北斗卫星导航系统已经无处不在,从地图导航到外卖,再到车库停车,无处不在。全球有超过372亿手机使用北斗导航系统。北斗系统的发展是一个不断创新、开拓进取的过程。北斗一号的主要成就是两颗卫星实现了广泛的高精度定位和授时服务,覆盖中国和周边地区。根据GPS定位原理,需要12颗卫星,双向授时精度10ns,全球领先。定位和报告可以在同一渠道同时完成。用户知道我在哪里,指挥部门也知道我们在哪里,定位报告是北斗与GPS最大的区别。
北斗是世界上第一个具有三频完整服务能力的导航系统。北斗是全球首个连续导航定位报告双模式集成系统。双模用户计算机带来了巨大的社会效益和经济效益。主要成就是独立建立了时间和空间的全球基准,因为只有全球系统是全球系统的代表,那些区域系统没有能力建立时间基准,所以北斗系统没有。北斗七星实际上是从第一阶段到第四阶段的航行,因此北斗七星的成就是跨代的。
我国北斗建成后,基本上达到了L频计级的导航精度。在2030年或2035年,一个导航、通信、遥感融合深度的空间系统将来自中国,中国的高速网络采用5g地面网络,实现全球天空物体和内容的连通性,第六代移动通信,中国的6G道路和西方国家的不一样,中国是先建设地面系统,然后建设空间系统,中国的空间系统是基于北斗时空基准的,所以中国的5G将会成功,中国的6G也会成功。
未来会有一个北斗全球物联网。互联网是人与人之间的一种联系,人们非常包容。为了实现全球动态事物之间的互联,全球物联网必须在时空基准下进行维护。世界一流的动态分米级北斗卫星导航系统已经实现,提供了统一时空基准的天基物联网,获得了天基无线电全球系统对地球的认知,北斗未来天基物联网模块实现了空间物体与空间的互联,空间与地球内容联网,任务超出了地球导航方法的研究。其意义在于充分发挥北斗空时基准的基本价值,打破世界上独立建筑行业导航、通信、遥感的固化状态,为包括遥感在内的大部分行业提供公共数据链接。北斗多业务卫星无线电系统是我国重要的空间信息基础设施。北斗三号在基础导航、星基增强、精确单点定位、信息通信、国际搜救等服务领域的综合创新,是未来发展的良好开端。
2021年对中国通信产业而言是个标志性的年份。随着同年8月工信部宣布我国5G基站数与终端连接数占全球比重均超过70%,中国已建成全球规模最大的地面通信网络。而新的目标,正在向空间通信进发。值得注意的是,将低轨卫星通信需使用的非地面波(NTN)技术纳入5G范畴,正是全球通信标准制定组织3GPP正在努力的目标。2021年9月,3GPP公布5G技术标准的R17版本将于2022年冻结发布,标准将首度引入非地面波技术,以作为5G标准的一部分。业内广泛认为,这对于移动与卫星通信产业而言,将是一座重要里程碑。
TrendForce研报预估,截至2022年全球卫星市场产值将有望达2950亿美元,年增长率达33%。尤其是在我国,受物联网需求与有限轨道资源驱动。预计2021 2035年我国卫星互联网总产值或可达93377亿美元。
标准先行 与5G互补融合
卫星互联网的提出由来已久,早在上世纪80年代末,摩托罗拉便提出了“铱星”计划,但在地面网络尚未完善的彼时,该计划也因实现成本过高而终告流产。直至近年来伴随5G网络的演进,卫星通信的优势才重新显现,并获得重视。
中国信科集团副总经理陈山枝博士此前接受采访时曾表示,低轨卫星通信的定位应该是与5G实现差异化互补,到6G时代,陆地移动通信和低轨卫星通信则将实现有机融合,包括架构融合、空口融合及终端融合等层面。
更为重要的是,对于目前的5G网络而言,支撑各垂直行业的物联网应用连接则是更为紧迫的任务,据中国互联网协会今年7月发布的最新报告显示,到2025年,我国移动物联网连接数将高达801亿个,年复合增长率达141%;全球则预计将有309亿台物联联网设备接入。
天风证券研报指出,低轨卫星互联网将成为2022年电子行业的关键趋势之一。预计在相关企业推动下,低轨卫星服务与相关零部件出货量将在2022年显著成长,低轨道卫星服务供应商将优先受益。
企业探路 卫星发射迈入活跃期
与任何产业的崛起路径类似,企业的先行 探索 也成为我国低轨卫星市场寻求突破的重要特征与趋势。
