赵耀升 等:“北斗”闪耀——初探中国卫星导航产业发展之道 | 校友风采

中国人民大学商学院
2021-12-22 17:13 浏览量: 4319

“北斗”闪耀——初探中国卫星导航产业发展之道

作者:

赵耀升(上海北斗导航创新研究院)

宋立丰(北京物资学院)

毛基业(中国人民大学商学院)

刘箭章(军事科学院党史军史研究中心)

文章刊发:《管理世界》2021年第12期

摘要:北斗卫星导航系统是改革开放40余年来取得的重要成就之一,而中国卫星导航产业也成为了少数站上国际前沿的高技术产业之一。本文总结了中国卫星导航产业的发展道路,提炼出“成功秘诀”,并对其理论意义进行了探讨。研究发现,中国卫星导航产业的跨越式发展是依靠分步走的研发战略、特色创新的技术方案和重大工程的组织实施方式“三大法宝”,自主成功获取卫星导航源头技术,并快速赶上先发国家;再凭借自主源头技术的溢出动力、“国家规划—重大工程”引领下的“政府+市场”合力以及产业技术升级机遇的助力这“三大动力”,实现了快速产业化。中国卫星导航产业走出了一条具有鲜明中国特色的高技术产业发展实践创新之路,不仅填补了发展中国家自主技术来源情境下高技术产业发展“无路可走”的空白,而且可以抽象出一条对这一情境下高技术产业发展具有一定普适意义的“北斗道路”。这些结论对于当前我国高技术产业发展实践和理论研究均有借鉴意义。

关键词:北斗系统中国卫星导航产业高技术产业发展道路自主技术来源

引言

北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)是改革开放40余年来取得的重要成就之一,是新中国成立70年来重大科技成就之一,是中国贡献给世界的公共服务产品,是举世瞩目的中国名片。北斗系统建设的重要目标之一是发展卫星导航产业,后者是战略新兴产业发展的重要领域,推动和促进中国卫星导航产业发展是发挥北斗系统经济价值的直接体现。卫星导航产业是信息时代发展迅速、前景最为广阔的高技术产业之一,有分析认为其有可能成为世界经济重要的新增长点(孙家栋、杨长风,2017)。21世纪以来,国家陆续制定了一系列政策推动中国卫星导航产业全面发展,2013年更是专项出台了《国家卫星导航产业中长期发展规划(2013-2020)》,国家“十四五”规划又将北斗产业化列为重大工程,持续发展卫星导航产业已经成为国家的一项重点战略任务。

中国卫星导航产业虽萌芽于20世纪70年代,但直到21世纪初一直都与发达国家有着代际的差距。经过几十年的发展,目前中国已经拥有了可以与世界领先水平比肩并独具特色的全球卫星导航系统(Yang,2021),在全球百余国家和地区得到应用,向亿级以上用户提供服务;应用范围极大扩展,行业和大众应用场景极为丰富,新应用、新业务、新模式不断出现,不断与新技术深度融合;形成了从卫星导航系统研制建设到直接面向用户的应用与终端制造的完整产业体系和自主可控、良性发展的产业格局,专利注册量持续保持世界第一;全球市场占有率不断提高;2020年产值达到4033亿元人民币,并有望在“十四五”时期形成“万亿”级产业。今昔对比,中国卫星导航产业在体系完整性、技术先进性、市场竞争力等方面,都得到了跨越式的提升,成为中国少数站上了国际前沿、并具有广阔前景的高技术产业之一。

中国卫星导航产业跨入国际先进行列,未来将有更大的发展空间和更多的发展机遇,总结探索其经验和规律对中国卫星导航产业继续成功发展有重要的现实意义。已有研究多是站在特定时间点对中国卫星导航产业的发展前景、趋势和问题进行前瞻性分析,或针对可预见的发展阶段提出方案和建议,比如产业发展规划和政策建议研究等,或是深入产业的某一局部进行研究,比如针对北斗系统研制的研究。但却鲜有站在历史角度对产业完整全面的发展历程和演进规律进行研究,从产业整体发展角度探究其发展道路规律。

卫星导航产业是卫星导航技术应用和产业化的结果,中国卫星导航产业是少有的实现了独立自主全面掌握前沿的产业源头技术、对先发国家赶超,并形成了一定全球市场竞争力的高技术产业,已走出一条成功的高技术产业发展道路。因此,研究中国卫星导航产业发展道路,在理论上对其他高技术产业也有借鉴和参考意义。高技术产业是一个能够引领国家经济结构优化、促进产业转型升级、提升国家国际竞争力的高端产业门类。改革开放以来中国各个高技术产业都在不断探索适合自身的发展道路,谋求跨越式发展。但中国作为一个后发的、资源基础和技术基础又相对落后的发展中国家,比发达国家更难发展高技术产业。一方面,中国在市场开放的同时又在多数高技术领域受到先发国家的技术封锁,难以通过引进获取产业源头技术。另一方面,中国必须在开放市场情境下的产业化进程中面对后发劣势困境,通过自主创新获取产业源头技术。因此,如何冲破这种双重困境是中国乃至发展中国家发展高技术产业必须面对的难题。深入思考中国卫星导航产业发展道路的规律,将对破解这一理论难题产生积极贡献。

本研究试图回答“中国卫星导航产业走了一条什么样的发展道路”,全景式搜集了中国卫星导航产业40多年孕育和发展中各主要参与主体、重大事件和相关政策文件的多种形式资料,深入访谈了包括各阶段发展规划论证参与者、北斗系统建设亲历者在内的相关政府和企业管理人员、行业协会专家及相关技术专家等业内人士,初步形成了中国卫星导航产业发展道路研究的数据库。根据数据资料,梳理中国卫星导航产业演进过程,并结合相关理论,采用质性研究方法进行分析。

以下本文的第二部分首先界定几个主要概念,然后从实践内容和概念内涵两个维度描述中国卫星导航产业发展演进过程;第三部分提炼出该产业走过一条什么样的发展道路,以及这条道路是如何走成功的“秘诀”;第四部分探讨中国卫星导航产业发展道路的理论意义;第五部分给出本研究的初步结论,在此基础之上对高技术产业发展道路研究和中国卫星导航产业未来发展提出两点建议。

中国卫星导航产业发展演进

中国卫星导航产业发展时间跨度长,发展环境、推动力量以及参与的利益相关主体等不断变化,使得产业发展的过程相对复杂。而系统地梳理和总结中国卫星导航产业发展的文献较少,产业几十年发展的“印记”散落在多种形式和来源的资料以及亲历者的脑海中。为了便于提炼和分析中国卫星导航产业发展道路,需要对这些“碎片化”的资料进行深度挖掘和一定的梳理,以勾勒出中国卫星导航产业发展演进的脉络。而作为快速发展的新兴产业,相关的一些重要概念的内涵不断更新,一些概念在研究中还尚未达成共识。为了不引起歧义,准确地描述产业发展的事实和规律,有必要先对几个相关的重要概念予以界定。

(一)相关概念界定

因世界各国卫星导航产业的发展实践和所处的发展阶段存在差异,因此现有文献对于卫星导航产业的表述和内涵界定存在多种形式。本研究将对卫星导航产业这一核心概念进行界定。另外,卫星导航系统和卫星导航技术是卫星导航领域的两个基本概念,有多种定义版本,且研究中用到其多个子概念,也需要对其进行说明和界定。

卫星导航系统是可提供高精度、全天时、全天候定位、测速和授时服务的空间基础设施。一般由空间段、地面段和用户段三部分组成,空间段由多颗导航卫星构成星座;地面段主要是发挥测量跟踪卫星轨道、工况控制管理等作用的地面控制部分,通常包括主控站、监测站、数据传输系统等;用户段是跟踪捕获卫星播发的导航信号,根据导航电文的内容按照协议解算出卫星轨道参数、用户所处位置高度及坐标、地理经纬度、行进速度、标准时间信息等数据的导航信号接收设备,是卫星导航技术供给的末端,对接卫星导航需求和应用(霍夫曼等,2009)。

人类自发明卫星导航以来投入使用的独立的卫星导航系统仅有10余个。根据运行情况和服务范围可分为三类。一类是早期建设完成但已经停止运行的第一代全球卫星导航系统,美国的“子午仪”(TRANSIT)系统和前苏联的“圣卡达”(CICADA)系统。二是目前正在运行提供服务的全球卫星导航系统,美国的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)、俄罗斯的全球卫星导航系统(GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema,GLONASS)、中国的北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)、以及欧洲的伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system,Galileo)。三是区域卫星导航系统,如中国早期的北斗一号、北斗二号以及日本、印度分别建设中的QZSS和NavIC系统。

北斗卫星导航系统泛指中国自主建设运行的卫星导航系统,但由于北斗系统的研制建设是按照“三步走”发展战略推进实施的,因此在不同时期和不同阶段的内涵和表述不同。2003年建成服务中国及周边区域的北斗一号;2012年建成服务亚太区域的北斗二号;2020年建设完成开通运行的北斗三号全球卫星导航系统。“三步走”发展中,后一步建设的系统向前继承技术、兼容功能、创新发展,3个系统有机构成中国北斗卫星导航系统战略发展整体。因此,北斗系统既被界定为3个系统的整体范畴,又在不同年代有不同的指代。如2004年以前仅指北斗一号;2004~2012年在应用领域主要指北斗一号,在研制建设领域主要指北斗二号;2012~2018年在应用领域主要指北斗二号,在研制建设领域主要指北斗三号;2018年北斗三号基本系统开通后,主要指北斗三号。但是,上述界定是从卫星导航系统狭义的技术定义和具象体现角度给出的,在北斗系统的官方表述中还有一种更广义的界定,即北斗系统是“中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施”。作为基础设施,北斗系统有着非常广泛的应用领域和作用,因此北斗系统具有多重属性,比如建设成就属性、科技成就属性、公共服务产品属性、国防装备属性等。相对于中国卫星导航产业其具有产业基础属性,本研究主要是关注其产业基础属性。

