卫星互联网与低空经济

卫星互联网与低空经济天然契合

卫星互联网：基于卫星通信的互联网，通过一定数量的卫星形成规模组网，从而辐射全球，构建具备实时信息处理的大卫星系统，是一种能够完成向地面和空中终端提供宽带互联网接入等通信服务的新型网络。其特点在于广覆盖、低延时、低成本、全天候。

目前，卫星互联网主要作用于通信、导航和遥感领域，与低空经济天然契合，两者在技术层面的高度互补与协同。传统地面移动网络在垂直覆盖上的局限性使得低空飞行器的通信需求难以得到充分满足，而卫星互联网的广域覆盖特性恰好填补了这一空白，为低空经济发展提供了坚实的技术底座。2024年，商业航天与低空经济同时被写入政府工作报告，定位新增长引擎。

通感一体与星地协同：通感一体化是指通过共享频谱资源、硬件设备和信号处理流程，使通信系统兼具环境感知能力，以此提升网络资源的利用效率。卫星导航系统则可以为通感一体化提供精准的时空基准。通过5G NTN(非地面网络)技术，卫星互联网与地面5G/6G网络深度融合，突破了传统地面二维通信的局限，构建了地面—低空—空天无缝覆盖的三维网。

精准定位与导航：北斗卫星导航系统与低轨卫星互联网的导航增强系统相结合，为低空飞行器提供厘米级高精度定位服务。中国移动的“双频通感立体网络”结合北斗地基增强系统，实现了低空飞行器的精准起降和航线跟踪，为无人机物流、城市空中交通等场景提供了关键技术保障。在卫星信号受遮挡的环境下，通感一体化系统可通过激光雷达、摄像头等多传感器融合实现辅助导航，形成卫星与地面感知的互补机制。

遥感与动态三维航图：卫星互联网结合地面基站和传感器，实现对地球表面的环境、气候、灾害等的感知与监测，生成动态三维航图，为低空飞行器和地面用户提供实时信息。

差异化互补：地面5G-A(尤其是毫米波频段)具有更大通信带宽和更精确的位置感知能力，适合城市人口稠密区域的细颗粒度空域管理；而低轨卫星互联网则凭借广域覆盖优势，在城际、山河湖海等地区实现快速覆盖。

卫星互联网的发展历史

卫星互联网发展史可分为三个阶段

第一阶段(20世纪80年代～2000年)：与地面移动通信网络展开正面竞争；多个卫星星座计划提出，以摩托罗拉公司“铱星”星座为代表、通过66颗低轨卫星构建一个全球覆盖的卫星通信网。这个阶段主要以提供语音、低速数据、物联网等服务为主。随着地面通信系统快速发展，在通信质量、资费价格等方面全面占优，卫星通信在竞争中宣告失败。

第二阶段(2000~2018年)：作为地面通信网络补充和备份；以新铱星、全球星和轨道通信公司为代表，主要定位为对地面通信系统的补充和延伸。

第三阶段(2018年至今)：与地面通信网络融合发展。以太空探索公司(SpaceX)、一网公司(OneWeb)等为代表的企业开始主导新型卫星互联网星座建设。卫星互联网与地面通信系统进行更多的互补合作、融合发展。卫星工作频段进一步提高，向着高通量方向持续发展，卫星互联网建设逐渐步入宽带互联网时期。

卫星互联网的组成

卫星互联网一般可分为空间段、地面段和用户段三部分：

空间段：以通信卫星为主体，由收发信号的中继卫星和进行信息处理的计算卫星组成星座，承载用户间信息交互。排除用于深空探测或特殊技术验证的高于地球同步轨道的试验卫星，商用的空间段卫星按轨道高度可大致分为低轨、中轨和地球同步(Geostationary)三大类。其中，低轨卫星拥有传输时延小、链路损耗低、发射灵活等优势，更适合支持卫星互联网业务。

地面段：通过系统控制中心及在其调度下的卫星测控中心与信关站 （Gateway）等组成的卫星测控网络，提供馈电电路，发挥连接地面核心网的作用，实现卫星互联网与公共通信网的业务交互。