供应链拆解信息显示,卫星产业生态链包括卫星制造、卫星发射、卫星地面站、卫星服务四大领域,目前产业阶段以卫星制造与发射为主,在国内,领衔这一环节的为两大央企巨头——中国航天 科技 和中国航天科工。
公开信息显示,在星链计划诞生的2015年同年,中国航天 科技 和中国航天科工便同时公布了各自的低轨卫星项目——“鸿雁”和“虹云”,两者计划各自发射300颗和156颗低轨通信卫星,并将于2023年建设完成,其中,两大系统的首颗实验星都已于2018年底试射成功。
值得注意的是,在“鸿雁”和“虹云”两大工程完工前,我国还于2018年部署了首个低轨卫星物联网系统工程“天启 星座 ”。官方信息显示,这一系统由38颗低轨卫星组成,目前已成功发射15颗,并计划于2022年部署完成,届时能够解决70%以上陆地、全部的海洋及空中物联网数据通信覆盖盲区问题。
同时,中国航天科工也牵头推出了天基物联网 星座 “行云工程”,中国航天三江集团所属航天行云 科技 有限公司董事长钱微表示,目前项目第一阶段建设任务已圆满完成。计划在2022年完成第二阶段共12颗卫星的发射任务,并完成小规模组网。据其透露,届时该工程将会在集装箱运输监管、地质灾害监测、电网传输安全监管、油气勘探以及水利水务监管等诸多领域发挥作用。
而在央企之外,民营卫星发射企业也开始站上舞台中央。以银河航天为例,继今年5月与中国信通院成功合作开展一系列低轨卫星 星座 体制技术试验后,该公司又于今年10月与北京邮电大学合作,初步完成了5G卫星接入组网通信测试。
“随着国家队与民营航天企业同时在低轨卫星发射上发力,预计2022年国内卫星发射次数有至少2倍的倍数级增长。”张毅预计。
领航产业 政策加速落地
为了护佑引领低轨卫星产业的 健康 发展,我国中央与地方层面近年来也出台了多条产业政策。
国家层面,2020年4月,我国首次提出“新基建”计划,卫星互联网被纳入其中的通信网络基础设施范畴。2021年3月,我国“十四五”规划出炉,明确提出将建设高速泛在、天地一体、集成互联、安全高效的信息基础设施,打造全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施体系,建设商业航天发射场。
2021年11月,工信部对外发布《“十四五”信息通信行业发展规划》(以下简称“《规划》”),进一步在“十四五”规划总体目标基础上细化,提出包括全面部署5G、千兆光纤网络、IPv6、移动物联网、卫星通信网络等新一代通信网络基础设施5项重点任务。
《规划》指出,加快布局卫星通信,加强卫星通信顶层设计和统筹布局,推动高轨卫星与中低轨卫星协调发展;推进卫星通信系统与地面信息通信系统深度融合,初步形成覆盖全球、天地一体的信息网络,为陆海空天各类用户提供全球信息网络服务;积极参与卫星通信国际标准制定;鼓励卫星通信应用创新,促进北斗卫星导航系统在信息通信领域规模化应用,在航空、航海、公共安全和应急、交通能源等领域推广应用。
《北京市关于加快建设全球数字经济标杆城市的实施方案》则指出,超前布局6G网络,支持发展下一代信息通信网络、通信感知一体化、通信与人工智能融合、星地一体融合组网、通信网络内生安全等通信融合技术,协同开展6G相关的高端芯片、核心器件、仿真验证平台等攻关研制。
对于各地的政策加持,张毅分析称,卫星的发射需要极高的技术积累与资源调配能力,短期内在政策利好背景下诞生的企业很难具备航天发射需要的能力,而从地方政策的内容指向看,也更多会是材料、遥感、无线、芯片等产业链配套企业,后者在2022年会有明显的数量增长。
此外,张毅认为,中央与地方产业政策的密集出台,反映了卫星产业建设将在各地加速落地。随着商业卫星发射在2022年进入活跃阶段,2022年低轨卫星市场规模也将迎来进一步的增长。
1 卫星物联网,通俗地讲就是通过卫星通信来做物联网项目。一般的物联网的都是通过2G/3G/4G网络来做物联网项目的,但是对于一些特殊的项目,因为2G/3G/4G网络信号不好或者用不了,必须借助卫星通信将物联网终端采集的数据传回后台,比如在沙漠地区、海洋上或一些偏僻的无人区。
2 商业化问题
国内已经有商业化应用了,我可以分享一个我们做过的项目。
项目背景