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)也是一个重要的卫星导航系统的子概念。在各类文献中其主要有两种不同的概念内涵,一种是抽象的广义内涵,是指某一个全球卫星导航系统(如GPS、Galileo系统、GLONASS、北斗系统都可被指代为GNSS),或全球卫星导航系统整体范畴。另一种是具象的狭义内涵,是指一项允许用户利用兼容设备处理包括全球系统和区域系统在内的多系统发出的信号,确定所在位置、速度和时间的基础设施,是若干可兼容互操作使用的卫星导航系统联合构成的“系统之系统”。2007年联合国框架下的全球卫星导航系统国际委员会(International Committee on Global Navigation Satellite Systems,ICG)将GPS、GLONASS、北斗系统、Galileo四大系统确定为GNSS的核心系统。本文使用的GNSS是第二种具象狭义内涵。此外,为特别表明GNSS中含有或主要使用某一卫星导航系统,也常用北斗/GNSS、GPS/GNSS等缩写概念,北斗/GNSS表示有北斗系统参与其中或强调是以北斗系统为主的GNSS。

卫星导航技术是包含航天、计算机、测绘、通信等多领域实现卫星导航服务的技术集合,包括空间段技术,如导航卫星技术等;地面段技术,如卫星轨道跟踪测量、星历生成及传输技术;用户段及应用技术,如卫星导航终端、芯片、板卡技术及卫星导航运营服务技术等(帅平等,2004)。卫星导航系统是能够实现基本卫星导航功能的技术集合的具现,是卫星导航技术应用的实物载体。不同卫星导航系统所代表的卫星导航技术体系可能存在差异,因此可以根据系统的不同对卫星导航技术进行区分分类,如GPS卫星导航技术、北斗卫星导航技术、GNSS技术等。

卫星导航产业这一概念在业界的应用已经比较广泛,但是在研究中却还没有统一的定义,从技术视角可以定义为卫星导航技术产业化,满足定位导航授时需求中形成的价值链和组织集群;从构成视角可以定义为卫星定位导航授时系统、用户终端系统制造产业、卫星导航系统运营维护和导航信息服务等方面组成的新兴高技术产业。由于卫星导航用户终端系统制造产业与卫星导航系统运营维护和导航信息服务联系极为紧密,都是直接面向用户需求的产业末端部分,可以将两者统归为卫星导航应用产业,因此也有研究将卫星导航产业划分为围绕卫星导航系统研制建设形成的装备制造产业(或称为卫星导航系统产业),以及围绕卫星导航系统应用形成的应用产业,本文主要使用这种概念划分。卫星导航系统既是卫星导航产业的核心组成部分,也是应用产业的基础设施,所以可以根据应用的系统不同,对整体全球卫星导航产业进行划分,如GPS产业是指GPS系统以及围绕其研制建设和应用形成的产业;北斗产业是指北斗系统以及围绕其研制建设和应用形成的产业;GNSS产业是指GNSS系统应用形成的产业。

(二)中国卫星导航产业的演进

在中国卫星导航产业几十年的发展过程中,无论是概念还是实践都不是一开始就具有明确定义,甚至其发展起点都尚未有统一的认识,也未见明确的表述。作为一个新兴高技术产业,它有着一个逐渐发生和演进的过程,本研究正是从对这一演进过程的梳理开始的。

全面研究一个高技术产业的发展首先要找到其源头起点,但如何确定这一起点并没有形成统一的标准(傅首清等,2010)。如果将获取产业源头技术作为高技术产业发展起点的话,那么卫星导航产业发展的起点可以以卫星导航技术的获取为起点。但高技术的创新过程是复杂的,很难有明确的获取时点标志。根据卫星导航技术、系统和产业之间的关系,卫星导航技术是以卫星导航系统为载体和技术溢出效应基础的,因此可以将卫星导航系统的研制建设开始时间界定为卫星导航技术获取的起点和卫星导航产业发展的起点。据此,中国卫星导航产业的起点就可以认定为北斗一号立项的1994年。从全球来看,无论是卫星导航技术研究和系统建设,还是产业的兴起,都是起源于美国和前苏联;市场意义下的卫星导航产业则主要是美国的创新,中国是跟随者和后发者。

20世纪60年代,美国和前苏联建设并完成了第一代卫星导航系统,“子午仪”和“圣卡达”,主要服务于两国军事需求,但卫星导航产业由此兴起,并逐步形成了面向全球市场的卫星导航产业链(吴玉石,1980)。虽然产业规模有限,但无限的应用和产业发展前景初步显现。1967年美国副总统汉弗莱宣布导航设备和计算程序解密,卫星导航应用开始向全球扩散,1978年美国“海军宇航部”统计用户有4350家(吴玉石,1980)。20世纪70年代,美苏两国又开始建设第二代卫星导航系统,GPS和GLONASS。GPS在设计之初就有军用和民用两种信号,1983年里根总统承诺GPS民用信号可供全球使用。1991年海湾战争中,GPS应用震惊世界,卫星导航引起各国关注(刘美生,2007)。在20世纪80年代中期到90年代中期的GPS建设试验期,不仅是军用,特别是民用就有了很大的发展,GPS专家提出了“GPS应用仅受人们想象力的限制”的著名论断,GPS产业逐渐形成和成熟。1995年GPS建成全面投入运行。1996年美国总统宣布免费为全球用户提供GPS标准定位服务等应用。GPS应用和产业在20世纪90年代快速增长,据美国商业部统计2000年全球仅GPS用户机的年销售额就有80亿美元(Theiss et al.,2005)。2000年GPS全面开放民用并写入《美国法典》。1996年,俄罗斯也宣布GLONASS建成并开放使用,虽然很快在轨可用卫星数不断减少,影响系统正常使用,但其对卫星导航产业发展也做出了贡献,特别是GPS/GLONASS兼容应用产品对GNSS产业的出现有着重要的影响。进入21世纪,GPS产业在世界范围内呈现爆发式增长(李广侠等,2009)。同时,美国启动了GPS现代化计划,继续提升GPS技术,俄罗斯实施了GLONASS恢复提升计划,2011年底恢复了全球服务能力。欧盟于2000年前后启动了Galileo系统的研制建设,2014年构成了基本系统并开始运行,计划于2022年完成全球组网(卢鋆等,2020)。日本、印度等国也开始建设区域卫星导航系统。2005年联合国和平利用外层空间委员会框架下成立了ICG,被称为“卫星导航领域的联合国”。在ICG平台上,相关国家间的合作不断加强,各卫星导航定位系统间互联互通互操作逐步实现,GNSS从一种技术概念发展成为实体的存在,为卫星导航的应用扩展了更大的发展空间,卫星导航产业也随之从以GPS为核心的时代发展到以GNSS为核心的时代。

中国的卫星导航产业就是在这样的国际背景下形成、发展和壮大的。中国卫星导航技术的发展最早可以追溯到20世纪70年代,国家启动了自主研制卫星导航系统的“灯塔计划”,但未进入工程研制阶段就下马了。与此同时,中国部分有条件有需求的单位已开始通过一些特殊渠道引进了少量的“子午仪”卫星导航接收机用于专业领域并取得了一些成果,如布设了全国卫星多普勒大地测量控制网等,但应用规模较小(陈俊勇,1990)。20世纪80年代,中国卫星导航技术研究全面起步,软件方面导航卫星测轨定轨技术、导航卫星大地测量技术研究取得了一批成果,硬件方面成功仿制了子午仪接收机以及GPS接收机。北斗卫星导航技术也在这一阶段开始发展。1983年,“两弹一星”计划的参与者、航天测控专家陈芳允先生和合作者提出利用两颗地球静止轨道卫星进行定位导航的理论设想,1985年发表“双星定位”原理论文(羽佳,2004);1988年,国家组织“双星导航定位系统”工程研制项目的立项综合论证;1989年,利用中国已发射的地球静止轨道通信卫星进行“双星快速定位通信原理”的演示验证获得成功。进入20世纪90年代,GPS技术与遥感(RS)技术、地理信息系统(GIS)技术并称“3S”技术,成为新技术研究和应用的热点之一,在国家的鼓励支持下,各相关行业开始涉足并取得了许多应用成果,如全国GPS测量控制网、长江三峡水库GPS形变监测网、北上广深等地的出租车调度运营系统等(袁建平,1994)。与此同时,GPS应用产业也开始萌发,GPS/GLONASS兼容机研制成功,国产的GPS接收机也有少量生产,一批专门从事进口GPS终端产品代理销售、组装制造、应用系统开发运营服务的企业开始陆续出现,其产品不仅供应专业领域,而且扩展到私家车和个人户外运动等大众领域。但直到2000年,GPS应用产业的年产值仅有4.4亿元人民币(赵静、曹冲,2003),中国的GPS应用产业“尚在降生前的痛苦挣扎期”。

1994年,国家批准列入国家“八五”计划的“双星导航定位系统”工程研制项目正式立项,系统命名为“北斗一号”。中国开始自主研制建设独立的卫星导航系统,由此也拉开了以北斗产业为核心的中国卫星导航产业发展的大幕。但直到上世纪末,北斗产业都主要是围绕北斗一号研制建设的卫星导航系统装备制造产业,还没有北斗应用产业,因此这一阶段中国卫星导航应用产业的内涵仅为GPS应用产业。

