Спутниковая навигационная система (GNSS), являющаяся основным компонентом национальной информационной инфраструктуры, глубоко проникла во многие ключевые области, такие как оборонная промышленность, аэрокосмическая промышленность, интеллектуальный транспорт и Интернет вещей. Точность позиционирования, надежность и антиинтерференционная способность напрямую определяют безопасность и эффективность применения в нижнем течении. С полной сетью четырех основных навигационных систем в мире, ускоренным развертыванием низкоорбитальных спутниковых созвездий, а также крупномасштабным приземлением новых приложений, таких как автономное вождение и беспилотные летательные аппараты, условия работы спутникового навигационного оборудования становятся все более сложными. Традиционные одноосные и низкодинамические симуляционные испытания затрудняют удовлетворение строгих требований к проверке производительности. Технология многоосных симуляционных испытаний открывает взрывной рост и становится основной поддержкой для содействия высококачественному развитию индустрии спутниковой навигации.

I. Промышленный контекст: итерация технологий испытаний с обратным давлением для модернизации спутниковой навигации

В настоящее время индустрия глобальной спутниковой навигации находится на решающем этапе перехода от « системного строительства» к « улучшению сервиса» и « адаптации сцены», и двойные изменения совместно способствуют модернизации спроса на тестирование. С одной стороны, сама навигационная система продолжает итерацию, Beidou III, GPS、 Система Galileo и другие системы постепенно внедряют новую частотную точку, новый метод модуляции, « многомодовый многочастотный» становится стандартом терминала, в то время как низкоорбитальное спутниковое интернет - созвездие (например, Starlink, китайская программа « National Network») оснащено навигационной усилительной нагрузкой, способствует развитию « низкоорбитальной координации средней школы, телеинтеграции связи», что значительно повышает сложность навигационных сигналов. С другой стороны, сценарии применения вниз по течению продолжают расширяться, от традиционной автомобильной навигации, позиционирования мобильного телефона до высокоуровневых сцен, таких как автономное вождение класса L3 / L4, гиперзвуковые летательные аппараты, высокоточное картографирование, инспекция беспилотных летательных аппаратов и т. Д., Эти сцены предъявляют беспрецедентные требования к динамическим характеристикам навигационного оборудования, антиинтерференционной способности и точности слияния с несколькими датчиками.

Традиционные испытания спутниковой навигации в основном основаны на одноосном статическом моделировании, только для проверки характеристик позиционирования оборудования в одном направлении и стабильном состоянии, не могут имитировать многомерные изменения положения носителя в фактической работе (например, тангаж, поперечный крен, рыскание) и сложные траектории движения, что приводит к большому отклонению результатов испытаний от реальных сценариев работы, трудно обнаружить потенциальные скрытые опасности оборудования в динамической среде. В этом контексте многоосная аналоговая тестовая технология, которая может имитировать многомерное состояние движения и воспроизводить сложные сцены, стала ключом к устранению узких мест в тестировании и обеспечению производительности навигационного оборудования, а ее рыночный спрос демонстрирует устойчивый и быстрый рост.

С точки зрения размера рынка, глобальный рынок симуляторов GNSS превысил 210 миллионов долларов США в 2025 году и, как ожидается, достигнет 527 миллионов долларов США к 2035 году, среднегодовые совокупные темпы роста достигнут 961%, в том числе многоосные симуляторы, связанные с сегментом высокого класса, темпы роста значительно выше, чем в среднем по отрасли; Показатели китайского рынка еще более заметны, рынок симуляторов сигналов GPS в 2025 году составляет около 1,85 млрд. юаней, среднегодовые темпы роста в период с 2025 по 2030 год остаются на уровне около 12,3%, рост спроса на многоосное моделирование стал одним из основных драйверов.

II. Основные движущие силы роста спроса на многоосное моделирование

Многоосное моделирование (в основном трехосное моделирование, может обеспечить синхронное моделирование в трех направлениях тангажа, поперечного крена и рыскания, а некоторые высококачественные продукты могут быть расширены до многоосной связи) Вспышка спроса не является результатом действия одного фактора, а неизбежным результатом сочетания нескольких сил, таких как итерация технологий, модернизация сцены, руководство политикой и рыночная конкуренция.

