前言

导航与位置服务作为数字化、网络化、智能化融合发展的关键基础，已成为全球各国科技创新的重点领域，战略地位不断显现。随着我国北斗卫星导航系统的全面建成，导航定位、地理信息、测绘遥感作为数字经济的核心产业，已成为推动我国信息化建设和数字经济发展的重要基石，自主可控的位置服务能力为加快建设航天强国、交通强国、数字中国奠定坚实基础。

现代工业与社会化的高速发展造就了大量复杂的非暴露空间环境，据统计，人类日常生活中70%-90%时间处于非暴露空间。非暴露空间精准定位技术和高精度空间位置信息能够提供虚实交融的现实世界数字化投射，必将带来更多消费级、工业级应用领域不同业务服务的智能化需求，“乘数效应”“指数效应”的产业规模未来可期。

           在此背景下，赛迪研究院电子信息研究所撰写了《非暴露空间产业发展白皮书》。白皮书承接2021年《非暴露空间导航与位置服务产业市场分析报告》，系统梳理了非暴露空间位置服务产业链结构，总结产业发展现状、分析发展趋势，对技术发展的最新动向、应用场景和创新应用案例进行了深入阐述，分析产业发展面临的问题并提出若干措施建议，以期为产业创新发展和行业管理提供参考。如有不当之处，敬请指正。

一、非暴露空间产业发展情况

(一)发展背景

北斗卫星导航系统是支撑我国数字经济发展的重大时空基础设施。高精度时空信息已成为国家安全、经济建设、智慧社会发展依赖的核心基础之一。党的二十大报告对近年来我国卫星导航产业的发展予以肯定，“一些关键核心技术实现突破，战略性新兴产业发展壮大，载人航天、探月探火、深海深地探测、超级计算机、卫星导航、量子信息、核电技术、大飞机制造、生物医药等取得重大成果，进入创新型国家行列。”习近平总书记在联合国全球卫星导航系统国际委员会（ICG）第十三届大会贺信中指出，卫星导航系统是重要的空间基础设施，是经济社会发展的重要信息保障；我国要在2035年前建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。《“十四五”数字经济发展规划》明确提出，要建设高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施，积极稳妥推进空间信息基础设施演进升级，加快布局卫星通信网络，推动卫星互联网建设。导航定位、地理信息、测绘遥感作为数字经济的核心产业，已成为产业数字化转型、数字化治理、数字生态构建的重要基石，自主可控的位置服务能力为航天强国、交通强国、数字中国建设奠定坚实基础。

技术产业变革迸发新机遇，高精度时空信息作为重要的载体持续赋能千行百业。随着5G、物联网、云计算、人工智能等新一代信息技术的快速发展与深度融合，“无人经济”等新产业、新业态、新模式持续迸发，位置数据已成为智能化时代不可或缺的关键基础信息。高精度定位技术与时空信息作为物联网感知网络的底层基础，凭借其广泛的产业关联性与应用服务的大众化特征，已在智能制造、交通运输、公共安全等行业领域及通信基础设施建设等方面深度应用、规模化发展，逐渐渗透于日常生活，持续赋能千行百业，带动相关产业转型升级。非暴露空间位置数据作为位置大数据的重要组成，是信息交换共享与协同应用的重要载体，有助于实现基于统一位置信息基础下的规划、布局、分析和决策，高精度定位技术成为智慧城市、建筑信息模型（BIM）、城市信息模型（CIM）不可或缺的支撑技术，保障产业数字化转型。

室外定位增速放缓，非暴露空间导航与位置服务成为新的增长极。北斗卫星导航系统能够提供定位、导航和授时服务，是我国重要的空间基础设施，基于全球卫星导航系统（GNSS）的室外定位技术产品和服务已趋于成熟。现代工业与社会化的高速发展造就了大量、复杂的非暴露空间环境，基于位置服务的大量需求与应用逐渐从暴露空间转至非暴露空间。由于地下、建筑物内等非暴露空间的环境遮挡、信号衰减及屏蔽，卫星信号无法直接接收使用，GNSS定位技术难以提供可靠的非暴露空间导航与位置服务，空间结构复杂、电磁信号传播非平稳、资源分布易变化、定位精度要求高、位置服务高并发的非暴露空间产业需求日益增长。泛在、精准、连续、智能的非暴露空间导航与位置服务成为亟待拓展的领域。泛在即在复杂的非暴露空间环境中依然能够实现任意位置的导航与位置服务，精准即根据用户需求提供高精度的非暴露空间定位服务，连续即实现室内外无缝衔接的导航定位，智能即根据非暴露空间环境的变化实时优化导航与位置服务，提供个性化、智能化的解决方案。