在戈壁滩地区对运输车队进行监控,主要采集车辆的定位信息,遇到紧急情况可以实现一键报警。基于位置信息在平台端开发一些设备管理、地理围栏等功能。整体上客户要求不复杂,主要难点是地面网络信号不太好,大片地区根本没有信号,所以需要考虑通过卫星通信来确保信息的传输。
卫星通信资费
我们考察了好几个卫星系统:北斗(短报文)、铱星的模块、海事卫星,但都不是很满意。通过北斗短报文传输位置信息,卫星通讯费用最便宜,目前是入网费600元,流量费850元包年(一年内不限制随便发信息),但是据说硬件稳定性不太好,另外就是国外的信号还不稳定;铱星的卫星通讯费用有些偏高,10元/1000bytes;最后在朋友推荐下找到了ORBCOMM在国内的代理商,因为据说ORBCOMM主要做低轨卫星,通讯费比较便宜。其实,也没有便宜多少,他们给的卫星通讯费是9元/1000bytes。但是他们提出了另外一个思路:2G网络和卫星网络双链路通信,有地面信号的时候,用2G网络发送数据,物联网卡就可以实现,没有地面网的时候,通过卫星传输数据,这样整体的资费就比较便宜了。我们测算了一下,通过ORBCOMM卫星发一条位置信息大概是10个字节,也就是1条信息折算下来是1毛钱,这个价格基本上可以接受了。
电源问题
因为我们的设备是用在车上,所以就直接在车辆点烟器上取电了,但是考虑到紧急情况下车辆会熄火,为了方便救援设备还需要持续工作,所以又内置了电池。电池容量先不透漏了,正常情况单电池供电可以用5-8天,紧急情况用3-4天没有问题(紧急情况下,设备发信息的频率提高了)。
回答上面的问题:如果要高频次通过卫星发送数据,肯定要有稳定的电源供应。但是在具体的项目里情况就不一样了,比如我们的设备通过卫星发送信息默认是20分钟发一次,每发一次大概是50mAh。据我所知一些安装在集装箱上的卫星定位设备(在海上跑的集装箱)是一天发一条信息,这样外加一小块太阳能电板就可以保证供电了。
信号问题
目前所有的卫星通讯一个基本的条件是,终端天线需要和卫星建立直连接线,就是中间不能有任何遮挡,一旦有遮挡就连不上了。这样的话,市内肯定是用不了了,城市里也不太好用,偏僻的戈壁滩、海上这些地方用卫星就没有问题。
硬件设备尺寸
你们可能会好奇?这么微弱的信号要接收到,设备要有多大啊?我放几张吧。
先看我们的终端设备:
深圳市新时空智能系统有限公司尺寸图
天线才是关键:
安装在车顶的卫星天线
在卫星主机里集成了GPS和卫星通讯模块,为了使用地面网络传输信息,又搭了一个2G的车辆定位器(这个便宜些)。2G的定位设备做为主设备,通过232协议与卫星模块连接,当搜不到地面网络,就通过卫星终端发数据。关于天基物联网的项目,欢迎讨论!
宇宙航天之父齐奥尔科夫斯基早有预言,“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮中”。
事实上,航天不仅关乎整个人类的未来,也是中国人千百年来的梦想。
正值2018年关将近,当回顾这一年中国所走过的航天路时,我们会发现这样一份长长的成绩单:
截至12月27日,中国在2018年完成了38次火箭发射,长征系列运载火箭也完成了第296次飞行,其中包括:
18颗北斗三号卫星发射并组网成功;
遥感卫星30号04组、31号01组成功发射;
高分一号02、03、04星,高分五号、六号、十一号成功发射;
高景03、04星的成功发射,并与2017年发射的01、02星完成首批组网;
嫦娥四号中继卫星“鹊桥”、嫦娥四号探测器相继成功发射;
风云二号H星的成功发射,并与在轨的风云二号E、F、G星开展组网观测;
海洋一号C星、二号B星成功发射;
陆地勘查卫星三号、四号成功发射。
不仅如此,2018年也是中国商业航天发展的元年。中国民营公司在航天领域取得了一个个从0到1的突破,航天领域的商业化尝试也迈出了实质性的脚步。例如:
5月17日,“零壹空间”成功将中国首枚民营亚轨道商业火箭发射上天。
10月27日,“蓝箭航天”研制的朱雀一号固体运载火箭发射升空,虽然发射失败,但这却是中国民营公司在航天企业的首次轨道发射,具有不容忽视的巨大意义。
12月7日,长沙的天仪研究院研制的多颗卫星成功升空。
