为了使卫星正常工作，必须有一个庞大的地面测控系统夜以继日地紧张工作。

卫星测控中心是这个系统的核心，众多大型计算机是主要设备。除了硬件之外，还有诸多对卫星进行管理的系统程序软件。这些软硬件结合在一起，既有计算功能，又有控制功能，它们是测控系统的大脑。

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卫星测控概述

卫星测控系统简称TT&C，也就是英文跟踪、遥测和遥控的缩写。

卫星测控平台通过“地面站+星间链路”技术，实现卫星的持续监测与数据的通信。致力于打造一体化的无人值守地面管理平台。数据共享系统完成对卫星零级数据的预处理工作，指挥监控实现各个子系统的控制管理、计划生成、任务下发、故障报警等内容，通信系统完成载荷数据处理与分发，指令上注，测控设备的远程监控等工作。

来源：网络图片

卫星工作的宇宙空间环境极为恶劣：在真空中飞行，受太阳照射的一面温度能够高达100摄氏度以上，而背阴的一面，温度则可能低至零下100摄氏度到零下200摄氏度；太空环境中充斥着各种致命的宇宙射线、电磁波辐射和空间碎片。卫星长年累月在这种环境下工作，出故障的概率很大，必须有测控系统对它们的状态进行跟踪，并控制卫星做各种调整。

卫星受外部的影响，其飞行轨道可能会发生改变。比如与陨石和太空垃圾相撞。更常见的是，在低地球轨道（LEO）上飞行的卫星，仍然会受到极其稀薄的大气层影响，受到空气分子的阻碍后，飞行速度会逐渐地减慢。如果速度低于第一宇宙速度，那么卫星就会被地球引力吸引回地面，在大气层中烧毁。因此，LEO轨道上的卫星必须经常启动发动机进行加速。因此测控系统是绝对必要的。

因此，如果我们把卫星比喻成风筝，那么测控系统就是控制风筝的线。如果没有这根线，风筝要么飞跑，要么堕地。卫星在其工作寿命的全过程里，都需要卫星测控系统的帮助，来维持正常的飞行状态和工作状态。

来源：网络图片

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跟踪、遥测与遥控

1. 跟踪技术

1) 跟踪：地球站接收卫星下发的电磁波信号，检测出电磁波来波取向和地球站天线主波束指向角的偏差，伺服系统利用此偏差信息驱动天线，使得天线主波束实时对准卫星，跟踪过程中，可以获得卫星相对于地球站的方位角、俯仰角；

2) 测速：卫星和地球站的相对高速运动，使得卫星信号到达地球站时会产生多普勒频移，测出该频移就可以换算出卫星相对于地球站的径向速度；

3) 测距：测距主要是测量出卫星和地球站之间的距离，只要获取地球站发出的无线电信号到卫星、再从卫星转发回地球站所需的往返时间，就可以计算出卫星和地球站的距离(Range)，目前主要有侧音测距和伪码测距两种方法；

4) 根据得到的某时刻参数(A, E, R, t)，即可确定卫星在太空中的位置，进而确定卫星的轨道，跟踪足够长的弧段后，就可以预报外推卫星的未来轨道。

卫星参数定位示意图，网络图片

跟踪有很多技术手段，微波的、光学的等等。例如使用多普勒频移来进行速度测量，比如法国Doris系统，就可以通过多普勒原理来给卫星提供较高的定位定轨道精度。像Jason系列的海洋卫星，靠着Doris这样的系统获才能实现对海洋数据的准确测量。

有一些任务更是把对卫星的跟踪精度提到了很高的要求，来完成一些较为精确的测量。所以会在卫星上面安装专门的装置或者设备。例如角反射器之类。

卫星绕着地球转就总有看不见的时候，因为卫星对地面的覆盖，地面站对空域的覆盖都是有限的，两者并到一块才能完成测控的事情，那么这一段就是测控弧段。所以对于测控弧段的考虑也是卫星任务中空间几何分析的重要工作之一。

弧段测控示意图，知乎

例如我国的卫星只有在我国的地面站覆盖范围内经过才能进行测控，时间多则十几分钟、短则几分钟。但是我们总是希望能在任意时刻对空间任意位置的航天器进行测控，所以各个航天强国都已经或者正在建设中继系统，来作为地面系统的扩展，实现对空间的覆盖。

测控范围示意，网络图片

2. 遥测

用传感器测量卫星内部各个工程分系统、卫星的姿态、内部温度/压力/电压/电流等、外部空间环境和有效载荷的工作状况，用无线电技术，将这些参数传到地面站，供地面的科研人员进行分析研究，用来判断卫星的工作状况。遥测是一种用来监督、检査卫星上天后工作状况的唯一手段,也是判断故障部位、原因的唯一措施。所以遥测的路径是信息从卫星到地面。

3. 遥控

反之，地面想要卫星来完成一些任务，就需要对卫星注入任务指令，即遥控。遥控包括了对于单机、对姿态等具备执行能力的系统的控制。处于安全性的考虑也会有一些校验的手段来保证执行的是正确的指令。

通过对遥测参数、姿态和轨道参数的研究和分析，发现航天器的轨道、姿态、某个工程分系统或有效载荷工作状况异常或出现故障，判断出故障部位和做岀决策，向卫星发出有关命令修正轨道和姿态，调整分系统和有效载荷的运行参数，甚至切换备份或部件。

