带你搞懂卫星通信：卫星定位 GPS、华为Mate60 卫星电话、星链 Starlink 高速互联网接入

近期炙手可热的华为Mate 60 Pro手机，是全球首款支持卫星通话的大众智能手机，持有者在没有地面信号的情况下，也可以拨打、接听卫星电话，而支持此功能的“幕后功臣”就是我国自主研制的天通一号移动通信卫星。

天通一号卫星移动通信系统是中国自主研制建设的卫星移动通信系统，由空间段(包含3颗卫星)、地面段和用户终端组成。

卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波，从而实现两个或多个地球站之间的通信系统，由卫星和地球站两部分组成。

卫星通信的特点如下：

• 电波覆盖面积大，通信距离远，可实现多址通信。在卫星波束覆盖区内一跳的通信距离最远为 18000 公里。覆盖区内的用户都可通过通信卫星实现多址联接，进行即时通信。

• 传输频带宽，通信容量大。卫星通信一般使用 1~10 千兆赫的微波波段，有很宽的频率范围，可在两点间提供几百、几千甚至上万条话路，提供每秒几十兆比特甚至每秒一百多兆比特的中高速数据通道，还可传输好几路电视。

• 通信稳定性好、质量高。卫星链路大部分是在大气层以上的宇宙空间，属恒参信道，传输损耗小，电波传播稳定，不受通信两点间的各种自然环境和人为因素的影响，即便是在发生磁爆或核爆的情况下，也能维持正常通信。

卫星传输的主要缺点是传输时延大。无线电波虽在自由空间的传播速度等于光速（每秒 30 万公里），但当它从地球站发往同步卫星，又从同步卫星发回接收地球站，这“一上一下”就需要走 8 万多公里。比如打卫星电话时，无线电波就要往返近 16 万公里，需传输 0.6 秒钟的时间。即发话人说完 0.6 秒钟以后才能听到对方的回音，这种现象称为“延迟效应”。由于“延迟效应”现象的存在，使得打卫星电话往往不象打地面长途电话那样自如方便。

卫星通信可以分为卫星定位和导航、卫星电话、卫星互联网络通信等。

卫星定位系统是一种使用卫星对某物进行准确定位的技术，它从最初的定位精度低、不能实时定位、难以提供及时的导航服务，发展到现如今的高精度GPS全球定位系统，实现了在任意时刻、地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以便实现导航、定位、授时等功能。

卫星定位可以用来引导飞机、船舶、车辆、以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。卫星定位还可以应用到手机追寻等功能中。

• 全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。

  GPS是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统，位于距地表20200km的上空。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。

• 北斗卫星导航系统（Beidou Navigation Satellite System，BDS）有35颗卫星组成的卫星系统，其中5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。北斗定位系统包含空间段、地面段和用户段三部分，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并且具备短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为分米、厘米级别，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

  截至2023年3月，北斗三号全球卫星导航系统自2020年建成开通以来，全国已有超过790万辆道路营运车辆、4.7万多艘船舶、4万多辆邮政快递干线车辆应用北斗系统，近8000台各型号北斗终端在铁路领域应用推广；北斗自动驾驶系统农机超过10万台，覆盖深耕、插秧、播种、植保、收获、秸秆处理和烘干等各个环节；2587处水库应用北斗短报文通信服务水文监测，650处变形滑坡体设置了北斗监测站点；搭载国产北斗高精度定位芯片的共享单车投放已突破500万辆，覆盖全国450余座城市；基于北斗高精度的车道级导航功能，已在8个城市成功试点，并逐步向全国普及。