从‘天启’到‘未来出行’,我国卫星通信如何撬动智能时代

360影视 欧美动漫 2025-06-01 11:40 2

摘要:本月“天启”星座再添4颗卫星,标志着该星座进入第一阶段的重要里程碑。截至目前,“天启”由国电高科科技研发并运营,已在低地球轨道投放37颗卫星,逐步形成覆盖全球的物联网通信网络。这些卫星主要承担如下场景的通信需求:

据报道,本月“天启”星座再添4颗卫星,标志着该星座进入第一阶段的重要里程碑。截至目前,“天启”由国电高科科技研发并运营,已在低地球轨道投放37颗卫星,逐步形成覆盖全球的物联网通信网络。这些卫星主要承担如下场景的通信需求:

智慧城市监测:在城市中,为智慧路灯、环境传感器、智能路侧单元等提供稳定的数据回传渠道。海洋环境与安全监测:通过海上浮标与无人船的物联网终端,将海洋数据及时上传到指挥中心。应急通信:在地面网络中断或自然灾害地区,通过卫星链路实现指挥调度和救援协调。环境监控:利用分布在偏远地区的监测点实时上报空气质量、森林火险等数据。

随着最新4颗卫星上线,“天启”的“重访时间”(即卫星对同一地面站点的再次覆盖间隔)缩短至5分钟,相比之前提升了37.5%的实时传输能力。这一改进的重要意义在于:当城市应急或船舶遇险时,数据几乎能够实现“秒传”级别,有效提升救援效率与安全保障。

事实上,“天启”之所以能快速缩短“重访时间”,背后离不开先进的卫星通信芯片与轨道调度算法。国电高科的工程师团队引入了专门针对低功耗、高速数据传输设计的射频收发模块,以及自研的星地链路管理芯片。这类芯片将卫星与地面终端之间的信号编解码、调制解调、功率控制等关键环节都高度集成,一方面显著节省了卫星上宝贵的重量与空间,另一方面也降低了功耗、提升了天线指向精准度,确保卫星能在短时间内完成多地切换与数据回传。

据国电高科董事长吕强介绍,在关键技术指标(如链路时延、数据吞吐量、终端功耗)等方面,“天启”已经达到了国际领先水平,并为我国填补了低轨物联网卫星领域的技术空白。目前,“天启”也正积极探索将技术延伸到消费级市场,包括为智能手机、智能汽车和可穿戴设备提供直接的卫星连接服务。下一阶段,预计还会设计并发射更多卫星,以满足智能终端对“全天候、无盲区”通信的需求。

与“天启”主打物联网场景有所不同,吉利控股集团旗下商业航天子公司“时空道宇”瞄准了汽车智能互联的市场痛点,自建了名为“未来出行”星座的卫星网络。截至目前,该星座已在三个轨道面布署30颗卫星,去年9月又加投10颗,实现了约90%的全球覆盖。这是我国首个对外提供低轨卫星通信服务的商业星座项目,面向国际市场开放。

时空道宇创始人兼CEO王阳指出,“未来出行”星座聚焦的应用场景包括:

智能驾驶与车载通信:当车辆行驶在偏远或信号薄弱的地区,如果地面网络无法覆盖,车载终端仍然可以通过卫星链路完成导航、交通信息更新、远程故障诊断等功能。车联网与移动娱乐:未来二期计划将卫星网络与用户手机之间实现直连,这意味着即便在千里之外,用户也能在车内通过卫星网收发消息、听歌或进行视频通话。消费电子与物联网生态:让智能穿戴设备、无人机等终端借助同一套星座基础设施,实现跨国际、跨时区的统一通信。

按照公开方案,“未来出行”星座分三阶段推进:

第一阶段(72颗卫星):实现全球实时数据通信。第二阶段(264颗卫星):支持手机与卫星的直接通信。第三阶段(5676颗卫星):提供真正的全球宽带网络服务,使用户在任何地点都能获得“秒级”低延迟的上网体验。

得益于这一星座,一些搭载了卫星通信模块的极氪(Zeekr)、银河(Galaxy)电动车已经上市。当车辆驶入网络盲区,车主依旧能通过车载终端发送文字、语音、甚至简单的图像信息,确保行车安全与应急通信。2024年6月,“未来出行”星座率先在中东部分地区投入商业化运营,计划于2025年扩展至北非。这一布局,标志着我国商业卫星通信正式走向国际市场。

在上述两大星座背后,有几条关键的芯片与工程技术路径值得关注:

