雷达工作原理、应用场景及各领域需求情况如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2024/07/12 10:26

防务雷达市场持续扩容。

1.雷达广泛应用于防务与民生领域,全球市场规模超 2400 亿

雷达是高度集成现代电子科学技术的感知设备,可按照信号类型、天线配置、工作机 制、扫描方式、装载位置等多种维度进行分类。雷达由天线、发射机、接收机、信号处理 机和显示器组成,其工作原理为向空间发射电磁波,被目标截获并反射一部分雷达信号后, 其中少量信号沿雷达方向返回,由雷达天线收集回波信号,经接收机放大和滤波处理后发 送至信号处理机和数据处理机进行处理,进而获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化 率(径向速度)、方位、高度等信息。

雷达长期在国防领域作为威胁识别核心装备,同时也在气象、民航、交通等民用场景 得到广泛应用。防务雷达主要为防空反导、战略反击及空间攻防提供情报支援服务,在陆 基防空、战斗机、舰船、导弹等军事设施与设备中大量使用,包括预警雷达、火控雷达、 制导雷达等。早在上世纪 60 年代,美国为了应对苏联提出的饱和攻击开始打造“宙斯盾”防 空系统,其核心便是雷达系统。民用场景,主要包括气象雷达、空管雷达、车载雷达等应 用,在降水探测、灾害性天气过程监测、空中交通管制、智能驾驶等场景扮演着重要角色。 全球雷达市场规模逐年提升,2023 年达 2444 亿,2026 年有望超 2700 亿。经过近百年 发展,雷达技术迭代模式与产业链环节趋于成熟,整体市场规模呈现稳健爬坡趋势。根据 亿渡数据测算,近年来全球雷达市场规模逐年增长,2017 年为 1898 亿元,2023 年预计达 2444 亿元,2026 年有望达到 2721 亿元,3 年 CAGR 为 3.6%;分市场看,2021 年,北美地 区在全球雷达市场规模占比约 40%,亚太地区占比约 30%,欧洲市场占比约 20%。

2.国际局势扰动叠加军事装备升级,持续提振防务雷达需求

全球来看,地缘武装冲突不断,俄乌冲突、巴以冲突等深度扰动区域安全局势。近年 来,全球范围内军事与武装冲突保持高位,东欧、中亚、非洲与南美洲均有不同强度冲突事件。根据 SIPRI 数据,2022 年,全球经历武装冲突的国家总数为 56 个,较 2021 年增加 5 个。其中,俄乌冲突自 2022 年 4 月大规模爆发以来已持续 2 年,仅 2022 年有记录的死亡人 数就接近 3 万人,并引发能源、粮食、国际难民等一系列危机。 全球军费支出连续九年增长,带动军用雷达市场需求扩容,2025 年或达 232 亿美元。 2023 年,全球军费支出达到 2393.6 亿美元,同比增长 6.8%,已连续九年增长,且为 SIPRI 有记录以来最高水平。在全球国防支出稳步增长、国际热点地区冲突加剧等多因素共同作 用下,全球军用雷达市场规模预计将保持稳步增长态势,预计 2025 年全球军用雷达市场规 模可达到 232 亿美元。

军用雷达国际贸易持续活跃,出口净值增速远高于其它武器装备。2019年至 2023年的 国际主要武器转让量继续保持高位,是自冷战结束以来的第二高位;其中,2022 年当年的 主要武器转让量更是达到自 1986 年以来新高。雷达是防空、侦查、制导核心装备与军贸核 心品种,可以整机进行贸易,或嵌入防空系统、军机、军舰、坦克等武器装备作为其构成 组件与系统参与贸易。根据 SIPRI 数据,2023 年,全球以雷达为核心品类的“传感装备 (Sensor)”出口净值 14.85 亿 TIVs(trend-indicator values),较 2020 年增长 85.6%,CAGR 为 23%;以雷达为核心探测装备的防空系统出口净值 13.95 亿 TIVs,较 2020 年增长 146.0%, CAGR 为 35%。以上两类装备增速远高于其他装备,充分体现雷达在军贸市场的热销程度。

