湖北省知识产权局

1. 全球卫星导航产业创新态势分析

全球卫星导航系统（global　navigation　satellite　system，　GNSS）是一个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三维坐标、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。一个独立自主的全球卫星导航系统在提供时间与空间基准、智能化手段以及所有与位置相关的实时动态信息等方面发挥了关键性作用，对于一个国家的国防、军事、经济发展以及公共安全具有深远的意义，是现代化大国地位、国家综合国力及国际竞争优势的重要标志。

全球导航卫星系统的主要工作原理是通过至少4颗卫星的空间坐标（该坐标可从卫星的导航电文中得到），以及从卫星处发出的无线电信号对目标点进行距离测定，运用空间测距交会定点原理，确定地面（近地面）目标物空间位置。

随着市场需求的不断增长，全球卫星导航产业市场保持高速发展，根据欧盟航天计划机构（EUSPA）发布的2024年《EO　and　GNSS　Market　Report（“地球观测”和“全球卫星导航系统”的市场报告）》中相关数据，产业规模由2014年的950亿英镑增长至2023年的2620亿英镑，并且预计将在2033年达到5800亿英镑。服务收入正在稳步增长，总体而言，服务收入（即增强服务和增值服务等其他与全球导航卫星系统相关的服务）到2033年将达到约4600亿英镑，几乎占全球导航卫星系统下游市场总收入的80％。

图1　全球卫星导航产业规模变化趋势

目前，北斗系统面向全球范围提供定位导航授时、全球短报文通信、国家搜救三种服务，面向亚太地区提供星基增强、地基增强、精密单点定位和区域短报文通信四种服务。北斗卫星导航系统在定位精度、测速精度以及授时精度方面均已接近或超过GPS，处于全球先进水平，如表1所示。

表1　四大全球导航卫星系统性能参数对比

如今，北斗系统应用产品进入了100多个国家和地区，包括30多个“一带一路”沿线国家。从巴基斯坦的交通运输、港口管理，缅甸的土地规划、河运监管，老挝的精细农业、病虫灾害监管，到文莱的都市现代化建设、智慧旅游，北斗系统已大显身手。但是北斗系统在全球各个国家／地区的服务占比仍然与GPS系统存在着一定的差距。

1. 国内北斗产业现状及趋势分析

（一）国内北斗产业现状分析

2020年，北斗三号系统正式建成开通，面向全球提供卫星导航服务，标志着北斗系统“三步走”发展战略圆满完成。400多家单位、30余万科技人员集智攻关，攻克星间链路、高精度原子钟等160余项关键核心技术，突破500余种器部件国产化研制，实现北斗三号卫星核心器部件国产化率100％，发挥举国体制优势，高效完成组网。目前北斗系统基础设施建设已经基本完成，北斗相关产品已出口120余个国家和地区，向亿级以上用户提供服务。

北斗系统架构如图2所示，包括空间段、地面段及用户段。空间段主要包括若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星；地面段的核心功能为追踪及控制北斗导航卫星，主要包括主控站、注入站和监测站等若干地面站，以及星间链路运行管理设施；空间段和地面段是国家核心基础设施，主要由国家投资完成；用户段产品及系统市场化特征较为明显，主要通过市场运作来满足社会需求，成为北斗产业链的主要部分，参与主体众多，包括军工集团下属公司、地方国企参军公司及较多民参军企业。

图2　北斗卫星导航系统架构

北斗产业链结构分为上游、中游和下游，如图3所示，上游主要涉及核心零部件的研发制造，主要包括芯片、天线、板卡／模块、基础软件和基础数据；中游则是基于上游提供的零部件形成各类终端和系统，主要覆盖增强系统、终端／系统集成等领域；下游是基于运营维护服务的各种应用领域，通过对卫星信号的处理、转化，提供卫星定位系统平台作为北斗地面段和空间段的接口，针对性地集成各种软硬件平台，形成服务于终端用户并收取服务费的运营模式。

图3　北斗产业链结构

从产业链各技术环节企业分布和专利布局来看，如图4所示，国内专利申请／授权量在全球的占比均超过了70％，并且各环节均已培育出一定数量的企业，目前国内在上游能够基本实现核心零部件的自我供应，在中游能够进行终端／系统的自主研发和制造，并且能够在下游应用市场中投入使用，表明北斗产业核心技术已基本实现自主可控，断链风险较低，能够形成自我循环式供应。

图4　产业链各技术环节供应商数量及专利分布情况

整体来看，北斗导航产业链呈现出较强的协同效应，各环节相互依赖，形成了一个完整的生态系统，推动了行业的快速发展。随着北斗技术的不断发展，国内也涌现出了以千寻位置、北斗星通和华测导航等为代表的一批优势企业，在技术、政策、资本等多因素的共同驱动下，市场规模逐年高速增长，2023年已超过5300亿元，如图5所示。

图5　国内北斗产业市场规模变化趋势

随着北斗三号系统的全面建成，在“十四五”规划期间，国家开始陆续出台一系列政策推动北斗系统的在各个行业和领域的深度应用。在政策的引导和扶持下，企业和资本开始重点关注下游应用市场，逐步形成包括特殊市场、行业市场和大众市场在内的市场格局。其中，特殊市场主要集中于国防军事、公安、消防、司法和防灾减灾等涉及国民安全的领域，行业市场则面向汽车、交通、物流、农业、水利等各个行业提供服务，大众市场主要面向消费者领域，包括导航与位置服务、可穿戴定位设备以及社交娱乐。

