全球四大卫星定位系统：GPS，北斗，Galileo，GLONASS
全球卫星导航系统（GNSS，Global Navigation Satellite System）能在地球表面或近地空间的任何地点为适当装备的用户提供24h、三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电定位系统，包括一个或多个卫星星座及其支持特定工作所需的增强系统2。目前，全球范围内，能实现全球覆盖的GNSS主要包括美国的GPS，中国的北斗，欧盟的Galilio和俄罗斯的GLONASS。
- GPS：GPS是美国国防部发射并管理的全球卫星定位系统。目前，GPS是全球使用最广泛的卫星导航系统，可为地球表面绝大部分地区（98%）提供较为准确的定位、测速和高精度的标准时间。GPS系统由新旧卫星共同组成，新一代卫星GPSIII是对旧GPS卫星的替换和升级，信号可靠性、准确性均有所提升，且不具备选择可用性（SA）功能（在全球范围内有意降低民用GPS精度）。目前，GPS III已成功发射SV01和SV02两颗卫星，剩余8颗卫星计划于2023年前发射完成。
- Galileo: Galileo（伽利略）：是由欧盟通过欧洲空间局和欧洲导航卫星系统管理局建造，目标是在水平和垂直方向提供精度1米以内的定位服务，并在高纬度提供比其他系统更好的定位服务。Galileo计划发射30颗卫星，目前已发射28颗（包括2颗测试卫星、2颗退役、2颗无法使用）。Galileo曾多次发生过短期服务中断。
- GLONASS：是由苏联（现由俄罗斯）研制建设的卫星导航系统，可为提供全天候、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。GLONASS于2011年年底实现全球覆盖，目前有24颗卫星正常工作3。
卫星导航一般需要至少4 颗卫星。卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差，称为伪距。为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差，伪距测量要求至少接收来自4 颗卫星的信号。
卫星导航基本原理全球卫星导航系统由三部分构成：地面段、空间段、用户段。
卫星导航系统三大组成部分
► 地面段：由主控站、监测站、时间同步/注入站等组成。主控站：导航卫星系统地面信息处理和运行控制的中心，主要功能包括建立系统的时间和空间基准、生成导航电文、监测卫星钟等有效载荷并实现对其调整和控制、分析卫星星座性能从而支持卫星的轨道维持，导航系统一般有一个主控站即可满足要求。注入站：地面无线电发射站，接收主控站送来的导航电文和卫星控制指令，在主控站的控制下，经射频链路上行发送给各导航卫星。监测站：导航卫星系统中对卫星实施监测和采集数据的卫星信号接收站，根据任务的不同可分为时间同步与轨道确定监测站和完好性监测站1。
► 空间段：全球定位卫星系统的空间卫星星座一般由30 颗左右的导航卫星组成，运行地球静止轨道、倾斜地球同步轨道、中圆地球轨道，依据其结构设计分布在3 个或6 个轨道平面上，相邻轨道间的夹角相同。导航卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号，供导航信号接收机接收。
► 用户段：包括芯片、模块、天线等基础产品，以及终端产品、应用系统与应用服务等。其中，导航信号接收机是通过捕获并跟踪卫星的运行，测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据，从而进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息的终端产品。卫星导航技术具备高精度、全天候、高效率、多用途等主要优势，代表导航技术的发展方向。导航技术按获得导航信息的技术不同可分为惯性导航、无线电导航、天文导航等。
► 惯性导航：以牛顿经典力学原理为基础，通过惯性测量获得载体的加速度矢量信息，结合给定初始条件（初始位置、速度矢量等）和已知数据（重力、时间等）解算及提供导航参数的导航方式；
► 无线电导航：载体借助于无线电导航设备，确定自己在指定坐标系中的位置，引导载体沿预定航线航行的技术手段。从导航台的所在位置来判定导航的性质，主要有陆基导航系统和星基导航系统，卫星导航系统即为星基导航系统；
► 天文导航：以已知准确空间位置的、不可毁灭的自然天体（月球、地球、太阳、其他行星和恒星等）为基准，并通过光电或射电方式被动探测天体位置，解算测量点经度、纬度、航向和姿态等信息的技术手段，是传统的自主导航技术。美、中、俄、欧是全球卫星导航系统主导者
目前全球在轨导航卫星138 颗，占卫星总数7%。据UCS 和北斗网统计，截至2019 年4月1 日，全球在轨卫星总计2,062 颗，其中共有138 颗为导航卫星，占比7%。
► 从国别来看：美国GPS/俄罗斯GLONASS/中国北斗导航/欧盟Galileo 在轨卫星数量占比分别为23%/20%/29%/19%；
► 从轨道来看：中轨（MEO）占比78%、高轨（GEO）占比20%，其中仅有中国、印度、日本采用高轨卫星，美国、俄罗斯、欧盟全部采用中轨卫星。以中高轨部署导航星座，成本较为低廉，20~30 颗卫星即可实现全球信号覆盖。
