2022年华测导航研究报告 国产测量型GNSS接收机先驱,拓展行业应用

1 国产测量型 GNSS 接收机先驱,拓展行业应用

1.1 深耕高精定位技术,不断提升核心竞争力

国内北斗导航定位领军企业,不断自主创新技术引领。产业华测导航成立于 2003 年,聚焦高精度卫星导航定位(GNSS)应用相关的核心技术及其产品的开发、制造、 集成和应用产业化,为各行业用户提供数据采集设备及系统解决方案,是国内北斗 高精度卫星导航定位产业的领军企业之一,2017 年在深交所创业板上市。公司以高 精度卫星导航技术为基础,不断自主创新取得技术突破:2008 年成为“三江源头科 学考察”项目唯一 GNSS 设备供应商,2009 年成功研制国内第一块自主知识产权测量 型 GNSS OEM 板卡,2010 年成功研制国内第一款自主知识产权测量型 GNSS 接收机, 2011 年 X91 GNSS 接收机作为国产设备首次通过欧洲网络认证,2013 年率先推出四 星接收机兼容北斗信号,2020 年 P5 GNSS 接收机作为唯一国产北斗装备登顶珠峰, 2021 年激光雷达解决方案登上 GPS WORLD 杂质封面。

两大基础平台+四大行业应用,构建完善业务产品矩阵。公司持续提升高精度 RTK、PPP、组合导航、多源融合定位等核心算法能力,逐步打造和完善高精度定位 芯片技术平台、全球星地一体增强网络服务平台两大基础平台,着力发展建筑与基 建、地理空间信息、资源与公共事业、机器人与无人驾驶四大行业应用解决方案。 公司的产品及解决方案已广泛应用于自然资源、建筑施工、交通、水利、电力、农 业、教育、环保等行业,并进入智慧城市、自动驾驶、人工智能等新兴领域。

1.2 营收连续四年保持增长,重视研发,知识产权行业领先

近五年营收复合增速 29.44%、归母净利润复合增速 22.87%。自 2017 年上市 以来,公司营业收入连续四年保持增长。2021 年实现营业收入 19.03 亿元,同比增 长 35%;归母净利润 2.94 亿元,同比增长 49%。公司已建立了直销与经销并重的国 内营销体系,并在海外建立了经销商网络。2021年公司的国外市场实现营业收入3.15 亿元,同比增长 59%。

公司重视客户体验和服务,不断优化业务结构。公司不断提升解决方案在营收 中的占比,2021 年解决方案占比达到 43%。2021 年公司重新划分收入结构,将业务 分为建筑与基建(占比 45%)、地理空间信息(占比 18%)、资源与公共事业(占比 32%) 和机器人与无人驾驶(占比 5%)四个主要应用领域。

从盈利能力上看,公司毛利率保持稳定,净利率自 2018 年起呈上升趋势。毛利 率方面,分业务板块来看,2021 年建筑与基建毛利率 60.95%,资源与公共事业毛利 率 46.05%,地理空间信息毛利率 54.49%,机器人与无人驾驶毛利率 52.99%,整体毛 利率维持在较高水平。费用率方面,2018 年起公司对经营管理进一步优化,管理费 用率持续降低,在完善销售网络布局后,销售费用率逐步收窄。

公司高度重视研发体系规划和建设,在国内建立上海、武汉、南京三个研发基 地,在海外建立英国研发基地,研发费用率不断提升,2021 年达到 18%。截止 2021 年底,公司已申请专利 500 余项、软件著作权近 200 项,知识产权处于行业前列, 形成了领先优势。未来公司将继续加大研发战略投入,持续建立在芯片、板卡、模 组等高精度卫惯导航基础器件、高精度空间三维数据采集装备等方向的技术壁垒, 不断提升公司核心技术竞争力,进一步拓展四大领域的行业应用。

1.3 股权结构稳定,股权激励实现公司与员工双赢

大股东股权集中度较高,公司治理结构稳定。截至 2022 年三季度,公司第一大 股东及实际控制人为董事长赵延平,直接持股比例为 21.44%,通过有限合伙企业间 接持股比例为 18.26%,合计持股 39.70%,股权集中度相对较高,公司高管均通过直 接持股或有限合伙企业间接持股的方式持有公司股权。

公司激励机制到位、分享文化浓郁。公司高度重视人才资源,上市以来共实施 五次股权激励,充分调动公司核心团队的积极性,实现公司效益与员工绩效的双赢。 公司采用限制性股票和股票期权两种激励方式,其中单次股权激励最高覆盖719人, 激励对象包括公司及控股子公司高管和核心技术骨干。

2 北三组网完成,高精定位开启成长空间

2.1GNSS 完成系统构建,北斗多频多轨道独具特色

全球卫星导航系统是重要的空间和信息化基础设施,可提供高精度、全天时、 全天候定位、测速和授时服务。其应用领域已从传统的国防军工向位置服务、交通 运输、测绘制图、精准农业、精确授时、工程建设等民用市场拓展。当前,我国北 斗卫星导航系统(BDS)、美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯系统(GLONASS) 以及欧洲伽利略系统(Galileo)四大全球卫星导航系统均已开通全球服务,日本准 天顶卫星系统(QZSS)和印度区域导航卫星系统(NavIC)两大区域卫星导航系统也 已开通区域服务,各系统在轨运行服务的导航卫星数量近 140 颗,支持多频多星座 服务已成为各应用系统的发展趋势。

