【华西军工】深度研究：地面段&终端：卫星通信的核心中枢|卫星_新浪财经

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核心观点

► 地面段：星地传输的核心环节，快速发展的关键领域

地面段是航天系统的地面组成部分，用于管理航天器，接收、存储、处理和分发卫星有效载荷数据。卫星地面网络系统是空间网络和地面网络的中枢，虽然空间网络和地面网络在各自领域都得到了长足发展，但仍未改变各自独立发展、应用场景受限的局面。随着业务逐渐融合和部署场景不断扩展，二者具有极强的互补性。卫星地面段市场近年来呈现出稳步增长的态势，未来预计将继续扩张。

国内卫星通信地面系统以军用为主，随着天通一号、中星16号陆续投入运营，我国民用卫星通信产业也开始起步。民用系统主要厂商包括中国卫星子公司航天恒星、电科54所、华力创通等。电科54所是我国卫星地面系统领域核心力量，承担了我国第一个数字制卫星通信地面站、首个民用大型卫星通信地面站、北三地面运控系统注入站。54所也是国内最大天线的生产商，是我国天线伺服系统研制的核心骨干单位。

► 多重因素驱动，卫星地面段迎高速发展

驱动一：非静止轨道星座数量的激增与通信容量的提升

非静地轨道卫星轨道高度和倾角分布多样，频率和波形不一，对地面系统要求更高。数量方面，星链总共发射7292颗卫星，预计未来还将发射两万余颗。国内已宣布三大低轨星座计划，共计划发射3.8万颗星。11月30日，长征十二号成功首飞，海南商业航天发射场完成首次发射，预计我国将进入批量发射周期。

驱动二：5G与卫星深度融合，手机直连卫星概念落地

5G移动通信标准的研发过程中卫星行业首次参与标准的制定，使得卫星与地面通信能够更紧密地结合，目前已经实现了终端直连数据通信。SpaceX已完成蜂窝星链网络的第一阶段建设，在轨蜂窝卫星总数超过320颗，计划升级至2Gbps网速。国内方面，华为发布全球首款支持三网卫星通信的大众智能手机，预计将于2025年下半年开启低轨卫星互联网众测。

驱动三：物联网需求爆发，下游应用场景不断拓展

受空间、环境限制，地面物联网服务能力严重不足，卫星物联网将成为有效补充。同时，新的需求应用不断显现，如自动驾驶和联网车辆的巨大需求，需要复杂的定制卫星通信移动天线以实现高度可信的运行；航空领域，IFC空中互联应用出现，卫星互联网可以提供充足的数据带宽，我国有4000多架民航飞机，平均每天有约1.5万个航班，需求显著。

驱动四：国际局势紧张，全球通信与监控需求大幅增加

各国对于用于武器、区域安全、监视和间谍情报的卫星技术的投资不断增加。如2023年9月，Yahsat获得了一项价值187亿迪拉姆（51亿美元）的重大协议，为阿联酋政府提供卫星服务。2023年11月，印度Tata Advanced Systems Ltd宣布与美国Satellogic Inc.合作，在印度建立和发展当地空间技术能力。

► 未来趋势：技术与服务模式革新

1、“地面段即服务”模式逐渐主流化。地面段不再由卫星运营商自行承担，而由专业的服务公司提供。亚马逊、微软纷纷入场，“地面站即服务”模式逐渐成熟。亚马逊和微软分别成立AWS和Azure Orbital地面站服务，该模式允许客户通过在其地面站和平台上租用时间来访问其卫星。据AWS官网，客户只需按天线实际使用时间付费，并可以依靠地面站的全球覆盖范围随时随地下载数据，从而节省多达80%的地面站运维成本。

2、软件定义地面站成为重要技术方向。传统的模拟地面站要适应多种频段、多种测控体制的应答机的测试，需要配置多种基带和变频器的组合。采用软件定义地面站，可以大大降低这种多频段、多模式模拟地面站的成本，降低开发周期。Kratos公司于2020年10月，公布了其新的OpenSpace平台。其使用开放标准、基于云的系统，虚拟化了地面系统，可以根据任务需求不断调整，而无需安装新硬件。