各大导航系统卫星制造商集中在少数厂商，北斗导航卫星均为中国空间技术研究院研制。
GNSS 设备零部件制造集中度高，Qualcomm 与Broadcom 合计占比40%；增值服务领先企业以互联网科技巨头为主。
北斗卫星导航系统步入全球时代
北斗卫星导航系统全球组网新时代正式开启
北斗卫星导航系统的建设按照“先有源、后无源”、“先区域、后全球”的发展思路，按照“三步走”的总体规划分布实施。北斗三号组网结构由3 颗静止轨道卫星（GEO）、3颗倾斜轨道卫星（IGSO）、24 颗中轨道卫星（MEO）组成，此外还包括5 颗试验卫星；MEO 卫星均匀分布在3 个轨道面。
► 北斗二号：2012 年正式向亚太地区提供服务。2007 年，北斗二号第一颗组网卫星成功发射，目前已建成了由14 颗组网卫星和32 个地面站天地协同组网运行的北斗二号卫星导航系统。
► 北斗三号：计划于2020 年向全球用户提供基本导航、短报文通信、星基增强、国际搜救、精密单点定位服务。2017 年11 月5 日，北斗三号第一、二颗组网卫星成功发射，开启了北斗卫星导航系统全球组网的新时代。2018 年12 月27 日，北斗三号基本系统正式向“一带一路”及全球提供基本导航服务。2019 年6 月25 日，第四十六颗北斗导航卫星成功发射。该卫星是北斗三号系统的第二十一颗组网卫星、第二颗倾斜地球同步轨道卫星，未来北斗系统覆盖能力和服务性能有望提升。
北斗三号原子钟精度提高一个数量级。原子钟是导航卫星的最关键载荷之一，是时频分系统的心脏，决定导航系统导航定位、测速及授时精度。目前主要有铯原子钟、铷原子钟、被动型氢原子钟三大类别。我国自主研制的铷原子钟于2007 年首次上天服役，自主研制的氢原子钟于2015 年9 月首次上天，2017 年11 月发射的北斗三号组网卫星搭载了更高性能的铷原子钟（天稳定度E-14 量级）和氢原子钟（天稳定度E-15 量级）
信号体制兼容性大幅提升。由于导航信号频谱资源有限，导航信号频谱之间难免会由于频谱重叠而产生信号干扰。因此，提升导航系统信号体制的兼容性对推广系统应用至关重要。北斗三号新增B1C 与B2a 信号，从而实现了与GPS 等系统的兼容。
北斗三代在L5/E5/B2 Band 以及L1/E1/B1 Band 实现与GPS 等系统的兼容北斗加速应用推广进程，市场开发潜力巨大
预计2020 年我国卫星导航产业产值达4,000 亿元
► 总体来看：2018 年我国卫星导航与位置服务产业产值达3,016 亿元、YoY+18%，2012~2018 年CAGR 24%；其中，2012/2013/2015 年北斗导航占产业产值比重分别为5%/10%/20%；根据《国家卫星导航产业中长期发展规划》，2020 年中国卫星导航定位产业产值将达到4,000 亿元，官方预计占全球市场1/5 份额；北斗系统对国内卫星导航应用市场的贡献率达到60%，北斗市场有望达2,400 亿元。
► 分产业链环节来看：2017 年终端集成和运营服务持平，占比均为37%。终端集成YoY-5ppt，到2020 年其占比会持续下降；运营服务增速最快、YoY+6ppt，官方预计2020 年其占比将提升至50%；系统集成2017 年占比15%，官方预计2020 年占比略有增加。芯片与板卡是核心竞争力，产业格局正在起变化
基础类产品：以技术与成本优势构筑护城河
芯片及板卡是产业应用关键所在。芯片及板卡等基础产品决定了导航产品的定位精度等技术性能指标，相当于电脑的CPU 与主板。北斗芯片与板卡的产业化应用直接决定着终端的重量、体积、性能和成本，也决定下游应用的推广。
北斗芯片和OEM板主要产品
终端产品：以技术深度融合的智能化产品构筑护城河
终端产品受制于基础类产品的技术发展。此前，国产终端零部件成本较高，以至于北斗终端产品与GPS 终端产品相比不具备性价比优势，尤其在对价格敏感的消费级领域，难以得到推广应用。随着国产技术的不断成熟，国产化替代、零部件成本下降是必然趋势，北斗终端的民用及消费级应用将得到推广。根据中位协数据统计，截至2013年，我国北斗终端保有量达130 万台、YoY+465%；2016 年带卫星导航功能的智能手机共计5.1 亿台，其中具有北斗功能的占比30%。
技术深度融合是终端产品的趋势。随着移动通信、物联网等技术的不断发展，GNSS 接收器、导航卫星测绘仪器、消费级领域的车载导航、智能手机等产品呈现智能化发展。将北斗导航技术与通信、物联网、人工智能等技术进行深度融合，生产智能化终端产品的企业将会在未来终端市场更具竞争优势。
终端产品系统集成与运营：以资质壁垒与规模效应构筑护城河
GSA 预测全球卫星运营服务将保持20%的增速。目前，我国从事基于北斗导航系统运营服务的企业，必须取得“北斗系统运营服务许可证”。国内有19 家企业具有分理级服务正式许可证，有67 家企业具有试验服务资质5。运营服务具备规模效应，新增用户的边际成本低。随着移动互联网的迅猛发展，互联网巨头也积极开拓位置服务业务，卫星运营服务将保持快速增长。GSA 预测全球卫星运营服务将保持20%以上的增速，到2020 年卫星运营服务将占产业产值50%。
（来源：ittbank）