与其他导航系统相比,北斗系统具备独特的优势。GPS、格洛纳斯、伽利略的卫 星星座都运行在 MEO 轨道,而北斗系统采用 GEO、IGSO、MEO 三种轨道类型的卫星组 成混合星座,既可用中轨道卫星实现全球覆盖、全球服务,又可利用高轨道卫星抗 遮挡能力强的优点(尤其在低纬度地区性能特点更为明显)为亚太地区用户提供更 高性能的定位导航授时服务。

北斗三号组网完成后,可以同时发送 B1I、B1C、B2a、B2b、B3I 共五个频点的 信号。多频点能够进一步提升地面终端的抗干扰能力,降低卫星信号受到遮挡、多 路径干扰时对定位精度的影响,也能够更好的保证卫星信号的连续性。北斗三号新 增频点 B1C 和 B2a,与 GPS 的 L1/L5 和 Galileo 的 E1/E5 中心频率相同,这三大 GNSS 系统拥有共同可用的频点,将为基于该频点研发的双频定位系统带来优势,双 频定位能够有效消除电离层延迟带来的误差,在不使用其他改正服务的情况下也能 够达到亚米级的定位精度。

2.2 市场规模不断扩大,下游服务快速发展

2020 年是北斗与 GNSS 系统和产业发展的转折点,全球卫星导航产业从 GNSS 系 统建设转入应用与服务产业高速度发展阶段。根据欧洲航天计划署(EUSPA)2022 年发布的《“地球观测”和“全球卫星导航系统”市场报告》, 2021 年全球 GNSS 设备和下游服务的市场规模已达到 1990 亿欧元,其中 GNSS 设备、增值服务、高精 定位服务市场规模分别为 480 亿欧元、1260 亿欧元、250 亿欧元。未来十年全球 GNSS 市场将保持稳定增长,预计 2031 年全球 GNSS 设备和下游服务的市场规模将增长至 4920 亿欧元,CAGR 约为 9%;其中,增值服务市场规模将高速增长至 3540 亿欧元, CAGR 约为 11%;高精定位服务市场规模将翻倍至 510 亿欧元,CAGR 约为 7%。 按照未来十年累计细分市场预估,消费解决方案(基于位置服务的智能手机和 电脑等)和道路应用(车载导航系统、ADAS 和车辆管理设备等)占据主导地位,其 他细分市场主要包括农业、建筑与基建、无人机、水文等应用领域。

我国卫星导航与位置服务产业总体产值逐年上升,2021 年达到 4690 亿元。2021 年是北斗三号系统提供全球服务后的第一年,北斗产业化发展已正式列入国家“十 四五”规划和 2035 年远景目标纲要,报告指出“要深化北斗系统推广应用,推动北 斗产业高质量发展”,并将北斗产业化应用列为制造业核心竞争力提升的八大重点方 向之一。根据中国卫星导航定位协会发布的《2022 年中国卫星导航与位置服务产业 发展白皮书》,中国卫星导航与位置服务产业总体产值逐年上升,2021 年达到 4690 亿元。其中,包括基础器件、基础软件、基础数据在内的上游产值约为 437 亿元, 同比增长 14%;在“新基建”以及交通、能源、水利等基础设施体系建设的带动下, 终端设备采购和系统集成项目规模显著提高,中游产值达到 2035 亿元,同比增长 15%; 近两年受到疫情影响,无人系统、医疗健康、防疫消杀、远程监控、线上服务等下 游运营服务逐渐活跃,市场规模快速扩大,产值达到 2218 亿元,同比增长 18%,占 总体产值 47%,已成为占比最高的产业链环节。

2.3 依托北斗,我国高精定位市场高速增长

高精度是北斗的特色,可为用户提供厘米级星基增强和地基增强服务。2020 年 北斗组网完成正式提供高精度服务以来,我国的高精定位服务市场迎来高速发展, 主要应用场景包括测绘、工程施工、驾考、精密农业、无人机、机器人、智能网联 汽车和物联网等。根据中国卫星导航定位协会统计,2021 年各类高精度应用终端(含 测量型接收机)总销量已接近 170 万台/套,其中应用国产高精度模块和板卡的终端 已超过 70%;高精定位市场规模从 2010 年的 11 亿元已快速增长至 2021 年的 151.9 亿元,CAGR 约为 24.5%。

3 深耕高精定位算法,高精度板卡国内领先

3.1 消除误差,高精度卫星导航定位的核心

卫星导航系统中最为重要的指标是精度,在接收和解算卫星信号过程中产生的 各种误差项对精度有重要的影响。卫星导航定位是基于被动式测距原理,GNSS 信号 接收机被动地测量来自卫星的导航定位信号的传播时延,从而测得接收机信号接收 天线相位中心和卫星发射天线相位中心之间的距离,进而将它和卫星在轨位置联合 解算出用户的三维坐标。卫星导航定位误差主要分成三大类:一是生成 GNSS 信号的 与卫星有关的误差;二是 GNSS 信号从卫星传播到用户接收天线的传播误差;三是 GNSS 信号接收机所产生的测量误差。在仅使用“标准单点定位”技术的情况下,导 航定位的误差可达十米甚至百米。高精度定位即是通过复杂的算法将误差项消除或 减弱,从而达到厘米级定位精度。

