通信行业新基建系列报告之五沟通从地面到天空卫星通导遥发展提速20190528中信证券92页

沟通从地面到天空，卫星通导遥发展提速发布日期：2019年05月27日1证券研究报告·通信行业深度研究·新基建系列报告之五阎贵成[e-mail]010-85159231执业证书编号：S1440518040002香港执业证书编号：BNS315武超则[e-mail]010-85156318执业证书编号：1440513090003香港执业证书编号：BEM208第一章卫星产业总体介绍第二章卫星通信第三章卫星导航第四章卫星遥感第五章投资建议3图1：卫星（通信卫星）工作示意图1.1卫星结构•人造卫星通常指围绕地球飞行并在空间轨道运行的无人航天器。•人造卫星借助太空飞行运载工具（如运载火箭、航天飞机等）发射到太空预定轨道后，环绕地球进行一定的探测与应用。•人造卫星系统主要分为有效载荷与卫星平台两部分（卫星因应用的不同，结构也会存在不同），其中，有效载荷指卫星直接实现特定应用及科研任务而安装的各种仪器设备；卫星平台指用于支持有效载荷正常工作的所有保障系统，通常相同的卫星平台可用于不同的有效载荷。卫星系统有效载荷对地相机恒星相机搭载的有效载荷卫星平台服务系统热控分系统姿态和轨道控制分系统程序控制分系统遥测分系统遥控分系统跟踪和测试分系统供配电分系统返回分系统（限于返回式卫星）图2：卫星主要系统结构资料来源：公开资料收集，中信建投证券研究发展部4表1：卫星按轨道、质量大小分类情况1.2卫星分类•按轨道划分，卫星可分为低轨道（LEO）卫星、中轨道(MEO)卫星和地球同步轨道(GEO)卫星。低轨道卫星飞行高度小于2000公里，中轨道卫星飞行高度约在2000-36000公里，地球同步轨道卫星飞行高度大于36000公里；对地静止轨道卫星为地球同步轨道卫星的一种，从地面上看，此类卫星保持相对静止状态，即卫星正好在地球赤道上空，以与地球自转相同的角速度绕地球飞行。•按卫星重量来看，卫星可分为大卫星、中卫星、微小卫星等。目前，卫星的轻质量成为卫星领域主要发展方向与技术突破。卫星轨道位置轨道周期优点缺点主要应用低轨道卫星(LEO)飞行高度小于2000公里90分钟及以内重量轻、体积小，发射成本最低，数据传输速率快、路径损耗小，信号传输低延时卫星生命周期短，需要的卫星数量多导致维护系统复杂，具有多普勒效应对地观测卫星数据的传输中轨道卫星（MEO)飞行高度约2000-36000公里2-8小时重量适中，发射成本适中，信号覆盖较广，卫星生命周期较长需要的卫星数量多，导致维护系统复杂，具有多普勒效应GPS导航卫星地球同步轨道卫星（GEO)飞行高度大于36000公里24小时卫星地表覆盖面积极高，卫星生命周期长，传输容量大，无多普勒效应重量大、体积大、发射成本高、传输延迟大通信卫星如卫星电视、卫星广播名称重量大卫星3000kg中卫星1000kg-3000kg微小卫星1000kg小卫星100kg-1000kg微卫星10kg-100kg纳卫星1kg-10kg皮卫星0.1kg-1kg飞卫星0.1kg资料来源：公开资料收集，中信建投证券研究发展部5表2：卫星按频段分类情况1.3卫星频率及轨道资源稀缺资料来源：中国航天科技集团，公开资料收集，中信建投证券研究发展部•卫星的频率是指无线电频谱用于空间无线电业务的部分，用于系统的信息感知、信息传输以及测控单元。在地面与太空传输的过程中，电波在大气层中会发生传播损耗，因此，为减小损耗，普遍卫星使用的频率在0.3-10GHz或30GHz附近频段。•全球频率的分配机制及管理由国际电联（ITU）负责，国际规则中卫星频率和轨道资源的主要分配形式为“先申报就可优先使用”的抢占方式：1）向ITU申报所需要的卫星频率和轨道资源；2）申报国家应采取措施，保障不对先申报国家的卫星产生有害干扰；3）卫星频率和轨道资源在登记后的7年内，必须发射卫星启用所申报的资源，否则所申报的资源自动失效。