空天信息產(chǎn)業(yè)迎來黃金十年-通信衛(wèi)星數(shù)量大幅增加

空天信息產(chǎn)業(yè)迎來黃金十年，通信衛(wèi)星數(shù)量大幅增加

信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走過主機(jī)時(shí)代、互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代、移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代，現(xiàn)已進(jìn)入空天信息時(shí)代。空天信息產(chǎn)業(yè)是邁入全互聯(lián)時(shí)代涌現(xiàn)的前沿新興信息產(chǎn)業(yè)形態(tài)，也是支撐產(chǎn)業(yè)和社會(huì)數(shù)字轉(zhuǎn)型的重要產(chǎn)業(yè)，更是引領(lǐng)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展主線的重要基礎(chǔ)設(shè)施?？仗煨畔a(chǎn)業(yè)是移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代之后的新階段。以衛(wèi)星通信、衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星導(dǎo)航為代表的太空領(lǐng)域是軍用和民用發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，空天信息已廣泛應(yīng)用于國家安全、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和大眾民生的諸多領(lǐng)域，不僅具有軍民共用的特點(diǎn)，也擁有巨大的市場價(jià)值。在軍事上空天信息網(wǎng)絡(luò)甚至可以起到類似戰(zhàn)略導(dǎo)彈的致命攔截作用?？仗煨畔⒕W(wǎng)絡(luò)面向政府和公眾可提供六項(xiàng)典型場景應(yīng)用：應(yīng)急救災(zāi)保障、信息普惠服務(wù)、移動(dòng)通信服務(wù)、航空網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、海洋信息服務(wù)、天基中繼服務(wù)。1.空天信息產(chǎn)業(yè)迎來黃金十年空天信息產(chǎn)業(yè)的政策環(huán)境越來越友好。從政策上看，我國鼓勵(lì)空天信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大致有兩條主線：其一為相關(guān)政策從規(guī)劃衛(wèi)星制造到規(guī)劃整體的空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；其二為鼓勵(lì)商業(yè)航天大力發(fā)展，鼓勵(lì)民營資本參與到建設(shè)。此外，航天法已經(jīng)列入全國人大立法計(jì)劃，力爭在未來3-5年出臺(tái)。從各類相關(guān)政策可知，國家在頂層設(shè)計(jì)方面已為空天產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合航天任務(wù)的規(guī)劃數(shù)量和航天技術(shù)及基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，我國空天信息產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入了發(fā)展的黃金十年。表：我國近年來空天產(chǎn)業(yè)主要政策資料來源：公開資料整理2、建設(shè)通導(dǎo)遙一體的空天信息網(wǎng)絡(luò)成為我國迫切需求近年來，我國地面和空間信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已取得矚目發(fā)展。截至2018年12月底，中國網(wǎng)民規(guī)模達(dá)8.29億人，互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)到59.6%，已經(jīng)基本建成了覆蓋全國的地面網(wǎng)絡(luò)；航天技術(shù)發(fā)展也取得了巨大成就，以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和高分辨率對(duì)地觀測系統(tǒng)為代表的國家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施取得長足進(jìn)步，截至2018年12月底，我國在軌衛(wèi)星數(shù)量已超過200余顆，已經(jīng)初步建成了通信中繼、導(dǎo)航定位、對(duì)地觀測等系統(tǒng)，通導(dǎo)遙融合發(fā)展態(tài)勢基本形成；空天信息的全面性、靈活性、時(shí)效性和準(zhǔn)確性大幅提升，定時(shí)、定位和遙感觀測的綜合應(yīng)用服務(wù)日益豐富。但隨著國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和各類新興技術(shù)的普及，我國對(duì)空天信息也有了更高層次的需求。覆蓋面上，我國對(duì)導(dǎo)航、遙感等天基信息的需求覆蓋范圍已從國內(nèi)拓展到全球；在速度上，對(duì)空間信息的獲?。瓊鬏敚幚淼捻憫?yīng)速度趨向?qū)崟r(shí)化，對(duì)海量天基信息的傳輸－處理－分發(fā)的時(shí)效性提出了新的要求。要實(shí)現(xiàn)天基信息全天時(shí)、全天候、全地域服務(wù)于每個(gè)人的目標(biāo)，根本上解決現(xiàn)有天基信息系統(tǒng)覆蓋能力有限、響應(yīng)速度慢、體系協(xié)同能力弱的問題，亟需構(gòu)建更為強(qiáng)大的衛(wèi)星通信、導(dǎo)航、遙感一體天基信息實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)。國防方面，武器裝備的飛速發(fā)展和作戰(zhàn)模式的改變也為空天信息提出了更高層次的需求。從反導(dǎo)的角度來看，戰(zhàn)爭中反導(dǎo)的難度已越來越大。以超高音速導(dǎo)彈為例，提升防御超高音速的導(dǎo)彈的成功率需要在發(fā)展準(zhǔn)備階段就密切跟蹤，這便需要防御方擁有足夠強(qiáng)大的空天信息網(wǎng)絡(luò)。