在卫星导航信号的各种误差项中,电离层误差是影响最严重、最难以消除的。 电离层是在距离地面约 60 到 1000 千米范围内的大气高层,由被太阳辐射而电离的 粒子组成,是 GNSS 信号从太空到达地面接收机终端的必经之路,GNSS 信号在穿过电 离层时,其传播速度和方向都会发生改变,传播路径也会发生弯曲,使得信号产生 偏移和延迟,从而影响接收终端的定位精度。随着第 25 个太阳活动周期的到来,电 离层变得更加难以预测,这场太阳活动周期于 2019 年 12 月开始加剧上升,预计 2025 年 7 月达到峰值。电离层活跃加剧使区域内的电离层延迟误差波动的幅度变大、频 率变快、不规则加剧,如何有效消除电离层误差的影响,是全球高精定位行业面临 的难题。 优化算法模型,获得更精准的电离层建模结果,是应对电离层扰动的前提。公 司基于长周期的数据积累,分析定位误差产生的规律,设定出算法模型的变量与常 量,采用多种数学函数方法,通过长期观测数据电离层影响因素构建经验模型和延 迟量模型,保证在电离层活跃期间仍然能够获得精准的电离层建模结果。相关算法 研究成果均已申请专利进行知识产权保护。

与大量使用的消费级米级定位精度卫星导航不同,高精度卫星导航定位要求达 到厘米级定位精度,需要复杂的算法进行解算从而消除或减弱误差,除了各种类导 航接收机通用的标准单点定位技术使用的 PVT 算法之外,还需要其他高精度解算算 法支持。实时动态差分(Real-Time Kinematic,RTK)定位技术可以通过差分的方 式将误差分离出去;RTK 定位技术包括传统 RTK(1 个流动站+1 个基准站,精度随距 离递减)和网络 RTK(1 个流动站+多个基准站),网络 RTK 依靠连续运行基准站(CORS) 大幅提高了 RTK 的测量范围,解决了传统 RTK 精度受距离限制的问题,公司已在全 国范围内建成约 4000 座 CORS 站供用户使用。随着北斗地基增强系统的建设不断完 善,网络 RTK 已成为北斗的核心技术之一;根据中国地理信息协会统计,国家各省 市级单位以及六分科技、千寻位置、中国移动等商业公司合计已建设超过 19000 座 CORS 站,为网络 RTK 的广泛应用提供了基础。

未来,公司将持续改进高精定位算法,提升高精度 RTK、PPP、PPP-RTK、组合 导航、多源融合定位等核心算法能力,构建技术护城河。RTK 技术需要地面基站的 支持进行差分解算修正误差,与之相对的精密单点定位 Precise Point Positioning, PPP)通过非差分的方式修正误差,PPP 也是北斗三号全球系统公开服务类型之一。 然而与 RTK 瞬时厘米级相比,PPP 需要近 30 分钟才能实现精密定位的初始化,且信 号失锁后的重新初始化时间与首次初始化时间几乎一样长,因而限制了其在实时应 用中的普及。近年来结合了两种定位技术特点的 PPP-RTK 技术受到了国内外研究学 者以及导航从业者的关注,与网络 RTK 技术相比,PPP-RTK 可以不用密集建设地面基 站,服务范围更大,且在改正数丢失的情况下定位精度的保持时间更长。由于 PPP-RTK 的技术特性使得可以对各类改正数进行独立的完好性监控,从而较容易实现完好性 和功能安全,可以满足 L3 及以上级别的自动驾驶对于功能安全的需求,所以 PPP-RTK 是未来高等级自动驾驶必备的算法技术。公司对 PPP 和 PPP-RTK 技术有前瞻布局, 自 2015 年起即开始针对自动驾驶需求研究相关算法,公司自主研发的广域增强服务 系统(Satellite-based Wide-area Augmentation System,SWAS)是 PPP-RTK 技术 实施的基础,目前已开始提供服务,相关算法均已申请专利。

3.2 高精定位算法, GNSS 板卡国产化的关键因素

国内市场早期主要被美国 Trimble、加拿大 Novatel 等国外巨头厂商垄断。由 于美国 GPS 卫星导航定位起步早、发展比较成熟,几乎控制了卫星导航定位领域的 核心技术,特别在高精度 GNSS 等专业领域占有绝对优势。高精度导航接收终端的核 心部件是 GNSS 板卡,其中民用的射频芯片、基带芯片等硬件产品国内外已有较多厂 商生产,且国外厂商对这类产品的出售不设限制;然而解算模块中的高精定位算法, 是国外各大厂商的重点技术封锁项目,国外在学术领域也仅提供少量技术文献作为 参考,因此国内厂商要生产具有自主知识产权的 GNSS 板卡,就必须通过自主研发的 方式突破高精定位算法关键技术。

为了不使 GNSS 产品关键技术受制于人,公司自成立起即组建研发团队开始进行 高精定位算法的自主研发。2010 年基于完全自主知识产权的双频测地型接收机和测 量型 GNSS 板卡通过国家级鉴定,迫使国外厂商降低 GNSS 板卡价格,结束了在我国 市场的高利润垄断。目前国内已有多家企业能够研制 GNSS 板卡,有卫星导航行业专 业人士将国内外主流 GNSS 板卡在相同使用场景下做过性能对比测试,公司的板卡产 品性能已达国际先进水平。

