轻松理解卫星通信！

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卫星通信作为一种重要的通信手段，在现代社会中发挥着越来越重要的作用。本文介绍卫星通信的微信文章，全面总结了卫星通信的相关知识，包括基本概念、发展历程、关键技术、导航定位技术、产业链以及重要企业等方面，旨在帮助读者深入理解卫星通信的原理、应用和发展趋势。

一、卫星通信基本概念

1. 定义：基于卫星技术的通信类应用，借助卫星广覆盖能力弥补地面通信不足，是地面通信体系的重要补充和辅助。

2. 卫星分类

• 按应用领域：通信卫星（全球数量占比最大）、导航卫星、遥感卫星等。

• 按下游使用对象：民用卫星（全球占比最高）、军用卫星、政府卫星等。

• 按轨道高低：低轨道卫星（近年来发射数量高增）、中轨道卫星、高轨道卫星。

3. 卫星工作轨道

• 低地球轨道（LEO）：距地面约200 - 2000公里，如星链计划、鸿雁星座等低轨星座计划。

• 中地球轨道（MEO）：距地面约2000 - 35786公里，常用于导航。

• 地球静止轨道（GEO）：距地面35786公里，存在传输时延和链路损耗大等问题。

• 太阳同步轨道（SSO）：距地面小于6000公里，适用于气象观测、光学遥感等。

• 倾斜地球同步轨道（IGSO）：距地面35786公里，轨道倾角为55度，星下点轨迹为“8”字，用于导航。

• 地球同步转移轨道（GTO）：近地点在1000公里以下，远地点35786公里，是地球同步轨道或静止轨道的转移轨道。

4. 特点与应用场景

• 特点：信号覆盖广，自然灾害影响小，无需管线施工。

• 应用场景：偏远地区宽带连接、海上与航空宽带连接、应急通信、减少灾害损失、参与万物互联与数字化转型等。

二、卫星通信发展历程

1. 国外发展历程

• 1957年苏联发射第一颗人造卫星，开启卫星通信时代。

• 1960 - 1965年美国进行多项通信试验，发射多颗卫星，1965年发射的“晨鸟”标志卫星通信进入实用阶段。

2. 国内发展历程

• 1970年我国发射第一颗人造卫星“东方红1号”，1972年开始租用国外设备建立临时卫星通信地面站，1975年启动通信卫星工程，1984年成功发射静止轨道实验通信卫星，1986年建成国内卫星通信网，之后不断发展改进通信卫星技术，如东方红系列卫星平台。

• 2017 - 2020年，东方红5号卫星平台经历发射失败后成功定点，我国卫星通信技术取得新突破。

三、卫星通信关键技术

1. 模拟通信技术

• FDM/FM（频分复用/频率调制）：早期技术，逐渐向数字通信技术演进。

2. 数字通信技术

• IDR（中速数据速率）：数字制式升级，与DCME组合可提高传输能力。

3. VSAT技术

• 特点：孔径小（0.3 - 2.4米），由通信卫星转发器、地面主站和小站构成，体积小、组网灵活、成本低、应用广、安装操作简单。

• 发展与应用：1984年Intelsat开设业务，我国1988年引进建成第一个VSAT通信网，广泛应用于多个行业，汶川地震后成为应急通信工具。

4. 低轨星座技术趋势

• 优点：时延低、速率高、链路损耗小、发射功率低。

• 缺点：研制周期短、单星寿命短、覆盖范围小、成本高，依赖一箭多星和火箭回收技术。

• 代表项目：星链计划（美国SpaceX）、鸿雁星座（中国航天科技集团）等。

5. 高通量卫星技术趋势

• 特点与实现方式：带宽大幅提升，依赖更多频率资源（如Ku、Ka波段）、更大卫星平台、更先进天线技术（如点波束、相控阵技术等）。

• 发展情况

• 国际：2005年泰国Thaicom 4是第一颗高通量卫星，目前美国Viasat公司和休斯网络公司的卫星较有代表性，Viasat - 3美洲星容量超1000Gbps。