随着我国国内市场的日渐成熟，科技赋能各大行业已经越来广泛，高精度定位是北斗导航产业发展的重要核心技术，其已经广泛应用于智能网联汽车、智慧农业、防灾减灾以及物联网各行各业。

随着下游高精度应用带来的庞大需求，国内北斗高精度市场规模呈现出迅速扩展的趋势，从2016年的60亿元快速增长至2023年的214亿元，如图6所示。例如高精度地图主要面向车载终端，是无人驾驶汽车的核心技术，市场规模主要由自动驾驶汽车地产量驱动，汽车行业市场规模的不断提高为高精度地图带来更大的市场规模。

图　6　国内北斗高精度市场产业规模（亿元）

从产业链结构来看，卫星导航产业链上游包括基础器件、基础软件、基础数据等。中游主要包括终端集成、系统集成。产业链下游为地图导航等运营服务，随着下游应用市场的不断扩张，产业链价值开始逐渐向下游进行转移，下游的价值占比从2013年的17％迅速增长至2022年的约48％。随北斗系统的建成和广泛引用，下游产值有望进一步扩大。

（二）国内北斗产业创新活力分析

图7　国内北斗专利申请趋势（件）

我国重视北斗技术的研发和布局，产业始终保持较强的创新活力，专利申请量逐年上升，随着2012年北斗二号系统的建成，专利申请量开始呈现高速增长的态势；2022年全年专利申请量已经超过8600件，如图7所示。

近几年随着下游应用市场的不断扩张，产业链价值开始逐渐向下游进行转移，同产业价值的转移趋势一致，我国技术布局也逐步向下游进行转移，如图8所示，从2014年至2023年，下游相关专利申请量占整体申请量的比值从50.11％增长至65.49％。

图8　国内北斗专利申请在产业链各环节占比变化趋势

国内创新主体在技术研发的同时也注重知识产权的创造，并形成了一定的专利储备。如图9所示，在华专利申请量前十的企业中，国内企业占据了九席。国家电网积极响应国家关于重点行业去GPS化的号召，推动北斗在电力行业各环节的深度应用，专利申请量和有效量位居国内首位，高通、华为、腾讯和滴滴则从基础硬件、智能终端、通信和运营服务切入北斗市场，千寻位置、航天恒星和北斗星通等北斗领军企业通过布局产业链全链条，也形成了一定的专利优势。

图9　在华主要专利申请人专利申请／有效量（件）

经过多年的积累，湖北省北斗技术相关专利申请量已经突破了4000件，有效专利量也突破了1800件，在国内各省（直辖市）中位居前列，排名第5位，体现出了较强技术创新活力和较为雄厚的技术储备，如图10所示。但是与广东、北京、上海等先进省市相比仍有一定的差距。

图10　国内各省（直辖市）北斗技术相关专利申请／有效量

（三）小结

通过对于全球及国内北斗产业创新态势的分析，得出如下结论：

1．我国已基本完成北斗系统基础设施建设，卫星核心器部件国产化率100％；在上游能够基本实现核心零部件的自我供应，在中游能够进行终端／系统的自主研发和制造，并且能够在下游应用市场中投入使用，北斗产业核心技术已基本实现自主可控，断链风险较低，能够形成自我循环式供应。

2．北斗产业保持较高的创新活力，培育出了一批优势创新主体，已形成一定的技术布局和储备。京津冀、珠三角和长三角区域在产业规模和技术布局方面优势突出，湖北北斗产业发展综合实力位居中部第一，但是湖北省所在的中部区域与优势区域相比仍存在一定差距。

3．　北斗产业开始向应用推广方向发展，产业价值和技术布局逐步向下游转移，头部企业通过向产业链全链渗透并且拓展应用领域来提升市场竞争力。

1. 湖北省北斗产业创新态势分析

（一）湖北省北斗产业现状分析

湖北省重视北斗产业发展，将其列为五大优势产业之一。为促进省内北斗产业高质量发展，陆续出台了一系列北斗相关政策。发布了《湖北省北斗卫星导航应用产业发展行动方案（2015－2020年）》以及《武汉市北斗产业发展行动计划（2020－2022年）》，其中将北斗产业作为我省“十三五”规划和实施长江经济带战略的支柱性产业，并实现北斗与新一代技术和重要行业的深度融合；“十四五”期间，在中共湖北省委十一届九次全体会议上提出的“51020”现代产业体系中，北斗也成为了20个千亿级特色产业集群之一，随后发布的《湖北省北斗卫星导航产业发展“十四五”规划（2021－2025）年》中，再次明确到2025年全省产业总规模达到1000亿元。

为了促进省内各区域产业协同发展，《湖北省北斗卫星导航产业发展“十四五”规划（2021－2025年）》指出将打造形成“一主多辅”全域空间布局，如图11所示。“一主”是指巩固武汉在省内北斗产业中的主体地位，加快武汉市“二基地四园区”等创新园区和产业集群发展建设，拓展“北斗＋”智能应用场景，推动“＋北斗”产业融合发展。“多辅”是指分区打造北斗特色产业聚集区。结合各区域北斗特色资源、产业基础和发展情况，完善全省北斗产业布局，分区分步打造一批布局均衡、特色鲜明、竞争力强、示范效应明显的北斗产业聚集区和行业应用示范基地，推动各种生产要素加速集聚，打造全省北斗产业新的聚集区和增长极。