2003年北斗一号全面建成开通,中国成为全球第三个独立拥有卫星导航系统的国家,虽然其采用有限用户容量的有源定位体制,且仅能向中国及周边范围提供导航定位服务,系统整体技术水平与GPS存在较大差距,但是其标志着中国卫星导航产业源头技术不再是仅有建立在受制于人的GPS基础之上的GPS应用技术,而是还自主拥有了一整套有源定位体制的卫星导航源头技术。国家发改委、国防科工委于2005年9月联合发出《关于加速推进北斗导航系统应用有关工作的通知》,向市场推广北斗系统应用。之后,北斗系统非军事应用场景也不断丰富,在海洋渔业、水文监测、救灾防灾、时间同步等领域逐渐形成规模。在此过程中,围绕北斗一号的研制建设,中国的卫星导航装备制造业初步形成,同时受北斗系统的技术推动、北斗特色功能市场的牵引和国家产业政策的引导,一批北斗终端、应用及服务产品制造供应企业应运而生,一大批从事GPS应用领域业务的企业,也纷纷将其业务扩展或转向北斗应用领域。一个规模虽然不大但比较完整的北斗产业逐渐形成。由于北斗产业的出现,资本市场也开始关注卫星导航行业,2007年国内以GPS板卡供应和北斗运营服务为主营业务的一家民营企业成为首家卫星导航行业的上市公司。到2012年全国的北斗产业规模接近40亿元人民币。但受限于系统能力和技术体制,应用场景和市场规模有限。21世纪后,中国和全球GPS应用市场快速增长,GPS应用在新世纪第一个十年仍然是中国卫星导航应用产业的主流。2002年原国家计委发布《关于组织实施卫星导航应用产业化专项的公告》等政策推动中国GPS应用产业发展。市场上车载导航等GPS应用的规模快速增长,中国GPS应用产业也不断提升,2012年中国GPS应用产业规模达到约770亿元人民币。但是中国企业更多处于GPS应用产业的下游,从事GPS应用系统开发和运营服务相关业务,部分企业也通过来料加工或二次开发从事中游的终端制造业务,上游产品除部分天线产品外,芯片、模块、主板等主要产品全部依赖进口。个别企业在国家的支持下虽然研制成功了GPS芯片,但都没有实现产业化。“缺芯”和“低端”成为限制中国GPS应用产业发展的重大问题,国内卫星导航市场长期被国外产品占据大部分市场份额(桑毅,2012)。在应用产业快速发展过程中,北斗系统和技术也在升级发展。2004年北斗二号研制建设工程立项,2006年新一代卫星导航系统列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》重大科技专项,工程和专项中不仅包括新一代卫星导航系统研制建设,而且特别增加了应用及产业化任务,重点突破卫星导航芯片等应用产业上游技术。2008年完全国产化的北斗基带芯片“领航一号”研发成功,成为中国卫星导航应用技术高级化的开端。可以发现,2003年之后北斗产业逐渐形成并快速发展壮大,GPS应用产业也平稳快速发展,“北斗产业+GPS应用产业”构成了这一时期中国卫星导航产业的内涵。

2012年北斗二号建成,填补了中国在主流的无源卫星导航技术上的空白,服务区域扩展到亚太地区,在服务区域范围内可提供比肩GPS的服务,同时还保留了北斗一号有源卫星导航体制具有的短报文和位置报告特色功能,卫星导航芯片等应用产业关键技术不断突破,中国掌握的卫星导航源头技术进一步提升。在北斗二号研制建设期间,GNSS概念因其比单一的全球卫星导航系统在降低风险、提高性能、扩大应用方面有明显优势,逐渐为各国所认可,成为共识和共同追求的发展目标,并通过ICG平台促成协同行动,卫星导航迎来了新的发展机遇,进入了GNSS时代(Dow et al.,2009)。中国秉承“中国的北斗,世界的北斗”理念,积极参与和推动GNSS构建,与美国、俄罗斯和欧盟积极持续地进行卫星导航系统间兼容与互操作技术协调与合作,同时在GNSS应用的相关技术上也快速取得突破,推出了拥有完全自主产权的多模、多频北斗/GNSS芯片。

在这一中国卫星导航产业发展的关键时期,2009年中国启动了北斗三号研制建设,加速跟上卫星导航发展和技术升级的步伐,2013年国家出台了《国家卫星导航产业中长期发展规划(2013-2020)》,系统规划了中国卫星导航产业整体发展的指导思想、基本原则和发展目标。2012年后的8年间,中国卫星导航应用产业产值以每年20%以上的增速迅猛发展,北斗和北斗/GNSS应用产业规模占中国卫星导航产业比重逐年递增,如图1所示。GNSS应用技术水平走在世界前沿。截至2020年底,国产北斗兼容型芯片及模块销量已超过1.5亿片,季度出货量突破1000万片,具有北斗/GNSS功能的终端产品社会总保有量超过10亿台/套(含智能手机)。2020年北斗三号建成开通,使中国成为世界上第三个拥有独立全球卫星导航系统的国家,同时为GNSS的构建也做出了新的贡献。不仅如此,中国卫星导航产业伴随这一过程打造形成了全面自主的具有面向全球能力的完整的北斗产业(包括全球卫星导航系统装备制造业和应用产业),中国卫星导航产业发展进入新阶段,产业整体水平进入世界前列。由于北斗产业的快速发展和GNSS产业的出现,中国的GPS应用产业快速被北斗/GNSS应用产业所取代,因此这一阶段中国卫星导航产业的主体内涵是“北斗产业+北斗/GNSS应用产业”。

如图1所示,将应用产业产值增长走势与卫星导航产业源头技术水平发展走势叠加,可以粗略刻画中国卫星导航产业在不同时间的发展水平,勾勒出产业发展的大致走势,直观地反映中国卫星导航产业发展演进的基本脉络。

中国卫星导航产业发展道路分析

(一)中国卫星导航产业走了一条什么样的发展道路

中国卫星导航产业发展的过程中有3条轨道,一是GPS应用产业轨道(轨道I),二是北斗产业轨道(轨道II),三是北斗/GNSS应用产业轨道(轨道III)。

1994年前,在国家开放政策的鼓励支持下,随着GPS接收机的引进和应用技术的开发,市场自由发展,轨道I已经初现,之后发展为从事进口产品销售、来料加工制造、技术授权生产、多场景本土化的运营服务等的GPS应用产业。1994年北斗一号立项是轨道II形成的起点,立项后国家直接投资催生了主要从事北斗系统研制建设的北斗装备制造产业;2003年北斗一号建成开通后,包含北斗应用产业的结构完整的北斗产业开始形成,之后北斗二号和北斗三号使得北斗产业快速发展。

直到2012年,中国卫星导航产业发展都是轨道I与轨道II“双轨同行”,由于发展的主导力量、目标市场等都存在差异,彼此的交互较少。但是两条轨道也存在少量交集,如部分卫星导航上市公司主营业务兼有GPS和北斗两种,也有企业开发了“北斗+GPS”导航服务,这些交集也成为之后双轨融合的基础。2010年左右出现的GNSS技术契机是中国卫星导航产业“双轨同行”的转折点,也是轨道III开始形成的起点。2012年北斗二号建成开通后,北斗/GNSS应用产业开始快速取代GPS应用产业成为中国卫星导航应用产业的主流。由于北斗/GNSS既包含北斗应用,也包含GPS应用,“缺芯”的国产GPS接收机很快被“中国芯”的北斗/GNSS接收机所接替,因此在2012年后中国卫星导航产业的轨道I基本被轨道III所取代。

作为一个高技术产业,中国卫星导航产业每一条发展轨道上的发展都伴随着技术的进步。美国虽然开放GPS应用,但是对于源头技术却始终严密封锁,中国基本没有也无法引进国外技术,纵观这3条轨道中的技术基础,都是自主来源方式获取的。轨道I依赖于中国掌握了一部分GPS应用技术,主要是本土化应用相关技术,如GPS与中国电子地图结合应用技术、基于GPS的车辆监控技术等。轨道II则完全基于中国掌握了完整的北斗卫星导航技术,如有源卫星导航技术、无源卫星导航技术、全球卫星导航技术等。轨道III更是由于中国掌握了完整的GNSS卫星导航应用段技术,如国际先进水平的北斗/GNSS芯片、天线、板卡等。因此,从技术来源视角,中国卫星导航产业走的是一条以自主来源方式获取卫星导航技术的发展道路。只是轨道之间自主来源方式获取的技术有所差异,轨道I仅掌握了部分卫星导航应用技术,是应用国外卫星导航源头技术的技术,而轨道II和轨道III真正掌握了包含卫星导航源头技术的完整技术体系。

这3条轨道对中国卫星导航产业的发展都做出了贡献,但性质有很大差别。轨道I是抓住了GPS带来的卫星导航应用和产业的先发机遇,是紧跟先发技术、应用推广、培育市场、创新应用技术的中国卫星导航产业发展先行贡献者,同时还是形成有效市场的贡献者,是为应用产业发展做出早期贡献的先驱。轨道I与轨道II并行走到2012年基本完成历史使命,而被轨道III所替代。轨道II是产业自主全面发展,追赶国际先进的轨道,1994~2003年填补了系统产业空白,贡献了应用产业增量;2003~2012年系统进入世界主流,实现了应用产业的进口替代;2012~2020年系统产业融入了世界一流,应用产业展现出了跨越发展能力。轨道III是轨道II在无限应用空间的非特殊行业应用产业的分支,是轨道I的升级替代者,是中国卫星导航产业走向全球市场的未来贡献者。显然,轨道II是中国卫星导航产业跨越式发展的主轨道。不难看出,之所以轨道II有如此的作用是因为其背后的驱动力来自于自主获取了产业的源头技术——北斗卫星导航技术。因此可以得出,中国卫星导航产业发展走的是一条以自主来源方式获取卫星导航源头技术实现跨越式发展的道路。同在市场开放环境中,国家都出台了产业扶持政策引导支持,但先发的GPS应用产业在市场无形之手的作用下,被北斗/GNSS应用产业所替代,更说明中国卫星导航产业自主研发技术推动产业发展道路的正确合理。

产业的发展总是需要与之相适应的环境来支撑,环境往往对产业的萌发、生成、发展起着巨大的作用。因此总结提炼中国卫星导航产业发展道路还必须结合对其产生较大影响作用的情境因素。首先,中国卫星导航产业发展处于后发情境下。20世纪90年代,美俄已经建成第二代全球卫星导航系统,全球GPS产业也开始形成并快速发展,而1994年中国卫星导航产业发展刚刚起步,有着代际的差距,明显处于后发位置。其次,众所周知中国是一个发展中国家,卫星导航产业发展处于资源基础相对落后的情境中。在GPS开放的情况下,各国也都在发展GPS应用产业,相对于美国,全球其他国家卫星导航产业都处于后发位置。但是日本等国家GPS应用产业发展明显更加快速,水平也大幅高于中国。中国不仅很晚才掌握GPS导航芯片技术等关键技术,而且生产的相关产品、性能、成本等与日本差距巨大,主要由于中国的资源、技术等整体基础落后。最后,中国卫星导航产业是在开放竞争市场环境下发展的。中国对国外卫星导航企业、产品、技术等进入国内市场没有任何限制,GPS应用产业就是在这一环境下形成的,对于卫星导航市场竞争也没有管制限制,中国GNSS应用产业正是在这样的环境下与国外卫星导航产业竞争的。