3、相控阵天线是地面段的必备配置。由于低轨卫星高速运动，地面终端也可能非静止，对终端和星载天线的波束指向捷变能力提出较高要求。相控阵天线可实现波束快速扫描，与机械伺服结构控制波束指向的反射面天线相比，极大降低波束扫描时延，同时具有剖面低，重量轻，易维护，便于共形安装等特点，广泛应用于星地融合网络中。星链终端天线与卫星之间的通信、跟星、切星等过程都是通过该相控阵阵面来实现。

► 投资建议

卫星地面段作为星地传输的核心环节，近年来在非静止轨道星座数量激增、5G与卫星融合、物联网需求爆发及国际局势驱动下快速发展。国内地面系统逐渐成熟，军民用市场同步推进。未来，地面段将呈现“地面段即服务”模式主流化、软件定义地面站普及化和相控阵天线成为标配的趋势。这些技术与模式的革新将进一步提升地面段的效率和灵活性，为星地融合及多领域应用创造更多可能性。

卫星产业链主要受益标的：普天科技、奥普光电、智明达、航天智装、思科瑞、臻镭科技、铖昌科技等。

► 风险提示

组网进度不及预期、产能建设不及预期等。

正文

1. 地面段：星地传输的核心环节，快速发展的关键领域

1.1.地面段是卫星系统核心环节

地面段是航天系统的地面组成部分，用于管理航天器，接收、存储、处理和分发卫星有效载荷数据。地面段主要由地面站（或称地球站）、任务控制中心（或称运营中心）和地面网络构成。地面站为空间段和地面段之间提供无线接口，用于传输与接收遥测、跟踪和指挥（TT&C）数据和有效载荷数据。任务控制中心处理、分析和分发航天器遥测数据、发布指令，向航天器上注数据和升级软件,控制中心也可负责配置管理(CM)和数据归档。地面网络用于地面段各部分之间转发数据和进行语音通信。

地面段市场近年来呈现出稳步增长的态势，未来预计将继续扩张。随着卫星发射数量成倍增加，5G网络的迅速推开等，欧洲咨询公司(Euroconsult)在《2021年地面段市场前景》报告中指出,地面段服务由基带天线、数据服务和软件服务等构成，2021-2025年全球地面段市场将达300亿美元规模，2026-2030年期间将达到350亿美元规模，2030年将达到75亿美元。

地面网络系统是进行数据传输、提供通信服务的重要环节。卫星通信地面系统一般采用包括信关站、用户站等构成的星形结构。信关站是卫星通信系统中的中枢节点，是卫星网络与地面网络的桥梁，主要面向通信服务提供商，负责高容量数据传输和管理，设备规模大且技术复杂，一般配置大口径天线。用户站是最终用户与卫星通信系统交互的入口，面向个人或小型用户群，设备便携且易于使用。通常，用户站向信关站传输的流量较小，而回程数据流量较大。除此之外，卫星通信地面系统还包括网络运营中心，用于管理卫星网络和用户服务。

核心在于构建天地一体化信息网络，卫星地面网络系统是中枢。随着以卫星通信为代表的空间网络的快速发展，空间网络与地面网络形成了两大独立的通信网络。虽然地面蜂窝网络与空间网络在各自领域都得到了长足发展，但仍未改变各自独立发展、应用场景受限的局面。随着业务逐渐融合和部署场景不断扩展，地面蜂窝网络与空间网络具有极强的互补性。面向未来万物智联与全球广域覆盖等迫切需求，为了更高效地实现资源共享，构建空间网络与地面网络相结合的天地融合网络已成为5G和6G通信网络的重要发展趋势。

1.2.国内卫星地面系统逐渐成熟，电科54所发挥中坚力量

国内卫星通信地面系统逐渐成熟，发展潜力大。国内卫星通信地面系统以军用为主，随着天通一号、中星 16 号陆续投入运营，我国民用卫星通信产业也开始起步。民用系统主要厂商包括中国卫星子公司航天恒星、电科54所、华力创通等，另外，随着国内卫星互联网加速建设，部分军用通信设备厂商也开始加速在民用卫星通信领域的布局。

