2023年卫星行业研究：大国科技竞技场，太空经济新引擎

1 卫星产业蓬勃发展，开启“大航天”时代

卫星的定义：环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器。据中华自然科学网（SCICN）介绍， 1）人造卫星基本按照天体力学规律围绕地球运动，但因在不同轨道上受非球形地球引力场、 大气阻力、太阳引力、月球引力和光压的影响，实际运动情况非常复杂。2）人造卫星是发 射数量最多、用途最广、发展最快的航天器，其发射数量约占航天器发射总数的 90%以上。 卫星的分类方法：赵文策、张平、高家智等《人造地球卫星轨道理论及应用》介绍了人造地 球卫星的两种分类方法：1）基于用途，可以分为科学卫星、技术试验卫星、应用卫星。2） 基于功能，可以分为观测站、中继站、基准站、轨道武器四类：其中，观测站包括侦察卫星、 气象卫星、地球资源卫星、海洋卫星；中继站包括通信卫星、广播卫星、跟踪和数据中继卫 星；基准站包括导航卫星、测地卫星；轨道武器包括拦截卫星、轨道轰炸系统等等。

通信卫星、导航卫星、遥感卫星是三类主要的卫星种类：申志伟等《卫星互联网：构建天地 一体化网络新时代》根据卫星不同功能，将卫星分为通信卫星、导航卫星、遥感卫星、侦察 卫星、资源卫星和天文卫星等六大类。

通信卫星主要作为无线电通信中继站，通过转发无线电信号，实现卫星与地球站之间或 地球站与航天器之间的无线电通信。1）通信卫星可以传输音频、数据和视频等信息。 对于整个卫星通信系统，通信卫星和它的测控站称为通信系统的空间段。2）按照不同 的专业用途，通信卫星主要分为直播卫星、海事通信卫星、跟踪和数据中继卫星、导航 定位卫星。

导航卫星主要用于对地面、海洋、空中和太空用户进行导航定位，具有通信属性。1） 卫星导航系统具有传统导航系统的优点，可以实现全天候全球高精度被动式导航定位。 2）其中，基于时间测距的卫星导航系统抗干扰能力强，可以提供全球和近地空间连续 立体覆盖、高精度三维定位和测速。

遥感卫星主要用作外层空间遥感平台，可以在规定时间内覆盖指定区域。1）常见的遥 感卫星包括气象卫星、陆地资源卫星、海洋卫星。2）气象卫星用于实时监视全球范围 内大气、地面、海洋状况；陆地资源卫星是利用星载遥感器获取地球表面图像数据辅助 进行资源测绘调查的卫星；海洋资源卫星是探测海洋表面状况、检测海洋动态的卫星。

人造地球卫星的轨道，指卫星质心的运动轨迹，遍及其全生命周期：据赵文策、张平、高家 智等《人造地球卫星轨道理论及应用》介绍，卫星的轨道包括卫星从起飞到入轨的发射轨道、 卫星进入入轨点，以及卫星入轨后开始的运行工作，一直到工作寿命结束。

卫星轨道可以用六个轨道根数描述：包括轨道长半轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点 赤经、近点角角距和近点时刻。

卫星轨道一般有三种分类方法：1）按照卫星运行轨道的偏心率：分为圆轨道（偏心率 为 0）、近圆轨道（偏心率小于 0.1）、椭圆轨道（偏心率大于 0.1，小于 1）；2）按 照卫星运行的高度：分为低轨道、中高轨道和高轨道；3）按照卫星运行轨道的倾角： 分为赤道轨道（倾角等于 0°或 180°）、极低轨道（倾角等于 90°）、倾斜轨道（倾角不 等于 90°、0°、180°）。

人造地球卫星通常也采用一些特殊轨道形式，以提升有效载荷的性能：包括地球同步轨 道、地球静止卫星轨道、太阳同步轨道、停泊轨道、回归轨道、冻结轨道等。

卫星系统可按轨道高度分为低轨、中轨、高轨卫星系统：据申志伟等《卫星互联网：构建天 地一体化网络新时代》介绍，按照卫星运行轨道距离地球表面的高度，卫星通信系统通常可 以分为低轨道卫星系统（距离地球表面 700-1500km）、中轨道卫星通信系统（卫星距离地 球表面 10000km）和高轨道卫星通信系统（卫星距离地球表面 30000km）。

低轨道卫星系统：目前最新、最有前途的卫星互联网移动通信系统。1）低轨道卫星一 般指由多个低轨道卫星构成的，可以实时进行信息处理的大型卫星网络系统，其中卫星 的分布称为卫星星座。2）蜂窝通信、多址、点波束、频率复用等新技术为低轨移动通 信提供了强有力的技术保障。3）低轨道卫星移动通信系统主要由卫星星座、地球站、 系统控制中心、网络控制中心和用户单元组成。4）通信链路将不同轨道平面、同一轨 道平面内的卫星连接起来，形成结构一体化的大型卫星网络平台，在地球表面形成蜂窝 状网格化服务区，服务区内的用户可以随时随地接入卫星系统。