无论是技术因素还是情境因素,都对中国卫星导航产业的发展发挥了重要作用,因此结合这两方面影响要素的特征可以更完整的刻画该产业的发展道路:中国卫星导航产业走的是一条发展中国家在开放竞争市场环境下以自主来源方式获取卫星导航源头技术,实现处于后发的产业跨越式发展之路。但是,这样总结中国卫星导航产业的发展道路,仅是从完成过程维度的提炼,为了更深刻地反映这条道路的特性,还应从实现方法维度分析这条道路是如何成功走通的。

(二)中国卫星导航产业发展道路是如何成功的

上述从过程维度提炼的中国卫星导航产业发展道路可以分解为自主获取源头技术和产业化并实现跨越式发展两个基本过程。因此,该产业发展道路是如何成功的这一问题也可以针对这两个过程解构成以下两个问题。

1.中国是如何以自主来源方式成功获取卫星导航源头技术的

根据上文界定和分析,中国卫星导航的源头技术就是北斗卫星导航技术,但审视中国卫星导航产业演进过程发现,获取北斗卫星导航技术并不是一项显性的独立工作和任务,而是蕴含在北斗系统研制建设工程中。因此,中国是如何以自主来源方式成功获取卫星导航产业源头技术的问题,需要从北斗系统研制建设过程中寻找答案。经过对从北斗一号,到北斗二号,到北斗三号的北斗系统研制建设全过程的分析提炼发现,北斗卫星导航技术的成功获取主要得益于由分步走的技术研发战略、特色创新的技术方案和重大工程的组织实施方式构成的一套独具特色的方法。

(1)分步走的研发战略。在中国卫星导航产业发展之初,GPS技术以其先发和先进的优势,已成为世界卫星导航技术的标准。全球卫星导航产业的源头技术以GPS卫星导航技术最为先进和代表,成为各国发展卫星导航技术模仿和追赶的标杆,后发者都是面对这个先进和垄断地位的追赶。从技术角度,可将GPS技术体系按结构分解为三大核心技术,一是无缝全球(Global)覆盖技术;二是无源高精度定位(Positioning)技术;三是导航星座系统(System)技术。中国当时不仅一项技术都不掌握,而且连每项技术的基础都非常薄弱。从发展过程看,北斗卫星导航技术获取过程并没有如GPS、GLONASS、Galileo系统一样“一步到位”,集三大核心技术于一体进行研发,而是直到北斗三号建成之时才拥有了体系完整的与GPS比肩的全球卫星导航技术。从北斗系统“三步走”的整体研制建设过程中可以发现,作为中国卫星导航产业源头技术的北斗全球卫星导航技术体系也是分三步渐进获取的。

第一步,通过研制建设北斗一号,成功获取了基于三颗卫星(其中一颗为备份星)构成的最简导航星座系统的卫星导航技术。北斗一号既没有主流的无源高精度定位技术也没有全球覆盖技术,在服务范围、系统性能、服务功能等方面与GPS都存在较大差距,但是却能够覆盖中国及周边区域、为中低动态用户提供基础卫星导航服务,而且还同时具有短报文通信和位置报告两项特色功能。这标志着中国已经获取掌握了一套包括空间段、地面段和用户段的,能够产生技术溢出效应的独立完整卫星导航源头技术最简体系,解决了中国卫星导航源头技术的“有无”问题,使中国成为世界上第三个自主拥有完整卫星导航源头技术的国家。

第二步,通过研制建设北斗二号,成功获取了基于三种轨道14颗卫星构成的区域导航星座系统的卫星导航无源高精度定位技术,提升了导航星座系统技术。北斗二号在北斗一号基础上完成了增量发展,虽然仅能覆盖亚太地区,但主要功能的性能指标已接近GPS,同时还保留了短报文通信和位置报告特色功能。特别是还较早实现了与国外系统的互联互通互操作,并成功完成了北斗终端芯片和GNSS终端芯片的研制及规模化生产体系建设。到北斗二号建成时中国已掌握了除全球覆盖技术外的全部主流卫星导航技术,以及GNSS技术。另外还有自己创新的特色技术。中国以在区域范围内掌握了一流前沿卫星导航技术的成就为世界所认可。

第三步,通过研制建设北斗三号,成功获取了全球无缝覆盖技术,进一步提升了无源高精度定位和导航星座系统技术。北斗三号在北斗二号基础上完成了增量发展,能够提供覆盖全球的导航定位授时服务,基础服务水平可以与GPS比肩,还具备全球短报文通信、国际搜救等特色服务能力。同时多系统兼容的多模芯片在价格、性能等方面都具备了较强的市场竞争力,相关专利注册量达到全球第一。因此,北斗三号建成后,中国全面掌握了世界一流的卫星导航源头技术,并有新的特色创新。

纵观整个源头技术获取过程可以发现,北斗卫星导航技术研发战略也是“三步走”的分步渐进战略。这一战略对中国卫星导航源头技术的成功获取起到了决定性的作用。一方面,中国作为一个发展中国家,资源基础较差,也没有卫星导航技术积累,早期甚至没有专门的卫星导航专家。分步渐进的研发战略将追赶世界前沿水平的目标分解为了三步,而每一步的目标都可凭借当时的资源基础和技术能力予以攻关实现,既可满足当时的使用急需,又可快速获取一项核心技术,为下一步技术获取奠定基础,积累经验,增强信心。相对于一步到位直接发展与GPS一样卫星导航技术,此举极大降低了研发风险,提高了成功效率,将一个“一步”不可能实现的目标,分“三步”予以实现,这是分步渐进战略的威力,是一个“符合国情的合理选择”。另一方面,“三步走”的研发战略使中国卫星导航技术能够较快地发挥溢出效应,使北斗系统能够“边建设、边试验、边应用(孙家栋、杨长风,2017)”,如2003年北斗一号建成开通后,北斗应用产业逐渐形成产生经济效益。这使得北斗卫星导航技术在发展过程中能够不断获得源自于溢出效应的支撑,进而使其在更高的基础上更加稳定快速地持续发展。因此,中国卫星导航源头技术的成功获取得益于分步走的研发战略。

(2)特色创新的技术方案。主流卫星导航技术的获取并不是一个简单的线性过程,并不能够简单切割分解,其他国家也没有先例可循,因此为了获取掌握世界前沿的卫星导航源头技术,中国虽然采用了分步走的研发战略,但是具体每一步战略的实现则需要创新性技术方案支撑。

第一步的北斗一号技术,是基于中国自主提出的“双星定位”原理,采用有源定位技术体制,由两颗卫星组成理论上最少的空间段、较为复杂的地面段以及相对简单的用户段。这一方案的技术难度相对较低,特别是空间段相对简单,但同样可以构成卫星导航系统,在中国及周边实现卫星导航定位功能,是中国科学家的原始创新,是符合中国国情的具有中国特色的创新。这一创新使中国用已具备的资源基础和技术能力,在较短的时间内初步掌握了卫星导航最简系统技术,而且满足了急需。双星定位是一种有源定位体制,定位技术不如GPS先进,但有GPS所没有的特色功能。应该说北斗一号技术的创新不是对世界主流技术的颠覆,而是对主流技术的增量补充,重要的是初步掌握了卫星导航系统技术。

第二步的北斗二号补足了无源卫星导航技术,在技术方案整体上是对主流卫星导航技术的模仿,但对后发自主追赶这一技术的中国而言,实际上是一种自主创新突破。北斗二号的研制创新性地采用了地球静止轨道(GEO)、中圆地球轨道(MEO)和倾斜地球同步轨道(IGSO)3种轨道混合星座技术方案,解决了空间段星座布局问题等,用特色创新的技术方案构成了覆盖亚太地区的兼有无源定位和有源定位两种技术体制的卫星导航系统,突破了无源高精度定位技术,掌握了GNSS技术。

第三步的北斗三号补足的全球覆盖技术,在整体上同样是对主流卫星导航技术的模仿,但在技术实现上除自主创新突破了160余项关键技术外创造性地采用了“国内地面站+星间链路”技术,解决了全球星地系统协同的关键问题;创新性提出了新型三频的导航信号体制,实现了性能提升、平稳过渡等用户服务目标等,同时还继承提升了全球短报文等特色技术。这一步的实施同样依靠的是特色创新的技术方案。

分析北斗系统技术获取中,每一步的技术方案都体现了一条技术创新路线。一方面,每一步都具有一定的针对性的独特创新,如北斗一号的有源定位技术、双星定位原理,北斗二号的混合轨道星座方案,北斗三号的星间链路方案等。这些独特创新能够在每一步最大程度地发挥中国已有的资源基础和技术能力,如北斗一号时期充分利用了中国已有的地球静止卫星技术,回避了一些关键瓶颈技术,如星载原子钟技术,并且能够针对性地解决中国由于后发等情境因素带来的技术发展难题,如北斗三号新型三频的导航信号体制设计,解决了中国由于卫星导航后发导致的空间频率资源不足的困难,星间链路技术解决了中国难以在境外建立地面站实现全球导航的困难等。这些创新还带来一些独有的功能,如短报文、位置报告等。另一方面,每一步的技术方案向前集成、兼容和创新,都是对已有技术的增量创新和集成创新。北斗二号技术方案和北斗三号技术方案,不仅补足无源卫星导航技术和全球组网技术,完成填补国内空白的增量创新,而且对已掌握技术实现了增量创新,例如北斗二号和北斗三号研制建设中不断升级导航星座系统和有源定位技术、北斗三号系统升级混合轨道星座到全球混合轨道星座等。这些创新有一个共同特点,都不是颠覆式的,而是特色增量和针对自身资源基础和技术能力特点所采用的特色技术,是一种特色创新。

总的来看,北斗卫星导航技术获取中具有独特创新、增量创新和集成创新的技术方案,可以归纳为特色创新的研发方案。这样的技术方案不仅可以针对性地解决由于情境因素带来的技术发展问题,增强技术发展的环境适应性和溢出效应,并且能够使技术研发平稳、可靠地渐进发展,降低技术研发风险和技术应用风险。因此,中国卫星导航源头技术的成功获取得益于采用了特色创新的技术方案。

(3)重大工程的组织实施方式。中国卫星导航源头技术的研发过程是蕴含在北斗系统研制建设中完成的,而后者是通过北斗一号、北斗二号、北斗三号3个有机衔接构成的航天工程实现的。北斗系列工程是由国家直接决策投资的,北斗一号是列入“八五”计划的最大的卫星工程,北斗二号和北斗三号是以新一代卫星导航系统列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》的重大科技专项。有研究总结北斗卫星导航系统工程是中国航天史上一项建设投资规模大、研制周期长、技术非常复杂的重大科技工程和系统工程(孙家栋、杨长风,2017;麦强等,2019)。