电科54所是我国卫星地面系统领域核心力量，保障多项重大任务成功完成。据电科54所官微，其承担了我国第一个数字制卫星通信地面站（331工程），保障了东方红二号试验通信卫星顺利进入预定轨道，为发展我国卫星通信事业起到了开拓作用。“331”站建成后，研制团队成功协助组建了全国性的卫星通信网络。2017年，54所卫通专业部承研的“天通一号”民用信关站交付试运行，该信关站由卫星接入网、核心网、业务系统和支撑系统组成，是我国自主研制的天通一号卫星移动通信系统核心通信设施，也是国内首个支持电信运营级应用与服务的大型卫星通信地面站。该站具备支持覆盖领土和领海111个卫星波束同时通信的能力，可支持卫星手机和卫星手机之间、卫星手机和地面其它通信设备之间的话音和数据通信。该站的交付与试运营，将极大提高我国应急通信和抢险救灾的通信保障能力，标志着我国卫星通信正式进入了手机时代。此外，2019年，54所拿下北三地面运控系统注入站，这是北三地面运控系统最重要的组成之一。

天线方面，据电科54所官微，54所是国内领先的天线伺服系统设备供应商和制造商，是国内最大天线的生产商，是我国天线伺服系统研制的核心骨干单位，在国内最早从事通信、侦查、测控、深空探测天线的研制与生产。首创了我国第一套卫星通信天线、第一套卫星在轨测试天线系统、第一个地面站15米卫星接收天线等。23年12月，54所研制建设的中星26卫星香港关口站Ka频段7.3米天线顺利完成验收和交付。香港关口站天线是网通院继建设哈尔滨、都江堰、大理、银川7.3米天线信关站之后的第五个地面站建设任务，该天线主要完成Ka频段卫星的上行信号发射和下行信号的接收，共同为卫星覆盖区域内用户提供可靠的卫星宽带通信服务。天线设计和伺服控制系统可实现高可靠地跟踪卫星，满足通信需求，保障天线的运行稳定安全。

2.多重因素驱动，卫星地面段迎来高速发展

2.1.驱动一：非静止轨道星座数量的激增与通信容量的提升

以低轨星座为代表的非静地轨道卫星数量激增，带动地面段服务持续增长。据欧洲咨询公司（Euroconsult），非静地轨道通信和遥感卫星星座计划的部署和更新换代将带动地面段市场快速发展，其中商业通信卫星和国防情报用户终端收入增长最快。非静地轨道地面站数量预计将从2020年的不足2000个增长到2030年5000个以上,增幅约2.5倍。期间预计非静地轨道地面站销售额增长20%，地面站天线数量增长34%。在非静地轨道通信卫星领域，2016-2020年,只有03b中地轨道卫星部署,一网系统和星链计划刚刚启动星座部署活动；2021-2025年进人巨型星座部署阶段，地面段销售额增长迅猛2026-2030年星座部署进入二期阶段；Q、V频段卫星将替代一期发射的Ku、Ka 频段卫星，地面段销售额增速将变得平缓。在2020年到2030年，政府和商业非静地轨道卫星地面站将增加5倍。

非静地轨道卫星轨道高度和倾角分布多样,频率和波形不一，对地面系统要求更高。以低轨通信卫星为代表的非静地轨道卫星星座轨道高度和倾角分布多样,频率和波形不一，数量巨大。相比于地球静止轨道（GEO）卫星通信，快速过顶的低轨卫星之间的通信更为复杂，因此，星座系统对地面系统的要求更高。它们需要复杂的流量管理系统、灵活的波束分配、负载平衡和跟踪天线。此外，为了提供可靠的服务级别协议（SLA），某些客户还需要在不同轨道和频段之间切换。对规模较大的低轨卫星星座项目而言，地面服务成本在整个项目周期中高达10%~15%。

星链发射数量超7000颗，仍有大量卫星待部署。据Satellite map，截止2024年11月30日，星链总共发射7316颗卫星，正在工作的还有5751颗星。11月24日，SpaceX成功发射了第400枚猎鹰9号火箭。据网易科技，11月19日SpaceX总裁格温·肖特维尔透露，星链系统即将进行升级，届时其卫星互联网服务将为用户带来高达2Gbps的网络传输速度。同时，尽管星舰在正式商业运营前仍需进行更多试飞验证，肖特维尔表示：“如果未来四年内我们能够完成400次星舰发射，我一点也不会感到意外……我们期待更多的发射，因为有大量卫星需要部署。”此外，SpaceX还提议将星链卫星的轨道高度降低，使其更接近地球，并计划在地球轨道上部署近3万颗卫星。