图11“十四五”湖北省北斗产业空间布局

省内各市积极响应《湖北省北斗卫星导航产业发展“十四五”规划（2021－2025年）》。如图12所示，对于湖北省北斗产业发展的核心区域武汉市，已形成“两基地四园区”的产业布局。襄阳、荆州、十堰、宜昌等市重点布局天线、芯片、高端装备的研发和生产以及在公路交通、农业等产业的融合发展。

图12　“十四五”湖北省北斗重点园区和重点项目

经过多年的不断发展，湖北省已初步形成上中下游配套和集群效应，基本覆盖了产业链上的各个技术环节和应用场景，培育出光庭信息、长江通信和航天时代等上市企业，以及梦芯科技、依迅北斗、吉奥时空、天际航等优势企业，产品服务覆盖了芯片、天线、板卡／模组、基础软件、基础数据、终端／系统集成、增强系统等领域，广泛应用于智慧农业、交通运输、智慧城市、定位服务、电力等各类市场，如图13所示。中国卫星导航定位协会最新发布的《2024中国北斗产业发展指数报告》显示，湖北省北斗产业发展指数位居中部第一，5家企业的10款北斗产品入选国家第二批推荐目录，16家北斗企业获评国家级专精特新企业。

图13　湖北省北斗产业链格局

（二）湖北省北斗产业整体创新活力分析

2023年，湖北省北斗产值已经突破660亿元，企业数量超过了730家，形成了以光庭信息、长江通信和航天时代等上市企业为龙头，各大优势企业重点突破、协作共进的发展格局，北斗产业发展综合实力位居中部第一。与广东、北京和上海等省市相比，湖北省在产业规模、企业数量和上市企业数量方面还存在一定的差距。在科研实力方面，湖北省具备一定领先优势。湖北省高度重视北斗技术科研创新，重点打造了4个国家重点实验室／工程技术研究中心和1个省级实验室，院士数量更是达到了9位，如图14所示。

图14　湖北省北斗产业概况以及与先进省市比对

（三）创新整体态势分析

湖北省重视北斗技术创新和知识产权创造，并且积极参与北斗卫星系统的基础设施建设，1997年，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院（原武汉物理与数学研究所）承担了导航卫星的关键技术星载原子钟的研制工作，成功研制出三代星载铷原子钟，使我国星载铷钟技术实现了从无到有、由有到精的跨越；珞珈德毅、梦芯科技、依讯北斗等企业也纷纷在用户段方面进行研发和布局，如图15所示，从2009年北斗三号系统建设启动后，湖北省的专利申请量一直保持稳步上升态势，从2015年湖北将北斗列为我省“十三五”规划和实施长江经济带战略的支柱产业后，湖北省的申请量有了大幅度的提升，至2018年北斗三号基本建成，提供全球服务，2020年北斗三号全球组网建成，湖北省的申请量一直保持在较高水平，2023年专利年申请量达到560件，整体创新活力较为突出。

图15　湖北省北斗专利申请趋势（件）

从省内创新来源的区域分布情况来看，如图17所示，武汉市为湖北省北斗产业的主要创新来源区域，专利申请量占据全省申请量的85％，宜昌、襄阳等区域的专利申请量占比较低，表明其余城市创新活力有待提升。

图17　湖北省北斗专利申请区域分布情况

湖北省有序推进北斗产业国际布局，重视技术创新全球化发展。因推进北斗产业国际化尚处于起步阶段，对外交流、国际技术创新等相关政策正在逐步完善，截至目前，PCT申请量为32件，在一带一路相关国家申请量为3件，与广东、北京、上海等先进区域相比具有较大的差距，如图18所示．

图18　湖北省海外专利布局情况（件）

1. 创新主体分析

企业和高校是湖北省北斗产业的主要创新来源，如图19所示，企业和高校类申请人分别占总体的68％和20％，前10申请人中企业占据了6席，高校占据了4席。企业申请人中吉奥时空作为国内最大的测绘和GIS软件提供商之一，将北斗引入GIS系统成功打造“GIS＋北斗”应用；依迅北斗作为国家级专精特新“小巨人”企业，致力于北斗＋时空智能终端研发、生产、销售与LBS位置服务运营；立得空间致力于空天地一体化测量，促进地理空间大数据的快速获取与利用，业务涵盖测绘、人工智能、互联网、大数据等诸多领域；梦芯科技深耕北斗高精度定位芯片设计；东风汽车集团在智能网联汽车领域不断取得突破。高校申请人中，武汉大学在卫星定位与导航方面的科研实力突出，专利申请量和授权量均排名第一，武汉理工大学、铁四院、海军工程大学和中国地质大学也具备较强的技术实力。

1. 主要创新主体申请／授权量（件）

1. 申请人类型分布

图19　湖北省主要创新主体申请／授权量（件）及申请人类型分布

企业方面，整体创新实力有待加强，湖北企业在申请／授权量、多同族专利以及高频被引专利数量方面与广东、北京和上海相比仍有较大的差距，如图20所示。

图20　四地企业创新实力对比

高校方面，整体创新实力较为突出，湖北在申请／授权量、多同族专利以及高频被引专利数量方面已经超过了广东和上海，与北京的差距也较小，如图21所示。

图21　四地高校创新实力对比

技术转化应用方面，虽然湖北省高校在北斗技术方面的研发和储备优势较大，但备案专利许可占比和权利转移占比均落后于北京、广东和上海，表名我省高校在存量专利转化应用方面仍有待提升，如图22所示。