中轨道卫星系统：属于非同步地球卫星系统，主要与互联网有机结合，作为陆地移动通 信系统的补充和扩展，实现全球个人移动通信；也可以用作卫星导航系统。中轨道卫星 向全球用户实时提供手机移动通信，实现与地面互联网互联互通，实时传输数字语音、 传真、数据、视频及定位等多种信号。中轨道卫星兼具高轨道和低轨道卫星的优点，可 实现全球通信覆盖和有效频率使用，其主要缺点在于需要部署大量卫星，星间组网和控 制切换比较复杂，投资高，风险大。

高轨道卫星系统：依赖位于赤道上方的对地同步卫星，一颗卫星可以覆盖整个半球，构 成一个区域性通信系统，该系统可以为其覆盖范围内的任何地点提供移动通信接入服务。 高轨道卫星主要提供公共卫星电话和专用卫星电话两种业务，实现电话、寻呼和定位功 能。高轨卫星具有覆盖性强的优势，但时延较高。

根据 UCS《Satellite-Database-Officialname-1-1-2023》数据，截至 2022 年 12 月 31 日， 全球共有 6718 颗在轨运营卫星。1）按照国别统计：美国 4529 颗（约占全球的 67.4%）， 中国 592 颗（约占全球的 8.8%），英国 563 颗（约占全球的 8.4%），俄罗斯 177 颗（约 占全球的 2.6%）。2）按照卫星用途统计：通信卫星 4823 颗（占 72%）、导航卫星 155 颗 （占 2%）、遥感卫星 1192 颗（占 18%）。3）按照轨道类型统计：LEO/MEO/GEO/Eliptical 轨道卫星分别有 5937/142/580/59 颗。

根据开运联合《卫星通信工作频段》介绍：ITU 定义频段中用于卫星通信的大致分为 3 类：

分米波频段（UHF，Ultra High Frequency）：频率范围为 300MHz-3GHz。该频率范 围对应于 IEEE 的UHF（300MHz-1GHz 该频段对应于 IEEE的 UHF（300MHz-1GHz）、 L（1-2GHz），以及 S（2-4GHz）频段。UHF 频段无线电波已接近于视线传播，易被 山体和建筑物等阻挡，室内的传输衰耗较大。

厘米波频段（SHF，Super High Frequency）：频率范围为 3-30GH。该频段对应于 IEEE 的 S（2-4GHz）、C（4-8GHz）、Ku（12-18GHz）、K（18-27GHz）以及 Ka （26.5-40GHz）频段。分米波，波长为 1cm-1dm，其传播特性已接近于光波。

毫米波频段（EHF，Extremly High Frequency）：频率范围为 30-300GHz。该频段 对应于 IEEE 的 Ka（26.5-40GHz）、V（40-75GHz）等频段。发达国家已开始计划， 当 Ka 频段资源也趋于紧张后，高容量卫星固定业务（HDFSS）的关口站将使用 50/40GHz 的 Q/V 频段。

2 卫星通信：大国博弈加剧，低轨卫星互联网建设或将提速

2.1 低轨卫星互联网：构建空天地一体化网络的重要一环

据赛迪顾问物联网产业研究中心《“新基建”之中国卫星互联网产业发展研究白皮书》，全球 的卫星互联网建设自 20 世纪 80 年代开始，大体经历了三大阶段：

第一阶段：与地面通信网络竞争阶段（20 世纪 80 年代-2000 年）。1）以摩托罗拉公 司“铱星”星座为代表的多个卫星星座计划提出，“铱星”星座通过 66 颗低轨卫星构建一个 全球覆盖的卫星通信网，以提供语音、低速数据、物联网等服务为主。2）“铱星”在与地 面通信网络的竞争中宣告失败：地面通信系统快速发展，在通信质量、资费价格等方面 相比卫星通信全面占优。

第二阶段：对地面通信网络补充阶段（2000-2014 年）。以新铱星、全球星和轨道通信 公司为代表，定位主要是对地面通信系统的补充和延伸。

第三阶段：与地面通信网络融合阶段（2014-2020 年）。1）以一网（OneWeb）、太 空探索公司（SpaceX）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。2）卫星互联网步入宽带互联网时 代：卫星工作频段进一步提高，向着高通量方向持续发展。

卫星互联网总体架构：据申志伟等《卫星互联网：构建天地一体化网络新时代》，其架构大 体可以分为地基、天基两部分，卫星互联网由异构的天基网络和地基网络组成，采用统一技 术体制和标准规范互联、融合。

天基网络由天基骨干网和天基接入网组成：1）天基骨干网主要由若干个处于对地静止 轨道上的高轨道卫星节点联网组成，承担卫星互联网网络系统中的数据转发/分发、路 由、传输等重要任务，可实现网络的全球、全时覆盖。2）天基接入网由若干个处于高、 中、低轨道的卫星节点联网而成，为陆海空天多维度用户提供实时互联网接入服务。