(1) Расширение сцены применения высокого класса, принудительное обновление точности тестирования

В качестве основной позиции для многоосного моделирования потребностей оборонная промышленность и аэрокосмическая промышленность продолжают высвобождать свои жесткие потребности. В контексте современной информационной войны, бортовые, бортовые и бортовые навигационные системы должны поддерживать стабильное позиционирование в условиях высокой скорости, высокой мобильности и сильных помех, многоосное моделирование может точно воспроизводить сложные изменения положения и динамические траектории летательного аппарата, проверять стабильность работы навигационного оборудования в экстремальных условиях, поэтому объем закупок многоосных симуляторов военного класса продолжает расти, в 2023 году объем закупок отечественных симуляторов военного класса увеличился на 34,6% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, из которых доля многоосных высокодинамических моделей значительно увеличилась. В области аэрокосмической промышленности, China Commercial Aircraft C919, ракета - носитель нового поколения и низкоорбитальное спутниковое созвездие, широко используются высокоточные трехосные симуляционные роторы, используемые для тестирования спутниковой нагрузки, проверки навигационной системы летательного аппарата, высокая цена за единицу модели, как правило, превышает 2 млн. юаней, и спрос продолжает расти.

В гражданской сфере масштабирование автономного вождения и беспилотных летательных аппаратов превратилось в важный полюс роста спроса на многоосное моделирование. Проникновение самоуправляемых транспортных средств класса L2 и выше достигло 38%, Ожидается, что к 2030 году превысит 70%, Такие транспортные средства должны полагаться на позиционирование слияния жесткой связи GNSS и IMU (инерциальная измерительная единица), Многоосное моделирование может синхронизировать сигналы GNSS с трехосным ускорением, информацией о углу направления, точной проверкой надежности метода конвергенции, а также точностью позиционирования транспортного средства в динамических сценариях, таких как повороты, ухабистые и резкие ускорение. В настоящее время более 80% тестовых платформ автономного вождения основных отечественных транспортных средств оснащены многоосным аналоговым оборудованием, поддерживающим высокоточное моделирование позиционирования. В области беспилотных летательных аппаратов высокоточный трехосный симуляционный ротор стал основным оборудованием для тестирования систем управления полетом / инерциальной навигации, имитируя изменения положения во время полета БПЛА и обеспечивая надежную поддержку для его комплексной оценки производительности.

(2) Развитие интеграции навигационных технологий, повышение сложности испытаний

В настоящее время спутниковая навигация эволюционирует от позиционирования одного сигнала к позиционированию слияния с несколькими датчиками « GNSS + IMU + Vision SLAM + Ladar», этот режим слияния может компенсировать недостатки одного метода навигации и повысить надежность позиционирования в сложной среде, но также значительно увеличил сложность тестирования. Многоосное симуляционное тестирование может обеспечить синхронное моделирование навигационных сигналов, измерение инерции, изменение положения, идеальное соответствие требованиям тестирования для слияния и позиционирования с несколькими датчиками, может одновременно проверять производительность нескольких звеньев, таких как прием сигналов GNSS, сбор данных IMU и обработка алгоритмов слияния, и становится необходимым средством тестирования в процессе разработки и производства интегрированного навигационного оборудования.

Кроме того, распространение антиинтерференционных и антимошеннических технологий также способствовало росту спроса на многоосное моделирование. По мере того, как электромагнитная среда становится все более сложной, Риск помех, с которым сталкивается навигационное оборудование, продолжает улучшаться, Многоосное моделирование может имитировать сложные сценарии, такие как сильные помехи, обман сигнала, эффект с несколькими диаметрами и т.д. Проверка помех и возможности распознавания сигналов оборудования, эта потребность особенно заметна в таких областях, как оборона и связь - например, базовая станция 5G полагается на сигналы GNSS, необходимо проверить стабильность модуля часов базовой станции в условиях слабых сигналов и помех с помощью многоосного моделирования, и требуется, чтобы аналоговое оборудование имело возможность тестирования точности синхронизации времени на уровне 10ns. В то же время программное обеспечение определяет применение технологии радиосвязи (SDR) в области навигации, что позволяет многоосному симулятору гибко настраивать сигнальную систему с помощью программного обеспечения, адаптироваться к требованиям тестирования различных созвездий и различных частотных точек, что еще больше повышает его прикладную ценность.