用户段：手持设备、便携站、机（船、车）载站等各种陆海空天通信终端，应用于各类场景的支持。

卫星的工作模式

作为NTN（Non Terrestrial Network，非地面网络）的重要组成部分，卫星根据组网方式和星上载荷功能的不同，工作模式可分为“透明载荷”的透明转发和“可再生载荷”的星上处理转发两种：

透明转发：搭载“透明载荷”，卫星实质上仅作链路上信号的中继。用户终端只通过卫星一跳与信关站建立连接，再经信关站连接到地面互联网，要求系统中设置非常多的信关站。透明载荷架构可利用已有卫星，技术上实现起来较为容易，成本低，各信关站亦可独立工作；但卫星和基站之间的路径长，时延大，不支持星间协作，且需部署大量信关站，没有信关站覆盖的地方，用户终端无法接入互联网。

透明转发工作模式时的组网方式

处理转发：又称作基站上星。卫星所搭载“可再生载荷”具备星间通信能力及星上处理、交换能力（如解调/解码、调制/编码等），用户终端经卫星多跳（多颗卫星的中继与处理）建立与信关站的连接进而访问地面互联网，系统中不需部署很多信关站。

由于有星间链路的存在，终端和卫星基站之间的时延短，且可以减少信关站的部署量；但这种架构必须改造并新发射卫星，技术复杂，成本高。

处理转发工作模式时的组网方式

卫星互联网为低空经济多维度赋能

控制链路保障

在超视距飞行时，卫星互联网能突破传统通信距离限制，确保无人机与地面控制站间稳定通信，如 “星链” 系统可让无人机在全球范围接收指令。为无人机集群作战提供可靠通信支持，实现多架无人机协同作业，如在军事侦察、搜索救援等场景中，保障无人机间数据共享与指令传输。

数据传输支持

支持无人机实时传输高清视频、图像等大量数据，使地面控制站及时准确掌握现场情况，如卫星通信的宽频带特性可满足无人机在环境监测、测绘等任务中的数据传输需求。对于长航时无人机，卫星互联网能持续稳定传输飞行状态、传感器数据等，确保飞行安全与任务执行效率。

导航定位增强

北斗卫星导航系统等卫星互联网资源可提高无人机定位精度与可靠性，实现精准导航与定位，保障无人机在复杂环境下按预定航线飞行，在农业植保、物流配送等领域发挥重要作用。

拓展飞行范围

使无人机在无地面网络覆盖的偏远地区、海上等执行任务成为可能，如在海洋监测中，无人机可借助卫星互联网将采集的数据实时传输回地面站。支持无人机在军事领域的远程作战与侦察，扩大作战半径与侦察范围，如乌克兰将星链技术应用于无人机，提升了其作战效能。

提升飞行安全性

卫星链路覆盖范围大、电波传播稳定，不受自然环境和人为因素影响，为无人机在恶劣环境下飞行提供稳定通信保障，降低通信中断风险。可实现对无人机的远程监控与管理，及时发现并处理故障隐患，提高飞行安全性。

卫星互联网产业链

卫星平台

卫星平台作为卫星的“躯干”，为整个卫星提供支撑结构和服务功能，包含结构系统、供电系统、推进系统等。具备标准化、模块化设计，长寿命高可靠性的特征。

我国卫星平台制造业已形成以航天科技集团、航天科工集团等国家队为主导，民营商业航天企业为补充的多元化格局，在标准化、模块化设计方面取得长足进步，正推动卫星制造从传统单件定制向批量生产模式转变。

卫星载荷

有效载荷则是卫星的“大脑”，根据任务需求配备通信天线、转发器、遥感器等专用设备，直接决定卫星的功能和性能，通常可分为通信载荷、遥感载荷、导航载荷等多种类型。载荷的技术复杂度和价值占比通常在整星中处于核心地位，在定制卫星中，平台和载荷的价值量相近，而随着批量化生产，载荷占比提升，凸显了核心技术的高附加值。我国卫星载荷产业已形成科研院所主导、军民融合发展的格局，在相控阵天线、激光通信、星上处理等前沿技术领域取得系列突破。