地基网络由管理网和业务网构成：1）管理网主要由关口站、网络互联节点等地基节点 联网组成，用于实现对天基网络的管理控制、信息处理，以及天基网络与地面互联网、 移动互联网等地面网络的互联。2）业务网即互联网和移动通信网等地面网络系统，主 要为用户提供卫星互联网接入、业务服务等。

卫星互联网与 5G/6G 技术相融合是技术发展的必然趋势：据申志伟等《卫星互联网：构建 天地一体化网络新时代》介绍，卫星互联网与 5G/6G 融合，1）在民用领域有助于实现实时 按需分配、信息互联互通；2）在军用领域，对态势感知及作战模式具有较大影响。

卫星互联网与 5G 网络互为补充。1）卫星互联网可以解决 5G 网络的时空间隔问题。 空间：在山区、荒漠、海洋、天空等区域，地面网络建设困难，卫星互联网具备无死角 广域覆盖的优势，将地面、天空和海洋彼此孤立的网络系统连成融合网络。时间：卫星 互联网可以提供连续不间断的网络连接服务，大幅度增强 5G 移动通信技术在物联网设 备、飞机、轮船、汽车等移动载体用户端的应用。2）卫星互联网需要借助 5G 网络的 较高传输速率。

在军事领域，5G 与卫星互联网是“黄金组合”，或将对作战模式产生颠覆性影响：1）卫 星 5G 具有高速率、低时延的特性，可以高效采集、传输、处理海量战场数据，实现实 时战场态势感知甚至超前感知。2）卫星 5G 能使更多用户利用同一频率资源进行通信， 从而在不增加基站密度的情况下大幅提高频率应用效率，有利于实现战场信息终端互联 互通。3）构建大容量、低时延、高速率作战通信网络是无人作战的前提，卫星 5G 令 “无人军团”成为可能，在目标识别、指挥、战地医疗、后勤保障等方面均有应用场景。

卫星互联网或成为 6G 通信网络的重要组成部分：1）6G 将着力解决海、陆、空、天等 地域覆盖受限的问题，拓展网络通信技术在人类生活环境空间方面的广度与深度，促进 互联网技术进一步向空、天、地、海一体化方向延伸。2）构建卫星互联网信息网络系 统是 6G 时代的核心愿景：该系统主要由卫星互联网、地面互联网、移动通信互联网互 通形成，建成后将实现全球范围内的无间隙覆盖，形成人、事、物全面互联互通的互联 网通信网络。

6G 或将集成整合诸多新技术：1）将云计算、大数据、人工智能等技术进一步集成整 合。2）为满足高度智能、高度数字化和高度信息化社会对未来无线传输速率的要求， 6G 网络在无线连接的广度和深度上都将有较大提升，支持超大带宽视频传输、超低时 延工业物联网，空天地海一体化通信等诸多场景。3）为支持商业愿景和应用，6G 要求 具有 1Tbps 超大峰值速率和 1Gbps 超高用户体验速率，超低时延和超高频谱利用率。

根据申志伟等《卫星互联网：构建天地一体化网络新时代》，未来全球卫星互联网将向高频 段化、网络安全化、标准化及新型应用落地发展的方向进一步发展。

高通量卫星向高频段发展。卫星网络需要更高的数据速率、更强的带宽接入能力：1） 目前，多数高通量卫星均采用 C、Ku、Ka 通信频段，频段资源已接近饱和，频段资源 竞争激烈、轨道资源的稀缺；2）为满足未来大带宽的需求，进一步提高卫星通信容量， 推动卫星通信向频率更高的 Q、V 频段（带宽可达 5GHz）发展是未来发展的必然之路。

构建卫星网络安全防护体系。通过地面站、移动站、不同轨道面上的卫星群的有机融合， 可构成卫星网络：1）卫星网络存在跨空域、跨地域的特殊性，导致其面临来自不同方 面和层次的网络安全威胁。2）未来，中国卫星网络应构建空天地网络安全保障体系， 有效应对身份认证、安全路由、安全传输等方面的多种威胁，形成覆盖包括卫星、基站、 系统、终端在内的一体化纵深防御体系。

助力万物互联，实现全覆盖新型应用。1）卫星网络是对我国没有网络接入能力区域的 联网服务的必要补充。2）区域覆盖将助力我国实现天空、水体、土壤等全生态环境保 护，实现对洪水农业灾害、森林火灾、地震等极端灾害的预警，实现电力物联网在偏远 无人地区的电力设施及线路的实时布控。

2.2 全球掀起“太空圈地战”，美国“StarLink”一马当先

卫星通信系统具有广覆盖、大带宽、低成本等优势，近年来世界主要大国都在大力发展卫星 通信，致力于建立覆盖全球的天基一体化通信系统，对太空资源的争夺愈演愈烈。左海、郭 洋、吴洪亮、吴巧玲《浅析“星链”卫星系统的发展及其影响》一文介绍了各国卫星互联网建 设计划：

