科楠學院 >高軌衛星和低軌衛星
發布時間：2025-08-05
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從全球網絡覆蓋面積來看，目前尚有80%以上的陸地區域和95%以上的海洋區域沒有地面網絡覆蓋。非地面網絡（NTN）是地面蜂窩通信技術的重要補充，是手機直連衛星的技術方向之一。
對此，我們利用衛星通信網絡與地面5G網絡的融合，可以不受地形地貌的限制提供無處不在的覆蓋能力，連通空、天、地、海多維空間，形成一體化的泛在接入網。
衛星分類
按用途：衛星按用途可分為三類：遙感衛星、導航衛星、通信衛星。
遙感衛星：通過多光譜成像儀、高光譜成像儀、全色成像儀、短波紅外相機及合成孔徑雷達等有源有源傳感器和無源傳感器，采集地球圖像數據，滿足情報、監視和偵察的應用需求。
導航衛星：全球衛星導航系統可以為用戶提供地面或者接近地面空間任何位置的三維坐標、速度及時間信息的尖端技術。
通信衛星：衛星實現通信，具有覆蓋范圍廣、通信容量大、通信距離遠、不受地理環境限制等特點，在全球的通信中被廣泛應用。
目前衛星的發展趨勢由傳統衛星向高通量衛星轉型，擴大通信容量、增加轉發器數量、采用多個通信頻段和多波束天線、增長服務壽命。
目前衛星的發展趨勢由傳統衛星向高通量衛星轉型，擴大通信容量、增加轉發器數量、采用多個通信頻段和多波束天線、增長服務壽命。
按軌道：可分為地球同步軌道（GEO）、中軌道衛星（MEO）、低軌道衛星（LEO）。
GEO：覆蓋性強，一顆衛星可以覆蓋整個半球，但是延時較高。
MEO：主要與地面互聯網有機結合，作為陸地移動通信系統的補充和拓展。
LEO：衛星軌道高度低，傳輸時延低，路徑損耗小；衛星數量多，衛星組網可實現全球覆蓋，頻率復用更有效；地面互聯網通信的蜂窩通信、多址、點波束、頻率復用等技術可為低軌道衛星移動通信技術提供技術保障。缺點在于系統結構復雜，操作、控制、管理難度較高。
下面我們主要來看看高軌衛星（GEO）和低軌道衛星（LEO）是啥情況.
高軌衛星-國內
我國高軌通信衛星相對成熟，代表衛星有：
天通一號（高軌+窄帶）
對標海事衛星Inmarsat-4，都是建立在GSM系統之上。我國在2016年8月成功發射了天通一號01星，邁出了我國自主區域衛星移動通信系統建設與應用的第一步。支持5000個話音信道，可為30萬用戶提供話音、短消息、傳真和數據等服務。
中星26號（高軌+寬帶）
中星26號衛星，由航天科技集團五院抓總研制。由航天科技集團中國衛通負責運營管理，是衛通的第17位新成員。
該衛星采用了我國自主研發的東方紅四號增強型衛星公用平臺（DFH-4E），配備了50路轉發器、1000多臺單機、2000多個波導子組件，擁有94個用戶波束和11個信關波束。衛星工作在地球同步軌道（GEO，高地球軌道），使用Ka頻段，單星容量超過100Gbps，能同時滿足百萬個用戶終端使用，提供上行最大可達200Mbps，下行最大可達450Mbps的通信能力。
高軌衛星技術發展趨勢：
衛星移動通訊和地面移動通訊逐步融合；
衛星有效荷載得到加強:多波束天線技術，波束成形從模擬波束到數字波束和地基波束。
終端小型化：終端類型從固定、車船機載終端向手持終端發展，逐步實現衛星移動通信的個人化。
低軌衛星代表-星鏈
SpaceX于2015年提出大規模巨型星座計劃，目標是為美國以及全球的消費者提供高速、低延時寬帶接入服務。星鏈是SpaceX非常重要的一部分，其為公司實現太空移民提供資金支持，并且能輔助部署火星衛星通信系統。
星鏈通信系統的基本原理
低軌衛星通信網絡系統由空間段、地面端和用戶端組成：
空間段由低軌衛星和星間鏈路組成，形成空間傳輸主干網絡。星座以多個衛星作為空間網絡的接入節點，衛星間可建立微波或激光星間鏈路，實現數據包中繼轉發。
用戶段包括各類用戶終端、綜合信息服務平臺以及業務支撐系統等。用戶終端也可作為接入點（AP，AccessPoint）建立局域網絡，將通用用戶設備接入網絡。移動衛星終端主要用于衛星通話，遠期小型化、集成于消費端應用或成為趨勢。
地面段包括信關站、綜合運控管理系統以及連接地面核心網的基礎設施。信關站起到連接衛星網絡和地面網絡的網關功能。
綜合運控管理系統包括網絡、星座、數據、運營、數據等管理系統以及衛星測控站等，對全網進行綜合管理和監控
截止2023年，SpaceX已發射130批次星鏈衛星，共計5650顆。2023年以來，星鏈部署節奏加快，由2022年平均每10.7天發射一批，縮短至5.8天。星鏈用戶在快速增長，從2022年12月100萬增長到2023年11月的230萬。星鏈在未來基本上可以覆蓋絕大多數國家。
星鏈技術特點
星鏈衛星設計緊湊
每顆衛星都采用緊湊的平板設計，降低體積，充分利用SpaceX獵鷹9火箭的發射能力。
相控陣天線技術
配置4個相控陣天線和2個拋物面天線來提供更大的容量。相控陣天線是指通過控制陣列天線中輻射單元的饋電相位來改變方向形狀的天線。由大量相同的獨立天線陣元組成雷達面陣，并通過移相器單獨控制單個輻射單元的相位和增益，可快速而精確地改變輻射方向和波束指向。
另外，相控陣天線可通過數字域或模擬域的調幅調相，實現更為靈活和精準的天線輻射模式。
光學空間激光器實現星間通信
使得衛星在沒有地面站的情況下傳輸數據,實現大規模組網，不同衛星規模下地面終端波束掃描角度。星鏈采用激光星間鏈路構建星座。
激光通信具備高信道吞吐率、高傳輸帶寬、強抗干擾能力、高保密性和安全性等優點。星座衛星數量規模巨大是低軌衛星互聯網實
全球服務的客觀要求。Starlink衛星和地面終端均采用相控陣天線，相控陣天線波束偏離陣面法向的角度越大，掃描損失越大。
星座中衛星數量增加，可以降低星載相控陣天線和地面終端的波束掃描角度，降低星間、星地之間的距離，降低掃描損失，降低天線成本與功耗。
同時，星座衛星數量規模巨大有利于提高系統抗干擾、抗毀能力。衛星數量多、高動態運動、全球可達，天然具備彈性抗毀能力；基于Ku點波束和強方向性，更多
衛星有利于提高干擾規避的能力。
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