图22　四地高校存量专利转化应用情况

企业和高校合作研发方面，企业之间以及企业与高校之间的专利合作申请数量占比较低，与北京、广东和上海相比仍有一定的差距，企业和高校之间的合作研发需进一步加强，如图23所示。

图23　四地创新主体间合作研发情况

从创新主体的专利集中度来看，如图24所示，湖北省专利申请量前100位的创新主体的专利申请量之和占全省专利申请总量的比值仅有不到3％，而广东和北京相应的比值已经接近或者超过了6％，这表明湖北省头部创新主体的专利布局不够突出，知识产权控制力有待进一步提升。

图24　四地专利集中度对比

（五）湖北省北斗产业重点技术环节分析

1、芯片

图25　国产北斗芯片出货量变化趋势（万片）

北斗芯片国产化进程已经步入成熟拓展期，随着北斗三号全球组网完成，芯片性能比肩国际先进水平，集成5G、惯导等多技术，实现全场景应用，适配手机、可穿戴设备；高精度定位芯片广泛嵌入智能驾驶、无人机测绘，产业生态成熟，出口海外，彰显“中国芯”竞争力。国产北斗芯片已经得到了市场的广泛认可，图25示出了国产芯片出货量变化趋势，在2016年，国产北斗芯片出货量仅3000万片，截至2023年底，北斗国产化芯片的出货量已达到4亿片，复合增长率高达38.23％，其中国产北斗高精度芯片渗透率也超过80％。

北斗芯片在制程进程上也是不断进化，在北斗二号时期，基带芯片采用55nm制程，当时北斗导航系统难以覆盖小型化终端设备。2015年，我国首颗40纳米高精度消费类北斗导航定位芯片在武汉问世，武汉梦芯科技有限公司于11月11日正式发布基带射频一体化SoC芯片——“启梦TM芯片”，这是我国第一颗完全自主创新的高精度北斗应用芯片。随着国内半导体工艺的发展，北斗系统实现28nm工艺芯片量产，使芯片性能、功耗、集成度等方面有所提升，推动了北斗在相关领域的应用。2017年，北斗星通率先推出28nm最小尺寸GNSS　芯片；2020年，国科微、北斗星通等公司的陆续开始研发22nm定位芯片，其尺寸和功耗能够缩减至上一代高精度芯片的1／4和1／5，优势明显，加速了北斗系统的商用化进程，推动其在便携式穿戴设备等行业的应用。2024年，武汉依迅北斗与国内知名科研院所合作，研发了国内首款14nm北斗高精度授时芯片与模组。

如图26所示，2010年之前，国产北斗芯片尚处于初步发展阶段，不少技术障碍有待攻克，此阶段芯片专利申请量相对较少。在2010年后，随着我国芯片技术的不断发展，芯片专利申请量开始呈现高速增长的态势，创新活力不断提升。

图26　芯片的专利申请趋势

国内国防科技大学、中电科54所的专利申请量和有效量领先，申请量达到百件以上，国外高通公司紧缩其后，北斗星通作为卫星领域的行业龙头，排名第五；湖北省的武汉大学的专利申请量是71件，有效量是32件。总体看来，国内创新主体重视芯片技术创新和布局，国外高通、三星等企业也在中国进行了一定的专利布局，并形成了一定的专利储备，如图27所示。

如图28所示，中国为北斗芯片主要的技术来源和技术目标国，占比分别达到了89％以及78％。同时美国和欧洲等国家／地区重视中国市场，也在中国进行了一定的专利布局。

图27　北斗芯片主要创新主体专利申请量／有效量

a）技术来源国家／地区分布　b）技术目标国家／地区分布

图28北斗芯片技术区域分布

如图29所示，从各创新主体在华拥有的专利储备量来看，以国防科技大学、中国电子科技集团公司第五十四研究所和武汉大学为代表的国内高校和科研院所，以及以航天恒星、北斗星通和泰斗微电子为代表的国内企业，在研发芯片技术的同时也已经形成了一定的专利储备。而以三星、高通和优北罗为代表的国外企业重视国内芯片市场，很早就进行了专利布局，也形成了一定的专利储备，国内企业虽已实现自主知识产权，但仍然面临一定的专利风险。2019年，优北罗认为泰斗微电子的TD1030芯片及相应模块与其旗下产品M8　GNSS接收机的功能相似后，就对泰斗微电子提出了版权和专利侵权的索赔。此后，经过独立实验室的深入审查和分析调查，认为这些相似之处缘于泰斗微电子非法复制了u－blox源代码。2021年7月，杭州中级人民法院裁决泰斗微电子在其TD1030导航芯片中侵犯了优北罗的知识产权，须支付赔偿金1100万元人民币。此外，泰斗微电子必须停止生产和销售其TD1030导航芯片和内置侵权软件的导航模块。泰斗微电子也通过反诉和抗辩等手段开展了反击，目前该案仍处于最高人民法院审理的状态。

图29　主要创新主体芯片技术专利有效量

北斗芯片相关技术主要可分解为基础架构和算法两部分，如图30所示，总体上来看，基础架构的研发的难度相对较高，需要更多的时间和更大的资金、人才等要素的投入，因此其专利申请量占比相对较少，为24％，算法层面的更新换代相对更快，专利占比为76％。

图30　北斗芯片一级技术分支专利申请量占比

从2009年至2023年间基础架构和算法的占比变化趋势来看，如图31所示，早期芯片基础架构的自主研发进度缓慢，技术难度较大，专利占比不足20％。随着国产芯片的架构和制程的不断发展，不断克服技术障碍，研发实力逐渐增强，基础架构类专利的占比也随之逐渐提升。