(二)产业链结构

产业结构趋于成熟，自主可控、良性发展的内循环生态基本形成。非暴露空间位置服务产业是在室内、地下等非暴露环境，以地理信息系统（GIS）、高精度导航定位、高精度空间信息感知、融合、表达等技术为基础，提供精准位置信息的高技术服务业。非暴露空间位置服务产业链可分为上、中、下游三个环节，其中上游为基础软硬件、数据采集、辅助设备生产研发环节，中游为终端产品、系统集成产品的开发与应用环节，下游为基于技术和产品的应用与服务环节。

产业链上游基础软硬件、数据采集、设备生产研发环节，包括定位芯片、传感器模块、存储芯片等核心硬件，芯片和传感器的精度决定了非暴露空间定位的精度和用户体验性；数据采集及处理主要涉及遥感数据、二维地图数据、三维地图数据等GIS基础数据类型；基础软件包括GIS软件、定位算法开发等，其中GIS基础软件市场长期被以ESRI（美国环境系统研究所公司，ArcGIS系列软件是其代表性产品）为代表的国外厂商占据。近年来我国超图软件SuperMap、中地数码MapGIS等国产GIS基础软件厂商在国内的市场份额已超越国外厂商，2021年，SuperMap位居全球GIS市场份额第三、亚洲GIS市场份额第一；辅助设备主要包括测绘设备、基站、终端设备、网络设备等，是非暴露空间位置服务产业的重要组成部分。

产业链中游终端产品和系统集成产品的开发与应用环节，参与主体主要为数据地图供应商、定位解决方案供应商、GIS应用开发商、应用服务提供商、室内地图引擎产品以及时空大数据平台等。数据地图供应商融合GIS和BIM技术实现空间数字化，负责提供非暴露空间定位区域测量以及基础地理信息、室内地图和相关兴趣点（POI）等数据采集，并以2D/3D电子地图产品、SDK地图开发包、二次开发API调用接口等形式为应用开发提供数据来源。定位解决方案提供商为商业定位系统开发商提供集成了终端、网络（基站）设备、定位算法、地图展示、上层应用开发等系统组件的技术解决方案和综合实现方案，根据需求对非暴露空间定位系统进行设计、调试和维护，并提供相应的软件开发工具包和应用程序接口，承担硬件提供商、地图/算法开发商和应用开发商之间的协调和沟通功能。应用服务提供商通过开发非暴露空间位置服务应用，进一步挖掘位置数据价值，打造服务平台，拓宽产品覆盖场景。

产业链下游为基于技术和产品的应用与服务环节，涉及公共安全、智慧城市、智慧医疗、智能制造、智慧城轨、交互感知等多种应用领域，参与主体包括机场、商场、城轨等商业生活场馆及运营者、消费者等B端及C端用户。

图1  非暴露空间位置服务产业链结构

资料来源：赛迪智库整理

(三)产业发展现状

市场规模增速稳定，产业规模化应用水平提高。2021年，智能手机和智能穿戴设备推动大众领域应用全面突破，北斗地基增强信息已进入智能手机，可实现米级定位。2021年国内智能手机出货量中支持北斗的已达3.24亿部，占国内智能手机总出货量的94.5%，产业规模化应用水平显著提高。根据中国卫星导航定位协会发布的《2022中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》，2021年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达到4690亿元，同比增长16.3%，近三年产业市场规模增速相对稳定。据中国地理信息产业协会数据，2020年我国地理信息产业产值为6890亿元，同比增长6.4%，“十三五”期间我国地理信息产业总产值复合增长率为13.9%，未来仍将保持高速增长态势。