我国已宣布三大低轨星座计划，共计划发射3.8万颗星。目前我国已有千帆星座（G60）、GW星座、鸿鹄星座三大计划。据大公报整理，千帆星座预计今年完成108颗卫星发射；2025年底完成648颗发射，提供区域网络覆盖；2027年底完成共1296颗的一期建设，提供全球网络覆盖；到2030年底，完成超1.5万颗低轨卫星的互联网组网。中国星网的GW星座共计规划发射12992颗卫星。预计GW星座在2030年之前完成10%卫星的发射，2030年之后平均每年发射量将达1800颗。鸿鹄星座由2017年成立的蓝箭航天旗下的鸿擎科技主导。2024年5月24日，鸿擎科技向国际电信联盟提交了频轨申请，将在160个轨道平面上总共发射10000颗卫星。

垣信落地巴西，GW首颗星发射在即，商业航天发展提速。据观察者网，垣信卫星与巴西国有通信企业TELEBRAS正式签署了合作备忘录，标志着中国的低轨卫星互联网服务将全面进入巴西市场。根据合作备忘录，垣信卫星将在2026年为巴西地区提供正式的商用服务。通过与TELEBRAS的合作，垣信卫星将率先实现对巴西偏远和网络不发达地区的宽带互联网接入，推动巴西国家数字包容公共政策执行落地，并向学校、医院及农村地区提供战略服务。据上海证券报，目前，垣信卫星已经与30多个国家启动业务洽谈，正积极推动千帆星座在全球范围内的商业应用服务推广。此外，根据新华社，预计今年GW星座开始进入批量发射。23年7月，首颗卫星互联网技术试验卫星成功发射，GW星座已具备发射条件。据《巨型低轨星座发展现状及启示》，GW计划达到每月100颗的生产速度。而目前看，GW发射进度落后于千帆星座，预计年底启动后将逐步提速。

长征十二号成功首飞，海南商业航天发射场完成首次发射。据澎湃新闻，2024年11月30日，我国首型4米级运载火箭长征十二号运载火箭，在海南商业航天发射场成功发射，将卫星互联网技术试验卫星和技术试验卫星03星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。长征十二号运载火箭由中国航天科技集团有限公司八院抓总研制，火箭全长约62米，采用二级构型设计，是我国首型4米级运载火箭，也是目前我国运载能力最大的单芯级运载火箭，近地轨道运载能力不少于12吨、700公里太阳同步轨道运载能力不少于6吨。4米级直径设计可实现箭体直径与发动机数量的最佳适配，一级采用4台推力130吨级的泵后摆液氧煤油发动机，进一步提高运载火箭的运载系数。

海南商业航天发射场是我国首个航天发射场，采用“三平”快速测发模式保证高效率。据新华社，首发采用远距离测发控方式，后端地面测发控设备集中在测控大楼，测发指挥在发射场二号测发大厅。执行首发任务的二号发射工位，是我国首个通用中型液体工位，适配3.35至5米范围内直径近20个型号火箭的发射需求，采用水平组装、水平测试、水平转运的“三平”快速测发模式，为实现高效率发射打下了坚实基础；火箭转场工位最快3天可发射，发射后最长7天可恢复状态。海南商业航天发射场建成并成功首发，填补了我国没有商业航天发射场的空白，完成了星箭制造、商业发射场测试发射，以及卫星数据应用服务的商业航天全产业链闭环，提升了我国航天发射能力，也为我国民、商大规模低轨星座组网任务等空间基础设施工程建设提供强有力的发射保障。

2.2.驱动二：5G与卫星深度融合，手机直连卫星概念落地

5G移动通信标准的研发过程中卫星行业首次参与标准的制定，使得卫星与地面通信能够更紧密地结合，从而推动地面段需求提升。据欧盟SaT5G发布的白皮书，典型的卫星通信用例包括5G内容分发、5G 固定回程、5G 到楼宇、5G 移动平台回程等，SaT5G 成员在最近两年举行的欧洲网络与通信大会 (EuCNC)上，进行了一系列卫星与 5G 网络架构融合的现场演示。例如在飞机上，卫星和地面 5G 网络设备相互结合，进行内容分发，为乘客提供娱乐服务以及连网方案。这种融合交互最终将推动卫星通信的发展，目前已经实现了终端直连（D2D）数据通信。

