什么是卫星通信呢？
卫星通信即利用人造地球卫星作为中继站来转发或反射无线电信号，在卫星通信地面站之间或地面站与卫星之间的通信。卫星通信是航天技术和现代通信技术相结合的重要成果，在军事、应急、广播电视、移动通信及互联网接入等领域有着广泛的应用。
图：卫星通信示意图
卫星通信系统一般由空间段、地面段和控制段组成。其中，空间段主要包括在空间轨道上作为无线电中继站的人造地球卫星。地面段主要指卫星地面站，按使用场景及使用方式可分为：固定式、车载、船载、机载等多种形式。控制段包括卫星系统运行所必需的跟踪、遥测与控制等系统。
基于国际电联《无线电规则》的划分，常用卫星通信包括以下几种业务，卫星固定业务（利用一颗或多颗卫星与固定地面站之间展开通信业务）、卫星移动业务（利用一颗或多颗卫星与移动地面站之间的通信）、卫星广播业务（利用卫星以广播方式发送或转发信号）和卫星间通信业务（利用卫星与其他航天器间进行通信）。
卫星通信有哪些优势和不足呢？
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优势(1)覆盖范围大，通信距离远，费用与通信距离无关；
(2)通信线路稳定可靠，通信质量高，不受地形、地物等自然条件影响，而且不易受自然或认为干扰以及通信距离变化的影响, 可建设在偏远地区，海岛，沙漠、海上平台等地。可有车载、船载、机载、便携站等多种终端，实现通信功能；
(3)组网灵活，电路的架设受地理环境和地面资源的限制小。
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不足(1)卫星发射和控制技术比较复杂，通信成本相较地面通信资费较高；
(2)存在日凌和星蚀现象；
(3)两极地区为通信盲区，高纬度地区通信效果不好，同步轨道卫星，轨道位置在赤道上空。南北极等高纬度地区，无信号覆盖；
(4)有较大的信号传播延迟和回波干扰。
卫星通信的起源与发展
利用地球同步轨道上的人造地球卫星作为中继站进行地球上通信的设想是1945年英国物理学家A.C.克拉克在《无线电世界》杂志上发表“地球外的中继”一文中提出的，并在60年代成为现实。
同步卫星问世以前，曾用各种低轨道卫星进行了科学试验及通信。世界上第一颗人造卫星“卫星1号”由苏联于1957年10月4日发射成功，并绕地球运行，地球上首次收到从人造卫星发来的电波。
图：1957年10月4日苏联发射了第一颗人造卫星“卫星1号”
美国于1960年8月把覆有铝膜的直径30m的气球卫星“回声1号”发射到约1600km高度的圆轨道上进行通信试验。这是世界上最早不使用放大器的所谓无源中继试验。
美国于1962年12月13日发射了低轨道卫星“中继1号"。1963年11月23日该星首次实现了横跨太平洋的日美间的电视转播。此时恰逢美国总统J.F.肯尼迪被刺，此消息经卫星传至日本在电视新闻上播出，卫星的远距离实时传输给人们留下深刻印象，使人造卫星在通信中的地位大为提高。
图：1963年7月美国发射了第一颗地球同步卫星“同步2号”
世界上第一颗同步通信卫星是1963年7月美国宇航局发射的“同步2号”卫星，它与赤道平面有30°的倾角，相对于地面作8字形移动，因而尚不能叫静止卫星，在大西洋上首次用于通信业务。1964年8月发射的“同步3号”卫星，定点于太平洋赤道上空国际日期变更线附近，为世界上第一颗静止卫星。1964年10月经该星转播了（东京）奥林匹克运动会的实况。
至此，卫星通信尚处于试验阶段。1965年4月6日发射了最初的半试验、半实用的静止卫星“晨鸟”，用于欧美间的商用卫星通信，从此卫星通信进入了实用阶段。
图：第一代“国际通信卫星”
中国卫星通信发展史
● 第一代
我国是在１９７０年４月２４日发射的第一颗人造地球卫星东方红一号。是继苏、美、法、日之后，世界上第五个用自制火箭发射国产卫星的国家。
东方红一号完成了音频广播的重要试验任务，让《东方红》乐曲响彻太空。东方红一号卫星的成功发射标志着我国从此加入了太空俱乐部，进入了太空时代。
图：1970年4月24日，中国发射了东方红一号
● 第二代
1984年4月8日，我国成功发射了东方红二号通信卫星。建立了我国独立自主的卫星通信、广播、电视传输网络，为我国通信、广播、电视事业的发展做出了历史性的贡献。
图：1984年4月8日，中国发射了东方红二号
● 第三代
东方红三号卫星于1997年5月12日由中国运载火箭技术研究院研制的长征三号甲运载火箭发射升空，5月20日成功的定点于东经125°赤道上空。东方红三号卫星是中国第一代采用三轴稳定技术的同步卫星，主要用于电视传输、电话、电报、传真、广播和数据传输等业务。
图：1997年5月12日，中国发射了东方红三号
● 第四代
2008年10月30日我国成功研制发射基于东方红四号卫星平台的委内瑞拉一号通信卫星。“东方红四号”大型通信卫星公用平台是十五期间我国重点开展的民用卫星工程。该平台采用公用平台设计理念，坚持通用性、继承性、扩展性和先进性的原则，平台的性能与国际上同类卫星先进平台水平相当，设计寿命15年，寿命末期输出功率8～10KW，承载有效载荷重量600～800Kg，适用于大容量通信广播卫星，大型直播卫星，移动通信，远程教育和医疗等公益卫星以及中继卫星等地球静止轨道卫星通信任务。它的研发成功，提高了我国通信广播卫星水平。为今后的跨越式发展奠定了基础。