以西方为代表的一些公司，包括太空探索技术公司（SpaceX）、英国卫星通信公司 （OneWeb）、亚马逊等，均推出了自己的低轨互联网卫星通信系统计划，逐步建立低 轨（LEO）卫星和中轨（MEO）卫星系统，形成先发优势，尤其以 SpaceX 公司的“星 链”发展最为迅速。

“星链”（StarLink）系统是由美国 SpaceX 公司于 2014 年提出的低轨互联网星座计划， 旨在建立一个覆盖广、容量大、时延低的天基通信系统，面向全球范围提供高速互联接 入服务。

根据美国 SpaceX 公司向美国联邦通信委员会（FCC）的申报信息：星链系统共规划 3期，总规模近 4.2 万颗卫星，由 3 层卫星网络组成，包括距离地面 340km 和 550km 的 极低地球轨道（VLEO，9102 颗），以及 1150km 的 LEO（2825 颗）。

据左海、郭洋、吴洪亮、吴巧玲《浅析“星链”卫星系统的发展及其影响》，“星链”卫星系统 采用 FDD 传输模式，主要采用 Ka、Ku 和 V 频段：

下行主要采用 Ku 频段（10.7-12.7GHz），总可用带宽达 2GHz，单载波带宽 250Hz； 上行主要采用 Ka 频段（14.0-14.5GHz），总可用带宽 500MHz，单载波带宽 125MHz； V 频段主要在 VLEO 轨道使用。

据左海、郭洋、吴洪亮、吴巧玲《浅析“星链”卫星系统的发展及其影响》数据，“星链”卫 星单个用户链路的传输速率最高达 1Gbps，每颗卫星可提供 17Gbps-23Gbps 的下行容 量，链路时延约为 15-20ms，极大缩短了传统卫星通信系统的链路时延。

“星链”卫星搭载 4 副高性能相控阵天线，借助相控阵天线良好的波束赋形特征，下行带宽可同时支持最少 8 个波束，在采用不同极化方式、空间复用等情况下，可进一步提升 可用波束的个数，支持卫星极高数据量的发送和转发。

据左海、郭洋、吴洪亮、吴巧玲《浅析“星链”卫星系统的发展及其影响》，“星链”卫星采用 透明转发和星间链路传输方式。 透明转发借助地球站实现数据转发，完成用户间通信，早期的星链卫星不具备星间链路， 只能通过透明转发方式实现。  星间链路也称为星际链路或者交叉链路，实现卫星间的通信传输，包括处于同一轨道面 上的卫星和处于相邻轨道面上的卫星。“星链”卫星采用激光实现卫星之间的信息传输与 交换，一方面减少了传输“跳数”、降低了卫星传输时延，提高了通信速度和效率，另一 方面实现了更广域的网络覆盖。

“星链”卫星系统地面部分包括关口地球站和用户终端。 地球站仍然搭载相控阵天线，通过阵列天线的波束特征产生多个窄波束，承载不同类型 的业务，实现与多个卫星同时通信。 “星链”用户终端需要外接相控阵天线，具备自动跟踪接入卫星的能力，在多波束情况下 可支持与多颗卫星连接，实现星间切换时的无缝通信能力。同时星链类终端通过定向发 射波束信号，实现高效利用 Ku 频段资源。

“星链”单卫星采用可快速复制的模块化设计方式：据左海等《浅析“星链”卫星系统的发展及其影响》介绍，为满足“星链”多批次多卫星快速发射的需求，整个卫星系统主要包括氪离子 推进器、自动避撞系统、卫星跟踪装置、相控阵天线和太阳能帆板。 采用氪气作为霍尔效应推进器的推进剂，进行卫星姿势调整、轨道运行和离轨等操作， 对比传统的氙气，氪气价格优势明显，在庞大的星链卫星系统下，具有较为明显的成本 优势。 通过搭载自动避撞系统，能够有效避免轨道碰撞。 卫星跟踪装置可以使卫星与地面段保持联系，也有助于建立星间链路。 根据 Jonathan's Space Pages 数据，截至 2023 年 7 月 9 日，StarLink 共计发射 4746 颗卫 星，其中在轨卫星 4411 颗、运行中的卫星有 4375 颗。

“猎鹰 9 号”火箭&梅林发动机的研制成功使低成本、大批量发射卫星成为可能： “猎鹰 9 号”是世界上第一个轨道级可重复使用火箭：1）“猎鹰 9 号”是由 SpaceX 设计 和制造的可重复使用的两级火箭，用于将人员和有效载荷可靠安全地运送到地球轨道和 更远的地方。2）可重用性使 SpaceX 能够重复利用火箭中最昂贵的部件，从而降低卫 星发射成本。3）据 SPACEX 官网数据，截至 2023 年 7 月 31 日，“猎鹰 9 号”已累计 发射 241 次、着陆 199 次，其中复用次数达 175 次。