为了进一步巩固优势地位,公司拥有完全自主知识产权的“璇玑”基带芯片于 2020 年实现量产。“璇玑”支持全星座全频点 GNSS 卫星(北斗、GPS、GLONASS、Galileo、 QZSS)信号,支持星基增强系统、L-band、RTK 和 PPP-RTK,支持单芯片高精度定位 定向,搭载璇玑芯片的板卡可实现精度为 1cm 的 RTK 定位。“璇玑”量产后,能够进 一步降低公司 GNSS 产品、模块、板卡的研制成本,同时避免了外购芯片断供的卡脖 子技术风险。

4 测绘测量,由数字化向信息化转型升级

测绘是最先应用高精度卫星导航定位的领域之一, GNSS 技术的不断发展与完 善也为测绘技术带来了变革。我国的测绘地理信息行业的从以模拟测绘为主的“测 绘 1.0”时代,到以数字测绘为主的“测绘 2.0”时代,再到以信息测绘为主的“测 绘 3.0”时代,测绘技术一直与时代的先进技术紧密关联。

4.1RTK 发展三十年,主要用户向建筑与基建下沉

RTK 的应用领域由测绘拓展到石油、电力、水利等垂直行业。在应用 GNSS 技术 之前,测量仪器始终没有脱离地面的范畴,观测方法的本质没有改变,是通过测量 角度、距离、高差来计算大地平面坐标和高程的,测量过程繁琐;而 GNSS 技术结合 了地面和卫星,高精度的GNSS定位技术克服了传统测绘技术操作复杂、耗费时间长、 效率低下、精度低等缺点,能够直接获取大地平面和高程三维坐标,从而提升工作 效率。RTK 的应用过去主要集中于测量测绘部门,随着各地基础设施建设投入的加大 及精细化施工的不断推进,大量领域涌现出对 RTK 测绘仪器的需求,如石油、电力、 水利等行业,RTK 用户也从测绘院、规划院等传统测绘系统单位拓展到建筑施工单位、 勘察单位等等,产品应用领域日趋广泛。

由于基础设施建设、建桥修路等工程都离不开测绘的支持,在保证开工率的情 况下,RTK 设备需求会保持稳定增长。与传统测绘单位相比,工程施工的环境比较恶 劣,再加上工程用户对于测绘仪器的保护程度远低于测绘单位,所以工程领域 RTK 的淘汰周期更短,因此建筑工程行业的 RTK 市场空间远比传统测绘要大。工程用户 与传统测绘用户对于 RTK 需求也完全不同,测绘用户强调的是数据成果的采集,工 程用户则更加偏重设计图纸的放样。现阶段,大部分建筑单位和施工队还在使用全 站仪、水准仪等传统测绘仪器,随着 RTK 的使用门槛越来越低,工程领域用户对 RTK 的接受度也在逐渐升高。 为了进一步降低工程用户测量人员的使用要求和工作量,公司开发了多款惯导 RTK 和视觉 RTK 产品。惯导 RTK 集成了惯导模块,采用 GNSS+惯导组合定位的方式解 算,实现任意姿态测量,在测点被遮挡的情况下仍然能够完成测量;视觉 RTK 融合 了图像识别技术,通过手持终端进行移动拍摄,测量人员跟着手持终端显示的箭头 即可完成测量任务;搭配公司自研的测地通软件,能够兼容多种 CAD 文件,支持打 开外部参照、切换图纸坐标系、设置图纸长度单位及编辑、标注、量算等功能,满 足测量人员带图作业的需求。新型 RTK 产品能够显著提升工程用户的作业效率。

我国的 RTK 设备从测绘 2.0 时代的进口为主,逐步演变为国产为主。随着国内 厂商技术水平持续创新,国产产品逐渐成为主流,形成了目前以华测导航、中海达、 南方测绘三家为主的市场格局,国内企业已经与国际巨头同台竞争。

国产品牌系统稳定性低于国际巨头,性价比具备竞争优势。对比国内企业和国 际巨头美国 Trimble 公司的产品性能,通过市场调研,我们选取了工程测量中应用 范围比较广的华测 T5 pro、中海达 D8 pro、南方极致系列的 RTK 产品与美国 Trimble R10 对比。Trimble 产品能够支持全部六大卫星导航系统,并且能够支持各大星基增 强系统;国产品牌目前一般都可以支持五大导航系统即“五星十六频”,并且能够支 持北斗星基增强;RTK 精度方面国产品牌和 Trimble 能够保持一致,但产品价格显著 低于 Trimble 产品。目前国产品牌在静态测量中的系统稳定性上低于国际巨头的产 品,但在使用场景要求不高的情况下,国产品牌的性价比已经具备了竞争优势;据 南方测绘统计,在国内市场国产 RTK 销量占比已经接近 95%。

目前,拥有甲级/乙级测绘资质的传统测绘行业用户基本都已配备了 RTK 设备; 建筑工程领域用户随着渗透率的提升,市场规模将逐渐扩大。我们根据以下假设测 算全国 RTK 设备市场规模至 2025 年可达 66 亿元:

关键假设 1:根据自然资源部公布的数据,2021 年全国拥有甲级测绘资质的单 位约 1300 家,拥有乙级测绘资质的单位约 5400 家;每个甲级测绘资质单位 RTK 需求量为 20 台,5 年更换一批;每个乙级测绘资质单位 RTK 需求量为 10 台,5 年更换一批;测绘用 RTK 设备均价较高,约 3 万元/台;

