2026年建筑和工程行业低轨卫星行业研究系列之四：卫星星座组网加速，商业应用不断拓展

卫星简介

1.1 卫星定义

人造卫星是由人类制造并通过火箭发射到太空中，沿特定轨道环绕地球或其他天 体运行的无人航天器。人造卫星由卫星平台和载荷两部分组成。卫星平台是为卫 星在轨工作提供服务保障的部分，包含结构、热控等七个分系统。载荷是卫星在 轨实现特定功能的仪器设备，根据卫星任务的不同可配置不同载荷。

1.2 卫星分类

按照用途卫星可分为科学卫星、技术试验卫星与应用卫星。商业航天领域的卫星 主要是应用卫星里的通信卫星、遥感卫星与导航卫星。

1.3 运行轨道

按照高度，卫星的运行轨道可划分为低地球轨道 LEO、中地球轨道 MEO、地球 静止轨道 GEO。

通信卫星主要部署于低地球轨道 LEO 和地球静止轨道 GEO，少数部署于中地球 轨道 MEO。早期通信卫星部署于 GEO 轨道，由于 GEO 轨道容量有限（仅可容 纳约 1800 颗卫星）且延迟高，不满足移动应用等商业需求，因此商业航天领域 的通信卫星多发射于 LEO 轨道。LEO 轨道高度低，信号传输距离短，时延比 GEO 轨道更低，可满足实时通信需求。使用 LEO 轨道的链路损耗更小，对用户终端 功率的要求降低。LEO 轨道需大规模星座组网才能实现全球覆盖，目前各国正 加速发射低轨卫星争夺 LEO 轨道资源。 遥感卫星轨道多选择太阳同步轨道（SSO）。太阳同步轨道 SSO 轨道高度集中 在 600 - 800 公里，倾角接近 90°（极地轨道），是一种特殊的 LEO 轨道。在该 轨道上运行的卫星光照角不会随地球绕太阳公转而改变，卫星每天在固定地方时 经过同一区域，光照条件稳定，适合遥感卫星执行对地观测的任务。 导航卫星运行轨道以 MEO 为主，选择 MEO 轨道是折中方案，与 GEO 轨道相比， 在 MEO 轨道发射的卫星单个发射费用较低，且有更强的高纬度区域覆盖能力； 与 LEO 轨道相比，选择 MEO 轨道用户能对某一颗卫星信号连续接收数小时，不 存在卫星频繁更迭的问题。

1.4 频谱

卫星的频谱选择较多，不同频段各具特点，选择时需考虑技术可行性、效率和市 场需求。早期通信卫星多采用 C 频段和 Ku 频段，这两种频段技术成熟，技术成 熟，雨衰影响小，可靠性高。但这两种频段因资源饱和与带宽限制，已无法满足 高通量需求，频谱向更高频段（如 Ka）扩展。 遥感卫星的工作频谱分为两类：被动遥感的可见光/红外波段和主动遥感的微波 波段。主动遥感的微波波段主要使用 L/C/X 等频段，不同频段的穿透能力与分辨 率也不同，需结合卫星具体任务选择。 导航卫星主要使用 L 频段覆盖全球卫星无线电导航业务需求。频率如过低信号受 电离层折射、延迟和闪烁的影响更严重，会显著降低定位精度，频率过高的信号 则雨衰能力变弱，恶劣天气和复杂环境下信号易衰减。处于中间位置的 L 频段， 既能相对有效地穿透大气和常见障碍物，保证信号可用性，又将电离层延迟误差 控制在可通过模型校正的范围内，能兼顾精度与可靠性。

1.5 卫星应用

通信卫星的应用可分为固定业务、广播业务、移动业务与无线电测定业务四类。 传统的通信卫星服务业务以广播电视为主，近年来随着低轨星座布局越来越完 善，航空、海事等移动通信市场是各大运营商重点发展方向。一方面，星链、一 网等正在积极布局航空和海事应用领域。另一方面，以卫讯、欧洲卫星为代表的 运营商发展多轨道通信解决方案，结合高轨全覆盖、持续连接、中低轨大容量、 低延迟优势，为航空、海事用户提供高速率、大带宽网络服务。

遥感卫星运行时能连续地对地球表面某指定地域进行遥感，从而获得物体或区域 信息，因此遥感卫星在资源管理、环境监测、地图测绘、城市规划、矿产勘查等 方面得到广泛的应用。近年来我国遥感卫星在光谱分辨率、高速数传等关键技术 上取得多项重要突破，遥感卫星能够提供更高精度、更及时的数据，显著提升了 遥感卫星的商业价值。