低功耗、高性能的射频通信芯片卫星通信终端(无论是地面基站、车载终端,还是手机/可穿戴设备)都需要支持L波段、S波段甚至Ka波段的卫星链路,这对射频芯片提出了“低功耗、宽带宽、高灵敏度”的要求。国内研发团队通过引入SiGe、GaN等先进材料,设计出集成度更高、线性度更好、噪声更低的射频前端,为卫星通信终端在复杂环境下保持稳定链路提供保证。卫星平台上的“星载处理器”与自主指令集小型卫星“天启”“未来出行”系列普遍采用轻量化、高集成度的星载处理器。这些处理器不仅要完成卫星姿态控制、轨道调整等基础任务,还要承担通信调度、数据压缩、加密解密等功能。利用国产化指令集架构(如“神威”系列或基于RISC-V的定制芯片),既减少对外部芯片授权的依赖,也能更好地针对卫星应用做硬件与软件协同优化,降低功耗、提高安全性。高可靠的“空间级”存储与电源管理芯片在太空环境下,辐射、中微子等因素对芯片影响巨大,普通消费级芯片无法满足这一需求。我国相关单位针对“天启”星座,研制了经辐射硬化设计的存储芯片与电源管理芯片,确保卫星在高辐射条件下数据不丢失、电源稳定。同时,细节到卫星在轨姿态调整、电源切换、蓄电池充放电管理,都需要专门设计的“空间级”芯片,以便在极端温度、真空环境下依然稳健运行。智能制造与批量化生产工艺以“未来出行”星座的新建工厂为例,坐落于台州的智能制造基地引入了模块化设计理念:整颗卫星被拆分为通信模块、推进模块、太阳能板模块、姿控模块等若干子系统,每个子系统都在流水线上独立生产、测试后再行集成。工厂内部大量应用工业机器人与自动化测试设备,可实现1至2颗卫星/日的生产节奏,年产能上限达500颗。相比传统工艺,综合生产成本下降约45%,为大规模星座建设扫清了供应链瓶颈。汽车智能化与自动驾驶不断催热“天地一体化”通信需求根据市场研究机构Grand View Research预测,到2030年,全球自动驾驶市场规模将达到5570亿美元。要满足L4、L5级自动驾驶对低时延、高可靠通信的需求,单纯依赖地面5G/6G网络还存在盲区与网络覆盖不均衡问题。因此,卫星星座与车载通信芯片的协同成为一条必由之路:只要在车上搭载兼容卫星链路的通信模块,就可以在城市高速、山区隧道、沙漠戈壁等“地面网络覆盖盲区”时继续与云端服务器保持实时交互,提升驾驶安全与自动驾驶决策的连续性。消费电子与物联网终端迎来卫星连接时代当前主流智能手机虽然对手机基带芯片厂商(如高通、联发科)提出了卫星SOS通信的需求,但架构上仍依赖地面网络。未来,若能在手机SoC设计时就内置兼容卫星链路的射频与基带处理单元,则可实现“全球直连”,真正打通“地+天”一体化通信。除手机外,可穿戴智能终端、无人机、追踪定位设备等物联网终端对“大范围覆盖、超长待机、低功耗”的需求,会倒逼厂商研发出更高集成度的卫星通信芯片与模组。低空经济与无人机行业加速落地无人机在农业植保、电力巡检、物流运输等场景的应用增多,一旦进入低空环境(高度在几百米至两千米之间),地面5G网络覆盖往往跟不上。这时,如果无人机机载通信模块能接入低轨卫星链路,就可实现“实时图传+远程指令”,提升飞行安全与任务效率。因此,低轨卫星网络对芯片国产化、通信制式兼容、智能路由切换等提出了新要求,也催生了小型化重量仅几十克的“无人机专用卫星通信模组”研发热潮。卫星互联网与5G/5G-A、北斗导航的融合我国在推动5G-A(5G增强版)、北斗导航系统和卫星互联网技术深度融合,目标是构建“空-天-地-海”一体化网络。卫星互联网可在广域场景补充地面5G空白,而北斗系统可为卫星和地面终端提供精准定位与时间服务。从芯片角度看,这意味着未来的终端芯片需要同时支持5G NR、北斗B1/B2/B3频段、卫星链路频段,多路信号并行处理、频谱动态切换与资源调度都要更智能、更低功耗。对国内芯片厂商而言,这是一次将多网融合能力写入芯片与算法的巨大挑战,也是一块价值千亿的蓝海市场。射频与基带协同优化的卫星通信芯片
未来,终端射频前端要兼容更多卫星频段(L波段、S波段、Ka波段等),并与地面5G/6G基带协调切换;同时需要支持多星座、多轨道的同步搜索和切换,才能做到“无缝衔接”“低延迟”。自主可控的星载处理器与存储芯片
为确保国家安全与产业链安全,星载芯片必须走自主可控道路,进一步完善国产指令集生态。同时,要继续提升抗辐射性能、功耗效率以及处理能力,以满足复杂轨道机动与陀螺姿态控制等任务需求。智能制造与供应链协同
随着星座规模递增,对批量化、自动化生产提出更高要求。卫星总装中对关键芯片(通信模组、星载处理器、电源管理芯片等)持续保持国产化率,才能在成本、供应稳定性上更具竞争力。多场景融合应用与市场规模爆发自动驾驶:卫星链路+车载芯片的融合将极大加速智能网联汽车在区域、跨区域运营中的安全性。消费电子:手机、可穿戴终端将迎来“卫星SOS+数据通信”的新能力,市场潜力超百亿规模。无人机/低空经济:对小型化卫星模块与芯片的需求迅速攀升,尤其在监测、物流、农业等领域。应急与公共安全:地面网络受阻时,卫星通信成为救援指挥信息回传的“生命线”,对可靠芯片的需求不可或缺。

综上所述,我国在低轨卫星通信领域加速布局,不仅在施工与发射能力上实现突破,也在卫星与终端所需的关键芯片技术上大力攻关。未来,随着“天地一体化”通信的持续推进,相关芯片需求将迎来爆发式增长,整个市场呈现出从“单纯发射”向“芯片—通信—应用”深度融合的格局转变。对终端厂商、芯片设计公司以及系统集成商来说,这无疑是一个千亿级的巨大机遇。

来源:万物云联网

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