地面设备

地面设备构成了卫星互联网的"神经末梢"，包括固定地面站、移动式地面站和用户终端地面设备领域正经历着深刻的技术变革：

相控阵天线技术取代传统抛物面天线，实现了电子波束扫描，大幅提升了设备可靠性和使用便捷性。

芯片化设计使终端体积缩小、成本下降，高通量卫星技术提升了频谱利用效率，支持更大带宽的服务。

技术进步使得地面设备从专业专用向大众普及转变，为卫星互联网的规模化应用创造了条件。

卫星运营及服务

卫星运营服务是产业链中的“价值实现者”，主要包括卫星移动通信服务、宽带广播服务和卫星固定服务等。

下游应用

顺丰航空在新疆的货运无人机应用中，卫星链路实现了跨山区、海岛的长距离无人机运输，使传统物流难以覆盖的区域也能享受高效配送服务。中国科学院微小卫星创新研究院赵艳春团队提出的无人机智能物流方案，基于低轨巨型星座对低空飞行器进行精准控制，实现实时通信和智能调度，有效提升了仓储运作效能、规避地面交通拥堵、克服复杂地形障碍以及缩减运输开支。

深圳、广州等城市已开通eVTOL(电动垂直起降飞行器)示范航线，亿航、小鹏汇天等企业推动“空中出租车”票价逼近高端网约车水平。

卫星通信为飞行器提供精准导航，并与城市交通系统联动，形成“低空交通网”雏形。中国电信展示的“低空领航者”行动计划中，小鹏的旅航者X2飞行汽车与物流无人机共同亮相，展现“天地一体”网络在低空经济中的资源禀赋优势。

迅翼卫通的SW035机载轻型动中通卫星通信终端，专为无人机平台设计，在抗洪抢险、地震救援、森林火灾等“三断”极端场景中，能迅速搭建空地通信链路，为应急响应提供“空中网络基站”支持。

卫星互联网支持无人机实时回传桥梁、电网等设施的监测数据，提升城市治理效率。

中国联通的“端网业智安”低空智能网联体系，通过云端部署的无人机监管和应用服务平台，加上安全防护体系，保障低空飞行信息和数据安全，同时利用AI算力使无人机作业更加智能高效。

航空通信：在民航客机中，客舱型机载站作为与互联网连接的边界节点，通过终端接口设备连接客舱内部 Wi-Fi   设备，为旅客提供互联网接入服务。

应急通信：应急卫星通信主要用于抢险救援、公安应急、大型安保、维稳处理等应急事件的现场指挥调度。 通过车载站和卫星便携站可以快速组建现场应急指挥网，将突发现场的视频、音频和其他数据送 至指挥中心，提高应急处理能力，实现对突发事件的决策支持、指挥调度、应急联动、资源调配、信息发布等功能。

海上通信：海上通信用于实现船只之间、船只与陆地之间的短消息收发、话音调度等基本服务和船舶预警、视频监控等高级服务。

军事情报：通过搭载光学、红外探测等载荷，在配备激光通信功能情况下，可构建成为最强大的全天候无缝情报监听侦查网、可靠的导弹预警及动能拦截网和高可控的指挥通信网。

卫星制导：轨道高度低、覆盖广，既能够增强处于更高轨道的 GPS 卫星的信号，也有能力独立构建导航定位系统。能够取代导弹最贵的制导部件，导致导弹价格降低。

卫星互联网应用示意图

低轨组网

低轨小型化

轨道卫星通常分为LEO、MEO、GEO、SSO、IGSO五种，其中低轨卫星（LEO）凭借传输时延小、链路损耗低、发射灵活、应用场景丰富、整体制造成本低等优势，成为产业发展的主要趋势。低轨卫星通常尺寸小，功能模块无需过于复杂，生命周期较短（3-5年），可实现低轨星座快速迭代更新。

