卫星通信与导航
卫星通信体制、GNSS 与导航增强。
- 北斗导航系统（卫星）
北斗导航系统（BDS）是中国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统。其独有功能是短报文通信，区域服务单次可传1000汉字，全球服务单次560比特。PPP-B2b服务可提供分米级实时精密定位。北斗已加入国际中轨卫星搜救系统，具备返向链路服务能力。北斗导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统，通过混合星座向全球用户提供定位、导航和授时服务，并具备短报文通信和国际搜救等特色功能。
- 导航增强系统
导航增强系统是通过差分校正和完好性监测提升GNSS定位精度与可靠性的技术体系。星基增强系统（SBAS）通过地球静止轨道卫星播发修正信息，覆盖广、完好性高，典型系统包括WAAS、EGNOS和BDSBAS；地基增强系统（GBAS）通过地面基准站网播发差分数据，精度可达厘米级，服务覆盖测绘、自动驾驶、精准农业等领域。两类系统“一个在天上、一个在地下”，互补融合形成星地一体的高精度定位服务网络。
- 低轨通信星座
低轨通信星座是指在500-2000公里近地轨道上部署数十至数万颗卫星，通过多轨道面协同实现全球连续通信覆盖的卫星系统。与GEO卫星的单星广覆盖不同，低轨星座依靠卫星数量实现覆盖，核心优势是传播时延低（端到端可控制在50毫秒以内）和链路损耗小。星座构型、轨道面分布和星间链路是决定系统性能的核心要素。典型系统包括星链、OneWeb、千帆星座和GW星座。
- 全球导航卫星系统（GNSS）
全球导航卫星系统（GNSS）是指提供全球范围内定位、导航和授时（PNT）服务的卫星系统的统称。当前四大全球系统为美国GPS、中国北斗、俄罗斯GLONASS和欧盟Galileo。各系统在星座构型、信号体制和编码方式上各有特点。GNSS并非单一系统，而是多系统兼容互操作的体系。星基增强和地基增强系统可进一步提升定位精度至厘米级。GPS不等于GNSS，GPS只是GNSS体系中的一员。
- 通信卫星频段
通信卫星频段是卫星通信系统使用的无线电频率区间，按频率从低到高分为L、S、C、X、Ku、Ka、Q/V等频段。低频段传播损耗小、雨衰轻但带宽有限；高频段带宽大但受降雨衰减严重。频段选择本质上是带宽需求与传播可靠性之间的权衡。国际电信联盟负责全球频谱划分与协调。千帆星座使用Ku、Q/V频段，星链等大规模低轨星座推动了Ka和Q/V频段的工程化应用。
- 卫星导航应用（卫星）
卫星导航应用是指利用卫星导航系统提供的定位、导航和授时服务，在交通、农业、应急、测绘、林业、渔业等领域实现的具体场景。北斗系统除定位授时外，独有短报文通信功能，可在无地面信号时通过卫星发送求救短信和位置信息。北斗产品和服务已覆盖140余个国家和地区。精准农业中农机自动驾驶精度可达厘米级，应急场景中短报文定位精度约10米。
- 卫星导航原理（卫星）
卫星导航原理是指利用卫星发射的测距信号和导航电文，通过测量用户到多颗卫星的距离，利用三球交会定位法解算用户位置的技术过程。其核心几何原理是距离交会：以卫星为球心、距离为半径画球面，多个球面的交点即为用户位置。由于接收机时钟存在误差，实际定位需要至少4颗卫星来解算三个位置坐标和一个钟差未知数。
- 卫星调制与编码
卫星调制与编码是卫星通信物理层的核心技术，解决的是如何在有限带宽内可靠传输信息的问题。调制将数字比特映射到载波信号的幅度、相位或频率上，编码通过添加冗余信息来抵抗信道噪声。核心权衡在于频谱效率与功率效率的取舍。自适应编码调制（ACM）根据链路信噪比动态调整调制编码方案，将链路余量转化为传输能力。DVB-S2/S2X标准定义了从QPSK到256APSK的调制方式和BCH-LDPC级联编码方案。
- 卫星定位与授时
卫星定位与授时是卫星导航系统提供的两大核心服务。定位通过测量到多颗卫星的伪距来确定用户三维坐标，授时则将用户时钟同步到系统时间基准。授时精度的物理基础是卫星和地面站搭载的原子钟。北斗三号全球范围定位精度优于10米，授时精度优于20纳秒；GPS系统时间与UTC(USNO)的偏差控制在±5纳秒以内。各GNSS系统的时间基准通过地面守时实验室溯源至协调世界时。
- 卫星多址技术
卫星多址技术是指多个地球站通过共享卫星转发器建立通信联接的技术，其核心是利用信号在频率、时间、编码或空间参数的差异实现信号分割，使各站能识别本站信号。主要方式包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）。FDMA最早应用且技术成熟，TDMA功率利用率更高，CDMA抗干扰能力强，SDMA通过多波束天线实现空间隔离和频率复用。
- 卫星广播
卫星广播是指利用地球同步轨道卫星将广播电视信号以广播方式传输至地面接收终端的技术系统，核心形态是直播到户（DTH）。与卫星固定通信的点对点中继不同，卫星广播采用点对多点模式，用户只需小型天线即可直接接收。技术标准以DVB-S为主，工作频段以Ku频段为主。核心边界是雨衰和日凌中断。中国的中星9号及后续卫星支撑了全国户户通工程。