对于北斗系统工程的组织实施方式,已有研究将其总结为“创建了协同优质高效的北斗系统工程管理体系”,该体系是在传统航天系统工程管理模式的基础上,运用系统工程的新方法和新理念,在组织、技术、建设、质量、运行上进行管理创新,建立的适应北斗特点的工程管理体系(Yang,2021)。在工程管理中,北斗系列工程建立了“集中统一、高效协调”的组织实施体系,国家成立了由20个部门组成的“中国卫星导航系统委员会”,全面负责工程组织实施,成立了“中国卫星导航系统管理办公室”负责具体工作的组织管理,成立总设计师系统、专家咨询机构和技术支撑机构提供决策、技术和管理支持。“在中国卫星导航系统委员会的统一领导下,在系统管理办公室的具体组织下,各机构分级负责,建立了运行顺畅、协调高效、规范有序的管理运行机制,将政产研学等多维力量有效整合,实现了管理—工程—技术的有机融合,确保了资源、要素的优化配置和工作的顺利推进(Yang,2021)”。在工程任务组织落实中,工程抓总、工程大总体、工程各大系统及主要的分系统和关键技术,在“体制内”以任务机制保证落实,对分系统、子系统以下的具体研制任务及配套任务则由各总体单位运用市场机制,在政治约束下面向全国符合资格条件的科研院所、大学、企业(包括国企和民企)等实体招标落实,依法依规进行科学合理的合同管理(孙家栋、杨长风,2017)。并且在研发队伍构建上,建立从总体到分系统,再到单机的多层次、多定点良性竞争格局,例如按照“同型异构保研制,实时递补保进度”的原则,安排两家卫星总体、两家载荷总体、两类卫星平台、多家关键单机进行多定点(Yang,2021)。在这样的组织实施模式下,北斗工程集结了举国上下各界之力攻坚克难,工程自启动以来,在全国范围内先后调集了400多家单位、30余万名科技人员参与研制建设,陈芳允、孙家栋两位“两弹一星”元勋和几十名两院院士领衔出征,工程总设计师杨长风总结:“北斗是党和国家调动千军万马干出来的,是工程全线几十万人团结一心拼出来的,是广大人民群众坚定支持共同托举起来的”。

这样由国家直接投资建设、决策管理、统筹多部门以及地方政府和市场力量,广泛组织和配置资源完成重大科技工程和系统工程的方式,是一种重大工程组织实施方式(盛昭瀚等,2019)。这样的组织实施方式能够最大程度上地调集卫星导航源头技术获取所需要的物质、人力等资源,保障分步走研发战略得以实施,保证特色创新技术方案得以实现。中国卫星导航产业的源头技术的成功获取得益于国家重大工程组织实施方式予以的保障。

综合来看,分步走的研发战略贯彻了北斗一号论证时提出的“符合国情的合理选择”思想,解决了需要和可能合理兼顾的问题。体现了系统论的思想,解决了整体与局部的关系问题。特色创新的技术方案贯彻了自主创新的思想,解决了分步走战略每一步的技术实现问题,独具匠心。重大工程的组织实施方式创新性地运用了自“两弹一星”以来,中国积累的航天工程成功组织经验,举国合力保障了分步走战略目标的实现,保证了特色创新技术方案的成功。三者形成了一股合力,共同使中国卫星导航产业源头技术得以成功获取。

与国外卫星导航技术发展对比可以发现,虽然中国走的路不同,但取得的成果是骄人的。中国和欧洲同为卫星导航后发者,两者几乎同时开始发展,但作为发展中国家的中国却在2003年率先建成卫星导航系统,2020年率先建设完成全球系统。相对俄罗斯这样的卫星导航先发国家,在整体技术上实现了赶超。而相对于美国这样的领先国家,中国已实现与其比肩的目标。可以说,符合国情的分步走战略、独具匠心的特色创新技术方案、举国合力的重大工程组织实施方式是中国卫星导航产业源头技术成功获取的具有鲜明中国特色的“三大法宝”。

2.北斗卫星导航技术是如何完成产业化并实现产业跨越式发展的

北斗卫星导航技术的突破主要表现为北斗系统建设完成,因此这一突破带来的产业发展是阶梯性的,北斗系统装备制造产业以及系统运营维护等部分产生的经济效益是重要的、稳定的,但又相对有限。而“卫星导航应用仅受人们想象力的限制”,应用产业的效益是无限的。在中国卫星导航产业演进的3条轨道中,GPS应用产业发展主要来源于外部影响,如市场需求自发增长等,虽然2011年中国卫星导航应用产业产值达到700亿元人民币,但扣除依赖进口的上、中游产品和北斗应用产业已产生的部分产值外,源自于GPS应用技术溢出带来的产业贡献也是有限的。因此虽然国家支持推动中国GPS应用产业发展,但并没有太大起色,对中国卫星导航产业发展的贡献较小。而轨道II中北斗应用产业以及北斗/GNSS应用产业显然是中国卫星导航产业跨越式发展的主要力量,而其本质就是源于自主掌握的北斗卫星导航技术溢出效应的发挥,也就是说北斗卫星导航技术溢出效应才是中国卫星导航这一高技术产业跨越式发展的内生核心动力(Mishra et al.,2002)。获取产业源头技术是高技术产业形成发展的基础和必要条件,而将高技术进行商品化,并通过企业生产实现规模化,进而转化为高技术产业创造经济效益的技术产业化则是高技术产业形成并跨越式发展的另一关键过程(Romer,1990;Chan et al.,2000)。根据过去研究,在单一市场中产业源头技术可以在需求拉动下,通过市场机制实现技术产业化发挥溢出效应(赵国良,2003)。但北斗卫星导航技术并不是仅依靠市场需求拉动自然发挥溢出效应顺利实现技术的产业化的。这是由中国卫星导航产业发展后发且市场完全开放的情境所导致的结果。

在开放竞争市场环境下,后发国家自主掌握的产业源头技术产业化需要克服后发劣势,在技术相对落后的状态下劣势则更加明显。如北斗卫星导航技术早期的北斗一号有源卫星导航技术在基本的导航定位服务性能上远落后于GPS,而在当时GPS应用基本占领国内市场的情境下,技术溢出效应受到抑制,而有源技术带来的特色功能还没有成熟的市场应用,产业化过程并不顺利。即便是北斗二号掌握了无源导航定位技术并与GPS水平相当,其产业化同样面临后发劣势困境(曹冲,2012)。冲破这一困境实现跨越式发展主要是依靠国家规划总体部署下重大工程一体化引领的“政府+市场”合力和GNSS技术升级助力这两个外部动力的作用。

(1)国家规划总体部署下重大工程一体化引领的“政府+市场”合力推动。中国在北斗一号建成的“十五”时期,就开始在国家发展规划中部署卫星导航应用产业的发展,“十一五”制定了国家中长期科技发展规划,将北斗系统列为重大科技专项,2013年发布了国家卫星导航中长期发展规划,从国家层面专项对卫星导航产业中长期发展进行总体部署和宏观政策指导。在国家规划总体部署下,北斗系统研制建设重大工程中不仅将发展卫星导航产业列为北斗系统发展目标,将不断推动卫星导航产业健康、快速、持续发展列为发展原则,而且同时一体化安排了北斗系统推广应用和产业化任务。在北斗系统重大工程实施中,应用推广与产业化工作和北斗系统研制建设统一由中国卫星导航系统委员会和中国卫星导航系统管理办公室归口管理。以积极培育北斗系统的应用开发,打造由基础产品、应用终端、应用系统和运营服务构成的北斗产业链,持续加强北斗产业保障、推进和创新体系,不断改善产业环境,扩大应用规模,实现融合发展,以提升卫星导航产业的经济和社会效益为总目标。高效激活、动员、组织了全国各类社会主体资源力量,合力推动了北斗卫星导航技术应用产业化,如表1所示。

国家规划总体部署下重大工程一体化引领的“政府+市场”合力推动北斗技术产业化并不是国家包办,北斗技术产业化工程任务采用“国家搭台,企业唱戏”的方式完成,企业仍然是北斗技术产业化的主体,政府主导但不直接参与。国家部委以出台系列产业政策、产业项目指南以及投入引导扶持资金等方式协同引导推动技术应用与产业化工程。这些部委大都是中国卫星导航系统委员会的成员单位,其政策和措施是对国家规划总体部署下重大工程一体化的响应。各部委投入的引导扶持资金并不是直接以资助或补贴的形式发放给从业企业,而是以项目资助的形式投入到各个领域北斗技术应用需求项目中,引导用户与企业共同建设应用示范工程。交通运输、农林渔业、水文监测等领域的示范工程都已经取得良好效果,北斗卫星导航技术得到广泛应用。地方政府也在国家规划和重大工程引领、市场拉动、地方经济发展需求驱动下,积极主动参与到北斗技术应用和产业化中。到2020年已有30多个省(自治区、直辖市)和地区出台了推动北斗系统应用的政策文件和具体举措。中国卫星导航系统委员会与“当地政府的规划计划、配套经费、政策标准统筹衔接,建立了联合申报、联合批复、联合实施的机制,……,统筹开展北斗区域应用示范,带动区域应用。”2014年北斗产业园/产业基地就已经到达18家,到2021年已在全国一半以上省市地区开展了应用示范项目20余个,总投入资金规模超过20亿元。在政策引导、行业领域与企业共建示范工程、地方政府与企业共建示范工程等共同促进下,北斗卫星导航技术应用市场快速培育形成,“验证了系统和产品性能,提升了用户对北斗的信心”(吴海玲,2016),合力推动了北斗卫星导航技术的产业化。

到2020年,中国卫星导航产业的企事业单位总数量从2000年的400余家增长到14000家左右,从业人员数量超过50万人,民间社会力量也通过多种方式助力推动中国卫星导航技术产业化。在“北斗+”和“+北斗”不断扩展以及卫星导航与新兴技术融合不断深入的趋势下,中国卫星导航关联产业范围快速扩展,也调动了各行业领域更广泛的市场力量助力中国卫星导航技术产业化。可以发现,市场力量是中国卫星导航技术产业化的主力,国家对卫星导航技术产业化的管理有别于北斗系统(卫星导航源头技术)研制建设工程化的任务、经费、工期、指标、分工、责任明确固定的闭环管理模式,不再是微观责任主体,而是作为宏观责任主体,采用管方向、管宏观目标、定长远规划、出政策、投引导和支持资金,调动地方、行业、民间等各种社会力量主动配套支持的开放管理模式,指明方向、营造发展环境、引导鼓励企业自主进入卫星导航产业,按市场规律经营创新发展。