图31　北斗芯片一级技术分支专利申请量占比变化趋势

在基础架构技术分支中，根据其构成又可以进一步分解为射频前端、基带处理以及射频基带一体化三个二级分支，从总体占比来看，如图32所示，基带处理部分涉及接收到的卫星信号的解算，决定了定位导航的精度，其专利申请量占比最高，达到了59％，射频前端和射频基带一体化的占比分别为35％和6％。

图32　北斗芯片基础架构下二级技术分支专利申请量占比

从2009年至2023年间基础架构各二级分支的占比变化趋势来看，如图33所示，随着北斗芯片应用越来越广，采用独立的射频前端和基带处理芯片所带来的占用空间过大的问题不断突出，每年射频基带一体化技术相关专利申请的占比逐渐提升，相应的射频前端和基带处理芯片的占比小幅下降，这也表明频基带一体化技术的关注度逐年提升。

图33　北斗芯片基础架构下二级技术分支专利申请量占比变化趋势

从北斗芯片相关专利所追求的技术效果的占比来看，如图34所示，卫星信号在传输过程中难免受到障碍物以及各种电磁信号的干扰，消除这些干扰才能完成定位和导航功能，因此抗干扰相关专利所占据的比例最高，达到39％。定位精度的提升始终是卫星定位导航系统的重要目标，高精度相关专利占比也打到了21％，多系统、多频以及低功耗相关专利占比分别为18％、12％以及10％。

图34　北斗芯片相关专利技术效果占比

从2014年至2023年这十年间北斗芯片相关专利技术效果占比变化趋势来看，如图35所示，在北斗系统发展的早期阶段，为了增加市场占比，北斗定位往往都兼容了GPS等其他全球卫星定位系统，因此这一阶段多系统和多频相关的专利占比较高，随着北斗系统的不断完善，其应用范围的不断扩张，为了满足移动终端、物联网和可穿戴设备等应用场景对于精度和功耗的追求，高精度和低功耗技术开始成为研发热点，相关专利的占比也逐渐提升。

图35　北斗芯片相关专利技术效果占比变化趋势

目前在国内各省（直辖市）之中，北京、广东和上海在北斗芯片相关的专利申请和储备方面分别位居国内第一至第三位，其培育出了北斗星通、千寻位置、华测导航、中海达、海格通信和泰斗微电子等多家具备芯片自主研发能力的优势企业。湖北省北斗芯片专利申请量为242件，有效专利量为118件，位居国内第8位，与北京、广东和上海等优势省（直辖市）相比，湖北省在芯片领域的创新活力和技术储备仍有待提升，如图36所示。

图36北斗芯片相关专利技术效果占比变化趋势

图37进一步示出了湖北省北斗芯片相关创新主体的专利申请量和有效量，可以看出省内创新主要来自武汉大学、梦芯科技和依迅北斗，梦芯科技具备芯片自主研发能力，已经推出“启梦”系列北斗定位芯片，其研制的GNSS基带射频一体化芯片“启梦MXT2708A”入选了北斗三号民用基础产品推荐名录，其已成为全球首家在消费类芯片上实现厘米级定位精度、单北斗批量应用、高精度产品年出货数量达百万量级的公司。这些芯片被广泛应用于安全监测、无人系统、智慧园区、共享出行等多个领域，让北斗高精度技术服务千家万户。依迅北斗主要布局授时领域，其与国内知名科研院所合作研发了国内首款14nm北斗高精度授时芯片与模组。

图37　湖北省北斗芯片创新主体专利申请量／有效量

为了进一步分析湖北省创新主体在芯片技术领域与国内外优势企业相比存在的优势和不足，选取了武汉大学、梦芯科技和依迅北斗这三家省内创新主体与高通和北斗星通这两家企业进行对比，如图38所示，梦芯科技在基础架构和算法等技术分支以及不同的技术效果方面均进行了布局，表明其具备较好的研发基础和一定的技术实力，虽然在各个技术分支上的专利申请量与国内外优势企业相比较少，但是并不存在较大的差距，可进一步强化技术研发和专利布局，逐渐积累专利优势，为自身发展打下坚实基础的同时避免可能存在的专利风险。目前梦芯科技芯片制程还停留在40nm阶段，在目前国产芯片已实现28nm量产的形势下，为了进一步提升芯片性能和降低成本，可进一步推进下一代芯片的研制。武汉大学在算法方面具备一定的技术领先优势，梦芯科技和依迅北斗可与其开展深度合作，从软件层面提升芯片的性能。

图38　湖北省芯片创新主体与国内外代表企业专利布局情况对比

综合本节的分析，得出如下结论：

1．　我国北斗芯片已实现自主可控，国外企业在华仍有一定技术储备，企业在技术研发和产品布局的同时也需关注知识产权风险；

2．　北斗芯片制程不断更新，国产28nm　工艺芯片已实现量产，精度和功耗成为热点改进方向，以适配物联网、移动终端和可穿戴设备等热门应用场景；

3．　湖北省具备较好的芯片研发基础，整体创新活力和技术储备略显薄弱，梦芯科技和依迅北斗在重点和热点技术方向布局待加强，制程可进一步优化，武汉大学在算法层面具备一定技术优势，可与企业开展深度合作。