(3) Политическое руководство и замена национализации, стимулирование жизнеспособности рынка

Крупнейшие страны мира классифицируют индустрию спутниковой навигации как новую стратегическую отрасль, обнародовав ряд политических мер по содействию ее технологической модернизации и автономному контролю. Четырнадцатый пятилетний план Китая и план перспективных целей на 2035 год четко предусматривают создание глобальной, безопасной и надежной космической информационной сети, уделяя особое внимание поддержке локализации научно - исследовательского и испытательного оборудования для основных технологий спутниковой навигации, обеспечивая адекватную политическую поддержку и финансовую поддержку многоосной аналоговой промышленности. Руководствуясь политикой, отечественные научно - исследовательские институты и предприятия увеличили инвестиции в исследования и разработки многоосной аналоговой технологии, постепенно нарушая монополию иностранных производителей (таких как Spirent и Keysight) на рынке высокого класса, способствуя повышению производительности и снижению стоимости отечественных многоосных симуляторов, что еще больше стимулировало рыночный спрос.

С точки зрения прогресса локализации, более 20 предприятий в Китае имеют возможность многосистемного многочастотного высокодинамического моделирования, динамический диапазон некоторых высококачественных продуктов может достигать ускорения ±10g и угловой скорости ±1000° / с, может удовлетворить потребности в экстремальных испытаниях, таких как гиперзвуковые летательные аппараты, на рынке среднего и низкого уровня уже обладает сильной конкурентоспособностью, процесс замены отечественного производства продолжает ускоряться, что приводит к росту спроса на закупку многоосного аналогового оборудования. В то же время страны вдоль « Пояса и пути» ускоряют строительство инфраструктуры спутниковой навигации, растет спрос на экономичные и модульные многоосные тренажеры, что предоставляет отечественным предприятиям обширное пространство на зарубежных рынках.

(4) Эффективность тестирования и оптимизация затрат, повышение соотношения цены и качества многоосного моделирования

По сравнению с реальными транспортными средствами на открытом воздухе, реальными летными испытаниями, многоосные симуляционные испытания имеют значительные преимущества, такие как сильная управляемость, высокая эффективность тестирования и низкая стоимость. Испытания на открытом воздухе ограничены погодой, местом проведения, правилами и другими факторами, длительным периодом тестирования, высокой стоимостью и сложностью воспроизведения экстремальных сцен; Многоосное моделирование может точно воспроизводить различные сложные сценарии в лабораторной среде, Может быстро завершить проверку производительности оборудования, выявление неисправностей и итеративную оптимизацию, значительно сократить цикл исследований и разработок, снизить затраты на тестирование - например, автономный испытательный автомобиль в течение цикла разработки должен проводить сотни часов симуляции сигнала GNSS, многоосное аналоговое оборудование может повысить эффективность этого процесса более чем на 30%, одновременно снижая затраты на наружное тестирование более чем на 50%.

Кроме того, интеллектуальное и модульное обновление многоосного аналогового оборудования еще больше повышает его рентабельность. Современные многоосные симуляторы используют программную архитектуру, поддерживающую многофакторное моделирование, внешнее управление API и пользовательский импорт сигналов, устройство может реализовать функции нескольких традиционных симуляторов, в то же время с возможностью моделирования замкнутого цикла в реальном времени, задержкой до 5 мс, может удовлетворить крупномасштабные и эффективные требования к тестированию, становится важным выбором для предприятий для снижения эффективности.

Основные сценарии применения и состояние развития многоосной аналоговой технологии

В настоящее время технология многоосного моделирования широко используется в оборонной промышленности, аэрокосмической промышленности, интеллектуальном транспорте, высокоточном картографировании и других областях, формируя диверсифицированную модель применения, в то же время технический уровень также продолжает итерационную модернизацию, в направлении высокой точности, высокой динамики, интеллекта и интеграции.