关键假设 2:根据住建部公布的数据,2021 年全国大型建筑企业约 7000 家,中 小型建筑企业约 10 万家;每个大型建筑企业 RTK 设备需求量为 50 台,2 年更换 一批,RTK 设备渗透率较高;每个中小型建筑企业 RTK 设备需求量为 10 台,2 年更换一批,RTK 设备渗透率较低,有较大成长空间;建筑工程用 RTK 设备均价 约 1.5 万元/台;

关键假设 3:根据住建部公布的数据,2021 年全国建筑工程监理企业约 9000 家; 每个建筑工程监理企业 RTK 设备需求量为 10 台,5 年更换一批;建筑工程监理 用 RTK 设备均价约为 1.5 万元/台;

关键假设 4:相关企业数量每年按照少量增长测算;RTK 产品价格按照每年下降 5%测算。

4.2 信息化测绘需求提升,激光雷达成为行业新宠

激光雷达在测绘领域应用前景广阔。激光雷达技术最早用于距离测量,如地球 与月亮的距离就是通过激光测距技术实现的。随着全球卫星导航定位系统(GNSS) 和惯性测量系统(INS)的发展,使得搭载激光雷达的移动平台具备了精确的即时确 定位置和姿态的能力,通过各个传感器的参数标定,可以精确计算出传感器之间的 位置偏差,以及不同坐标系间转换所用到的旋转角,从而将激光雷达获取的点云数 据的相对坐标转换成大地坐标,因此能够被用于测绘领域。与车用避障功能的导航 型激光雷达不同,测绘使用的测量型激光雷达测量距离更长、测距精度要求更高、 价值量更大,在数据处理方面对于获取的数据实时处理要求不高且允许进行事后处 理。

与测绘常用的 RTK 打点测量方式相比,激光雷达扫描可从点到面,从二维到三 维空间转换,作业效率比 RTK 测量平均提升 7-10 倍。以无人机航测、三维激光点云 测量、数据处理与建库为主要方向的信息化测绘,拥有更高的效率与技术含量、更 低的成本与劳动强度,已成为测量测绘领域最先进的测绘技术。在实景三维建设的 背景下,第三次全国国土调查推动了调查软件的开发、影像处理技术的提升,无人 机倾斜摄影、激光雷达等新技术手段正在迅速发展。

目前使用无人机激光雷达测绘的实际测量精度已经达到了亚米级,能够获取数 字正射图(DOM)、数字地形图(DLG)、数字表面模型(DSM)、数字高程模型(DEM)、 实景三维模型、激光点云等地理信息数据,已应用于基础地形测绘、地质测绘、智 慧城市、房地一体确权等使用场景。虽然激光雷达的价格仍然较高,但随着各种传 感器成本的下降,研制成本将不是制约激光雷达发展的关键因素。近年来国内无人 机激光雷达航测设备入局者逐渐增多,目前已形成了由大疆、极飞、飞马、科比特、 纵横等无人机生产厂商以及华测导航、中海达、南方测绘等测绘设备制造商共同竞 争的局面,主要用户包括自然资源局、测绘院等传统测绘单位以及提供测绘服务的 航测公司。

对于用户来说,数据处理配套软件是制约激光雷达进一步规模化应用的主要原 因。激光雷达数据处理软件,要求不仅能处理大数据量的点云信息,同时还要能够 将 GNSS/INS 得到的位置、姿态信息数据进行联合解算,因此激光雷达解决方案的供 应商需要同时对激光雷达和高精定位均有深刻的理解,一般的设备供应商很难做到。 公司的激光雷达产品配套自研高精定位模块、Copre 点云预处理软件和 Coprocess 点云后处理软件,硬件与软件紧密结合,凭借“无人机平台+激光雷达载荷+作业服 务+数据处理”的一体化解决方案,在目前以项目制为主的竞争市场中取得了一定优 势,未来有望进一步扩大市场份额。

无人机激光雷达的主要用户是拥有甲级/乙级测绘资质的传统测绘单位,随着渗 透率的提升,市场规模将逐渐扩大。我们根据以下假设测算全国无人机激光雷达设 备市场规模至 2025 年可达 39 亿元:

关键假设 1:根据自然资源部公布的数据,2021 年全国拥有甲级测绘资质的单 位约 1300 家,拥有乙级测绘资质的单位约 5400 家;每个甲级测绘资质单位激 光雷达设备需求量为 8 台,2 年更换一批;每个乙级测绘资质单位激光雷达设备 需求量为 4 台,2 年更换一批;无人机激光雷达设备均价约 50 万元/台;

关键假设 2:测绘航空摄影资质渗透率按照每年增长 5%测算;无人机激光雷达 产品价格按照每年下降 5%测算;

4.3 实时位移监测,确定性强的价值蓝海

位移监测是指对物体在各种影响因素的作用下,其位置在时空域中变化的监测。 位移监测与其它测量项目的最大不同之处就在于重复观测,根据重复观测结果的差 别分析出被监测对象的变形信息进而预测预报。大部分的地质灾害都与位移有关。 与传统使用全站仪、水准仪等测量仪器的人工测量方法以及航空摄影测量方法相比, GNSS 技术能够实现高精度、实时化、自动化位移监测,在灾害监测领域取得了良好 的应用效果。2021 年 12 月,中国地质调查局地质环境监测院举办以“地质灾害 GNSS 地表变形监测新技术应用”为主题的创新论坛,重点围绕网络 RTK 在地质灾害监测 中的应用、GNSS 监测数据统收统管、统一解算及数据安全等关键技术和应用难点开 展系统研讨。以 GNSS 接收机为核心,搭配裂缝计、土壤含水率计、雨量计、倾角计、 加速度计等多种传感器的融合数据采集系统,通过网络将采集数据传输至地质灾害 监测数据云平台,能够对地质灾害状态和影响因素进行连续性、系统性和科学性的 监测,满足管理者对地质灾害现状 “变化可监控、风险可预报、措施可提前、险情 可预警” 的需求。