图2  近十年我国卫星导航与位置服务产业市场规模及增速

数据来源：中国卫星导航定位协会，赛迪智库整理

“元宇宙”时代到来激发非暴露空间位置服务需求，未来市场规模将超千亿。随着“元宇宙”的发展以及城市数字化转型的持续推进，精准定位技术能够提供现实世界在虚拟空间的真实反馈，满足未来人类对沉浸式交互体验不断升级的需求。高精度空间位置信息是城市数字孪生实现的重要基础，非暴露空间已成为新时代地图学及空间信息应用的一片蓝海。预期非暴露空间位置服务产业未来约占导航与定位产业1/3~1/4的市场规模、地理信息产业1/5的市场规模，到2025年产业市场规模有望达到5000亿元。

 1.数据来源：据赛迪智库2021年《非暴露空间导航与位置服务产业市场分析报告》，2025年我国卫星导航与位置服务总体产值有望达到8000~10000亿元，其中非暴露空间约占3000亿元市场规模。

2. 据测算，2025年我国地理信息产业规模有望达到10000亿元，其中非暴露空间约占2000亿元市场规模。

重点区域以传统优势融合区域经济发展战略，集群化发展态势愈加明显。2021年，国内五大重点产业区域卫星导航与位置服务产业实现总体产值3535亿元，在全国占比75.4%。其中，京津冀地区卫星导航与位置服务产业的总体产值达到1009亿元，占比21.5%，同比增长16.5%，产值规模在五大区域中排名第一；珠三角地区总体产值达到967亿元，占比20.6%，同比增长17.7%；长三角地区总体产值达到706亿元，华中地区总体产值达到469亿元，西部地区总体产值达到384亿元，分别占比15.1%、10.0%、8.2%。

紧抓北斗全面建成重大机遇，国内产业发展政策环境持续优化。当前北斗规模化应用进入市场化、产业化、国际化发展的关键阶段，我国加强系统谋划和顶层设计，出台了一系列推动北斗产业发展的政策文件，非暴露空间产业发展迎来重大机遇。2021年7月，工信部等十部门出台《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》，提出加快提升端到端网络切片、边缘计算、高精度室内定位等关键技术支撑能力，重点支持建设与5G结合的室外北斗高精度定位、室内5G蜂窝独立定位等共性技术平台。2021年9月，工信部等八部门出台《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021-2023年）》，指出突破高精度定位等关键核心技术，加强高可靠、广覆盖的北斗定位和高精度室内定位技术研发，进一步提升高性能、通用化的物联网感知终端供给能力。2022年1月，工信部出台了《关于大众消费领域北斗推广应用的若干意见》，针对大众消费领域应用需求，要求突破融合卫星/基站/传感器的室内外无缝定位等关键技术，加快推进高精度、低功耗、低成本、小型化的北斗芯片及关键元器件研发和产业化，打造室内外无缝连续定位服务体系。

关键标准体系出台，行业协同发展有序推进。截至目前，全国北斗卫星导航标委会已累计发布北斗领域国家标准32项、专项标准56项，有力支撑产品制造、工程建设、运行维护，推动北斗规模化应用和产业化发展。2020年9月，中国卫星导航定位协会发布《非暴露空间超宽带安全应急定位系统技术规范》团体标准，2021年6月《城市轨道交通非暴露空间电子地图标准》、《非暴露空间环境空间数字化采集技术规范》、《非暴露空间建筑信息模型生产技术规范》等3项非暴露空间系列团体标准成功立项，持续推进非暴露空间高精度空间信息感知、融合、表达的关键技术及规范化应用的发展。2022年3月《北斗卫星导航标准体系（2.0版）》发布，旨在进一步推动北斗标准化工作科学发展，加快北斗系统全球化服务、规模化应用、产业化发展的步伐，《工业互联网基于5G网络的工业室内定位技术要求》等相关行业标准正在加紧制定。中国通信标准协会、精准定位联盟、室内定位生态联盟等国内相关协会、产业联盟相继发力，开展技术研究、原型产品、生态共建、团体标准等方面工作，共同推进产业高质量发展。