SpaceX 为其 Falcon 9 和 Falcon Heavy 的发射服务提供有竞争力的价格。1）对于合 同承诺的多次发射，可提供适度折扣。2）SpaceX 还可以提供宇航员低轨道发射运送 服务。

为了回收和再利用，SpaceX 设计开发了 Merlin 和 Merlin Vacuum 发动机。1）Merlin 主要用于猎鹰 1 号、猎鹰 9 号和猎鹰重型运载火箭，使用火箭级煤油（RP-1）和液氧 作为气体发生器动力循环中的火箭推进剂，其海平面最大推力可达 845kN。2）Merlin Vacuum 具有更大的排气部分和膨胀喷嘴，以最大限度地提高发动机在真空环境中的效 率，在全功率下，其推力可达 981kN，是美国火箭发动机史上运行效率最高的一款火箭 发动机。

2.3 首颗试验星发射升空，我国低轨卫星互联网建设或将提速

中国“星网”崛起，布局低轨赛道：刘爱国《中国“星网”迈向新轨道》一文梳理了我国卫星互 联网的发展历程：

2016-2018 年间，航天科技、航天科工、中国电科、中国电信等企业纷纷提出了各自的 低轨互联网星座建设方案，并陆续发射了试验星。

卫星互联网被纳入“新基建”：2020 年 4 月，国家发改委将卫星互联网列为新基建中的 信息技术设施，意味着以低轨卫星通信系统为代表的太空基础设施建设上升到了国家 意志层面。

“星网”公司破茧而出：2021 年 4 月 28 日，国务院国资委发布关于组建中国卫星网络 集团有限公司的公告，新组建的“星网”公司总部落地河北雄安新区，注册资本 100 亿元。 这也是国资委公布的央企名单中仅次于电信、联通、移动之后的又一家通信运营商。

卫星互联网技术试验卫星成功发射：据新华社消息，2023 年 7 月 9 日，我国在酒泉卫 星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，卫星 顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。

我国新型卫星互联网布局已启动，低轨卫星通信行业处于稳步加速发展期。据赵鹏《我国低 轨卫星通信产业发展现状及趋势分析》介绍：1）近年来，国防科工局、工信部等密集出台 支持性政策文件，积极部署卫星通信产业发展，鼓励和引导民间资本进入卫星通信领域。2） 众多企业纷纷布局卫星互联网星座，计划发射多颗通信卫星，建成覆盖范围广、价格有竞争 力、安全有保障的卫星通信网络，促进卫星通信向个人消费和各垂直行业的加速渗透。在此 背景下，通信小卫星研制、火箭发射、卫星通信系统终端设备与软件应用市场有望迎来快速 增长。 低轨通信卫星的制造与运营企业迎来战略机遇。1）据亿欧网介绍，单颗低轨卫星覆盖范围小，因此必须增加卫星的数量才能实现全球覆盖，面对有限的轨道、频谱资源，各大企业无 不个个争先、跑马圈地。2）据通信产业网介绍，我国疆域辽阔，自然地形复杂。与地面光 缆相比，低轨卫星通信能以更低成本解决偏远地区通信问题。并且低轨卫星通信全区域覆盖 特性也使得其在海洋、沙漠、抢险救灾等场景中有广泛的应用，行业端应用有望进一步拓展。

政策和资本双重驱动下卫星通信市场规模稳步提升。 根据前瞻产业研究院援引美国卫星产业协会（SIA）2022 年 7 月发布的《卫星产业状 况报告》数据，2021 年全球卫星通信行业市场规模达到 1816 亿美元，2017-2021CAGR 达到 11.98%。 根据中商产业研究院预测，2021-2025 年我国卫星互联网市场规模有望自 292.48 亿元 增至 446.92 亿元，2021-2025CAGR 有望达 11.18%。

3 卫星导航：“北三”产业化应用或将提速，万亿市场蓄势待发

3.1 卫星导航系统：天空中的“指南针”，重要的军民两用基础设施

卫星导航是指采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术。据“广东 自然资源”微信公众号介绍，卫星导航以人造地球卫星作为导航台的星基无线电导航系统， 利用无线电到达时间来进行测距、定位，为全球海、陆、空、天的各类军民载体提供全天候、 高精度的位置、速度、时间信息。

时间测距定位技术是卫星导航系统应用的主流技术：1）原理：用户接收设备精确测量 由系统中不在同一平面的 4 颗卫星发来信号的传播时间，然后完成一组包括 4 个方程 式的模型数学运算，就可算出用户位置的三维坐标以及用户钟与系统时间的误差。2） 卫星导航系统技术还包括测角法、组合法、多普勒测速定位等：其中测角法和组合法因 精度较低没有实际应用，多普勒测速定位法由于不能连续实时导航、两次定位时间间隔 太长、只能提供二维定位、对高速移动物体测量误差较大等缺点，目前也不再应用。