SpaceX已完成蜂窝星链网络的第一阶段建设，计划升级至2Gbps网速。据腾讯网，SpaceX于2023年底推出手机直连卫星服务（Starlink Direct to Cell），该业务适用于现有的LTE手机，无需更改硬件、固件或特殊应用程序，即可通过星链发送文本、语音和数据。预计2024年实现短信发送，2025年实现语音通话和上网（Data），同年分阶段实现IOT（物联网）。据网易科技，2024年11月26日，SpaceX成功发射了12颗支持直接连接蜂窝网络的星链卫星，使其在轨蜂窝卫星总数增至320多颗。这标志着SpaceX已完成蜂窝星链网络的第一阶段建设，为未来的商业服务奠定了基础。此外，据SpaceX总裁，星链系统即将进行升级，届时将为用户带来高达2Gbps的网络传输速度。目前部分星链用户通过配置多个天线已实现千兆网速，但这并非普遍现象。单个售价349美元的星链天线通常可提供100Mbps至200Mbps的下载速度，具体取决于用户所在的地理条件。SpaceX预计，随着新一代卫星的研发和部署，单个星链天线未来将无需额外硬件即可支持千兆网速。

华为发布全球首款支持三网卫星通信的大众智能手机，预计将于2025年下半年开启低轨卫星互联网众测。11月26日，华为发布Mate70系列、Mate X6手机。在发布会上，华为终端BG董事长余承东介绍，华为Mate X6将是全球首款支持三网卫星通信的大众智能手机。这三网指的是北斗卫星通信、天通卫星通信以及低轨卫星通信。据余承东介绍，低轨卫星互联网系统正在测试中，预计将于2025年下半年开启众测。华为Mate X6创造性地将WIFI天线与蜂窝天线分布在手机两侧，天线长度增加81%，综合信号强度提升60%。据《科创板日报》，华为虽然不做卫星，但已经研发了全套的低轨卫星通信载荷，为抢占6G制高点做准备。

手机厂商、运营商纷纷发力，国内手机直连卫星领域蓬勃发展。自华为、苹果发布卫星直连手机后，vivo、小米、荣耀等各大厂商都推出了自家支持卫星功能的旗舰手机。运营商方面，24年7月，中国移动联合中兴通讯、紫光展锐成功完成了全球首个手机直连高轨卫星基于运营商网络IoT-NTN IMS的语音通话实验室验证。这一里程碑式的成就标志着高轨卫星通信技术在实时语音通信领域取得了重要突破。同月，中国电信推出直连卫星业务，中国电信用户办理直连卫星功能可享1年免费优惠。8月，中国电信研究院试验组联合仪表厂商，完成业界首套支持卫星 + 蜂窝制式的仿真平台能力搭建。该平台可兼容主流终端芯片，提供OTA全角度性能试验、融合网络混频试验、多场景下卫星信道模型仿真试验等能力。试验组联合华为、荣耀、小米、OPPO等多家天通卫星终端厂家，在卫星蜂窝终端测试仿真平台开展多项消费级天通终端性能关键技术试验。

2.3.驱动三：物联网需求爆发，下游应用场景不断拓展

物联网持续快速发展，国内总投资规模占全球四分之一。据IDC数据显示，2022年全球物联网总支出规模约为7,300亿美元，2027年预计接近1.2万亿美元，五年复合增长率（CAGR）为10.4%。IDC预测，2027年中国物联网支出规模将趋近3,000亿美元，位居全球第一，占全球物联网总投资规模的1/4左右。此外，中国物联网IT支出以13.2%的五年CAGR稳定增长，增速超过全球平均水平。制造业、政府、公共事业、专业服务和零售均为中国物联网支出主要的终端用户，合计近中国物联网支出的七成。