随着以无人作战为代表的新技术、新战法颠覆传统军事行动方式,雷达军贸需求有望 持续景气。从乌克兰危机、纳卡冲突和巴以冲突可以看出,无人作战、太空通信、无人蜂群作战、分布式杀伤等作战概念走向实战。特别是俄乌之间利用无人作战系统展开了高强 度的攻防对抗,展示无人作战技术在侦察监视、目标指示、精确打击、电子战、舆论战等 方面的强大威力。冲突中,俄罗斯至少使用了察打一体和自杀式等 2 种以上无人机,对乌 克兰兵力和装备进行精确打击。上述新技术新战法,将进一步刺激早期威胁精准识别等需 求,以雷达为核心的侦查监视装备有望长期成为军贸的热门品类。

国内来看,我国国防支出保持 7%以上增速,装备费占比持续提升。2024 年,全国一 般公共预算安排国防支出 1.69 万亿元,比上年执行数增长 7.2%,连续 3 年保持 7%以上增 速。根据《新时代的中国国防》白皮书,国防费用由人员生活费、训练维持费、装备费构 成,其中,装备费占比从 2010 年的 33.2%提升至 2017 年的 41.1%,支出额也从 1774 亿元 提升至 4288 亿元。随着国家持续加强军队信息化建设与武器装备升级,即使按 2017 年占 比测算,2024 年装备费也将达 6946 亿元,包括防务雷达在内的先进装备有望优先受益。

军费支出保障叠加装备升级,预计 2025 年我国军用雷达市场规模达 565 亿,5 年 CAGR 13%。在积极防御战略思想指导下,国家加快打造攻防兼备型空军、远海防卫型海 军,提高战略预警能力。现代军用雷达中最为广泛应用的相控阵雷达已有机载火控雷达 (J-10C、J-16、J-20)、预警机雷达(空警-2000、空警-500)、陆基防空雷达等多款类型研 制成功,有望在数年内大规模列装。据产业信息网研究,预计 2025 年我国军用雷达市场规 模约 565 亿,较 2020 年增长 85.9%,对应 2020 年-2025 年 CAGR 达 13.2%。市场结构方 面,根据智研咨询数据,机载雷达、陆基雷达、海上雷达(含舰载)、声纳和天基雷达价值 占比分别为 36%、27%、17%、20%。其中,机载雷达方面,根据国博电子测算,考虑到目前国内二代机还未安装雷达,随着二代机全部换装完成以及三、四代机数量的增加,未来 有望带来高达 300 亿的机载雷达市场空间。

3.新一代天气雷达网建设方兴未艾,气象雷达市场需求稳健

气象雷达是民用雷达重要品类,主要包括天气雷达、风廓线雷达、探空雷达、激光雷 达和云雷达等。其中,天气雷达主要用于探测降水,是我国民用业务雷达的主力。风廓线 雷达以晴空大气为探测对象,激光雷达探测气象要素、大气成分及其特性变化时空分布, 探空雷达探测大气不同高度的温度、湿度、气压等要素,云雷达则探测云粒子气象目标。 根据波段范围又可划分为 W 波段、Ka 波段、X 波段、C 波段、S 波段、L 波段雷达等,不 同波段天气雷达有各自的优势,互相协同补充。

天气雷达是业务雷达主力,主要使用 X、C 和 S 三个波段,各有适用场景。其中,S波 段多普勒天气雷达可监测半径 460 千米范围内台风、暴雨、胞线、冰雹、龙卷等大范围强 降水天气,是我国业务雷达的主力,布设在我国的大部分地区;C 波段雷达能有效地监测 和预报阵风锋、下击暴流、热带气旋等系统,对台风、暴雨等大范围强降水天气的监测距 离大于 400 千米,主要布设于降水较少的中西部地区;X 波段天气雷达有效探测距离在 100 千米以内,但体积小、成本低,对天气系统早期发展的监测能力与对复杂地形地貌条件下 的大气低层覆盖能力强,适合作为 S/C 波段雷达的补充,进行探测盲区的补充观测。