•同时，卫星的频率和轨道资源为全世界共有，是卫星应用产业发展的基本要素；同时，因频率资源与轨道资源有限，也是世界各国争夺的资源：以对地静止轨道位置资源为例，对地静止轨道只有一条，一颗静止卫星可以覆盖地球表面约40%的区域，且地球站天线容易跟踪，信号稳定，因此在卫星运行的过程中，会必须使用某个外层空间轨道位置的情况。频段范围下行频率上行频率GEO卫星可用带宽应用领域L1-2GHz1.5GHz1.6GHz15MHz卫星定位，地面移动通信，卫星广播业务，数字声音广播业务，航空通信业务S2-4GHz1.9GHz2.2GHz70MHz气象雷达，船用雷达，地面的卫星中继业务，卫星声音广播，声音和电视节目的卫星移动广播C4-8GHz4GHz6GHz500MHz国际电话和电视转播等越洋通信业务Ku12-18GHz11GHz14GHz500MHz跟踪和数据中继,空间站通信Ka26.5-40GHz20GHz30GHz3500MHz卫星电话，广播业务，转播业务6图3：卫星产业链基本情况1.4卫星产业链解析资料来源：中信建投证券研究发展部•卫星产业链可分为:上游卫星设计及制造、火箭设计及制造、卫星发射基地；中游地面设备制造、卫星运营服务；下游应用等。上游中游卫星制造业（卫星有效载荷研发制造以及部件和分系统平台制造）下游火箭设计及制造（发射服务及运载火箭服务）卫星发射基地酒泉卫星发射中心太原卫星发射中心西昌卫星发射中心文昌卫星发射中心地面设备制造网络设备：信关站、控制站、甚小口径卫星通信中断（VSAT）大众消费设备：卫星电视、宽带天线、卫星电话、无线电设备、移动终端、GNSS单机及车载系统、GNSS芯片。卫星运营服务航天飞行管理卫星移动业务：移动数据业务、移动语音服务卫星固定业务：发射器租赁、网络管理消费业务：卫星电视服务、卫星音频广播、卫星宽带业务卫星通信（卫星通信终端设备及服务）卫星导航（卫星导航终端设备及服务)卫星遥感（卫星遥感终端设备及对地观测服务）71.5卫星应用三大类——通信、导航定位、遥感资料来源：公开资料收集，中信建投证券研究发展部•卫星从具体应用类型上，主要分为：卫星通信、卫星导航定位、卫星遥感这三类，一般也合称为“通导遥”。•卫星通信，及时以卫星为中继站进行数据通信，主要应用于地面通信覆盖并不好的地方，如飞机、高铁、高山，以及一些应急通信的场景。•导航定位，则是为万物提供绝对定位信息。目前全球就四大卫星导航系统：GPS、北斗、伽利略、格洛纳斯。•卫星遥感，本质是以上帝视角，通过录像、拍照、雷达等方式记录与地球的相关数据。图4：卫星通信、导航定位、遥感示意图8图5：历年卫星产业总产值情况（单位：十亿美元）1.6.1卫星产业现状——中下游产值占比较大资料来源：SIA，中信建投证券研究发展部•据美国卫星产业协会（SatelliteIndustryAssociation，SIA）统计，2017年全球卫星产业产值2696亿美元，同比增长3%。•在卫星产业中，中下游的卫星地面设备、运营服务及应用产值占比最大。2017年，在卫星产业总产值中，地面设备产值1198亿美元，占比达44.6%；卫星运营及应用服务产值1287亿美元，占比达47.7%。图6：2017年卫星产业总产值及组成情况2312472552612692102202302402502602702802013201420152016201715.54.6119.8128.7卫星制造业发射行业地面设备行业卫星服务业地面设备行业网络设备：信关站VSAT网络运营中心卫星新闻集中分发设备大众消费设备：卫星电视广播GNSS单机系统及车载系统卫星服务行业通信：电视电话广播航空通信海洋通信地面及轨道通信对地观测：农业变化观测抗灾救援气象观测能源观测科学地球科学太空科学国家安全9图7：截至于2018年11月全球在轨卫星按国家分布情况（单位：颗）1.6.2各国在轨卫星现状——美国数量第一，中国第二资料来源：忧思科学家联盟，中信建投证券研究发展部•成熟的空天基础设施现状使得美国在行业中凸显先发优势，空天基础设施为各国发展卫星产业的关键，从美国来看，航天产业配合国家政策起步早，使得美国目前在轨卫星数量遥遥领先；据美国忧思科学家联盟统计，截至于2018年11月，全球在轨卫星共1957颗，其中美国卫星数量830颗，占比达42.4%，位居全球第一；中国在轨卫星290颗，虽位居全球第二，但较美国还存在一定差距。