遥控指令动作的结果，再通过遥测信道传到地面站进行回报证实。遥测和遥控两种技术综合起来构成一种保证航天器正常运行，增加可靠性，延长寿命的重要闭环手段。

遥测与遥控，知乎

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行业特征与市场规模

低轨、巨型星座时代（商业卫星时代主要特征）——市场份额将集中于细分头部企业。三大趋势：

1.商业航天未来五年，将以星座组网为主要新基建阶段；

2.星网国家队为主，其他商业星座，将以产业场景为主；

3.商业星座建设，将高低轨混合为主。

卫星行业发展背景及痛点，航天驭星

卫星测控涉及的市场主要包括：天地一体化的卫星通信与数据服务解决方案、航天器在轨操作、卫星数据应用与服务。

未来3-5年，天地一体化的卫星通信与数据服务解决方案与航天器在轨操作的市场规模合计预计可达近300亿元。

在卫星数据服务方面，目前，我国仅民用领域的遥感卫星数据价值超过了2000亿元人民币；未来五年有望突破万亿元。

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行业格局

1. 国际商业测控服务情况

目前，国际市场上有两家较为成熟的公司开展商业测控业务，分别是瑞典空间公司(SSC)和是挪威康斯伯格卫星服务公司(KSAT)，为商业卫星提供在轨管理或数据接收服务。

瑞典空间公司拥有1个操作中心、27个自有的测控站点和6个合作测控站点，分布在瑞典、意大利、德国、澳大利亚、加拿大、美国、智利、印度、南非等地，可以提供C/S/L/X/UHF频段测控服务能力，具有分布范围广、测控能力强的特点。该公司的主要客户包括波音、中国资源卫星应用中心、加利福尼亚航天局、美国地理眼公司、台湾太空中心等。瑞典空间公司在2009年收购了美国环球航天网络公司，进一步加强了商业卫星测控服务能力。

挪威康斯伯格卫星服务公司由1个操作中心和23个地面站组成，目前运营的天线总数为200个，主要为极轨卫星提供测控和数据服务，主要客户有美国航天局、欧空局、数字全球公司等。2019年KSAT在新西兰和希腊建设了新的地面站，2020年新添加了韩国济州站，同时对已有地面站进行了升级和扩充，2019年共安装了31个天线，投资额约为2400万美金，占2019年总投资额的88%。

近年来，随着全球商业卫星计划日益增多，越来越多的商业公司开始发现地面端运营的商业价值，出现了一些新兴的商业测控初创公司，主要包括意大利Leafspace、美国RBC signal、日本Infostellar、澳大利亚Capricorn公司，这些初创的商业测控公司的地面站网络覆盖的范围较小，在区域范围内拥有一定数量的地面站硬件设备，但受经费资金压力影响，这些公司投资建设自己的地面站硬件设备能力有限，会选择通过合作关系整合现有地面站的剩余容量，主要开发任务规划界面和云平台等软件系统。

这种模式下，初创公司虽然避免了硬件设备的巨额投资成本，但同时也存在地面站使用灵活性较低的缺点，需要通过足够富余的备用地面系统弥补这一劣势。这一特点也促使新兴的初创测控公司之间建立更多的合作关系，以相互整合资源。从产品和服务的市场定位来看，这些新的测控公司瞄准的是近年来正在兴起的中低轨小卫星星座。

2. 国内商业测控服务情况

目前我国所有非商业航天性质的发射测控保障仍由国家航天测控部门承担，而大部分商业卫星的测控需求则需要由商业化的公司来提供保障。

在这样的背景下，我国的商业航天测控公司从2015年开始陆续成立，并为各类商业卫星和航天爱好者科学实验卫星任务提供测控服务，同时也开启了对航天测控商业化模式的有益探索。

2018年9月26日，国家工业与信息化部颁发了我国首个第三方卫星测控站电台执照，这标志着我国商业航天测控行业规范的正式建立与实施，表明国家对商业航天的发展开始给予支持，行业管理开始走向完善。

近年来，珠海欧比特控制工程股份有限公司、上海欧科微航天科技有限公司、长光卫星技术有限公司、长沙天仪空间科技研究院有限公司、北京九天微星科技发展有限公司等商业航天公司出于运营需求建立了卫星测运控系统和测控站点。

与此同时，商业测控也已成为新的细分市场，西安运控信息科技有限公司（成立日期：2015-06-17）、北京宇航智科科技有限公司（成立日期：2015-10-22）、北京航天驭星科技有限公司（成立日期：2016-10-12）、成都天奥集团有限公司高新航天分公司（成立日期：2017-04-19）、北京天链测控技术有限公司（成立日期：2017-06-15）、陕西星邑空间技术有限公司（成立日期：2018-05-02）、西安寰宇卫星测控与数据应用有限公司（成立日期：2018-07-30）、国科华路航天科技有限公司（成立日期：2018-10-17）等专业商业航天测运控公司陆续成立，未来将随着商业卫星和火箭的繁荣而繁荣。

结语：近年来，国际航天领域掀起新一轮探索热潮，希望进一步掌握太空的“机密”和资源。各国忙着研发火箭、卫星，载人航天，探月、探火，想要“先人一步”征服太空，无一不是“马不停蹄”。说到航天领域就不能不提及卫星测控技术，经过多年的发展，卫星测控体系已经逐渐成熟，测控设备价格的逐步降低，使得商业化运营的卫星测控公司逐渐出现并发展起来。

社会资本的进入加快了中国航天业的变革，促进了资源优化配置，但中国商业航天还处在产业兴起阶段，中国商业航天的未来，需要政府、投资人、航天国企、航天民企和生态服务平台的共同努力，有序推进商业航天产业发展。

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