2．增强系统

卫星导航增强技术指用于提升卫星导航系统服务能力的各种技术方案，增强系统能够向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进，在北斗系统的高精度应用中发挥了重要的作用，如图39所示，按照信息播发的方式可以分为利用在地面建立固定的参考站（CORS站）来转发修正信号的地基增强系统，通过卫星导航系统自身的卫星转发修正信号的星基增强系统（包括通过独立于卫星导航系统之外的低轨卫星转发修正信号的低轨增强系统），以及融合地基和星基增强的星地融合增强系统。

图39　卫星导航增强系统分类

北斗地基增强系统和北斗星基增强系统均是与2004年北斗二号系统开始同步建设，至2012年为止，这一阶段属于技术起步期，每年关于增强系统的专利申请量也相对较少。2012年我国完成14颗卫星的发射组网，北斗二号系统建成，为亚太地区用户提供服务，从2012年到2019年增强系统的专利申请量开始高速上涨，表明增强系统相关技术进入高速发展阶段。随着2019年北斗三号系统完成基本系统卫星的发射组网，增强系统的申请量也趋于稳定，进入技术成熟阶段。地基增强和星基增强技术已经较为成熟，而星地融合增强技术以及产业化目前还处于探索阶段，专利申请呈现缓慢增长的态势，如图40所示。

图40　增强系统各技术分支专利申请趋势

从图41中可以看出，地基增强系统和星基增强系统是北斗增强系统的主要类型，这两种类型的增强系统的专利申请量占据了约90％以上的专利申请份额。星地融合增强系统作为最新的增强系统技术发展方向，其技术难度高，技术发展不成熟，因此申请量相对较少。

图41　增强系统各技术专利申请量占比

如图42和43所示，从国内各省（直辖市）关于地基增强系统技术的专利申请量和有效量来看，湖北省位居前列，与北京和广东同属于第一梯队。武汉大学在地基增强系统方面拥有技术领先优势，其专利申请量和有效量位居国内创新主体第一位。

图42　国内各省份地基增强系统专利申请量和有效量

图43　国内地基增强系统主要创新主体专利申请量和有效量

从各省（直辖市）地基增强系统的建设情况来看，北京、广东和湖北均已完成省级北斗地基增强服务系统的建设，并服务于防灾、电力、测绘等多个行业之中，如图44所示。

湖北省地基增强系统方面的主要创新主体有开普勒卫星科技、光谷北斗和武汉导航院，其中，开普勒卫星科技（武汉）有限公司是一家从武汉大学“破壳”的企业，经过7年发展，成为湖北省唯一一个瞄准全球布局的北斗高精度定位导航服务运营商，在全国各地建立了1600余座地基增强站，通过这个网络，构建了覆盖全国的高精度定位服务能力，将中国境内北斗导航系统的定位精度从米级提升到厘米级。2014年，由武汉光谷北斗控股集团有限公司建设完成的3个北斗卫星地基增强系统示范站在泰国正式启用，这是我国在泰国建成的第一批北斗地基增强站，也是中国首次在海外建立北斗地基增强站，标志着北斗系统走出国门。2011年，由湖北省测绘工程院（湖北省导航与位置服务中心）负责筹建的湖北省“连续运行卫星定位服务系统”（以下简称HBCORS）经过一年试运行，顺利通过验收，正式启用。在全国已建成的省级CORS系统中，HBCORS率先将所有参考站全部建设为地面站，并在襄阳、恩施、宜昌、荆门四个骨干网点采取双基站模式，增强系统稳定性。HBCORS经过试运行，目前注册单位约160家，注册设备约900台，已广泛应用于国土、规划、市政等多个行业领域，并在湖北省水资源普查、三峡库区移民、川气东输、数字湖北等重大项目中发挥了重要的作用。

图44　国内头部省（直辖市）地基增强系统建设情况

在星基增强系统方面，湖北省相关专利申请量／有效量位居国内第五位，与北京、陕西等优势省（直辖市）相比仍有一定差距，如图45所示。

图45　国内各省（直辖市）星基增强系统专利申请量和有效量

湖北省在星基增强技术方面主要创新主体为武汉大学，专利申请量进入了全国前十，如图46所示。尤其是在低轨增强方面，武汉大学卫星精密定轨与导航增强团队率先在北斗二代建设之初就提出低轨导航增强概念并开展了预研论证工作。近年来，团队针对低轨导航增强进行了系统性研究，突破了高精度星地一体精密定轨和时间同步、天地一体化时空基准建立以及低轨增强实时厘米级定位算法等技术；与国内503所、704所、20研究所等单位以及湖南矩阵、未来导航等业内商业公司在低轨增强体制设计、半物理仿真验证、试验星技术论证等方面开展了广泛深度合作，并在低轨导航增强星座设计、增强信号设计、低轨增强业务数据处理、低轨增强信号质量评估、终端算法开发等方面积累了大量成果；研制了低轨增强半物理仿真验证平台以及低轨导航增强试验卫星业务处理平台，相关成果支撑了国家综合PNT体系论证，并获得了国家科技部863计划、北斗重大专项、军委科技委等项目支持。虽然武汉大学在低轨增强方面拥有较强的技术实力，但其自主研制的“珞珈一号”科学实验卫星的星基导航增强功能目前仍处于科学试验阶段，尚未投入商业化使用。