- 卫星互联网（卫星）
卫星互联网是指通过大规模低地球轨道卫星星座，向全球用户提供宽带互联网接入服务的通信系统。与卫星移动通信侧重语音和低速数据不同，卫星互联网的目标是提供与地面宽带可比的高速数据传输。核心机制是星座组网——数百至数万颗卫星协同工作，形成覆盖全球的“空中基站”网络。星链在轨超1万颗、用户超1000万，千帆星座规划约1.5万颗，GW星座规划12992颗。手机直连卫星是重要演进方向。
- 卫星激光通信
卫星激光通信是指以激光束作为信息载体，在卫星之间或卫星与地面站之间建立高速数据链路的技术。其核心优势是数据速率高（单链路可达100-200 Gbps）、终端体积小、抗电磁干扰能力强。关键技术是捕获跟踪瞄准（ATP），需在数千公里距离上实现微弧度级指向精度。典型代表包括2001年SILEX首次星间激光链路、欧洲EDRS数据中继系统、以及星链的大规模星间激光网络。SDA已制定OCT标准推动多厂商互操作。
- 卫星抗干扰通信
卫星抗干扰通信是指通过扩频、跳频、自适应天线调零、编码调制和星上处理等技术手段，使卫星通信链路在面临自然噪声或人为干扰时仍能可靠传输信息的技术体系。干扰类型包括单音干扰、窄带干扰、宽带干扰和欺骗式干扰。核心抗干扰技术从信号层面的扩频跳频，到空间层面的自适应调零，再到系统层面的星上处理和多星协同。
- 卫星量子通信
卫星量子通信是指利用卫星平台在空间尺度上实现量子密钥分发或量子隐形传态的技术。其核心物理基础是量子不可克隆定理——任何窃听行为都会扰动量子态并被通信双方察觉。卫星平台能够突破光纤的指数级损耗限制，将量子密钥分发的距离从百公里级扩展到千公里甚至洲际尺度。
- 卫星通信与导航融合
卫星通信与导航融合（ICAN/INAC）是指在同一卫星平台上同时承载通信和导航功能，或利用通信星座的卫星同时作为导航增强源的技术趋势。其核心价值在于低轨星座的快速运动能显著加速精密单点定位收敛，同时降低导航增强对全球地面站的依赖。技术路径包括共用射频前端、功率域信号复用和低轨导航增强。
- 卫星通信原理（卫星）
卫星通信原理是指利用通信卫星作为空中中继站，将信号从一个地球站转发到另一个地球站的技术过程。系统由空间段（卫星）和地面段（地球站）组成，信号经上行链路到达卫星，经变频放大后由下行链路发往目标地球站。核心机制包括透明转发与再生转发、多址接入和链路预算。卫星通信的优势在于覆盖广、不受地理限制，但存在传播时延和雨衰等边界。典型系统包括INTELSAT、星链和Inmarsat。
- 卫星移动通信
卫星移动通信是指利用卫星作为中继节点，为移动用户提供语音、短信和低速数据服务的技术。其核心价值是覆盖地面网络无法到达的区域。技术路线分为地球同步轨道（如天通一号、Inmarsat）和低地球轨道（如铱星、Globalstar）两类：GEO系统覆盖广、终端大，LEO系统时延低、终端小但需星座组网。典型系统包括中国的天通一号、国际海事卫星组织和铱星系统。
- 卫星转发器
卫星转发器是通信卫星上用于接收地面站上行信号，经变频、放大后转发回地面的核心通信载荷。按处理方式分为透明转发器和再生式转发器：前者仅做频率转换和功率放大，结构简单但噪声会累积；后者先解调再重新调制，链路质量更好但复杂度高。核心参数包括等效全向辐射功率（EIRP）和品质因数（G/T）。东方红二号携带2台C频段转发器，Intelsat VI搭载48台转发器，星链V3则通过数字化相控阵实现每星1Tbps容量。
- Galileo 系统
Galileo（伽利略）是欧盟建设运营的全球卫星导航系统，由30颗卫星分布在3个中圆地球轨道面上，轨道高度约23222公里。其核心特色是民用控制，并提供多项特色服务：开放服务（OS）免费提供米级定位；高精度服务（HAS）通过E6信号免费广播精密改正数，水平精度优于20厘米；搜救服务（SAR）集成于Cospas-Sarsat系统，并提供返向链路确认。Galileo还率先引入导航电文认证（OSNMA）对抗欺骗干扰。
- GLONASS 系统
GLONASS（全球轨道导航卫星系统）是俄罗斯建设和运营的全球卫星导航系统，与 GPS、北斗、Galileo 并列为四大全球系统。其星座由 24 颗卫星分布在 3 个轨道面上，轨道高度约 19100 公里，倾角 64.8°，高纬度覆盖能力突出。GLONASS 传统采用频分多址（FDMA）信号体制，正在向码分多址（CDMA）过渡。GLONASS-K2 卫星于 2023 年首次在 L1 和 L2 频段广播 CDMA 信号，信号质量比传统 FDMA 提升最高 50%。
- GPS 系统
GPS（全球定位系统）是美国运营的卫星导航系统，由约31颗在轨卫星组成，运行在约20200公里的中圆地球轨道，分6个轨道面。其定位原理基于三球交会法：接收机测量到至少4颗卫星的伪距，解算三维坐标和钟差。卫星搭载原子钟，日漂移率在10⁻¹⁵至10⁻¹⁴量级。GPS现代化引入了L1C、L2C、L5三个民用信号和军用M码，GPS III卫星的抗干扰能力比旧型号提升8倍，GPS IIIF将进一步提升至60倍。