101.7.1美国启示——政府为商业航天提供政策法律支持资料来源：公开资料收集，中信建投证券研究发展部•不断完善的法律政策为商业航天提供支持，从上世纪70年代起美国政府相继制定和出台了一系列法律及政策为卫星产业各领域的商业化提供了行业准则与法律政策支持，形成了完整的卫星商业产业链。•在近20年完善的政策法规下，催生了一大批成功的商业航天公司如：SpaceX、蓝色起源（BlueOrigin）、OneWeb等。表3：美国部分商业航天政策及法律表4：美国部分商业航天公司代表及类别情况时间政策内容1984年《商业航天发射法》促进私营企业从事商业航天运输和太空科技研发、监管和协调商业发射市场（包括发射需求、安全标准等）2003年《商业航天法》加大对仍处于起步阶段的航天旅游业的投资力度2003年《航天现代投资法》建议加快发展商业航天运输业2010年新版《国家空间政策》利用商业航天产品和服务满足政府需求，推广对美国商业航天产品与服务的购买和使用2013年新版《国家航天运输政策》提出要鼓励采取切实可行的措施推动商业航天运输业的发展2015年《商业航天发展竞争法》确保商业航天的持续发展与稳步增长，将商业载人航天飞行“管理学习期”延长5年至2020年，期间FAA不能发布针对商业载人航天飞行的新管理规划，创造有利于为商业航天载人飞行继续发展成熟、开展创新的良好环境；延长联邦政府对商业发射企业进行第三方赔偿期至2020年2015年《鼓励私营航空航天竞争力与创业法》明确美国公民有权利参与商业化太空资源的开发开采，将商业航天飞行“管理学习期”延长10年至2025年领域公司成立时间主营类别代表产品运载火箭SpaceX2002商业卫星发射猎鹰9，重型猎鹰OrbitalATK2015中小型空间运载火箭及商业推进系统Pegasus、Minotaur、Antares运载火箭卫星制造OrbitalATK2015开发中小型人造卫星star2平台、通信卫星、观测卫星卫星遥感DigitalGlobe1992提供高分辨率影响数据及地理信息产业解决方案Worldview系列遥感卫星、GBDX大数据平台，30cm分辨率图像PlanetLab2010地球对地观测成像Dove卫星星座卫星数据服务OribitalInsight2013通过卫星图像获取和售卖数据，且可结合人工智能算法为客户提供数据分析服务大规模地理空间数据处理及分析平台SpireGlobal2012为政府和商业客户采集气象数据部署气象卫星网络载人及货运SpaceX2002国际空间站货物补给或载人龙飞船OribitalATK2015为国际空间站提供补给服务“天鹅座”飞船111.7.2美国启示——军民融合为商业航天发展的关键突破口资料来源：公开资料收集，中信建投证券研究发展部•军民融合发展战略可合理配置及有效利用资源，使国防建设与经济建设实现良性互动，有效避免军民重复建设与分散建设。•充分释放商业航天公司在军用领域中的活力，从卫星发射到运营，美国军方的项目基本上都交给商业航天公司去承担，当然也会佐之以相关法规和加强监管，为军民融合发展的典型案例。•部分军用高端技术允许放开民用。如在商业遥感领域，美国先后4次修正商业遥感政策及法案，允许商业公司向市场销售的光学卫星图像分辨率由lm提高到0.5m，现在又提高到了0.25m，显著增强了美国商业遥感卫星在世界遥感市场的竞争力。图8：美国商业航天对军用领域的主要支撑美国商业公司承担了大部分军事航天发射任务。太空探索技术公司（SpaceX）已获准承担美国军用卫星发射业务，可发射侦察卫星、第三代GPS导航卫星等军用卫星和美国空军的X-37B小型无人航天飞机