(i) Основные сценарии применения

1.   Сфера оборонной промышленности: в основном используется для испытаний характеристик бортовых, корабельных и бортовых навигационных систем, моделирования изменений положения вооружения и техники в высокоскоростных маневрах, сложной электромагнитной среде, проверки точности позиционирования, помехоустойчивости и надежности навигационного оборудования, обеспечения его стабильной работы в условиях поля боя; В то же время он используется для тестирования индивидуального навигационного оборудования и военных беспилотных летательных аппаратов для повышения боевой способности оборудования.

2.   Аэрокосмическая область: Применяется для моделирования спутников на орбите, проверки навигации при запуске ракет, сертификации летной годности бортового оборудования гражданской авиации, а также для испытаний низкоорбитальных спутниковых группировок, многоосного моделирования для воспроизведения изменений положения полета и орбиты летательного аппарата, проверки способности навигационной системы к совместной работе с другими нагрузками и обеспечения бесперебойной реализации аэрокосмических миссий.

3.   Область интеллектуального транспорта: Сосредоточьтесь на испытаниях интегрированного позиционирования автономных транспортных средств, имитируйте изменения положения транспортного средства в городских каньонах, высокоскоростном движении, сложных дорожных условиях, проверьте точность позиционирования и стабильность системы жесткой связи GNSS / IMU, а также используйте для тестирования производительности бортовых навигационных терминалов, чтобы улучшить пользовательский опыт продукта; Кроме того, он также используется для тестирования навигационной системы для интеллектуального железнодорожного движения, чтобы обеспечить безопасность движения поездов.

4.   Другие области: в области высокоточного картографирования, для тестирования точности позиционирования картографических приборов, моделирования изменения положения картографического оборудования в сложной местности, повышения точности картографических данных; В области Интернета вещей, носимых устройств, для тестирования производительности небольших навигационных терминалов для удовлетворения потребностей в тестировании с низким энергопотреблением и небольшим объемом; В области научных исследований и образования обучение и исследования и разработки технологий спутниковой навигации обеспечивают поддержку технологических инноваций.

(II) Состояние технологического развития

В настоящее время технология многоосного моделирования сформировала относительно зрелую промышленную систему, основные технологии продолжают прорываться, производительность продукта продолжает улучшаться. С точки зрения точности, точность положения высококачественного многоосного симулятора достигла углового секундного уровня, может точно воспроизводить небольшие изменения положения носителя, чтобы удовлетворить потребности тестирования высокоточного навигационного оборудования; С точки зрения динамических характеристик, некоторые продукты могут достигать диапазона угловых скоростей ±1000 ° / с, диапазона ускорения ±10 g, могут имитировать экстремальные динамические сценарии, такие как гиперзвуковые летательные аппараты; Что касается синхронизации, то был реализован синхронный выход сигналов GNSS, данных инерционных измерений и данных о положении, точность синхронизации достигла микросекундного уровня, что соответствует требованиям теста слияния с несколькими датчиками.

В то же время технология многоосного моделирования модернизируется в направлении интеллекта и интеграции. Интеллектуальный аспект, в сочетании с искусственным интеллектом, технологией больших данных для достижения автоматической генерации тестовых сцен, автоматического анализа тестовых данных и диагностики неисправностей, повышения эффективности тестирования; Что касается интеграции, то многоосное моделирование сочетается с такими функциями, как моделирование радиочастотных помех, моделирование окружающей среды (высокая и низкая температура, влажность) и т. Д., Чтобы сформировать полномасштабное и полномасштабное тестовое решение для удовлетворения комплексных потребностей в тестировании сложных навигационных устройств - например, симулятор GNSS Dester Safran может синхронизировать сигналы GNSS, данные IMU и возможности тестирования RTK, а многомерное тестирование может быть завершено без дополнительного оборудования, что обеспечивает интеграцию и упрощение тестовой системы.

Но в то же время в отрасли также есть некоторые короткие пластины: во - первых, высокопроизводительные основные компоненты (такие как высокопроизводительные FPGA, высокостабильные кристаллические вибрации, радиочастотные чипы) по - прежнему частично зависят от импорта, существует риск « застрять в шеи»; Во - вторых, отечественные предприятия в высококачественном многоосном аналоговом оборудовании алгоритмической оптимизации, возможности моделирования сцены и иностранные производители по - прежнему имеют разрыв; В - третьих, стандарты тестирования еще не унифицированы, различные области, различные предприятия имеют большие различия в требованиях к тестированию, что приводит к недостаточной универсальности многоосного аналогового оборудования, увеличивая затраты на тестирование предприятий.