(2)GNSS技术升级机遇助力加速。在国家规划总体部署下重大工程一体化引领的“政府+市场”合力推动下,中国卫星导航应用产业产值从2000年的4.4亿元快速增长到2020年的4033亿元,北斗相关产品已输出到全球120多个国家。但是其中绝大部分的民用市场以及几乎全部大众应用市场中的北斗产品,并不是单一的北斗系统应用产品,而是北斗/GNSS应用产品。实际上,在中国卫星导航产业后发情境下,起步处于后发的中国卫星导航产业即使掌握了相对高水平的主流技术,也会由于品牌、成本等方面的后发劣势而难以形成较强的市场竞争力,高技术产业源头技术稳定成熟后,市场上的“马太效应”必然会成为后发者赶超的坚固壁垒。而GNSS技术的出现和GNSS的构建是中国卫星导航应用产业打破主流技术“垄断”和固有市场格局的重要机遇,是北斗技术能够快速实现产业化的重要助力,是中国卫星导航产业实现跨越式发展的加速器。

2004年北斗二号立项前后,GNSS概念已经出现并扩散,因北斗计划和Galileo计划的实施开始变为现实。多个系统之间实现兼容互操作共同提供导航定位服务的GNSS技术极大提高了卫星导航定位性能,相较于使用某个单一全球卫星导航系统提供的导航定位服务,GNSS定位性能提升50%以上(Xie and Kang,2021);弥补了单一系统导航定位的一些缺陷,提高了服务可靠性和完好性,降低了应用风险(徐肖豪等,2013);而且多频、多系统的GNSS导航芯片与单一系统导航芯片的生产成本基本没有区别。因此,GNSS开辟了更大的卫星导航应用市场空间,对已有技术产品产生了颠覆式影响,可以说是全球卫星导航技术的重大升级变革,对全球各国卫星导航产业都是一个机遇和挑战。而对于已经背负极大后发劣势的中国卫星导航产业而言,则更是一次难得的追赶先发者的机遇。

中国在研制建设北斗二号阶段积极开始了GNSS技术的研发,北斗二号系统中的兼容技术为积极推进与国外的卫星导航系统合作、参与构建GNSS提供了基础,这也使得中国在进行北斗无源卫星导航技术产业化的同时,就开始启动了GNSS技术产业化的工作。2010年前后,GNSS芯片、板卡等核心应用技术都已经突破,到2012年北斗二号建成前后,中国已经基本掌握了GNSS源头技术,这使得中国在北斗/GNSS产业中具备了一定的先发优势,北斗/GNSS技术产业化全面展开。在掌握卫星导航产业主流源头技术,特别是在GNSS上具备一定先发优势,中国卫星导航产业站在GNSS这一机遇性的技术基础上,又通过北斗三号工程的持续推进和国家层面系统性产业规划的推动引导,加速了技术产业化,实现了产业的跨越式发展。

综合来看,自主掌握了北斗卫星导航技术是中国卫星导航产业跨越式发展的内生核心动力。但由于产业处于开放市场后发情境下,北斗卫星导航技术在应用市场中的溢出效应受到抑制,需要“外力”打破。国家规划总体部署下重大工程一体化引领的“政府+市场”合力打破了中国卫星导航应用产业的后发劣势困境,在市场培育、验证产品、提升信心等方面发挥重要作用,推动了北斗卫星导航技术的加速产业化,使其溢出效应得以发挥。参与创造并抓住GNSS技术升级机遇,使中国卫星导航产业在“新赛道”具备了一定的先发优势,得以打破主流技术“垄断”和固有市场格局,形成产业的国际竞争力,助力加速了产业跨越式发展。

可以说,掌握北斗卫星导航技术所产生的内生动力、国家规划总体部署下重大工程一体化引领的“政府+市场”合力以及GNSS技术升级机遇的助力,这“三大动力”的合力是推动北斗技术快速产业化和中国卫星导航产业跨越式发展的关键要素。对比先发国家和发达国家成功发展卫星导航产业的做法,“三大动力”合力推动模式显然具有鲜明的中国特色,尤其是国家规划总体部署下重大工程一体化引领的“政府+市场”动力要素,充分发挥了中国特色社会主义市场经济体制的优势。在开放市场条件下,用“国家规划—重大工程引领”方式,调动各方力量,克服后发劣势,办成了卫星导航产业发展之“大事”。同时应该看到,相对产业源头技术北斗系统比肩国际一流的成就,北斗/GNSS应用产业成就还主要体现在国内市场,全球市场占有率尚只有15%左右,国际卫星导航产业头部企业排行榜中还罕见中国企业的身影。即便在国内市场,无论是规模还是质量也都还有巨大的提升空间,“三大动力”合力推动模式的作用仅是初步显现。值得期待的是,北斗全球系统对产业发展产生的强大内生动力将全面释放,国家“十四五”规划确定的“北斗产业化”重大工程已经启动,将进一步引领“政府+市场”合力迸发,北斗/GNSS先发优势将有效助力。新的实践将创造新的成就,同时也将进一步丰富和验证中国特色的“三大动力”合力推动的产业化模式。

综上所述,中国卫星导航产业发展道路具有三方面的内涵:一是处于发展中国家、开放市场、后发三要素构成的发展情境;二是依靠分步走的研发战略、特色创新的技术方案和重大工程的组织实施方式“三大法宝”,自主成功获取卫星导航源头技术,并快速追赶上先发国家;三是凭借自主源头技术的溢出动力、“国家规划—重大工程引领”的“政府+市场”合力以及GNSS技术升级机遇的助力“三大动力”合力推动实现了技术快速产业化和产业跨越式发展。

中国卫星导航产业

发展道路的理论思考

显然,中国卫星导航产业成功走出了一条具有鲜明中国特色的高技术产业发展实践创新之路,那么这条道路是否有理论意义呢?

(一)中国卫星导航产业发展道路理论定位思考

高技术产业的发展与外部环境的互动极为紧密,而影响一国的高技术产业最重要的环境就是国家发展水平,因此发达国家与发展中国家的高技术产业发展道路、模式等都存在差异(Sutton,1996)。此外,高技术产业所处国家的国际关系、对产业的定位等情境因素,也会影响作为核心的高技术产业源头技术的获取方式;以往研究一般将其分为引进来源和自主来源两种(蒲淳、刘细文,1999;沈宁宁等,2009)。如果将这两个维度组合起来,就会形成4种高技术产业发展情境(如图2所示)。

一般研究认为发达国家基于自主技术来源(第一象限)发展高技术产业在理论上是合理的,也符合已有实践(刘国新、李兴文,2007);引进技术来源(第二象限)发展高技术产业也不乏成功的案例,如韩国汽车产业以及日本半导体产业等(王元地、刘凤朝,2013)。而基于中国情境和国家发展需求,高技术产业发展道路多数集中于引进来源(第三象限);对于发展中国家自主来源(第四象限)的直接讨论极少,有限的研究结论也普遍认为这一道路异常艰难,鲜见成功的案例(胥和平,2002)。

发展中国家以自主来源方式获取源头技术很难成功发展高技术产业这一论断的逻辑是比较清晰的。相对于发达国家,发展中国家资源基础和技术基础较差,而高技术的获取是一个高投入、高风险、长周期的过程(赵玉川,2001),发展中国家的资源基础难以支撑和承受,由此导致第四象限情境下发展高技术产业明显存在两个难题:一是高技术获取难题。高技术的自主创新本身就是一个极为困难的过程,而发展中国家较为薄弱的资源基础则更加无法承受技术研发的高投入和高风险,难以完成技术的自主研发(马野青、张二震,2007)。二是产业成功发展难题。即使能成功自主研发高技术产业源头技术,但由于资源基础和技术基础较差,发展中国家必然需要更长的研发周期,面对高技术不断发展,则将陷入“研发—落后—再研发—再落后”的窘境,再加上开放市场环境下竞争压力的冲击,进而导致其高技术产业一直处于后发位置,技术溢出效应难以发挥,而较差的技术经济效益也会进一步加剧再投入的风险,使产业难以成功发展(李思一,2000;王文龙、金丽馥,2009)。

在实践中,发展中国家在开放市场竞争环境下,鲜有高技术产业完全依靠自主来源方式获取产业源头技术实现跨越式发展的成功案例。相关研究已经在理论上判断第四象限情境下高技术产业发展很难成功,加上并没有典型的成功实践,所以对第四象限情境下高技术产业如何成功发展,过去研究在理论上并没有给出一条可能的发展道路。第四象限情境下高技术产业发展道路无论是实践上还是理论上都呈现出“无路可走”的空白。而本研究的中国卫星导航产业成功发展实践案例证明,发展中国家以自主来源获取源头技术是可以成功发展高技术产业的,处于第四象限情境下的高技术产业是可以实现跨越式发展的。或者说,中国卫星导航产业成功发展之路,从具象实践上填补了第四象限情境下高技术产业发展道路在实践上“无路可走”的空白。那么,其是否具理论合理性呢?