各方资源集聚共进，国家重点项目有力支持，产业支撑能力加速构建。一方面，产业投融资热度高涨。2019年室内定位技术服务提供商十域科技获得数千万元融资，2021年上海方位角数据科技有限公司完成近亿元天使轮融资，大量资金资源汇集以加强技术研发与产品落地。另一方面，国家重点研发项目持续推进，加强共性技术攻关。“十四五”国家重点研发计划“地球观测与导航”重点专项，明确将地下大空间高精度定位导航与控制技术作为共性关键技术，列入先进定位导航授时关键技术的重点研究方向，提出针对当前WiFi、Zigbee、UWB等技术无法实现地下大空间内人员及无人驾驶装备的精确定位导航问题，着力突破地下大空间复杂电磁环境下信号传输模型、数字孪生地图、规模可伸缩自主定位导航授时（PNT）系统组网、高精度定位等关键技术。

(四)产业发展趋势

智能化需求将加速非暴露空间导航与定位技术应用。未来，基于数字孪生的智慧城市建设，将实现城市全要素数字化和虚拟化，城市全状态实时可视化，城市管理决策协同智能化，形成物理维度上的实体世界和信息维度上的虚拟世界同生共存、虚实交融的城市发展新格局，必将带来更多不同领域、不同业务应用的智能化需求服务。一方面，非暴露空间场景往往会发生变动，包括环境变动、主体对象变动、业务变动等，需要更加智能化的产品，有效解决数据更新问题，快速高效的实现非暴露空间环境变化投影，不断提升时效性，提供更加优质高效的基础资源保障。另一方面，非暴露空间高精度定位将作为未来一体化网络的重要支撑，以高度一体化实现全维度的主体信息表达，提供现实主体在虚拟世界的完整表达和精确传递，满足不同领域、不同业务需求的一体化定位服务。

发展高精度、低成本、普适化的融合定位技术和自主GIS平台，实现暴露空间/非暴露空间无缝位置服务。随着非暴露空间复杂性提高，产业应用场景大部分集中在商业、智慧城市建设等领域，在定位技术和解决方案的选择上要兼顾定位精度与商业成本，亟需研发关键定位技术，突破技术瓶颈，优化智能算法，引入人工智能、神经网络、机器学习等创新算法，探索低成本、高精度、普适化的定位技术。在无缝一体化导航定位需求下，虽然当前已有蓝牙、UWB、WiFi、无线蜂窝、红外等多种定位技术作为卫星定位的补充提供定位能力，但多种定位技术之间缺乏有机和深层次应用的融合，仅能解决定位精度或者定位范围等单方面问题，缺乏一种能够将多种定位技术融合的全面化、系统化、层次化的定位技术框架，从而无缝解决非暴露空间环境信号遮挡问题，有效实现特定区域的人或物体的位置定位。发展基于北斗技术的无缝定位导航服务，融合多源混合智能导航与定位能力，开发基于云GIS、三维GIS、BIM等技术的自主GIS平台软件，与B5G/6G、低轨网络等技术深度协同，必将有效构建暴露空间/非暴露空间混合智能定位与天地协同位置服务系统，已成为重要的发展趋势。

二、非暴露空间技术发展动向

(一)单一定位技术发展动态

1、UWB定位技术：定位精度高、抗干扰能力强、安全性好

UWB（Ultra Wide Band，超宽带）是一种利用纳秒至亚纳秒级的超窄脉冲信号进行数据传输，基于到达时间差定位法（Time Difference of Arrival, TDOA）、飞行时间测距法（Time of Flight, TOF）、到达角度定位法（Angle of Arrival, AOA）等原理实现精准定位的技术。UWB技术早期主要用于军事雷达及军用通信领域，直至2002年美国联邦通信委员会开放3.1-10.6 GHz频段为UWB民用频段，解除了UWB技术在民用领域的限制。2008年我国工信部正式颁布《超宽带（UWB）技术频率使用规定》，规定UWB发射信号带宽至少500 MHz，目前我国使用的频段主要集中在6-9 GHz。