Проблемы отрасли и будущие тенденции

(i) Основные вызовы

1.   Высокий технологический порог: многоосное моделирование включает в себя механическое проектирование, электронное управление, навигационное моделирование, программные алгоритмы и многие другие области, высокая техническая сложность, возможности исследований и разработок предприятий, высокие требования к интегральной способности, большинство отечественных предприятий по - прежнему сосредоточены на рынке среднего и низкого уровня, исследования и разработки высококачественных продуктов сложнее, трудно удовлетворить потребности в тестировании высокого уровня в области национальной обороны, аэрокосмической промышленности и других областях; В то же время технология моделирования антиинтерференционных и высокодинамических сценариев по - прежнему нуждается в дальнейших прорывах, а подлинность и точность тестирования должны быть улучшены.

2.   Основные компоненты зависят от импорта: высокопроизводительные FPGA, радиочастотные чипы, высокостабильные кристаллические вибрации и другие основные компоненты являются ключом к многоосному аналоговому оборудованию, в настоящее время производительность соответствующих компонентов в Китае и передовой уровень за рубежом по - прежнему имеют разрыв, некоторые высококачественные компоненты зависят от импорта, не только увеличивают стоимость продукции, но и имеют риски безопасности цепочки поставок, ограничивают высококачественное развитие отечественного многоосного аналогового оборудования.

3.   Стандарты тестирования не являются единообразными: в настоящее время в мире не сформирован единый многоосный аналоговый тестовый стандарт, показатели испытаний в различных областях применения, методы тестирования сильно различаются, что приводит к совместимости многоосного аналогового оборудования, недостаточной универсальности, предприятиям необходимо в соответствии с потребностями различных клиентов для проведения институциональной разработки, увеличивает затраты на исследования и разработки и циклы, а также не способствует масштабному развитию отрасли; В то же время система сертификации испытаний несовершенна, что влияет на признание рынка отечественного оборудования.

4.   Усиливается рыночная конкуренция: с ростом спроса на многоосное моделирование отечественные и зарубежные предприятия увеличили свои инвестиции, рыночная конкуренция становится все более ожесточенной. Иностранные производители благодаря технологическим преимуществам, преимуществам бренда, занимают доминирующее положение на рынке высокого класса; Количество отечественных предприятий быстро растет, конкуренция на рынке среднего и низкого уровня нагревается, некоторые предприятия захватывают рынок посредством конкуренции по низким ценам, что приводит к снижению общей рентабельности отрасли, что не способствует инвестициям в технологические исследования и разработки и модернизации промышленности.

(II) Будущие тенденции развития

1.   Высокая точность, высокая динамика, высокая интеграция становятся основным направлением: по мере того, как применение вниз по течению постоянно улучшает требования к производительности навигационного оборудования, многоосное аналоговое оборудование будет еще больше улучшать точность положения, динамические характеристики и точность синхронизации, в то же время в направлении миниатюризации, интеграции, достижения многофункциональной интеграции для удовлетворения потребностей тестирования различных сценариев; Например, многоосное моделирование и моделирование радиочастотных помех, моделирование окружающей среды, сбор данных и другие функции интегрированы, чтобы сформировать интегрированную тестовую платформу, повысить эффективность и удобство тестирования, в то же время уменьшить объем оборудования, адаптироваться к требованиям портативного тестирования.

2.   Ускорение локализации замещения, непрерывный прорыв в основных технологиях: при поддержке политики и рыночном спросе отечественные предприятия увеличат инвестиции в исследования и разработки ключевых технологий, таких как основные компоненты, оптимизация алгоритмов и моделирование сценариев, постепенно прорвутся через иностранные технологические монополии и повысят производительность и конкурентоспособность отечественного многоосного аналогового оборудования; В то же время, усилить сотрудничество в области производства, исследований и исследований, содействовать преобразованию технологических достижений, ускорить процесс локализации атомных часов чипового класса, отечественных FPGA и других основных компонентов, обеспечить безопасность цепочки поставок, содействовать проникновению отечественного оборудования на рынок высокого класса, ожидается, что в ближайшие 5 - 10 лет доля отечественного высококачественного многоосного симулятора на рынке значительно возрастет до более чем 50%.