卫星导航系统由导航星座、地面段地面台站和用户定位设备三部分组成：1）导航星座： 是卫星导航系统的空间部分，由多颗卫星构成空间导航网；2）地面台站：跟踪、测量 和预报卫星轨道并对卫星上设备进行控制管理，通常包括跟踪站、遥测站、计算中心、 注入站及时间统一系统等部分。3）用户定位设备：根据载具不同，一般分为船载、机 载、车载和单人背负等多种形式。

卫星导航系统已成为重要的军民两用设施：据赵宇昕《卫星导航的应用》介绍，1）民 用：卫星导航系统已渗透国民经济各部门，广泛应用于海洋、陆地和空中运输的导航。 2）军用：卫星导航系统从根本上解决了空中、陆地和海军事运载体、武器的定位和导 航问题。GPS 在海湾战争、美国对伊拉克实施“沙漠之狐”行动中都发挥了重要的作用。

3.2 各国先后开展卫星导航系统建设

据北斗卫星导航系统网站介绍，全球导航卫星系统（GNSS）是一个多系统、多层面、多模 式的复杂组合系统，涵盖所有的卫星导航系统，包括全球卫星导航系统、区域卫星导航系统 和增强卫星导航系统，此外还涵盖在建和以后建设的其他卫星导航系统。 全球卫星导航系统：包括美国 GPS、俄罗斯格洛纳斯（GLONASS）、欧洲伽利略（Galileo） 和中国的北斗卫星导航系统（BDS）。 区域卫星导航系统：包括日本准天顶卫星系统（QZSS）、印度区域导航卫星系统 （IRNSS）。 天基增强系统：包括美国广域增强系统（WAAS）、欧洲静地导航重叠系统（EGNOS）、 日本的多功能运输卫星增强系统（MSAS）等。

全球卫星导航系统自 20 世纪 60 年代中期起，至今已有近 60 年历史。纵观其发展历程，大 致可以分为四大阶段： 第一阶段（20 世纪 60 年代中期-20 世纪 90 年代）：基于多普勒定位的第一代卫星导 航系统。美国和前苏联为了给远洋航行的军舰和潜艇提供精度比较高的定位数据和修正 其惯导系统，分别建成了 NNSS（美国）和 CICADA（前苏联）。 第二阶段（20 世纪 90 年代）：基于时差测距的第二代卫星导航系统：第一代卫星定位 难以满足连续实时定位以及三维导航的要求，因此美国和前苏联（后俄罗斯）分别在 20 世纪 90 年代建成了 GPS 和 GLONASS 卫星导航系统，它们均由各自国家的国防部管 理，以军事应用为主，适当兼顾民用市场。 第三阶段（21 世纪初）：世界主流国家先后推进卫星导航系统建设：1）欧盟：于 2022 年启动“伽利略”导航系统建设。2）中国：基于国家战略与安全的需要，于 2003 年建成 了“北斗一号”定位系统。3）日本：QZSS 首颗卫星“指路（Michibiki）”于 2010 年发射 升空。4）印度：太空研究组织（ISRO）于 2013 年发射了 IRNSS 的首颗卫星。 第四阶段：新一代卫星导航系统。1）美国：建设第三代 GPS 卫星导航系统；2）俄罗 斯：发射新一代 GLONASS K 和 K2 卫星；3）欧盟：建设第二代伽利略卫星导航系统。 4）中国：积极论证下一代北斗系统。

3.3 “北三”系统全面建成，引领万亿北斗新业态

据北斗卫星导航系统网站介绍，北斗卫星导航系统（BDS）是中国自主建设运行的全球卫星 导航系统，为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。 通过北斗建设“三步走”战略，北斗三号全球卫星导航系统于 2020 年 7 月全面建成：根 据北斗卫星导航系统《北斗卫星导航系统发展报告》，我国卫星导航系统采取“三步走” 的发展战略，即 1）2000 年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2）2012 年年 底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；3）2020 年，建成北斗三号系统，向全 球提供服务。 “北三”系统可提供七种服务：根据张奋、贾小林、姬剑锋、王龙《北斗系统应用趋势 分析》一文，北斗三号全球卫星导航系统具备导航定位和通信数传两大功能，提供七种 北斗系统应用服务。具体包括：1）面向全球范围提供三种服务：包括定位导航授时、 全球短报文通信和国际搜救；2）在中国及周边地区提供四种服务：包括星基增强、地 基增强、精密单点定位和区域短报文通信。