受空间、环境限制，地面物联网服务能力严重不足，卫星物联网将成为有效补充。随着物联网应用渗透到人类活动的各个领域，其在一些大范围、跨地域、恶劣环境等数据采集的领域，由于空间、环境等限制，地面物联网无能为力，出现了服务能力与需求失配的现象。究其原因，主要是对于依靠无线接入的物联网来说，除了要有物联网终端外，还必须要有一个由足够多的基站构成的通信网络。但是在地面布设基站及连接基站的通信网却受到诸多的限制：无法在占地球表面大部分面积的海洋、沙漠等区域建立基站；在用户稀少或人员难以到达的边远地区建立基站的成本将会很高；发生自然灾害（如洪涝、地震、海啸等）时地面网络容易被损坏。因此，地面物联网在一些应用场景中表现出了服务能力严重不足的问题。而卫星物联网能成为地面物联网的补充和延伸，有效克服地面物联网的不足。

新应用领域需求显现，推动卫星地面设备市场发展。建设低轨卫星物联网是解决目前地面物联网覆盖范围有限这个短板的有效途径。其应用领域包括：海洋、森林、矿产等资源的监视与管理；森林、山体、河流、海洋等地区灾害的监测、预报；深海、远海的海洋监测管理，海上浮标、海上救生等；交通、物流、输油管道、电网等监控管理；野外环境下珍稀动物的跟踪监测；军事的无人机、导弹、舰船、车辆的协同控制。此外，新的需求应用不断显现，如自动驾驶和联网车辆的巨大需求，需要复杂的定制卫星通信移动天线以实现高度可信的运行，从而推动卫星地面设备市场发展。船舶人员可以从船员与最新海事信息的连接中受益，例如海图更新、发动机监控和天气路线广播。背包终端必须快速可靠地部署，以支持恶劣和紧急情况下的连接。

航空领域，IFC（In-Flight-connectivity）空中互联应用出现。传统卫星无法实现规模化机上宽带接入，卫星带宽窄、通信速率低、流量资费高。卫星互联网的出现可为发展机上宽带业务提供充足的数据带宽，我国有4000多架民航飞机，平均每天有约1.5万个航班，需求显著。据澎湃新闻，国内航空互联网从2014年东航完成空中互联网测试运行，作为正式起步的标志。截止目前，共有国航、东航、南航、厦航、海航、川航、吉祥等七家航空公司的两百多架提供了空中上网服务。

2.4.驱动四：国际局势紧张，全球通信与监控需求大幅增加

随着国际局势持续紧张升级，全球各国政府和军队对通信和监控的需求也在增加，对用于武器、区域安全、监视和间谍情报的卫星技术的投资不断增加。例如，据Mordor Intelligence, 2023年9月，阿拉伯联合酋长国（UAE）公司Yahsat获得了一项价值187亿迪拉姆（51亿美元）的重大协议，为阿联酋政府提供卫星服务。根据17年的授权进行（ATP）协议，Yahsat 将从2026年起向政府提供Al Yah 1和Al Yah 2卫星提供的安全可靠的卫星容量。该公告称，将辅以两颗新的计划中的卫星——Al Yah 4和Al Yah 5——预计将分别于2027年和2028年发射。2024年，Yahsat将根据授权协议从阿联酋政府获得10亿美元的预付款。ATP 授权将取代现有协议、容量服务协议和托管服务授权（MSM），预计将于2026年11月和12月完成。

2023年11月，印度Tata Advanced Systems Ltd宣布已与美国Satellogic Inc.合作，在印度建立和发展当地空间技术能力。与亚米分辨率地球观测（EO）数据收集公司Satellogic的合作是该公司卫星战略的第一步。据Satellogic官网和环球时报，2024年4月，二者宣布TSAT-1A 卫星发射成功，这是印度首颗完全由私营企业研发和生产的军用卫星。按照印军设想，来自太空不同平台的侦察情报，将与印度海陆空三军的预警机、巡逻机和长航时无人机进行整合，从而获得对边境和敏感地区更完备的全天候监视能力。