据中国矿业报统计,自 2020 年 11 月至 2021 年 5 月底,自然资源部在山西、浙 江、福建、江西等 17 个地质灾害防治重点省份选择险情较大、成灾风险较高、威胁 人数较多的地质灾害隐患点继续开展监测预警实验,累计完成踏勘选点 24752 处, 完成方案设计 24530 处,完成仪器安装和并网 22609 处(远超 2020 年全年完成 2512 处)。公司把握住了这次机会,多次中标政府灾害监测点采购项目。2021 年 12 月, 自然资源部地质勘查管理司组织召开了2022年度地质灾害监测预警实验工作培训视 频会议,提出 2022 年工作要在全国建设完成 20040 处地质灾害监测预警实验点,进 一步扩大地质灾害群专结合监测预警实验覆盖面,“十四五”期间自然资源部计划新 建 8.2 万处地质灾害群专结合监测点,提高地质灾害监测预警科技水平与覆盖面。

灾害监测解决方案能够被复制到其他使用场景,近年来桥梁、水坝、矿山等场 景的安全健康监测也成为了重点关注的方向。2021 年 3 月,交通运输部印发《公路 长大桥量结构健康监测系统建设实施方案》的通知,决定在十四五期间组织开展跨 江跨海跨峡谷等长大桥梁结构健康监测系统建设;2021 年 9 月,国务院办公厅印发 了《关于切实加强水库除险加固和运行管护工作的通知》,部署病险水库的除险加固 任务及安全监测管理要求;2022 年 5 月,国家矿山安监局印发《矿山安全评价检测 检验监督管理办法(试行)》,部署指导全国矿山安全评价检测检验监督管理工作。 国家政策的支持为位移监测解决方案的扩展应用提供了基础。

公司的监测集成事业部自 2006 年成立以来,已有 2000+监测案例,多次参与国 家重大地质灾害预警项目、建成的矿山安全监测系统已有连续运行五年的成功案例、 承担建设包括港珠澳大桥安全监测在内的多个大型桥梁项目、以及深圳公明水库、 三亚大隆水库、新疆沙雅水库等多个水库安全监测项目,自研的自动化监测软件 HCMonitor 于 2015 年荣获中国卫星导航定位协会颁发的科技进步二等奖,在位移监 测领域已成为市场领导者。随着国家政策支持力度的增大,位移监测的市场规模有 望进一步扩大,我们根据以下假设测算全国位移监测市场规模至 2025 年可达 56 亿 元:

关键假设 1:根据自然资源部统计数据,截至 2020 年底,全国已发现地质灾害 隐患点达到 33 万多处;按照自然资源部的计划每年部署 2 万个灾害监测点预估; 地质灾害隐患点监测设备按照 10 万元/处测算;

关键假设 2:根据交通运输部统计数据,截至 2020 年底,我国公路桥梁已达 91.28 万座,其中危桥约 10 万座;2018 年全国仅 1000 余座桥梁安装了安全监测系统, 2018 年武汉市仅 60 座桥梁安装了安全监测系统并计划 5 年内覆盖至 694 座,按 照武汉市年平均复合增速 43%,保守预估全国年平均复合增速约为 30%;桥梁安 全监测系统均价按照 50 万元/套测算;

关键假设 3:根据水利部统计数据,截至 2021 年底,全国已建成水库大坝 9.8 万座,其中需要关注的病险水库约 3 万座;十四五期间全国计划完成约 2 万座 水库的除险加固,加装水库安全监测系统的渗透率按照 50%/55%/60%/65%/70% 预估; 水库安全监测系统均价按照 30 万元/套测算;

关键假设 4:根据应急管理部统计数据,截至 2020 年底,我国有约近 4700 处煤 矿和近 3 万处非煤矿山,扣除尾矿约 7800 处,具备加装健康监测系统条件的矿 山总计约 2.69 万处;目前矿山监测渗透率约 10%,尚处于起步阶段,加装健康 监测系统的矿山数量按照 1000/1500/2000/2500/3000 预估;矿山安全监测系统 均价按照 30 万元/套测算;

关键假设 5:安全监测产品价格按照每年下降 5%测算;

5 自动驾驶,高精定位模块成为 L3 级以上标配

高精度卫星导航定位的应用,最为贴近大众用户的是自动驾驶领域。从没有任 何驾驶辅助到完全自动驾驶,美国汽车工程师协会(SAE)将自动驾驶的级别划分为 6 个等级,L1/L2 级还是以人控制为主,传感器和一些车载控制模块会帮助驾驶员来 执行一部分的驾驶功能;从 L3 级开始,驾驶员将控制权移交给车辆,操作系统作为 主要的控制方。

目前自动驾驶等级正由 L2/L2+向 L3/L4 演进。高等级自动驾驶对定位精度的要 求更高,单独的 GNSS 系统米级定位精度已无法满足要求,各典型场景均要求定位精 度至少达到分米级,高精度组合定位技术得到持续发展。