中国北斗已进入规模化应用、产业化发展的关键阶段：

“北斗+”与“+北斗”业态方兴未艾：1）随着北斗三号全球系统完成组网，高精度位置服 务已经深度融入各行各业，与大数据、物联网、人工智能等新兴技术深度融合。2）“北 斗+”技术融合创新：全面推动北斗技术产品及其服务，与其他技术和服务的融合发展， 尤其是网络融合、终端融合、数据融合，这也是北斗应用创新发展的源动力。3）“+北 斗”时空信息应用：以北斗技术为赋能手段，以时空信息为应用方式，与其他产业原有 技术、原有业务相结合或替代传统应用方案，促进传统经济模式、传统产业发展的转型 升级，催生众多北斗市场新业态。

特殊机构市场进入北三换代周期，市场需求旺盛：据观研报告网介绍，1）特殊机构市 场目前正处在从北斗二号到北斗三号的换代期，其大规模换装将贯穿整个“十四五”时期， 相关需求有望出现一轮快速增长。2）综合终端、无人平台和各类武器平台将是特殊机 构市场最大的三个应用领域，相关市场空间分别达百亿。

民用市场的繁荣是北斗系统发展的长期驱动力：据孙启明、李栩、王君鹏《北斗卫星民 用市场现状与发展前景》，1）民用市场前景主要体现在智能终端导航服务、车载导航 服务、共享经济等方面；2）据中国卫星导航定位协会《2022 卫星导航与位置服务产业 发展白皮书》数据，2021 年智能手机和乘用车导航仪占据北斗应用产值的 57%。

“十四五”末我国北斗产业总体产值有望达到 8000-10000 亿：据中国卫星导航定位协会 《2022 卫星导航与位置服务产业发展白皮书》数据： 2006-2021 年，我国卫星导航与位置服务产业整体产值自 127 亿元增至 4690 亿元， CAGR 为 27%； 据中国卫星导航定位协会《2021 卫星导航与位置服务产业发展白皮书》数据：到 2025 年，总体产值有望达到 8000-10000 亿元；到 2035 年，总体产值有望超过 3 万亿元， 届时有望构建智能信息产业体系，形成中国服务品牌；  核心产值与衍生关联产值带动比达 1:2.33，与全球 GNSS 平均比例 1:3 相比，仍有较 大提升空间：1）2021年我国卫星导航与产业服务核心产值达1454亿元（同比+12.28%）， 关联产值为 3236 亿元（同比+18.2%）。2）核心产业包括卫星导航技术研发和应用直 接相关的芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设备、基础设施等。

4 卫星遥感：受益于政策支持，市场规模有望持续扩大

4.1 遥感卫星：动态感知“千里眼”，地表信息获取的重要手段

卫星遥感定义：以人造地球卫星为遥感平台，利用无线电、雷达等技术手段，从太空直接对 地表目标实施观测、感知的综合性探测技术。 卫星遥感能探测到地面遥感和航空遥感所不能及的区域：可充分发挥卫星轨道高、飞行 速度快、不受国界和地理条件的限制等优势，观测幅宽可达数千米甚至上千千米，能在 短时间内获得大面积数据。 组成：主要由用于获取遥感数据的遥感器，装载遥感器并保障其正常工作的卫星平台， 以及对遥感数据进行接收、处理、完成信息提取和生成遥感信息产品的设施共同组成。 卫星遥感的工作原理围绕着“电磁波-信号-数据-信息”的数字化转换过程展开：1）自然 界电磁辐射源（如太阳光）或卫星主动发射电磁波与目标发生相互作用；2）遥感卫星 对电磁波进行采集与记录，形成数据，通过数据传输分系统或者中继卫星把载有数据的 调制信号发送到地面；3）地面系统接收、解调和处理之后，输出得到不同级别的数据 产品；4）经过应用系统的反演和解译，提取得到遥感应用信息产品。

技术路线：包括光学卫星遥感（可见光、红外、高光谱等）与微波卫星遥感技术路线， 1）卫星遥感的功能主要通过遥感器实现：遥感器是装载于遥感卫星上的有效载荷，决 定着卫星系统的水平，根据其探测手段可分为被动式和主动式：2）被动式：通过遥感 传感器对被探测物体发射的电磁波特征进行感知，包括可见光、红外、高光谱、微波辐 射计等；3）主动式：通过遥感传感器发射电磁波到被探测物体表面，然后对物体的散 射信号进行探测，常用的有合成孔径雷达、微波散射计等。 遥感卫星的分类：1）根据应用对象：可以分为陆地观测卫星、海洋观测卫星、大气观 测卫星、空间态势感知四种类型；2）根据观测对象、观测范围和观测频次的要求，遥 感卫星在设计时会选择不同的轨道：常用的轨道包括太阳同步轨道和地球同步轨道。