全球来看,各国政府对气象监测和预警的需求不断增加,2026 年全球天气雷达市场规 模有望增至 12.26 亿美元。根据贝哲斯咨询数据,2023 年全球天气雷达市场规模为 10.74 亿 美元。考虑到近年来全球气候变化和极端天气事件频发,以及航空、航海、农业、能源等行业的快速发展,对天气雷达系统的覆盖范围、监测精度和稳定性提出了更高的要求,从 量、质两方面驱动天气雷达市场需求。预计到 2026 年,全球天气雷达市场规模将增至 12.26 亿美元,较 2023 年增长 14%。此外,天气雷达市场集中度较高,2023 年行业 Top3 企 业营收总计 5.96 亿美元,市场份额合计 55.54%,国睿科技母公司中国电科以 8.35%市场份 额排名全球第三。

国内来看,我国从 20 世纪 90 年代后期开始建设基于 S/C 波段的新一代天气雷达网, 在网业务运行的天气雷达数量已超 252 部。依托《新一代天气雷达建设增补站点布局方案》 《气象雷达发展专项规划(2017-2020 年)》等国家级规划的实施,截至 2023 年底,我国在 网已投入业务运行的、由 S 波段和 C 波段组成的新一代天气雷达数量已超 252 部,规模世 界最大。此外,国家推进部署 X 波段雷达进行近地探测补盲,多波段雷达协同组网增强天 气探测精度。广东、浙江、四川、湖南等多地已启动 X 波段雷达规模部署,如广东省计划 在大湾区建设由 40 部相控阵雷达和其它天气雷达组成的高密度雷达试验网。 “十四五”期间,新一代天气雷达将增补 49 台、X 波段雷达建设规模有望达 336 部, 市场空间超 30 亿元。根据中国气象局规划,“十四五”期间,我国将在 2021 年的 270 部新一 代天气雷达基础上(含已投入业务运行的 224 部与在建的 46 部),增补 49 部新一代天气雷 达,提升监测覆盖率;截至 2023 年底,已完成 28 部建设,仍有 21 部增量空间。同时,我 国还将在局地突发性中小尺度气象灾害频发区再补充建设 336 部X波段天气雷达,实现在 我国 400 毫米降水线东侧天气雷达全覆盖以及西侧主要人口聚集区的全覆盖。按新一代相 控阵天气雷达设备以及配套软件 1600 万元/台套、X 波段相控阵雷达及其配套设备与雷达软 件 660 万元/台套单价计算,“十四五”期间市场规模有望达到 30 亿元。