(二)中国卫星导航产业发展道路理论合理性

高技术产业发展道路问题,也是经济发展问题,因此可以从发展经济学视角对中国卫星导航产业发展道路进行一定理论分析。新结构经济学提出了一个包含三方面要点的理论框架,解释和指导发展中国家经济跨越式发展(林毅夫,2012)。第一,一个经济体在每个时点上选择的技术和产业与要素禀赋的结构特性相适应,那么选择的技术和产业则具有比较优势,就会表现出巨大的竞争力,因此国家应该甄别出可能具有潜在比较优势的产业重点发展;第二,随着要素禀赋结构的改变,具有比较优势的技术和产业也不断变化,如果发展中国家的产业或技术升级能够与要素禀赋结构变化的比较优势变化相一致,则可以小步快跑地持续发展,因此国家需要持续动态地进行“增长甄别”;第三,在每一个发展水平上,“有效市场”都是基础,但相应软硬件基础设施的改善对于市场而言具有较大的外部性,因此在“增长甄别”之后需要“有为政府”发挥更积极的作用。而潜在比较优势则可以从技术、资本、软硬件基础设施等方面分析,其中资源包括物质、人力资本以及自然资源,硬件基础设施指有形的公共设施,软件基础设施指制度等社会经济安排,技术是指已有的技术积累和技术能力(林毅夫,2017)。

从中国卫星导航产业发展演进的“三条轨道”形态中可以发现,不仅产业源头技术的获取是运用分步走的研发战略,整个产业的发展也明显是相应分步渐进的,也是一种分步走的发展战略。这一发展战略的成功,可以从新结构经济学理论中得到合理性解释。1994年中国卫星导航产业发展之初,与先发国家水平存在代际差距,且整体基础薄弱,如果选择“一步到位”直接追赶先发国家产业水平,研发比肩的源头技术、开发直接竞争的产品和服务,无论是资源要素、资本要素还是技术要素的禀赋都没有比较优势。然而,中国没有选择“一步到位”,而是经过了3步。第一步1994~2003年,中国选择了自主研制建设北斗一号和鼓励发展GPS应用产业。这一选择无论是当初的科学论证还是后来的成功实践,都证明了是一个“符合中国国情的合理选择”。所谓“符合国情”、“合理”主要是从必要性、技术可行性、经济可行性和社会经济效益4个方面综合分析要素禀赋具有比较优势。到2003年,虽然北斗产业仅做出了有限的特色增量发展,GPS应用产业也不如欧洲和日本,但产业整体实现了第一步跨越,不仅一跃成为第三个拥有卫星导航系统的国家,而且在产业完整性方面也是名列前三。重要的是技术要素禀赋发生了变化,加之这一时期国家整体经济发展的成就,使得中国资本要素、资源要素及配套技术要素和基础设施等的禀赋都发生了相应变化,具备了新的比较优势。2004~2012年中国又迈出了产业发展的第二步,开启第二步之初也有过一步建设全球系统的强烈建议,但最终仍然是做出了“先区域,后全球”的“符合国情的合理选择”,并形成了“三步走”的总体发展战略。同样这一选择又被实践证明是正确的,是符合当时的要素禀赋比较优势的。到2012年,虽然北斗系统还只能覆盖亚太地区,但产业能力已经接近先发国家,特别是在此期间参与创造和抓住了向GNSS产业升级的发展机遇,“中国的北斗,世界的北斗”,不仅北斗产业在国内市场成功实现了进口替代,而且北斗/GNSS产业开始与国际市场接轨。在此之前中国成为了世界第二大经济体,不仅技术而且资源、资本、基础设施等要素禀赋再次有了新的提升,又具备了新的比较优势。

2009年适时启动了北斗三号的建设,面向全球市场的产业技术升级由此拉开序幕,2013年国家专项出台了产业整体发展规划,产业发展的第三步全面展开,“中国的北斗,世界的北斗,一流的北斗”发展理念正是在又具备了新的要素禀赋比较优势的背景下提出的。到2020年取得了北斗三号提前建成、产业年产值达到了4033亿元人民币等产业发展成就,实现了跨越,再一次证明第三步的选择也是符合比较优势的“合理选择”。

整体分析可以发现,中国这样资源基础和技术基础相对薄弱的发展中国家,从零开始“一步到位”发展达到国际前沿水平的卫星导航产业,并不具备要素禀赋比较优势。但在产业发展战略上主动施为,将整个赶超过程分为几步,却使每一步的产业发展能够发挥当时的要素禀赋比较优势,形成局部的或阶段的产业发展优势。中国卫星导航产业发展道路将整个产业赶超过程分为3步,每一步发展都充分发挥比较优势,快速发展追赶,并且每一步的发展成果都成为下一步产业发展的基础,升级了产业发展所需的要素禀赋,形成新的比较优势又与新阶段的产业发展战略相一致,整体上形成连续递进地快速增量发展的分阶段组合,通过每个阶段的快速发展,叠加达成整体的跨越式发展。实际上,一个后发发展中国家以自主技术来源方式发展高技术产业一定不具备“一步到位”追赶先发国家的要素禀赋比较优势,而没有比较优势则基本无法实现赶超,但可以分解地甄别产业是否具有局部或阶段性发展的比较优势,如果分解后连续的每一步都具有比较优势,则可以认为产业整体具有要素禀赋的比较优势。这看似是一个“比较优势悖论”,但却正符合新结构经济学关于要素禀赋结构变化与产业结构调整的动态变迁关系,以及产业发展中需要持续动态地进行“增长甄别”的有关理论。因此,可以认为中国卫星导航产业分步渐进的发展战略在新结构经济学理论上是具有合理性的。

此外,新结构经济学理论认为在选择了有比较优势的产业后,要打造产业的竞争优势,还需要有一个充分竞争的“有效市场”环境,和“有为政府”“因势利导”的共同作用。在中国卫星导航产业整体发展过程中,中国卫星导航市场一直是全面开放、自由竞争的,而无论是北斗卫星导航技术的获取过程还是技术产业化过程,市场都是资源配置的基础机制,“有效市场”发挥了重要作用。“国家规划—重大工程引领”本质上是国家将发展卫星导航产业视为一项战略性重大任务。国家主导激活、动员、组织、集中全国各类社会主体资源力量,“举国合力”完成了这一重大任务。而无论是北斗卫星导航技术的获取过程中重大工程的组织实施还是技术产业化过程中在“国家规划—重大工程引领”的“政府+市场”合力推动,都是在“有效市场”基础上,“有为政府”的施为。“有效市场”和“有为政府”的作用反映得淋漓尽致。

高技术产业发展源于技术进步和创新,如何实现技术创新是产业发展能否发挥比较优势,能否顺利实现技术产业化以及能否形成产业竞争优势的关键要素。对于后发国家高技术产业实现技术赶超可能的创新模式,已有研究已经较为丰富。有学者提出模仿创新模式,充分学习先发国家技术经验,发挥后发优势降低技术创新风险和成本从而快速追赶(Benhabib et al.,2014);也有学者从技术与环境关系视角出发,认为嵌入到产业发展战略甚至国家发展战略中进行系统性创新安排的战略性创新模式是现今技术产业的可选模式(陈劲、吴欣桐,2020);还有学者提出充分利用自身独特优势,采用“非常规”的特色技术方案和技术手段实现创新目标的非对称创新是中国高技术产业实现赶超的适合模式(陈强强、吴琳,2018)。中国卫星导航产业源头技术研发上独具匠心的特色创新,是一种内涵较为丰富和复杂的创新模式。虽然北斗卫星导航技术在具体的技术创新方案和技术研发目标实现上没有“照搬”先发国家经验,但也没有进行打破原有技术轨道的颠覆式创新。在技术发展方向和技术研发目标上是与世界主流一致的,在技术原理、研发方向等方面还是充分学习了先发国家技术经验,与模仿创新的内涵一致;特色创新是中国卫星导航产业分步渐进发展战略的实现基础,是符合国情的合理选择,与战略性创新的内涵一致;中国卫星导航产业源头技术特色创新过程中的差异化独特创新、增量创新和集成创新,与非对称创新的内涵一致。因此,特色创新是一种具有理论合理性的,具有模仿创新、战略性创新以及非对称创新等复合内涵的新型高技术产业源头技术创新模式,是适合后发发展中国家自主发展高技术产业的新型创新模式。

技术赶超理论认为,高技术产业源头技术发展路径具有高度不确定性的特点,在技术进步过程中不断有新技术产生,尤其是新技术体系发展的早期,更可能出现使得后发国家与先发国家面对未来高技术产业发展时处于相近的起跑线上的“机会窗口”,使后发国家更快推进新兴产业的成长,有效缩小与发达国家的技术差距,快速发展到与先发国家相当甚至领先的产业发展水平(Lee et al.,2005)。中国卫星导航产业参与创造并抓住产业技术升级发展的机遇就是识别、创造、抓住由于需求、技术等变革所产生的机会窗口,突破产业发展后发劣势实现跨越式发展,与机会窗口理论内涵一致。

由新结构经济学理论、技术创新相关理论以及赶超相关理论的分析可以认为,中国卫星导航产业发展道路不仅填补了第四象限情境下高技术产业实践上“无路可走”的空白,而且发展道路中的关键要素都具有理论上的合理性和自洽性,并不是一个实践上的“偶然”或是“巧合”,而是符合理论逻辑规律的“合理选择”。既然中国卫星导航产业发展道路具有理论上的合理性和自洽性,那么进一步推理是否可以抽象出一条具有一定普适性的第四象限情境下高技术产业发展道路,对填补这一情境下理论上“无路可走”的空白做些贡献呢?

(三)中国卫星导航产业发展道路理论意义

本研究总结的“三大法宝”和“三大动力”对于中国实现卫星导航产业的跨越式发展起了关键作用,并且都具有理论上的合理性和自洽性。其中分步走研发战略的每一阶段都具有要素禀赋的比较优势,是成功发展的前提。即发展中国家用自主来源方式获取源头技术发展高技术产业,首先要甄别该高技术产业是具备要素禀赋比较优势的产业,需要按发展阶段逐一甄别,避免粗放、笼统地甄别而造成错误判断。特色创新的技术方案本质上是自主创新,在别人封锁的情况下自主获取技术,自主创新是唯一的选择;但为了发挥后发优势,总体上是自主模仿创新。而在模仿创新时要发挥自身独特基础的优势特点,在具体技术路径选择和差异化性能增添方面采用非对称创新和战略性创新模式,取得高效能的特色创新成果。产业技术升级机遇虽然可遇不可求,但根据赶超窗口理论,高技术产业作为一个富有活力的产业,机遇又是常在的。关键是机遇偏爱那些有准备的人,因此在发展的同时,时刻关注发现和及时抓住机遇是必须而为的。重大工程组织实施方式和“国家规划—重大工程引领”模式,本质上是在产业源头技术获取和源头技术产业化两个基本过程中,“有为政府”和“有效市场”如何形成高效的合力,冲破“落后”、“开放”、“后发”情境造成的后发劣势困境问题。其中,可分解出两个关键要素,一是市场经济条件下国家主导举国合力;二是所发展的高技术产业被定义为对国家具有战略意义的重大任务(国家重大工程、国家重大专项),因为只有国家重大任务之“大事”才值得和可能“举国合力”来办。因此,“国家重大任务”应该作为一个约束条件,成为产业发展前提要素。综合起来,可以抽象出一条第四象限情境下对高技术产业具有一定普适意义的“五要素”发展道路:以具有比较优势、定位为“国家重大任务”为前提,国家主导举国合力、特色创新、发现并抓住产业技术升级机遇,实现高技术产业跨越式发展之路。这一抽象仅是根据中国卫星导航产业发展单一案例初步提炼而得,肯定不全面也会有不准确之处,但至少可以成为填补“发展中国家自主技术来源情境下发展高技术产业理论道路空白”的一种尝试。如果这一抽象的高技术产业“五要素”发展道路在理论上可以成立,因其源自于中国北斗系统的成功,不妨将其称为“北斗道路”。