3.未来趋势：技术与服务模式革新

3.1.“地面段即服务”模式逐渐主流化

“地面段即服务”是指航天服务商通过共享卫星地面站网络、数据中心、地面通信网络、云数据存储与预处理平台,为多家运营商提供遥测遥控、数据获取、预处理、存储、传输等服务。即，地面段不再由卫星运营商自行承担，而由专业的服务公司提供。在卫星产业发展初期，卫星运营商自行负责地面段能力的建设和维护，地面段资源仅供本公司使用。随着在轨卫星数量增多，运营商需要数量更多、分布更广的地面站来满足业务发展要求。建设和维护地面段需要付出巨大的资金投入，并进行长期专业的维护，还要获得地面段所在国家的政府许可（金麒麟分析师）。因此，当市场出现专业的航天测控公司后，卫星运营商开始从这些测控公司采购卫星测控和数据传输服务，利用其分布在世界各地尤其是气候环境恶劣的极圈地区的地面站，便捷地获得服务。在这种模式下，卫星运营商开展地面活动的投人方式随之从单一资本支出型（CAPEX）过渡为资本支出型与运营支出型（OPEX）并存的方式。

通常，地面站只能在非静地轨道卫星过顶时与其进行约10分钟的通信。对于星座编队情况则要求地面站同时对过顶的多颗卫星进行发送和接收信息。按照传统方式每个地面站只能同时与编队中的一颗卫星进行通信，或者设立多个地面站（或收发信道设备）分别与多颗卫星进行通信，这样会带来成本增加或延时变长的问题。传统业务通过拓展地面站网络资源、应用先进的人工智能信息技术、开发高性价比的平板天线、加强与产业链上下游业务的融合,迅速向“地面段即服务”集成的新模式转型，为火箭发射、多类型航天器运行、维护和应用提供高品质、高灵活度、高可靠、高安全性的集成解决方案,用户通过应用编程接口（API）可自主、灵活定制地面服务。LeafSpace公司于2020年推出的“地面段即服务”，建立从天线到基带单元和向客户传输数据的完整系统，卫星编队过顶时使用一个地面站即可接收整个卫星编队下传的数据，并可以同时向编队中不同卫星发出指令。

亚马逊、微软纷纷入场，“地面站即服务”模式逐渐成熟。亚马逊和微软分别成立AWS和Azure Orbital地面站服务，该模式允许客户通过在其地面站和平台上租用时间来访问其卫星。这种商业模式会吸引那些希望装备小型卫星但又不想建造大规模、成本高昂的地面系统的小型公司。据Azure Orbital官网，借助 Azure Orbital 地面站，空间数据可以通过安全和高可用性Microsoft网络以接近零延迟的方式传送到Azure 区域。Azure Orbital地面站支持Microsoft和行业领先的合作伙伴地面站网络，确保访问最佳站点和网络，以便为太空任务提供支持。现在可以利用云的可靠性和灵活性，在任何分类级别上为太空任务部署和操作大型全球分布式地面站解决方案。据AWS官网，客户只需按天线实际使用时间付费，并可以依靠地面站的全球覆盖范围随时随地下载数据，从而节省多达80%的地面站运维成本。

3.2.软件定义地面站成为重要技术方向

随着软件定义有效载荷改变工业和政府实现卫星的方式，已经有厂商开始考虑软件定义地面站了。传统的模拟地面站要适应多种频段、多种测控体制的应答机的测试，需要配置多种基带和变频器的组合。采用软件定义地面站，可以大大降低这种多频段、多模式模拟地面站的成本，降低开发周期。SDN（Software Defined Networking)网络能处理与响应天地一体网络中并存的各个层次的协议，从而很好得兼容天地一体网络，提高全局网络异构性。

Kratos公司于2020年10月，公布了其新的OpenSpace平台——一个将软件定义方法应用于地面站的虚拟产品系列。OpenSpace使用开放标准、基于云的系统，可以根据任务需求不断调整，而无需安装新硬件。OpenSpace用软件虚拟化了地面系统，使之可有效通过数字转换器连接到任何天线。微软公司在2020年10月宣布，它将使用OpenSpace作为其Azure Orbital地面站即服务的一部分。