全国天气雷达距地 1 千米高度观测覆盖范围仅占国土面积 35.4%,未来仍有数百部级 天气雷达增补需求。在气象灾害多发易发频发区、主要天气系统上游地区、重要流域等区 域,观测站网仍较为稀疏,我国自动气象站平均间距超过 50 千米,全国天气雷达距地 1 千 米高度观测覆盖范围仅占国土面积 35.4%。即使按覆盖国土面积 60%计算,仍需建设至少 180 部天气雷达。 天气雷达之外,风廓线雷达也有超百部建设需求潜力,预计增量市场规模超 6.5 亿元。 截至 2020 年,我国共建有 126 部风廓线雷达。根据《全国风廓线雷达站网布局方案》,未 来将在现有的基础上在天气预报敏感区新建风廓线雷达,风廓线雷达布局密度全国间距达 200 公里。当前,我国新一代天气雷达 252 部,平均站间距为 220 公里,意味着风廓线雷达 规模将与新一代天气雷达相当。据此测算,风廓线雷达增补规模将超 130 部;按单部 500 万元计算,增量市场规模达 6.5 亿元。 水利场景加速成熟,万亿国债聚焦防灾减灾救灾能力提升,水利雷达应用迎来有力支 撑。水利部推进构建气象卫星和测雨雷达、雨量站、水文站组成的雨水情监测“三道防线”, 通过测雨雷达对流域内降雨情况进行精细化监测与致灾暴雨区域自动化预警。水利部党组 书记、部长在 2023 年全国水利工作会议上指出,要建成多源空间信息融合洪水预报系统、 高精度河流水系分区雨水情预报模型,实现 140 条河湖的 230 个重要断面生态流量监测预 警,水利雷达应用前景广阔。同时,2023 年 10 月,全国人大常委会批准中央财政增发 1 万 亿元国债,其中,2023 年拟安排使用 5000 亿元、结转次年使用 5000 亿元,并在资金使用 方向上聚焦灾后恢复重建和提升防灾减灾救灾能力,重点用于灾后恢复重建、重点防洪治 理工程、自然灾害应急能力提升工程、其他重点防洪工程、重点自然灾害综合防治体系建 设工程等八大领域。我们认为,在万亿国债支持下大力度、连续性资金支持下,有助于加 速水利雷达规模化应用。

4. 民航交通运输能力持续建设扩容,同步带动雷达组网需求

空中交通流量快速增长,民航空中运输能力扩容与交通保障能力提升势在必行。随着 国内经济的持续发展,我国民航运输机场旅客吞吐量从 2011 年的 6.21 亿人次增长至 2023 年的 12.59 亿人次;2024 年 1-3 月,达到创记录的 3.56 亿人次,同比增长达 34.6%。 为满足市场需求,“十四五”期间民用机场将新增 190 个,保障起降架次、运输总周转 量、旅客运输量等多项目标接近翻倍。《“十四五”民用航空发展规划》提出,到 2025 年, 民用机场数量要从 2020 年的 580 个提升至 770 个;其中,重点运输机场续建 34 个、新开 工 39 个,推进前期工作 67 个。保障起降架次要从 2020 年的 905 万架次提升至 1700 万架 次,运输总周转量从 2020 年的 799 亿吨公里提升至 1750 亿吨公里,旅客运输量和货邮运 输量分别从 2020 年的 4.2 亿人次、677 万吨提升至 9.3 亿人次、950 万吨,保障起降架次、 运输总周转量、旅客运输量等发展目标较 2020 年均接近翻倍。 机场新建与改造同步带动空管系统新建与扩建需求,预计“十四五”空管系统投资总 计有望达到 300 亿元,较“十三五”增长 20%。 “十四五”期间,围绕机场建设与改造,配 套空管系统建设、扩容同步开展,将推进广州终端管制中心建设等 24 个重点续建空管项目, 南宁、昆明等机场建设配套空管工程等 22 个重点新开工空管项目,续建、新开工重点空管 项目数量高于“十三五”(27 个)。根据《“十四五”民航空管发展规划》,“十四五”期间,将 推进传统基础设施和新型基础设施重点建设项目 21 项,投资预算需求约 300 亿元,较“十 三五”的 250 亿元增长 20%。

雷达作为空管系统核心监视设备,国产龙头有望充分受益需求扩容与国产化替代。现 代空管系统主要组成包括空中交通管理系统、通信系统、导航系统、监视系统,空管雷达 是最重要的监视设备,地面天气雷达也在机场安全保障方面发挥着重要作用。《“十四五”民 航空管发展规划》明确提出,推进“安全空管:强基固本工程”,开展雷达建设工程、民航 天气雷达建设工程等重点工程,支持民航领域的雷达应用。同时,明确空管系统设备国产 化任务,一/二次雷达、场面监视雷达国产化率由“十三五”的 16%、0%提升至 84%、69%, 天气雷达、风廓线雷达国产化率分别达到 97%、96%,国产雷达龙头有望充分受益。