与定位测量相关的传感器主要有卫星导航(GNSS)、惯性导航(INS)、激光雷达、 毫米波雷达等,不同传感器的工作原理、作用和价格都是不同的。GNSS 具备全天候、 高精度等优点,但需要持续的接收卫星信号才能完成定位,而受到建筑物、高架、 隧道等遮挡或环境变化时,容易使定位信息中断或削弱;INS 通过惯性测量组件(IMU) 测量载体相对惯性空间的角速率和加速度信息,利用牛顿运动定律自动推算载体的 瞬时速度和位置信息,具有不依赖外界信息、不受干扰的特点。当 GNSS 受到环境影响无法使用时,INS 可以在复杂的环境中继续工作,提高了系统的稳定性,其随 着时间推移容易累积误差的问题也可以和 GNSS 进行优势互补。根据百度 Apollo 研 究测试结果显示,GNSS 可实现约 65%的场景覆盖,GNSS+INS 的卫惯组合则可以实现 约 85%的场景覆盖。目前 GNSS+INS 组合定位模块已成为 L3 及以上自动驾驶标配功能 组件。

L3/L4 级自动驾驶技术处于发展阶段,还无法应对复杂的道路环境,且法规也 不允许其上路行驶。商业落地的场景前期主要是一些相对封闭的区域,包括无人农 机、无人矿卡、港口物流、无人配送等。我国共有 300 多个港口、2000 多个矿山、 200 多个机场,限定场景下的高精定位整体市场规模是有限的。未来高精定位的主要 增量市场将在农机自动驾驶和乘用车自动驾驶两个领域。

5.1 农机自动驾驶对标美国,渗透率有望加速提升

随着机械化生产与信息化技术的深度融合,农机自动驾驶已成为国内外新型农 业的主要生产模式,也是精密农业降本增效的重要技术支撑。农机自动驾驶有低速 度、高精度的特点,相较于传统有人驾驶,以无人驾驶拖拉机为例,其在改变作业 方式上有显著的优势。

美国是最早将 GPS 应用于农机导航的国家。1996 年斯坦福大学开发了安装在拖 拉机上的 GPS 导航系统,并取得了较好的跟踪精度;此后,卡耐基梅隆大学、伊利 诺斯大学通过将 GPS 与视觉传感器、光纤陀螺仪等相结合进行了组合导航系统的研 究,推动了农机自动导航系统不断成熟;2016 年美国推出了无人驾驶拖拉机,配备 了完整的感应和探测装置,能够探测并避开障碍物,通过后台管理和调度在技术上 可实现全程无人操作的农业作业;目前,美国 50%以上的中等规模农场和几乎所有大 型农场的农业机械都安装了 GPS 系统,通过自动驾驶系统实现拖拉机、联合收割机 等农机的自动化作业。根据美国普渡大学统计,2019 年自动驾驶系统在美国农机上 的渗透率已达 90%,已广泛应用在耕作、播种、施药、施肥、收获等精准农业作业中。

我国的农机自动驾驶的发展主要经历了三个阶段,由国外整机进口(2000-2009 年)、自动驾驶导航设备进口(2009-2015 年)逐步过渡到国产替代(2015 年至今)。 随着北斗系统建设的发展,国内科研院校、民营企业开始自主研发,快速的实现了 基于北斗系统的农机自动导航产品的进口替代,用户认可度持续上升,随着国内企 业打破国外技术垄断,使得农机自动导航系统产品价格不断下降,从 2010 年约 25 万元/套下降到 2021 年约 3 万元/套,降幅超过 90%。 国内的高速发展得益于国家对农机自动导航设备购置补贴政策的大力支持。 2013 年国家农机购置补贴目录中增加了“精准农业设备”小类,对农用北斗终端进 行财政补;2015 年农业部发布的《2015-2017 年农机购置补贴指南》正式将北斗终 端应用列入国家农机购置补贴目录,以北斗技术为基础的农机自动导航市场迎来快 速发展;2021 年 5 月,农业部、财政部印发《关于做好 2021 年农业生产发展等项目 实施工作的通知》,也明确提出“加大对高端、复式、智能农机产品补贴力度,推广 应用北斗导航智能终端”、“深化北斗系统在农业系统中的推广应用”、“支持安 装使用机械作业监测传感器和北斗导航终端的服务主体,集中连片开展农业生产社 会化服务”。在相关政策的激励下,农机自动导航系统的生产企业不断增加,2020 年国家农机购置补贴目录内的农机自动驾驶企业数量达到 25 家。

公司于 2013 年开始布局农机自动驾驶系统,先后推出了多款 NX 系列农机驾驶 导航系统。2020 年推出的 NX510 农机自动驾驶系统,能够适应平地、坡地、水田等 各种作业环境,作业精度可达±2.5 厘米;针对不同的农机自动驾驶需求,推出了专 为插秧机设计的 NX507 自动驾驶系统;另外,公司自主研发了互联网+农机的综合管 理平台,帮助用户实现农机具信息管理、农业人员信息管理、农机实时监测、农机 作业统计分析、历史轨迹查询等功能。在由中国农业机械工业协会、中国农机化导 报、中国农业机械流通协会联合发布 2021 年北斗导航自动驾驶系统畅销榜中,华测 导航位列第二。