OpenSpace的一个关键特性是尽可能靠近天线将射频信号数字化，将数据流转换成有效的大型以太网。一旦将（射频）信号转移到数字域，就可以通过所谓的虚拟网络功能在软件中处理这些子信道，即带宽。这样做的结果是，该软件可以在任何地方运行，它不一定位于天线处。运营商可以在云中或加密数据中心运行这一解决方案。这也意味着任何使用OpenSpace的地面站都可以针对不同用途进行快速调整。例如，以一个需要与卫星交互的操作员为例。通过使用开源的地面站，这个人可以将其自己的软件定义解决方案加载到系统中，与卫星连接，下载任何数据，并提示航天器进行下一步任务。一旦卫星从视野中消失，第二个操作员可以接管地面站，加载一个完全不同的软件定义解决方案，并在卫星过顶时与卫星交互。这种情况下，两个用户都能够使用一个地面站与他们自己独特的卫星通信。

3.3.相控阵天线是地面段的必备配置

随着在轨卫星的增加，对跟踪和相控阵天线的需求正在增加。目前低轨卫星工作频段主要集中在Ka频段，并且随着高通量卫星通信、宽带低轨卫星通信的快速发展，基于先进封装的高频段毫米波平板相控阵天线将成为未来动中通天线的主流发展方向。由于星地无线传输距离远、衰减大，一般情况下，用户终端与星载天线为高增益定向天线，通过波束对准提高传输速率。由于低轨卫星高速运动，地面终端也可能非静止，对终端和星载天线的波束指向捷变能力提出较高要求。相控阵天线可实现波束快速扫描，与机械伺服结构控制波束指向的反射面天线相比，极大降低波束扫描时延，同时具有剖面低，重量轻，易维护，便于共形安装等特点，广泛应用于星地融合网络中。它们不仅是NGSO卫星星座的必需品，还适用于海上、航空和陆地移动应用与GEO卫星或NGSO卫星的通信。

星链终端天线与卫星之间的通信、跟星、切星等过程都是通过该相控阵阵面来实现。星链一代卫星与地球站之间使用Ku、Ka和V共3个工作频段，星链二代在一代3个频段基础上，增加了E频段，可用带宽增加3倍，将极大地提高星链系统容量。星链卫星系统的用户终端采用电机和电子相控阵两种模式来驱动天线对准卫星。在终端天线的背面安装了支架、驱动电机、网线等结构。两侧有两个驱动电机，用于调整天线波束的方位指向，齿轮比较大，转速很低，用于控制天线波束在方位维上粗对准星链卫星。天线上PC板是电子相控阵的阵面和馈电网络，终端天线与卫星之间的通信、跟星、切星等过程都是通过该相控阵阵面来实现。星链卫星终端天线相当于将传统卫星地球站的天线和调制解调器两个部件的功能集成为一体，因此用户的通信终端可以直接通过网线与该天线相连，省去了传统卫星地球站中常用的同轴线，极大地减少了信号传输的损耗。

OneWeb系统工作于Ku波段，而且卫星运行在低轨道，这使得终端设备可以做得更小、更经济。OneWeb每颗卫星都具有多波束覆盖的能力，每颗卫星具备上行50Mb/s、下行200Mb/s的接入速率，单星吞吐量约为7.5Gb/s，整个星座总吞吐量为6~7Tb/s。由于采用低轨道，链路传输时延仅为30ms，与地面网络相当。OneWeb的用户终端包括机载、车载、固定安装等多种安装模式，采用热点覆盖形态，将卫星调制解调、地面LTE/3G、Wi-Fi热点集成为一体，为OneWeb用户终端周边一定区域内的用户提供互联网接入服务[32]。2022年12月，Hughes Aircraft宣布2023年下半年开始为OneWeb生产LEO终端(型号为HL1100)。该终端包含电扫相控阵天线，能够自动指向OneWeb星座，实现高达195Mb/s的下行和32Mb/s的上行传输速率，目前已经有了原型机，并正在进行测试。4种OneWeb用户终端天线，全部采用电扫相控阵天线。

4.投资建议

卫星产业链主要受益标的：普天科技、奥普光电、智明达、航天智装、思科瑞、臻镭科技、铖昌科技等。

5.风险提示

组网进度不及预期、产能建设不及预期等。

注：文中报告节选自华西证券研究所已公开发布研究报告，具体报告内容及相关风险提示等详见完整版报告。

分析师：陆洲

分析师执业编号：S1120520110001

证券研究报告：《地面段：卫星通信的核心中枢》

报告发布日期：2024年12月2日

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