2018年的航天发射成果中,最振奋人心的莫过于北斗三号基本系统 星座 部署的圆满完成。10次成功发射、18颗北斗卫星升空、19颗成功组网,北斗导航系统成功迈出了从区域走向全球的“关键一步”。
然而,就像“罗马不是一天建成的”,北斗三号全球导航系统的成功,也离不开整个北斗系统的大背景。
北斗导航卫星副总指挥沈苑在造就演讲中就提到,北斗卫星导航系统经历了三个阶段的进阶:北斗一号、北斗二号、北斗三号。
从1994年,中国开始建设北斗一号,通过不断的迭代升级,2012年完成了由14颗卫星组网的北斗二号,稳步实现了北斗系统的区域性系统建设。
2016年发布白皮书、2017年完成首发、目前已完成19颗卫星组网的北斗三号,基本实现了由区域性向全球性的发展目标,最终将在2020年完成35颗卫星发射组网,成为与美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟伽利略并列的四大全球性定位系统。
据 沈苑 介绍,与此前的北斗一号、二号相比,北斗三号在服务范围、宇航能力、与其他全球系统的兼容性,以及精度等性能上都有大幅提升,可在全球范围全天候、全天时地为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。
即便与其他三大全球导航系统相比,北斗三号也在星间链路技术、自主导航能力、在轨重构和在轨赋能技术等方面,具备独一无二的后发优势。
“ 2018年是商业航天的元年,在商业发射、太空 旅游 、天地一体化里蕴藏着巨大的商机,这将是一个万亿级的市场。 当一切条件具备后,商业航天的利好空间也就来了,这里面将诞生出无数独角兽。”
今年1月, 中国运载火箭技术研究院原党委书记兼副院长梁小虹 在造演讲时预言,下一个风口将是商业航天。而进入航天领域的民营公司大致会分为:卫星公司、火箭公司、测控公司等等。而在现实中,永远不缺乏敢于率先吃螃蟹的先驱。
比如零壹空间、蓝箭航天、天仪研究院,这些民营航天公司的CEO 舒畅、张昌武、杨峰 在2018年也都先后接受造就的采访,或是登台演讲。
运载火箭是卫星飞天的基础工具。 蓝箭航天CEO张昌武 说,火箭的发射燃料、可重复使用技术、商业化前景,这些都是民营公司必需考虑的。
中型运载火箭是目前唯一可以托举未来低轨发射市场的火箭序列。在他看来,液氧和甲烷的结合,将是经济环保、实用性最佳的火箭推进剂。
就在2018年10月27日,蓝箭航天研发的朱雀一号固体运载火箭实现发射,尽管没能成功上天,但这却是中国民营航天企业的首次轨道发射,说是国内民营航天事业的里程碑也并不为过。
以往,航天事业是一项倾举国之力的国家级太空竞赛,耗时费力。但正如 天仪研究院的CEO杨峰 在造就的演讲中所说,现在的航天领域已经采用一种做“微小卫星”的方法,只需要1年甚至更少的时间、几百万的经费,就可能取得过去要用10年、耗资几亿才能取得的航天成就。
这种小步快走的航天 探索 方式,不仅稳扎稳打,更为民营公司的进入创造了非常现实的可 *** 作性。就在今年12月7日, 杨峰 的天仪研究院研制的多颗卫星顺利发射升空。
按计划,虹云工程总共会发射156颗卫星,在太空上建立能覆盖南极北极的全球性天基互联网。通俗地讲,就是可以供用户在全球范围内无死角地接入WiFi。毫无疑问,这项工程将为未来人工智能时代里诸如无人驾驶、物联网、航空运输、海洋工程等多个亟需全球范围无缝网络连接的行业提供服务,也将为民营航天提供巨大的想象空间。
都有自己的独特优势, 不过,天基物联的原理是卫星来传输信息网络,而物联网靠的互联网是核心。 天基物联网在有些地方比较突出:有个独特的优势,你可以了解下,具体如下:
通信网络覆盖地域广,可实现全球覆盖,传感器的布设几乎不受空间限制。
几乎不受天气、气候影响,全天时全天候工作。
系统抗毁性强,自然灾害、突发事件等应急情况下依旧能够正常工作。
以上三点就是天基物联网的一些独特优势, 目前,做天基物联的公司还是比较少的。主要是门槛高。
另外,得知 深圳新时空天基物联(集团)有, 关于天基物联你可以知道的更多呦。
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