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卫星通讯在智能网联汽车产业的应用、瓶颈与建议

新兴趋势

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一、卫星通讯在智能网联汽车规模化应用具备一定潜力

发展卫星通讯有助于应对复杂的国际环境。卫星通讯已经成为汽车十几种通讯方式的重要组成,并实现少量车型装车,但是它依赖于卫星空间建设。早在我国没有北斗卫星前,我国海运货船“银河号”运输货物途中行驶至公海时,由于美国方面单方面关闭GPS信号,忽然失去方向,被迫停止航行一个月。在俄乌战争中,民用星链低轨卫星系统为乌克兰军队提供通信服务,甚至实现远程操纵TB-2无人机、发射小型空地导弹和精确制导炸弹,对俄军的坦克、装甲车、野战防空系统、水面舰艇等高价值目标进行精确打击。如果未来出现低轨卫星相关的新安全事件,会对民众生活造成重大影响。

卫星通讯可作为地面通信系统在汽车应用的有效补充方式。地面通信系统受陆地覆盖程度限制,而卫星通信具有覆盖范围广、通信容量大等特点,能够迅速建立应急通信网络,特别是在应对自然灾害等突发事件,或者沙漠和山区偏远地区,可以支持救援队伍的协调和信息传递,确保在灾害现场的通信不中断,可以一定程度弥补地面通信系统的不足。

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低轨卫星已经形成全球组网,并在多行业应用。从空间段看,各国积极建设低轨卫星,在已有的52个卫星互联网星座计划中(详见图表1),美国SpaceX星链计划和英国一网(One Web)发射数量占比超9成,且已形成全球组网。

从用户段看,2023年各手机终端企业推出支持“手机直连卫星”、双向卫星通讯的服务产品,卫星通信服务也在全球范围内广泛应用于紧急救援和灾害响应,少量高端车提供实现全域通讯覆盖,确保应急救援时使用。

图表1  全球低轨卫星发展进展

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信息来源:公开资料,车百智库研究院整理

二、卫星通讯在智能网联汽车行业的进展

我国低轨卫星星座建设正在提速,但与世界先进水平相比仍存在一定差距。从空间段看,我国低轨卫星通信产业起步较晚,目前各星座在轨卫星数量仅为500颗,数量为美国的8%,目前执行的项目规模,除“星网工程”外,其他各星座计划整体规模普遍较小。低轨能容纳共计约6万颗卫星,根据国际电信组织联盟(ITU)“先登先得”的规则,中国于2020年递交一份卫星频谱申请约12992颗卫星位置,但是需要完成“提交申请后的7年内必须发射第一颗卫星,9年内必须发射总数的10%,12年内必须发射总数的50%,14年内必须全部发射完成”的明确要求,目前还有10年的窗口期。

但是目前单颗卫星的制造成本高、制作方式较落后、生产周期长和发射频率不满足市场应用需求,需要完成低轨卫星通讯应用,在组网建设层面就存在诸多挑战。国内卫星生产量采用手工制作,且年产量约100颗,刚超过美国星链月发射量的一半,生产周期至少半年;国内的火箭发射资源也很稀缺,2023年完成67次,约美国的一半(数据来源于公开信息),同时每公斤发射成本是美国的10倍。

我国已经初步完成通信卫星产业链布局(详见图表2)。从产业链细分环节看,卫星制造和发射占比不超过7%,多数集中在空间段和地面段卫星服务运营,商业航天模式暂未发挥有效作用,目前仍是 “国家队(国企)主导,上市企业参与”的全景格局。

图表2  我国低空卫星产业链相关企业

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信息来源:车百智库研究院整理

低轨通信卫星和既有北斗卫星产业在参与主体、市场化应用路线、产业结构和产业链路线存在差异。在参与主体方面,低轨卫星产业主要由大量民营企业主导,同时伴随大量风险投资和股权基金参与,以商业航天模式为主,目前著名企业有SpaceX,One Web、中国星网、吉利时空道宇等。而北斗卫星主要由国家层面主导,核心参与者包括中国航天科技集团、中国航天科工集团等。

市场化程度方面,低轨卫星采用高度市场化的商业模式,包括提供互联网接入、远程通信等服务,使得企业通过市场需求和商业前景驱动快速发展。北斗系统主要用于全球导航、定位和授时服务,优先从农业和测绘等领域切入,逐渐向手机、汽车大众领域应用渗透。

空间维保方面,低轨卫星的运营依赖于密集的卫星网络来确保持续覆盖和低延迟,由于其在近地轨道,需要定期的轨道调整和维护;北斗系统的运营相对稳定,主要关注信号精度和系统可靠性,维护更多集中在地面控制和卫星轨道管理。

车载卫星通讯在汽车行业应用场景广泛。卫星通讯可以涵盖商用车(如货车,公交车)、乘用车、军用车和工业用车(详见图表3),极氪001RF和比亚迪仰望U8已经搭载卫星通讯功能。

图表3 车载卫星通讯主要应用场景

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信息来源:车百智库研究院整理

三、卫星通讯在国内汽车产业应用的瓶颈及建议

卫星制造产业链不成熟,延缓规模化应用,需要结合新模式,加快构建空间卫星基础设施。与产业发达国家相比,我国单颗卫星的制造和发射成本仍然很高。降本增效是低轨卫星在大规模进入汽车行业之前必须克服的难题。通过优化设计流程、批量生产、开发先进材料和制造技术等方法,并结合商业航天新模式,不断降低卫星制造成本。

新合作模式探索中,需要构建开放共创的发展环境。目前,低轨卫星制造仍以重大项目制模式为主,审批周期长且审批流程复杂,市场成熟度仍有待提升。政府应进一步推动产业市场化,鼓励国营企业和私营企业合作参与卫星供应链建设,形成多元化、开放的合作模式,参考NASA和星链合作模式,通过外部的技术完成技术迭代和成本降低,同时NASA也向外部合作企业提供发动机等自身经验更丰富的技术支持。

法规和行业标准不足,应加快制定关键行业标准促进规模化应用。当前,卫星通讯在汽车行业应用仍缺乏相应的法律法规,同时各车企尚未形成统一的量化上车标准。为推动产业间的深度融合,政府和企业应加快制定和完善卫星通信相关的法规和标准,规范频谱资源的使用和管理,支持卫星通信相关技术的健康发展。

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