结论与建议

本文是对中国卫星导航产业发展规律的初探,既是初次也是初步。初次将北斗系统、北斗卫星导航技术、北斗应用产业化等置于中国卫星导航产业这一系统概念下研究其整体性规律,也是初次从产业视角研究北斗系统发展的经济社会价值。

(一)研究结论

中国卫星导航产业经过27年的发展取得了巨大成就,在对其演进脉络梳理的基础上,本文提炼总结了中国卫星导航产业的发展道路,分析了这条发展道路的“成功秘诀”,并对道路进行了理论探讨,得出了以下初步结论。

(1)中国卫星导航产业是在发展中国家、后发地位以及开放竞争市场这样的发展情境下,面对卫星导航先发国家的技术封锁,以自主来源方式成功获取卫星导航源头技术,经历三次飞跃,实现了跨越式发展。

(2)该产业的发展从过程维度可以分解为自主获取源头技术以及技术产业化并实现跨越式发展两个基本过程。这两个基本过程的成功完成都极具挑战。而中国卫星导航产业依靠分步走的研发战略、特色创新的技术方案和重大工程的组织实施方式“三大法宝”,自主成功获取卫星导航源头技术,并快速追赶上先发国家。再凭借自主源头技术的溢出动力、“国家规划—重大工程”一体化引领的“政府+市场”合力以及GNSS技术升级机遇的助力“三大动力”的合力推动,实现了快速产业化和跨越式发展。这是中国卫星导航产业发展道路的“成功秘诀”。

(3)中国卫星导航产业走出了一条鲜明中国特色的高技术产业发展实践创新之路,不仅填补了发展中国家自主技术来源情境下高技术产业“无路可走”的空白,而且发展道路中的关键要素都具有理论上的合理性和自洽性。从中国卫星导航产业发展道路中,可以抽象出一条对这一情境下高技术产业具有一定普适意义的发展道路,即以具有比较优势、定位为“国家重大任务”为前提,国家主导举国合力、特色创新、发现并抓住产业技术升级机遇,实现高技术产业跨越式发展的“北斗道路”。

(二)建议

2020年是北斗全球系统建成开通之年,是《国家卫星导航产业中长期发展规划(2013-2020)》的收官之年。虽然中国卫星导航产业发展取得了巨大的成就,并走出了一条成功的发展道路,但从产业生命周期看,卫星导航产业仍处在上升发展期,中国卫星导航产业则更是刚刚追上先进国家的发展步伐,处在奔向光明前景的新的发展起点。国家“十四五”规划中列出的北斗产业化重大工程新任务已经下达,2035年以北斗系统为核心,建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系愿景目标已经明确,未来的路应该如何续写成功才是探讨中国卫星导航产业发展之道的首要目的。同时,在百年未有之大变局下,高技术战略新兴产业发展是中国实现“两个一百年”奋斗目标的重要任务,不断探寻适合中国的高技术产业发展道路也是相关理论研究的使命。根据本研究的结论,对未来研究提出两点建议。

1.高技术产业发展道路理论研究建议

现今高技术产业已经成为各国追求经济高质量可持续发展、形成国际竞争力、提升综合国力的首选。但是高技术产业相对于传统产业具有更高的复杂性、动态性和不确定性,如何成功发展高技术产业对各国是新的挑战。面对这一新挑战,研究、总结和探索不同情境下高技术产业能够成功发展的道路变得尤为重要。而对于资源基础和技术基础相对落后的发展中国家,要实现这一目标无疑更为艰难,尤其如中国这样的发展中大国,可能面对并长期处于产业市场开放但技术封锁、关键技术“卡脖子”但需要产业链自主等更为“内外交困”的复杂情境下。本研究通过对中国卫星导航产业这一个案的探索分析,对研究这一情境下高技术产业成功发展的道路做了一些尝试,总结提炼了一条该情境下高技术产业可行的“北斗道路”。中国芯片、新一代互联网等产业正处于这样的复杂情境下,那么“北斗道路”能否适用于这些高技术产业的发展呢?值得进一步结合这些高技术产业发展案例展开研究,从实践和理论两个方面总结出高技术产业发展的中国道路。

2.中国卫星导航产业未来发展研究建议

从卫星导航源头技术角度看,北斗三号较之北斗二号的进步主要体现在北斗卫星导航技术和北斗产业基础的全球化升级。如果说2012年北斗二号建成之后,中国卫星导航产业发展主要任务是面向国内及亚太市场的北斗二号技术应用和产业化,那么2020年北斗三号建成以后,中国卫星导航产业发展的主要任务则应该是不仅要面向国内市场,而且还要面向全球市场的北斗三号技术应用和产业化。北斗全球系统已经建成,中国卫星导航产业源头技术得到进一步升级,已经打开了面向全球市场发挥技术溢出效应的广阔空间,为中国卫星导航产业创造了进入国际大循环,直面美国GPS/GNSS产业的先发优势和欧洲Galileo/GNSS产业的强劲发展,是在国际前沿高技术产业竞技舞台上展现和树立中国品牌的绝佳机遇。同时,也因为这将是中国少有的自主技术来源高技术产业整体参与国际竞争而面临空前的挑战。机遇和挑战并存,如果不能在新起点抓住这一新机遇,中国卫星导航产业不仅将有负北斗全球卫星导航技术突破和领先成就,而且又会在全球市场竞争中形成新的后发劣势。因此,在积极继续耕耘国内市场的同时,着力发展面向全球市场具有竞争力的卫星导航产业,应该成为实施“十四五”重大工程所必须完成的任务。中国卫星导航产业虽然已经形成了一定的全球竞争力,但应该看到其主要是来自北斗全球系统的贡献,在应用产业方面作为后来者仍然背负较大的后发劣势,产业全球市场占有率尚只有15%左右。全球市场竞争也不再是面向国内市场的“内循环”产业生态,而是需要构建新的“国际大循环”产业生态,需要形成产业的全球竞争力评价意识,需要重点把握北斗/GNSS的全球发展,需要考虑复杂的尤其是现今更为复杂的世界形势。

那么,中国卫星导航产业面向全球市场竞争,过去发展道路中的“三大动力”是否适用?面对“非本土作战”的全球市场竞争,国家主导举国合力还能否发挥作用呢?面对这样的新情境、新特点和新挑战,需要对北斗全球卫星导航技术的产业化方式进行更深入的研究。

卫星导航系统的巨大成功为人类时空基准带来了革命性的变革,其越来越便利和广泛的应用正渐渐使其成为现代信息社会一种不可替代的依赖,同时也引发了卫星导航界对其安全性和风险性的严重担忧,各卫星导航强国在积极发展GNSS的同时,纷纷确定了被称为国家星基定位导航与授时(PNT)体系的新的发展方向。其主要内涵是“综合利用各类PNT手段,通过多源信息融合,克服单一手段缺点,派生出领域联合、标准统一、优势互补、性能增强的综合应用方式,提供精准、连续、可靠的位置、时间和速度信息”。有理由认为,一个以PNT为基本要素的新时代已在孕育中,卫星导航产业源头技术的新升级已在孕育中。中国2035年以北斗系统为核心,建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系的新发展目标,正是在这一趋势背景下确立的。值得特别注意的是,这是中国首次站在卫星导航发展前沿,几乎与最先进的国家同步提出的同向目标。应特别清醒地认识到,这是一种新的态势情境。中国卫星导航产业源头技术发展的基本性质已不再是模仿追赶,而是站在前沿面向新发展的同步开创。因此所面临的任务性质也发生了变化,不再是有成功先例的、方向明确的自主技术突破的任务,而是一种仅有趋势共识的自主原始创新或自主技术创造任务。不仅是自主创新问题,而且是自主原始创新问题。中国卫星导航产业发展过去的路虽然成功,但基本没有过面向未知的、引领技术方向的、开拓性的发展经历,过去的发展道路经验将不会完全适用,甚至整个中国高技术产业也少有可以借鉴的经验。中国卫星导航产业发展不仅需要面对新情境下自主创新挑战,而且负有为中国高技术产业发展创造贡献、探索智慧和创新实践的任务,这是一项光荣的使命。

开拓式的、探索式的技术原始创新是极为艰难的,需要面对更大的不确定性风险,即使发达国家在进行产业未来技术探索时也屡有失败的案例,如著名的“铱星计划”。因此,面向这种新情景的中国卫星导航产业源头技术创新,“三大法宝”还能否适用,应该制定什么样的技术研发战略,过去行之有效的重大工程组织管理模式,是否还能够适应这种新的前沿自主原始创新性质的任务?这系列问题值得更深入的研究探索。

中国卫星导航产业在后发落后的艰难环境下,已经成功走出了一条前所未有的发展道路,我们相信站在新起点、面对新挑战、完成新任务、履行新使命的中国卫星导航产业必将探索出一条取得新成就的新发展道路,而这一道路对正处于新时期的中国高技术产业发展也会具有更大的价值和意义。我们热切期望到2035年、到新中国成立一百年的节点能够再次回首,总结中国卫星导航产业更精彩的发展道路。中国卫星导航产业未来可期!

(注:文中图表有删减。)

文章刊发:赵耀升、宋立丰、毛基业、刘箭章:《“北斗”闪耀——初探中国卫星导航产业发展之道》,《管理世界》,2021年第12期,第217~236页。

编辑:葛格

(本文转载自中国人民大学商学院 ,如有侵权请电话联系13810995524)

* 文章为作者独立观点,不代表MBAChina立场。采编部邮箱:news@mbachina.com,欢迎交流与合作。

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