3.   Интеллектуальная, цифровая трансформация углубляется: в сочетании с искусственным интеллектом, большими данными, облачными вычислениями и другими технологиями, многоосное аналоговое оборудование будет осуществлять интеллектуальное обновление, способное автоматически генерировать тестовые сцены, оптимизировать тестовые программы, анализировать тестовые данные, повышать эффективность и точность тестирования; В то же время технология цифровых близнецов будет широко использоваться в многоосном симуляционном тестировании, создании виртуальных тестовых сцен, реализации синергии между виртуальным тестированием и физическим тестированием, дальнейшем сокращении цикла исследований и разработок, снижении затрат на тестирование; Кроме того, создание облачной тестовой платформы станет тенденцией для реализации дистанционного и масштабного многоосного аналогового тестирования для удовлетворения потребностей предприятий в массовом тестировании.

4.   Стандарты тестирования постепенно унифицируются, стандартизированное развитие отрасли: по мере того, как отрасль продолжает созревать, Китай и зарубежные страны будут постепенно продвигать разработку и унификацию многоосных стандартов симуляционного тестирования, уточнять показатели испытаний, методы тестирования и процессы сертификации в различных областях применения, повышать универсальность и совместимость оборудования, содействовать масштабному и стандартизированному развитию отрасли; В то же время отраслевые ассоциации будут играть роль связующего звена, содействовать технологическим обменам и сотрудничеству между предприятиями, регулировать порядок конкуренции на рынке, повышать общее качество и конкурентоспособность отрасли, содействовать скоординированному развитию многоосной аналоговой промышленности и прикладной индустрии спутниковой навигации ниже по течению.

5.   Сценарии применения продолжают расширяться, рыночный спрос еще больше высвобождается: при непрерывной популяризации технологии спутниковой навигации, сценарий применения многоосного моделирования будет дополнительно расширен, в дополнение к традиционным областям национальной обороны, аэрокосмической промышленности, интеллектуального транспорта, а также будет проникать в точное сельское хозяйство, мониторинг стихийных бедствий, морское судоходство, носимое оборудование и другие области; В то же время развитие новых технологий, таких как низкоорбитальная спутниковая навигация и телеинтеграция связи и наведения, создаст новый спрос на испытания и будет способствовать устойчивому росту рынка многоосного моделирования. Ожидается, что к 2030 году объем рынка, связанного с многоосным моделированием в Китае, превысит 1,5 млрд. юаней и станет основным полюсом роста в области тестирования спутниковой навигации.

V. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Модернизация тестирования спутниковой навигации является важной гарантией для содействия высококачественному развитию индустрии спутниковой навигации, а многоосное моделирование как ядро высококачественной технологии тестирования, рост спроса является результатом итерации технологий, модернизации сценариев, руководства политикой и конкуренции на рынке. В настоящее время технология многоосного моделирования вступила в период быстрого развития, ее применение в оборонной промышленности, аэрокосмической промышленности, интеллектуальном транспорте и других областях становится все более широким, что стало ключевой поддержкой для устранения узких мест в испытаниях навигационного оборудования и повышения производительности продукции.

Несмотря на то, что промышленность по - прежнему сталкивается с такими проблемами, как высокий технологический порог, зависимость от импорта основных компонентов и несогласованные стандарты тестирования, многоосная аналоговая индустрия откроет более широкое пространство для развития с ускорением локализации и замещения, непрерывным прорывом в основных технологиях и углублением интеллектуальных и цифровых преобразований. В будущем технология многоосного моделирования будет непрерывно модернизироваться в направлении высокой точности, высокой интеграции и интеллекта, а глубокая интеграция с применением спутниковой навигации в нижнем течении будет не только способствовать повышению производительности спутникового навигационного оборудования, но и оказывать мощную поддержку автономному контролируемому и высококачественному развитию космической информационной индустрии Китая, чтобы помочь нашей стране занять более выгодное положение в области глобальной спутниковой навигации.