图46国内星基增强系统主要创新主体专利申请量和有效量

目前北京市的北斗星通和合众思壮、广东省的中海达和星舆科技以及我省的开普勒卫星科技均能在全球范围内提供星基增强导航服务，如图47所示。湖北省的全球卫星导航数据中心及星基增强服务建设项目也已启动建设，项目由开普勒卫星科技（武汉）有限公司开发建设。项目拟开展全球卫星导航数据站点建设，提供全球瞬时厘米级高精度服务，搭建全球瞬时厘米级模块，实现智能终端推广和应用。项目建成后将为全球用户提供更精准导航定位和更智能服务，助力湖北省打造健康可持续发展的大众消费领域北斗产业链和供应链，夯实北斗产业基础能力。

图47　国内头部省（直辖市）星基增强系统建设情况

对于星地融合增强系统，从专利申请量和有效量来看，如图48所示，湖北省已经建立了一定的技术领先优势。

图48国内各省（直辖市）星地融合增强系统专利申请量和有效量

如图49所示，武汉大学的星地融合增强系统方面专利申请量和有效量均位居全国第一，展现了强劲的技术实力。武汉大学卫星导航定位技术研究中心是国内唯一一家同时成为IGS（International　GNSS　Service，国际GNSS服务组织）分析中心、数据中心和电离层分析中心的单位，也是全国北斗地基增强系统主要设计单位，拥有国内一流的卫星导航软件、硬件研发平台。该中心在星地融合增强方面自主研发了一整套软硬件平台以提供“服务＋算法＋硬件”的高精度定位一体化方案。武汉大学孵化的企业开普勒（武汉）有限公司也已经建设了天地一体化导航增强系统并投入商业化使用。

图49　国内星地融合增强系统主要创新主体专利申请量和有效量

综合以上分析，得出如下结论：

1、地基和星基增强技术已较为成熟并得到广泛应用，星地融合增强技术近年来关注度逐渐提升，目前尚处于产业化初期。

2、湖北省重视省级导航增强系统建设，已建成省级地基增强服务系统，并率先建设省级星基增强服务系统。

3、武汉大学在增强系统技术方面技术优势明显，并已实现产业化落地，孵化的开普勒卫星科技已经全面实现地基、星基以及融合增强系统的商业化运行。

3．智慧农业

智慧农业是我国农业现代化和智慧经济的重要组成部分，“十四五”规划期间，中央及湖北省均出台了一系列政策推动智慧农业的发展，为农业现代化、乡村振兴作好支撑。智慧农业的发展重心是智能农机装备，北斗作为新一代信息技术在其中发挥了关键作用，通过北斗智能监测终端、北斗辅助驾驶系统集成终端在智能农机装备中的大规模应用，为智慧农业赋能。

图50示出了中国智慧农业市场规模发展趋势，整体来看，中国智慧农业市场呈现高速发展的态势，市场规模从2019年的529亿元快速增长至2023年的940亿元，复合增长率达到了12.18％，并预计于2024年突破千亿大关。

图50　中国智慧农业市场规模趋势（亿元）

目前北斗自动驾驶农机渗透率偏低，2023年应用自动驾驶的农机仅占整个农机的不足8％，如图51所示，这也表明智慧农业仍具有较大的市场潜力和发展前景，应加快促进北斗终端、导航技术在农机装备中的应用渗透。

图51　中国北斗自动驾驶农机渗透率趋势

图52示出了“北斗＋农业”技术分支专利申请量占比及趋势。基于北斗的智慧农业领域主要包括农业机械无人驾驶、综合管理系统及平台以及无人机植保等细分领域，对北斗高精度定位服务需求强烈。大力发展智能农机装备离不开农机自动驾驶技术的支撑，巨大的产业需求激发了农机自动驾驶的创新活力，因而其在“北斗＋农业”相关的专利申请中占比一直较大，同时对智能农机装备的综合管理系统及平台的研发创新也一直占据重要地位。近年来，国家以及湖北省均通过政策支持来大力推动植保无人机的发展，因此相应地植保无人机相关的专利申请近年来也呈现占比增加的趋势。

图52　“北斗＋农业”技术分支专利申请量占比及趋势

图53“北斗＋农业”技术国内各省专利申请量

图53示出了“北斗＋农业”技术国内各省（直辖市）专利申请量和有效量，湖北省在国内各省（直辖市）中排名国内第7名，并不占优势，与江苏、北京的先进省市仍存在一定的差距。

如图54所示，从在华主要创新主体来看，上海联适导航是一家2015年创立的农机导航厂商，在智慧农业领域进行了较多的研究，专利布局和储备量也是最多的，是国内较早推出基于北斗卫星导航的电动方向盘自动驾驶系统产品的企业，推动了北斗导航在农业领域的大规模应用。丰疆智能科技为智能化农机厂商，其总部位于深圳，在全球多地有研发和运营中心，且业务在全球均有覆盖，在湖北省襄阳市也设立有分公司，已经推出疆驭农机自动导航系统、疆驭AT2自动驾驶系统、农业耕整地作业监测终端等北斗导航应用产品，有较多的专利布局，但有效专利的储备略微不足。日本的久保田是全球的老牌农机厂商，具有扎实的技术基础，其在国内的子公司也在“北斗＋农业”领域进行了较多的专利布局，较为重视国内的市场。深圳的大疆也进行了较多的专利布局，主要集中于植保无人机领域。其他的重要申请人主要是国内的高校／研究所，包括中国农业大学、江苏大学、华南农业大学、农业部南京农机所、北京农科院等，高校／研究所研发实力较强，也进行了一定的专利布局。总体来看，国内的主要申请人目前的专利数量都不多，均不到100件，并且各个申请人之间的数量差距不大，说明目前“北斗＋农业”正处于产业发展初期，尚未形成专利壁垒。