UWB技术具备几大优势：一是定位精度高，UWB技术采用GHz量级频域带宽的信号，具有纳秒级时域脉冲和极高的时间分辨率，能够获得较高的时间测量精度，是实现高精度定位的基础。UWB技术能够实现亚米甚至厘米级的定位精度，而根据实际使用状况，精度还能进一步缩小至毫米级别，远超蓝牙5.0配合WiFi所能达到的定位精度。此外，UWB的频谱范围与常用的无线通信信号不易干扰，能够较好地与蓝牙、NFC等其他无线通信技术融合共存；二是抗干扰能力强，由于超宽带窄脉冲的信号特点，UWB能够抵抗多路径效应，不易受反射/折射信号和噪声干扰，因此在非暴露空间中常见的信号反射、多路径效应等情况下仍能实现厘米级定位精度，同时UWB信号的抗衰减能力和穿透能力较强，被认为是非暴露空间精准定位的重要选择；三是安全性高，基于IEEE 802.15.4a和IEEE 802.15.4z国际标准的UWB技术，具备在物理层的关键安全扩展，如加密和随机数生成等，使其成为一种具有天然的安全性能的精准测距技术，以阻止攻击访问；四是传输速率高，UWB技术的较大带宽能够保证100 Mb/s以上的传输速率；五是功耗低，UWB技术使用周期性的脉冲信号发送数据，信号占空比低，脉冲持续时间短，避免了发送连续载波所需的大量功耗，UWB设备功率约为蓝牙设备功率的1/20。UWB技术凭借穿透力强、功耗低、安全性高，特别是高精度等特性，主要用于低功耗数据快速传输、高精度的人/物实时定位跟踪与导航，有效弥补GNSS技术在打造高精度、一体化的非暴露空间定位基础设施应用的缺陷，但仍存在芯片研发难度高、投入成本大等发展问题。

凭借精准定位的特性，UWB技术近年来逐步进入主流消费电子和汽车电子领域。在消费电子领域，苹果公司2019年发布的新款iPhone全系列以及2020年推出的物品追踪设备AirTag均搭载了集成UWB技术的苹果自研U1芯片，进一步提升了手机导航和物品跟踪的定位精度。AirTag本质是一种基于UWB技术的近距离寻向和高精度定位产品，U1芯片作为苹果生态的一部分，未来将持续增强iOS生态下精准查找、虚拟现实、增强现实等应用体验。除苹果外，三星、谷歌、华为、小米等企业已先后布局UWB定位技术。在汽车电子领域，2021年7月，全球车联网联盟明确提出将UWB技术与蓝牙结合纳入数字钥匙解决方案。近年来，路虎、宝马、奥迪、现代、蔚来等车企先后发布了搭载UWB数字钥匙的车型，打造基于UWB技术的高精度车辆定位导航功能，推动智慧出行生态建设。2019年，HID Global、博世、恩智浦、三星等企业联合组建了FiRa（Fine Ranging）联盟，共同培育UWB行业生态，推进UWB技术普及。目前包括小米、OPPO、清研讯科、欧菲光、信维通信、联睿电子、浩云科技、环旭科技、精位科技、全迹科技等在内的多家国内企业已加入FiRa联盟。

2、5G UTDOA技术：终端要求低，定位精度较高

5G UTDOA（Uplink Time Difference of Arrival, 上行到达时差）是一种新定义的5G定位技术，该技术采用多基站协同，根据终端（即手机、平板、车载设备等）发送的上行参考信号到达不同5G高精度基站天线的时间差，测算出终端到不同基站的距离差，最终计算定位出该终端的位置坐标。该技术对终端要求低，但对多基站的同步性具有很高要求。近年来，多款基于5G UTDOA技术的商用高精度定位方案发布。2021年12月，中兴通讯与中国移动共同完成了全国首个基于R16标准的5G UTDOA高精度定位方案商用验证，实现了优于2米的非暴露空间高精度定位。

图3  5G UTDOA定位技术原理工作原理示意图

资料来源：赛迪智库整理