导航卫星的基础定位服务包括提供全天候、全天时的三维坐标定位，实时速度测 量以及高精度时间同步，在资源环境、防灾减灾、测绘、电力电信、工程建设、 机械控制、交通运输、物联网等各个行业得到了广泛应用。传统的导航卫星具有全球信号监测难、精密单点定位收敛时间长以及信号落地功率低的不足，商业航 天的低轨卫星可通过更快的传输速率、更低的轨道高度弥补以上不足，大幅提升 导航卫星的信号强度和定位时效性，将导航卫星的应用拓展到智能交通与自动驾 驶等全新场景。

卫星结构

2.1 卫星平台

卫星平台由卫星本体和服务系统组成，可以支持一种或几种有效载荷工作。卫星 平台主要包含结构、热控制、姿态与轨道控制、推进、电源、测控、数据管理等 分系统。

2.1.1 结构分系统

卫星结构分系统是卫星的主要分系统之一，是支承卫星中有效载荷以及其他各分 系统的骨架，由主结构与次结构组成。

2.1.2 热控制分系统

卫星热控分系统旨在确保卫星上的仪器处于正常工作的温度范围内。卫星热控技 术分为被动热控制技术和主动热控制技术。被动热控制技术主要依靠合理的卫星 总体布局，通过选取不同热物理性能的材料使卫星的仪器设备在不同热流状况下 都能保持在允许的温度范围内，这种方法技术较简单、运行可靠、使用寿命长， 但本身没有自动调节温度的能力。

主动热控制技术是通过某种自动调节系统使航天器内的仪器设备的温度保持在 指定范围内的热控技术，其主要优点是具有可调节的热交换特性，使卫星热控系 统能更好适应卫星内、外热状况变化。

2.1.3 姿态与轨道控制分系统

姿态与轨道控制分系统负责感知卫星自身的空间姿态和轨道位置，然后计算并执 行必要的动作，以确保卫星在复杂太空环境中始终保持预设姿态指向和预定轨道 轨迹。

姿态与轨道控制系统有星上自主控制和星－地大回路控制两种组成方式。星上自 主控制是不靠地面干预，完全由星载仪器实现的控制，多用于三轴稳定卫星的姿 态控制。星－地大回路控制是由星载仪器和地面测控设备联合实现的控制，多用 于轨道控制和自旋、双自旋卫星的自旋轴姿态控制。

2.1.4 推进分系统

卫星推进分系统是指为姿态控制和轨道控制提供所需动力的卫星分系统，包含推 进器、供给系统、加压系统、推进剂存储与管理四部分。

2.1.5 电源分系统

电源和供配电分系统负责在各个飞行阶段为卫星的用电负载提供能源，包含发电 装置、电能储存装置、电源功率调节、电源电压变换、供配电等全部硬件。

2.1.6 测控分系统

卫星测控分系统是指在地面通过无线电信道，对在轨卫星的运行轨道、姿态及各 分系统工作状态进行实时监测与参数获取，并实施相应调控的分系统。卫星测控 分系统主要功能为遥测（将卫星上的各种信息转变成电信号，并以无线电波的形 式传到地面接收站，经接收、解调处理后还原成各种信息为人们提供飞行中卫星 的各种状况和数据）、跟踪测轨（测量卫星与地面站之间的角度、距离、相对速 度）与遥控（将地面上的各种信息以电信号的形式调制无线电载波，向卫星发射）。 测控系统示意图如下：地面段可通过遥控链路与遥测链路对航天器进行操作与监 测，载荷数据则通过专用的载荷遥测链路获取，而测距功能则是通过专用信号实 现，该信号被转发回地面站进行处理。

2.1.7 数据管理分系统

数据管理分系统是负责在星上完成数据采集、处理、存储与分发，并通过测控系 统将遥测与遥控在星地之间闭环成一个可运行的系统，核心为星载微处理器。其 原理如下图：遥控单元接收来自星载测控应答机中的接收机输出的遥控副载波, 通过解调、译码、分路输出直接指令。

2.2 有效载荷

卫星有效载荷指卫星上装载的为直接实现卫星在轨运行要完成的特定任务的仪 器、设备和分系统。卫星的性质、功能和用途主要是由有效载荷决定的，它是卫 星的核心部分。有效载荷一般可分为信息获取类、信息传输类、信息基准类，由 于不同类型卫星承担的任务不同，因此卫星有效载荷也可按应用分类，如通信卫 星有效载荷、遥感卫星有效载荷、导航卫星有效载荷。

编辑：火腿肠