图54　“北斗＋农业”技术国内主要申请人

图55示出了湖北省“北斗＋农业”技术主要创新主体专利申请量和有效量，湖北省在“北斗＋农业”领域的重要创新主体中，除了丰疆在襄阳的研发中心外，其余申请人的专利数量相对较低，均在10件及以下。其中盛硕电子是与武汉大学产学研结合的一家校企合作企业，已推出农机控制器、传感器等智能农机组件产品。依讯北斗也已经推出农业慧农系列北斗农机智能终端、农机自动驾驶仪等产品，以及农机作业监测、农机作业导航、农机自动驾驶、无人机植保、无人化智慧农村等精准农业解决方案。

图55　湖北省“北斗＋农业”　技术主要创新主体专利申请／有效量

从省内“北斗＋农业”技术分布来看，如图56所示，湖北省内的专利申请主要集中于传统的农机自动驾驶领域，占比82％，而对于近年来创新热度高的综合管理系统／平台和植保无人机的专利布局占比偏低，分别为10％和8％，在这两个方面需要强化技术研发和专利布局。

图56　湖北省“北斗＋农业”各技术分支申请量占比

国内的农机市场仍面临来自国外企业的专利风险，近年来，已经出现了对农机装备的专利侵权纠纷。2013年，在经历了长达五年的专利侵权诉讼、无效宣告、行政诉讼、被告上诉后，久保田在针对泰州锋陵提起的专利侵权诉讼中取得胜诉，法院认定泰州锋陵侵害了久保田的中国专利权ZL99110929.5，锋陵被判令停止制造、销售构成侵权的自走式半喂入联合收割机，并赔偿久保田经济损失80万元人民币。2021年，久保田在针对苏州久富提起的专利侵权诉讼中取得胜诉，苏州久富制造并销售的手扶式插秧机被认定侵害了久保田涉案中国专利ZL200610071543.8的专利权，在生效判决中，久富被判令停止生产、销售构成侵权的手扶式插秧机，并向久保田支付损害赔偿及合理开支130万元。由上述侵权纠纷案可见，久保田在传统农机领域已经建立了专利优势。对于智慧农机领域，久保田在立足传统农机的同时，也十分重视智慧农机技术的研发和专利布局，在国内已经也形成了一定的专利优势，上海的联适导航在农机自动驾驶方面的有效专利量与久保田相当，深圳的大疆在植保无人机方面的有效专利量具备较大的优势，而湖北省内的企业专利储备略有不足，存在潜在的专利风险，不利于日后的发展。

图57“北斗＋农业”主要企业专利技术布局

综合前面对于“北斗＋农业”细分领域的分析，得出如下结论：

1．　国家重视农业现代化建设，北斗赋能智慧农业发展，综合管理系统／平台及无人机植保技术创新热度近年来逐渐提升；

2．　湖北省“北斗＋农业”技术创新活力及技术储备待提升，国外企业重视在华专利布局，我省企业需重视热点技术布局以及专利储备，防范知识产权风险。

四、湖北省北斗产业发展建议

（一）开展关键核心技术攻关，完善基础设施服务能力

1．优化芯片制程与功能，提升基础硬件实力

依托现有的芯片研发基础，强化政策、资金等资源的支持，鼓励企业加大研发投入，开展先进制程、高精度和低功耗等关键技术攻关工程，实现芯片性能提升和适用场景扩展。

2．发挥导航增强系统技术优势，提升增强服务覆盖范围

持续完善省级地基和星基增强系统服务能力，面向省内打造“天地一张网”，服务高精度应用，面向省外扩大服务范围。

（二）促进协同创新与成果转化，培育壮大市场主体

1．促进主体协同创新，促进科技成果转化

借助北斗产业技术创新战略联盟的资源整合作用，支持重点高校和科研机构与骨干企业在共性技术、关键技术和前沿技术研发方面开展协同创新。组织高校和科研机构梳理科技成果资源，推动科技成果与产业、企业需求精确对接，通过技术转让、技术许可、作价投资等多种形式，实现科技成果市场价值。

2．强化企业引进与培育，培育壮大市场主体

引进国内外知名企业在湖北设立研发总部和生产应用基地，鼓励高校及科研机构利用原创技术创办创新引领型企业，支持本土优势企业申报国家级专精特新“小巨人”企业，通过政策倾斜、对口联系、要素保障、协调服务等支持措施，推动本土骨干企业上市，实现北斗企业梯度发展，激活产业发展动力。

（三）强化海外出口与专利布局，推动产业融合升级

1．强化海外专利布局，实现北斗加速出海

充分利用“一带一路”、中欧班列和阳逻港口岸，加速“湖北造”北斗产品与系统走向世界。加强在“一带一路”国家等海外区域的专利布局，开展海外知识产权护航、风险预警与纠纷应对工程，为开拓海外市场保驾护航。

2．打造应用示范工程，推动产业融合升级

在智慧农业、智能网联汽车、智慧交通等领域形成一批可复制推广的北斗典型应用示范，通过批量采购、购置补贴等方式促进省内企业相关产品的推广应用。以北斗技术为赋能手段，以时空信息为应用方式，与汽车、船舶及海洋工程装备、遥感、测绘和GIS等优势产业深度融合，促进传统经济模式、传统产业的转型升级。