制造成本低：通过标准化设计和批量生产，形成可复用的know-how经验，并凭借规模效应使得单星成本可大幅降低。根据长光卫星数据，其第二代200kg级大型卫星的单颗制造成本目标不超5000万元，而第四代20kg小型卫星的单颗制造成本目标不超400万元，不足大型卫星1/10。根据马斯克及肖特维尔公开采访透露，Starlink单星制造成本已经可做到50万美元左右（约350万元）。

发射成本优化：一箭多星技术和可回收火箭的应用大幅降低单颗卫星发射费用。例如，猎鹰重型火箭在猎鹰9号的基础上进行改装，提升运载能力，LEO运载能力由22.8吨提升至63.8吨，使得发射成本由2500美元/kg降至1500美元/kg左右。我国2025年3月12日使用长征六号遥六火箭成功发射18颗卫星，具备一箭多星的能力。

低延迟传输：轨道高度仅300-2000公里，信号往返延迟可控制在20-40毫秒（高轨卫星500-700毫秒左右），与地面光纤相当，适用于实时视频会议、在线游戏、无人机远程控制等高时效性场景。

高信号强度：近距离传输减少大气吸收和散射影响，在偏远地区或复杂地形中仍能保持稳定连接，例如为海洋、荒漠等地面网络盲区提供可靠通信。

多冗余设计：星座中单颗卫星故障不影响整体系统，备份卫星可快速补网。

快速收敛：低轨卫星绕地球旋转一周的时间远小于中高轨卫星，在相同时间段内过的轨迹更长，几何构型变化快。理论上，低轨卫星运行1分钟，约相当于目前中轨卫星运行20分钟的几何变化。低轨卫星的轨道特性，有助于加快高精度定位的收敛时间，达到1分钟级收敛。

低路径损耗：轨道高度低使信号自由空间损耗比GEO卫星降低29.5 dB，信号落地功率更强，可在复杂地形环境和复杂电磁环境下改善定位的效果，提升抗干扰和反欺骗能力，穿透城市峡谷、室内等复杂环境的能力显著提升。

信息增强：低轨卫星可以提供额外的定位信息来提升导航系统的精度和可靠性。这包括实时传输轨道、钟差等改正信息，从而修正和补充传统GNSS的定位误差。低轨卫星还可以提供实时的大气误差改正数据，如电离层和对流层延迟改正数，增强定位精度。

终端便捷小型化：低轨增强信号功率的提升，有利于地面用户使用更小型化的终端设备。同时，作为通信使用时，地面用户以更小的信号功率，就能被低轨卫星正常接收。这使得低轨卫星在实际应用中更加灵活和便捷。组星网

极低地球轨道(VLEO)

一般指距地球160-300km高度的轨道范围,广义可放宽至100-400km。作为一种特殊类型的低地轨道(LEO)，正从一个航天领域的边缘概念，迅速演变为决定未来空间能力和商业格局的核心地带。

积极抢先Ka和Q/V频段

ITU通过《无线电规则》统一管理全球频谱资源，将30–300 GHz划为毫米波频段（EHF），其中Ku频段依据“先等先占，先占永得”原则基本已被星链等抢先占据，目前主要争夺集中在：

Ka、Q/V高频雨衰

Ka频段到Q/V频段虽因较高单信道连续带宽和单波束容量而成为具有稀缺性的优质频段，但也有明显的雨衰特性，主要成因如下：

吸收衰减：雨滴作为介质具有损耗特性，电磁波能量部分转化为热能。

散射衰减：雨滴使入射波发生二次散射，能量分散到其他方向，导致原方向信号减弱。

共振效应：当雨滴直径（0.025–0.3cm）接近电波波长时，衰减最强（如Ku频段波长2.5cm）相应的，功率动态补偿、自适应调制编码（ACM）、空间分集抗衰、多层大气补偿算法及星间链路绕行等抗衰解决方案也随着实践、实测逐渐成熟

太赫兹通信：主要使用红外线至可见光频段，指向性强，例：光纤近红外光。无线电与激光的过渡区间是太赫兹频段（0.3–10 THz），该频段通信技术技术实现难度高，是6G的研究重点；

激光通信：星地尤其是星间的可自然突破雨衰的物理限制