國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星資源，構(gòu)建符合全球標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的產(chǎn)品和技術(shù)體系。此過程需要充分整合通信、導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)、GIS等相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)成果，建設(shè)高性能和智能化的實(shí)用軟件工具和平臺(tái)，以提供更廣泛、更深入的業(yè)務(wù)服務(wù)。通過逐步拓展和完善市場(chǎng)機(jī)制，建立可持續(xù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力。在下游應(yīng)用領(lǐng)域，目前在國(guó)內(nèi)遙感應(yīng)用領(lǐng)域的主要參與者可以分為四種類型：1)像航天世景、航天泰坦這樣的航空航天科技下屬國(guó)有企業(yè)；2)類似中科星圖、中科天啟這樣的科研院所和高校孵化企業(yè)；3)民營(yíng)企業(yè)如航天宏圖、二十一世紀(jì)等；4)衛(wèi)星中心下屬企業(yè)，如國(guó)測(cè)星繪、華云氣象等。我們認(rèn)為衛(wèi)星遙感領(lǐng)域未來上游和下游之間的相互滲透將是不可避免的趨勢(shì)。上游企業(yè)為了更好地變現(xiàn)，可能會(huì)將服務(wù)范圍延伸到下游。同時(shí)，為了鎖定數(shù)據(jù)成本、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，下游企業(yè)也可能投資發(fā)射衛(wèi)星。那些能夠深耕核心業(yè)務(wù)、打造競(jìng)爭(zhēng)壁壘的企業(yè)將獲得更多的市場(chǎng)份額?；谶@些趨勢(shì)，行業(yè)的集中度有望加速提升。我們認(rèn)為，得益于技術(shù)升級(jí)與應(yīng)用生態(tài)相結(jié)合，國(guó)內(nèi)遙感領(lǐng)域有望催生出平臺(tái)型巨頭企業(yè)。隨著地理信息應(yīng)用對(duì)時(shí)效性和精度等方面的要求不斷提高，衛(wèi)星遙感應(yīng)用將從靜態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài)，潛在用戶群體逐漸擴(kuò)大。能夠提供更快速、更高效服務(wù)的企業(yè)將有機(jī)會(huì)迅速擴(kuò)大市場(chǎng)份額；衛(wèi)星遙感應(yīng)用越來越分散化，需要平臺(tái)型企業(yè)提供數(shù)據(jù)、計(jì)算能力和算法，提供接口和便捷服務(wù)，進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用生態(tài)；疫情加速了行業(yè)的洗牌，有助于促進(jìn)市場(chǎng)的集中度提升。6.衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化不斷提速，萬億市場(chǎng)蓄勢(shì)待發(fā)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈下游的應(yīng)用及運(yùn)營(yíng)以軟件+數(shù)據(jù)服務(wù)為主要商業(yè)模式，多家公司自建星座系統(tǒng)，以提升運(yùn)營(yíng)與應(yīng)用服務(wù)能力。商業(yè)模式上，中科星圖、航天宏圖等以軟件為主要驅(qū)動(dòng)，同時(shí)開拓?cái)?shù)據(jù)服務(wù)等業(yè)務(wù)；航宇微、長(zhǎng)光衛(wèi)星等側(cè)重于提供相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)品。近年來，世紀(jì)空間、長(zhǎng)光衛(wèi)星等已經(jīng)參與建設(shè)星座，在產(chǎn)業(yè)鏈上游實(shí)現(xiàn)卡位；航天宏圖通過定增募投進(jìn)行分布式干涉SAR遙感衛(wèi)星發(fā)射，可不