我們可以從美國太空發(fā)展局（SDA）提交的預(yù)算草案可以窺見當(dāng)前空天信息網(wǎng)絡(luò)與軍事需求之間存在的巨大差距。據(jù)美國航天新聞網(wǎng)10月7日?qǐng)?bào)道，根據(jù)美國太空發(fā)展局計(jì)劃2021～2025財(cái)年投資110億美元，用以部署軍用大型衛(wèi)星星座：“國防太空架構(gòu)”（NDSA）。110億美元預(yù)算主要分為兩大部分：5.82億美元為基線預(yù)算，用于NDSA路線圖開發(fā)以將國防部現(xiàn)有太空項(xiàng)目融入NDSA，同時(shí)用于導(dǎo)彈防御傳輸層傳感器的研究和樣機(jī)開發(fā)；106億美元用于“衛(wèi)星層”建設(shè)，用于研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)與測試大型軍用衛(wèi)星星座。表：NDSA衛(wèi)星層建設(shè)資料來源：公開資料整理3、全球航天產(chǎn)業(yè)規(guī)模為3600億美元根據(jù)美國衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SIA)2019年5月8日發(fā)布的2019年《衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)狀況報(bào)告》。2018年衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)總收入2774億美元，全球航天產(chǎn)業(yè)規(guī)模為3600億美元，衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)總收入占全球航天產(chǎn)業(yè)規(guī)模的77%;2018年衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)總收入比2017年增長3%，增幅與2017年持平。其中，2018年衛(wèi)星服務(wù)業(yè)收入占據(jù)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)最大份額，總收入為1265億美元，較2017年下降1.7%。其中，衛(wèi)星電視直播收入為942億美元，比上年減少3%;衛(wèi)星音頻廣播收入為58億美元，較上年增長7%;衛(wèi)星寬帶業(yè)務(wù)收入為24億美元，較上年增長14%;衛(wèi)星固定通信業(yè)務(wù)收入為179億美元，與上年持平;衛(wèi)星移動(dòng)通信收入為41億美元，比上年增長3%;遙感領(lǐng)域收入為21億美元，較上年減少5%?？傮w來看，衛(wèi)星通信收入占衛(wèi)星服務(wù)業(yè)收入比重高達(dá)98.34%。4、高速發(fā)展十年，商用通信衛(wèi)星數(shù)量大幅增加而從發(fā)射情況來看，2018年共發(fā)射314顆衛(wèi)星，商業(yè)通信衛(wèi)星占22%，民用/軍用通信衛(wèi)星占4%，通信衛(wèi)星合計(jì)占26%。此外，研究與開發(fā)(R&D)衛(wèi)星占18%，遙感衛(wèi)星占39%，科研衛(wèi)星占4%，軍事偵察衛(wèi)星占6%，導(dǎo)航衛(wèi)星占8%，其他衛(wèi)星占1%?；乜赐ㄐ判l(wèi)星的發(fā)射歷程，2009-2018年為通信衛(wèi)星快速發(fā)展的10年。數(shù)據(jù)顯示，這十年間全球共發(fā)射通信衛(wèi)星491顆，這段時(shí)間發(fā)射的通信衛(wèi)星數(shù)量已超過此前發(fā)射通信衛(wèi)星數(shù)量的總和。從用途來看，2009-2018年間，新增民用、政府與軍用通信衛(wèi)星數(shù)量基本維持不變，商用通信衛(wèi)星數(shù)量大幅增加。而從軌道類型來看，以LEO作為目標(biāo)軌道的通信衛(wèi)星數(shù)量迅猛增長。值得注意的是，以MEO作為目標(biāo)軌道的衛(wèi)星全部來自O(shè)3B公司。2018年美國Oneweb，SpaceX，中國虹云、鴻雁星座相繼發(fā)射試驗(yàn)衛(wèi)星，一旦前期技術(shù)驗(yàn)證完成，未來低軌通信衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量仍將持續(xù)增加。5、空天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)逐漸形成20世紀(jì)80年代至90年代，美國成功部署了跟蹤數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星(TrackingandDataRelaySatellite，TDRS)系統(tǒng)，TDRS被稱為“衛(wèi)星的衛(wèi)星"，其中，多址鏈路是TDRS的重要組成部分，美國的TDRS多址鏈路技術(shù)演變分為三個(gè)階段：第一代TDRSS系統(tǒng)的多址體制采用空分多址結(jié)合碼分多址方式，星上采用一個(gè)S頻段多址相控天線，具有30個(gè)陣元，全部用作接收陣列，發(fā)射陣列山其中的12個(gè)具有收發(fā)雙工性能的陣元承擔(dān)，在通信過程中，只需24個(gè)接收陣元、8個(gè)發(fā)射陣元即可達(dá)到TDRSS通信要求。系統(tǒng)采用空分多址和碼分多址方式，在一個(gè)波束內(nèi)的用戶采用偽噪聲碼分多址技術(shù)，每個(gè)信道最大速率可達(dá)到50kb/s。其空分多址的波束形成是在地面完成的，各個(gè)人線單元接收到返向鏈路的信號(hào)，經(jīng)過低噪放等處理過程送給星上處理器，并將信號(hào)頻分復(fù)用（頻點(diǎn)間隔設(shè)置為7.5MHz后形成中頻信號(hào)，再通過上變頻處理將信號(hào)從K頻段傳輸下去送給地面基站，在地面接收到多個(gè)陣元的信號(hào)進(jìn)行波束形成；第二代TDRSS系統(tǒng)星上采用的多址天線為S頻段六角形相控陣模式，并且因?yàn)樾巧闲纬刹ㄊ?，天線增益提高約6dB，返向鏈路為32條，前向鏈路為巧條，系統(tǒng)增強(qiáng)了多址業(yè)務(wù)返向能力，占用2.0G~2.3Ghz波段進(jìn)行多址訪問，前向鏈路的數(shù)據(jù)傳輸率為300Kbit/s，并能以傳輸速率3Mb/s同時(shí)接收五個(gè)