图：东方红四号
随着卫星通信应用的不断发展，卫星通信已经深入到设备的各个方面，在整个国民经济发展中的作用也会越来越突出，特别是在解决地区经济发展不平衡，发达与偏远地区信息保障不均衡问题及应急通信等方面。
天通卫星
天通一号01星于2016年8月6日，由我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射升空，这是我国卫星移动通信系统首发星。
天通一号是我国首个自主研制和应用的移动通信卫星系统。目前天通一号01、02和03星已组成一张覆盖我国领土及周边沿海，东南亚地区及印度洋部分区域的移动通信网络。可提供全天候、全天时、稳定可靠的话音、短消息和数据服务。
中国自1972年开始运行卫星通信业务，经过近50年的发展，从无到有，已经初具规模。
目前以天通卫星为代表的卫星通信业务为我国及周边、中东、非洲等相关地区，以及太平洋、印度洋大部分海域用户，提供全天候、全天时、稳定可靠的话音、短消息和数据等移动通信服务。
无人机+卫星通信！天通一号数据通信在无人机领域的应用详解
近年来，我国大中型无人机发展迅速，民用领域快递运输无人机、植保无人机、科考无人机层出不穷。如何选择卫星数据通信模组？如何在无人机上安装卫星通信设备？卫星数据通信有什么优势和劣势？请听天通一号网主编一一道来。
天通一号无人机应用：功能和优势
天通一号卫星移动通信系统，是我国自主开发的通信卫星，目前覆盖整个中国大陆和周边海洋区域，支持卫星语音电话和短信、窄带卫星数据传输、宽带卫星数据传输三种功能，能够实现户外场景的全天候全地域信号覆盖。
天通一号数据传输模组成本可低至万元级别、重量小至1Kg以内，非常适合无人机搭载。
相对于其他无人机通信手段，天通一号卫星数据通信有诸多优势：
▲地面遥控站的信号会被地形遮挡
○ 无人机地面站遥控：
百瓦级别的遥控站最多做到100KM的距离，且地面遥控受地球曲率影响，低空存在盲区，受环境干扰也比较大。而卫星通信不存在距离影响，也不需要那么大功率的遥控设施。
○ 北斗短报文通信：
虽然北斗终端价格低廉，但北斗短报文实时性太低（分钟级），数据量太小（60字节）。做救援还可以，不适合做无人机遥控，更不可能做视频。
○ 高通量卫星：
传统ka和ku波段数据通信卫星，体积一般都很庞大，至少要几十公斤到上百公斤的重量，也远比天通一号卫星终端贵的多（几十万到几百万级），适合高端大型军用无人机，难以在民用中型无人机上普及开。
但天通一号网主编认为，把天通一号用在无人机上，也有一些劣势：
○ 数据速率和网络延时：
天通一号窄带数据9.6kbps仅满足控制指令的传输、宽带数据384kpbs仅满足标清视频的传输，通信速度是比不上宽带通信卫星的。且因为卫星距离和处理能力，数据链路延迟有500mS以上，对于无人机的远距离实时控制是有一定影响的。
○ 可靠性设计需要加强：
现有的民用版天通一号卫星数据终端，主要是便携和车船载为主，如果应用于高空无人机，需要针对性的加强终端防护能力，以适应高海拔超低温的环境要求。
▲天通一号01星卫星
天通一号无人机通信解决方案
结合上述优缺点，天通一号网的专家们给出了一些“无人机+天通一号”的解决思路：
○ 地面站+卫星通信结合：
近距离操作，尤其是无人机起飞和降落的时候，应当以地面站的控制为主，实时性高、链路稳定性高、视频能力更强。而无人机巡航途中，远离了地面站的范围，就启用卫星数据，确保时刻都能监控到无人机的状态，以及下发一些控制指令。
○ 低成本窄带方案，用于应急和控制：
9.6kbps的天通一号窄带数据，虽然听起来很慢，但足以支持无人机状态回传和控制指令下发了。窄带通信胜在性价比极高：窄带通信模组的价格比宽带模组便宜了80%以上，天线也无需使用动中通，普通高增益全向天线足以实现窄带通信，窄带天线比宽带天线便宜了95%！
窄带方案很适合快递物流运输无人机，只需要知道无人机在哪里，无需看到无人机视频画面。
○ 宽带卫星视频方案，用于远距离图传：
对于要求实时远距离图像传输的无人机，就需要用384kbps的天通一号宽带数据了。全套需要几十万级别，重量可以做到5Kg以下。适合考虑到天通一号流量费用较贵，推荐使用地面站和卫星数据结合的方式，尽量少使用卫星数据，以节约流量费用。
宽带方案适合科考无人机、森林消防无人机、农业无人机等，需要回传图片或视频的机型。
○ 相控阵动中通天线，减轻总体重量：
天通一号宽带数据，全向天线没有那么高的功率，必须要使用动中通天线，波束时刻指向卫星的方向。传统车载和船载主要使用机械式动中通天线，但用在机载就显得太重太大了，十几公斤的重量放在无人机上很吃力。
天通一号网推荐无人机使用相控阵动中通天线，薄薄一组天线，相控调整波束，无需机械结构，重量仅1-2Kg，能够尽可能的减小无人机的负担。
来源：中国电信股份有限公司卫星通信分公司官方账号、燚智能
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