• 国内：2017年发射中星16号，2020年发射亚太6D，2022年发射中星19，2023年发射中星26号（超百Gbps容量）。

6. 卫星互联网技术趋势

• 定义与功能：借助卫星通信实现互联网连接，可提供地面、海上及空中终端互联网服务，分为卫星人联网和物联网。

• 应用场景：船用通信、机载通信、运输行业、能源行业、工业行业、农林牧渔、野外作业、智慧城市等。

7. 6G技术趋势

• 空天地一体网络架构：6G核心方向之一，结合地面蜂窝网与卫星通信特点，实现海陆空全覆盖，带来新机遇。

四、卫星导航定位技术

1. 卫星导航定位系统概述

• GNSS系统：能为用户提供全天候三维坐标、速度和时间信息，包括GPS（美国）、BDS（北斗，中国）、GALILEO（欧洲）、GLONASS（俄罗斯）、QZSS（日本）、IRNSS（印度）等。

• 北斗系统：分北斗一号、二号、三号，卫星数量逐步增加，服务范围从中国用户扩展到全球用户，定位精度和授时精度不断提高。

2. 定位原理与关键指标

• 定位原理：通过测量卫星与用户之间的距离来确定用户位置。

• 关键指标：精度、速度（TTFF）和灵敏度。

3. 辅助定位技术（A - GNSS）

• 引入天基或陆基辅助手段（如陆基移动通信网络），传送增强改正数据，提高定位精度和速度，减少定位时间。

4. RTK定位与惯性导航

• RTK定位：实时动态差分法，包括传统RTK和网络RTK，用于高精度测量。

• 惯性导航：如航位推算（DR），利用加速度和陀螺仪传感器，与GNSS互补，在GNSS信号中断时提供导航数据。

5. 双频技术：GNSS模组支持多频段，增强信号接收能力。

五、卫星通信产业链

1. 系统架构：分为空间段（卫星星座）、地面段（关口站及测控站）和运营段（应用终端和平台）。

2. 产业链构成

• 上游：卫星研制（卫星平台、载荷制造）、卫星发射（火箭研制与发射服务）。

• 中游：卫星运营（传统电信运营商、卫星通信运营商等）。

• 下游：卫星应用（导航定位、通信、遥感服务等）和卫星用户（政府机构、企业、个人消费者等）。

3. 各环节细分内容

• 卫星制造：包括卫星平台、卫星载荷等部件及子系统制造，涉及多种系统和组件。

• 卫星发射：包含火箭制造（推进系统、控制系统等）、发射服务和发射场建设。

• 地面设备：有监测和网络设备（信关站、NOCs、VSAT等）、天线系统、发射和接收系统、信道终端设备、控制和电源系统等。

• 用户终端：包括卫星电视终端、卫星移动终端、物联网终端等，由基带芯片、射频芯片、天线等零部件组成。

六、卫星通信重要企业

1. 中国卫星通信集团（中国卫通）

• 2001年成立，2018年获工信部颁发基础电信业务经营许可，经营卫星移动通信和固定通信业务，在海洋和航空互联网领域有重要服务，如“海星通”和“星航互联”。

2. 鑫诺系列通信卫星：包括鑫诺一号至六号等多颗卫星，发射结果有成功有失败，涉及不同运载火箭和卫星平台。

3. 亚太系列通信卫星：多颗卫星发射成功，涉及不同运载火箭、平台和制造商，覆盖范围广泛。

4. 中国卫星网络集团有限公司（星网集团）：2021年成立，致力于建设低轨卫星移动通信与空间互联网系统。

5. 中国电信：2009年设立卫星通信有限公司，2017年设立卫星通信分公司，开展卫星通信业务，其“天通一号”项目已发射多颗卫星，实现商用放号，覆盖范围广。

6. 中信卫星：中信集团参与组建，后移交业务并组建中信卫星，卫星数量少但覆盖区域广，服务能力强。

7. 银河航天：成功发射多颗低轨宽带通信卫星，组成试验星座，通信容量强。

8. 时空道宇：吉利科技集团旗下企业，具备卫星批量化制造能力，计划部署未来出行星座。

卫星通信技术不断发展，在全球通信领域的地位日益重要，未来有望在更多领域发挥更大作用，各企业也在不断推动卫星通信技术的创新和应用拓展。