自动驾驶农机应用已成为解决农业发展痛点的主要方向之一。然而,我国目前 自动驾驶农机的渗透率并不高,根据中国卫星导航定位协会的统计,虽然在北斗全 球组网完成后农机自动驾驶系统的装机量大幅增长,2020 年达到 2.5 万台,同比增 速高达 178%;但对照近年来我国的轮式拖拉机、水稻插秧机、水稻收割机等适合使 用自动驾驶系统的中大型农机销量,2020 年中大型农机销量总计约 55.5 万台,我国 新增的农机自动驾驶系统渗透率仍不足 5%,如果使用农机保有量来计算则渗透率不 足 2%,远远低于美国 90%渗透率水平。

虽然农机自动驾驶系统的价格逐年降低,但随着渗透率的提升,未来我国的农 机自动驾驶系统将有较大的市场空间。我们根据以下假设测算全国农机自动驾驶市 场规模至 2025 年接近 180 亿元:

关键假设 1:根据 2012-2021 年我国中大型农机销量数据,2021 年全国农机保 有量约 550 万台,考虑到农机折损,保有量按照年平均复合增速 5%预估;农机 自动驾驶渗透率按照
1.80%/3.70%/7.20%/13.90%/26.60%预估;农机自动驾驶系 统平均价格约为 3 万元;

关键假设 2:农机自动驾驶系统平均价格按照每年下降 10%测算。

5.2 L3 及以上乘用车自动驾驶,2023 年启动增长

根据 GNSS 信号与 INS 惯性测量数据融合阶段的不同,高精度组合导航分成了松 耦合、紧耦合和深耦合三种形态。目前业界普遍认为在定位精度、定位稳定性、定 位可靠性等方面,深耦合最好、紧耦合次之,松耦合是最容易实现的解决方案。

公司于 2015 年即开始布局自动驾驶解决方案,申请了“基于自适应滤波算法实 现车辆自动导航的方法”专利,形成知识产权保护。在产品端,公司充分考虑到乘 用车和商用车等在不同的使用场景下对性能指标需求和成本要求,向不同的使用场 景提供了高性价比的解决方案;在乘用车使用的开放场景中,考虑到系统稳定性和 安全性的要求,采用 GNSS/INS 组合导航+紧耦合算法+差分服务的方式,满足系统高 稳定性和高安全性的要求;在半开放场景中,采用 GNSS/INS 组合导航+松耦合算法, 在保证系统稳定性的同时降低了使用成本。在乘用车领域,公司已被指定为比亚迪、 长城、吉利路特斯、哪吒等多家车企的自动驾驶位置单元业务定点供应商,并于 2020 年通过 IATF16949 车规标准认证;在低速机器人、矿车、港口、物流自动驾驶等限 定场景领域,公司已与阿里巴巴、踏歌智行、西井等公司达成合作。凭借在限定场 景和农机自动驾驶领域的成功经验,公司在乘用车自动驾驶领域有望进一步提升市 场占有率。

我国预计于 2023 年允许 L3 级自动驾驶车辆上路,目前 L2+(接近 L3)的自动 驾驶车型已密集上市。根据佐思汽车研究院统计,2021 年我国 L2 级自动驾驶乘用 车的装配率已突破 20%,部分 L2 级车型通过搭载高精定位和高精地图实现了高速领 航自动驾驶。小鹏、蔚来、华人运通、理想、一汽红旗、广汽等车厂发布的新车型 均标配或支持选装高精定位模块。

目前,华测导航、导远电子、北云科技、戴世智能等高精定位模块供应商均处 于量产前的开发阶段。根据调研机构 ICV Tank 的统计和预测,未来 5 年中国市场将 是全球自动驾驶技术发展的主要推力;2023 年 L3 级自动驾驶汽车渗透率约 0.49%, 至 2026 年 L3 及以上渗透率将达到 2.21%;L2+级自动驾驶汽车的高精定位模块装配 率也有望进一步提升。我们根据以下假设测算全国乘用车自动驾驶市场规模至 2025 年可达 34 亿元:

关键假设 1:按照 L2 及 L3 渗透率,国内配置高精定位模块的 L2+乘用车销量按 照 4/11/17/38/108 万辆预估;L3 乘用车销量按照 0/0/10/21/27 万辆预估;

关键假设 2:目前高精定位模块价格较高,约 1 万元/套(含研发费用),随着产 量的提升,高精定位模块的研发成本将被逐渐摊薄,价格将逐年下降,预计 2025 年将降至 2500 元/套;

6 投资分析

盈利预测

建筑与基建

关键假设 1:主营产品 RTK 设备海外市场占有率有望不断提升,预计销量保持 高速增长,国内需求稳步增长,预计销量保持稳定增长; 关键假设 2:RTK 产品成熟,市场竞争充分,预计价格、成本稳步下降。

地理空间信息

关键假设 1:信息化测绘对无人机、无人船、激光雷达等新型测绘装备的需求 不断提升,预计销量保持高速增长; 关键假设 2:随着产品出货量不断提升,预计价格、成本稳步下降。

资源与公共事业

关键假设 1:灾害监测市场空间充足,解决方案能够向桥梁、大坝、铁路路基 等场景扩展,预计销量保持高速增长;农机自动驾驶渗透率有望加速提升,逐步进 军国际市场,预计销量保持高速增长; 关键假设 2:随着产品出货量不断提升,预计价格、成本稳步下降。

机器人与无人驾驶

关键假设 1:随着 L3 及以上自动驾驶渗透率提升,预计销量保持高速增长; 关键假设 2:随着量产阶段出货量不断提升,预计价格、成本大幅下降。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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