4.2 各国争相发射遥感卫星，中国“后来居上”打造强大对地观测体系

战争促进了遥感技术的发展：据童庆禧、孟庆岩、杨杭《遥感技术发展历程与未来展望》， 1）一战促使遥感从地面走向空中，萌发了红外技术探测；2）二战使遥感走得更高和更远， 促进了雷达技术的发展；3）冷战期间，超级大国激烈竞争，空间技术的发展为遥感技术的 突破提供了重要的条件。 遥感技术在民用领域发展空间广阔：据李劲东《中国高分辨率对地观测卫星遥感技术进展》， 光学成像卫星于 20 世纪 60 年代进入太空；1972 年美国发射了第一颗具有业务性质的地球 资源技术卫星（后更名为陆地卫星），开启了常态化遥感对地观测的先河；第一颗民用合成 孔径雷达（SAR）卫星 Sea sat 于 1978 年绕轨运行；随后许多国家开始效仿和跟进，自 1980 年起，日、法、印、俄、德、中等国家相继发射遥感卫星。 近年来全球遥感卫星发射数量快速增长：1）美国商业航天部门敏锐捕捉到高质量地理空间 数据的需求，从 20 世纪 90 年代起持续不断发射了大量商业遥感卫星，其他航天大国亦竞 相发射。2）2012-2021 年，全球遥感卫星发射数量由 29 颗上升至 188 颗，呈现上升态势。

我国卫星遥感技术发展与应用从无到有，从小到大，从弱到强，实现了跨越式的发展。据江 碧涛《我国空间对地观测技术的发展与展望》，自 20 世纪 70 年代以来，我国卫星遥感技 术发展历程大致可分为 3 个阶段：

探索与起步阶段（1965 年-20 世纪 90 年代中期）：1）我国于 1975 年成功完成首型 返回式对地观测卫星发射入轨；2）1999 年我国与巴西共同研制的“中巴地球资源卫 星”01 星于 1999 年成果发射，顺利实现返回式至传输型卫星跨越。3）随着３颗风云一 号、２颗风云二号卫星陆续发射，我国第一代气象观测卫星系统初具雏形。

快速发展阶段（20 世纪 90 年代中期-2015 年）：1）2008-2013 年，我国陆续发射３ 颗风云三号卫星，我国气象卫星技术迈入世界先进行列。2）2022/2011 年，海洋-1A/2A 发射，我国海洋系列卫星系统初步建成。3）随着遥感、高分、资源等多系列卫星同时 大跨步建设，我国空间基础设施框架基本建成，总体性能迈入世界先进行列。

创新发展阶段（2016 年至今）：1）总体呈现体系化建设加速、多要素协同观测、多手 段融合应用的发展特征。2）在国家政策牵引下，商业航天快速发展，我国空间对地观 测系统建设主体由政府投资向多元投入过渡。 现阶段我国卫星遥感技术已经达到世界先进水平：1）形成了丰富的遥感卫星系列：海洋、 测绘、气象、高分辨率对地观测卫星和商业遥感卫星分别实现多星小型星座组网观测；2） 高分辨率对地观测遥感与国际领先水平的差距显著缩小，高分辨率光学、SAR 遥感技术发 展总体达到国际先进水平，基础设施发展规模和部分核心技术国际领先。

根据 UCS 数据，截至 2022 年 12 月我国拥有在轨遥感卫星 332 颗，位居全球第二，仅次 于美国（499 颗）。国内对地观测卫星体系包含“高分”、“风云”、“海洋”、“资源”等多个国家 日常观测和应急观测骨干卫星遥感网络，同时借助“北京”、“吉林”、“高景”、“巢湖”等商业卫 星服务系统对骨干网进行填充与补强。

4.3 国家政策大力支持，卫星遥感市场规模持续扩大

国家政策大力支持和引导卫星遥感产业发展：1）国务院《“十三五”国家战略性新兴产业发 展规划》提出打造国产高分辨率商业遥感卫星运营服务平台，采用政府和社会资本合作（PPP） 模式推进遥感卫星等建设，推进商业卫星发展和卫星商业化应用。2）“十四五”规划中提出打 造全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施体系，将卫星遥感产业的发展列入 顶层规划，卫星遥感产业步入现代化的全新发展阶段。 当前我国卫星遥感产业的市场需求由政府主导，市场规模持续扩大：据共研网数据，2015- 2022 年中国遥感卫星行业市场规模由 56.1 亿元增至 130.8 亿元，CAGR 达 12.86%。 应用场景：主要包括土地利用、城市化及荒漠化监测、农作物、森林等可再生资源的监 测和评估、灾害监测和环境监测等。 政府性遥感数据的需求逐步从直辖市和省会城市向各区县延伸：随着我国经济总量的 不断增长、城市规模的不断扩大，各区县的规划建设管理、旅游服务管理、城市公共安 全服务和交通管理等对遥感数据的需求也日益显现。 我国卫星遥感商业化空间较大：据 UCS 数据，截至 2022 年 12 月，我国遥感卫星商业 化率为 32%，相比全球 79%的水平仍有较大提升空间。 资本大量涌入遥感卫星领域，推动商业遥感卫星发展。据泰伯智库不完全统计，2022 年中国商业航天赛道融资总额超过 113 亿元，其中卫星遥感融资额达 28.1 亿元，占比 25%，是融资总额第二多的领域，仅次于火箭发射。

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