卫星通导融合关键技术发展现状与趋势分析

摘 要：卫星通信与导航融合是构建空天地一体化信息体系的关键技术方向。本文从六个方面分析了通导融合的发展现状与趋势：低轨星座驱动通导一体架构重构，为导航增强提供了新的平台基础；通导一体化芯片技术加速突破，朝着集成化、小型化方向快速发展；多源传感器融合增强了复杂环境下的定位鲁棒性；信号级通导融合提升了频谱与功率资源的利用效率；通导遥系统协同构建新一代空天信息基础设施；测试验证能力建设为产业规模化提供了关键支撑。当前通导融合正处于从技术验证走向规模应用的关键阶段，低轨星座组网、芯片集成和标准体系建设是推动产业发展的核心要素。
关键词：卫星通导；融合；关键技术；发展现状；趋势分析
前 言：卫星导航与卫星通信长期分属不同的技术体系，在系统架构、信号体制和终端设计上各自独立发展。随着低轨卫星星座的大规模部署和用户对泛在、高精度、低延迟定位服务需求的增长，通导融合成为卫星应用领域的重要技术趋势。通导融合的核心价值在于实现频谱、功率和平台资源的高效复用，降低系统建设和终端成本，同时提升服务的连续性和可靠性。

一、低轨星座驱动通导一体架构重构

低轨卫星星座建设正在改变通导融合的技术路径。传统导航系统依赖中高轨卫星，信号到达地面时功率较弱，易受遮挡和干扰。低轨卫星轨道高度低、信号路径损耗小，可发射更高功率的信号，同时低轨卫星运行速度快，几何构型变化迅速，有利于快速收敛定位算法。低轨通信星座的大规模组网为通导融合提供了新的平台基础，通信卫星可同时承载导航增强信号，无需单独发射导航卫星，大幅降低系统建设成本。当前中国已启动多个低轨星座计划，十五五规划明确提出加快低轨卫星互联网组网，构建通导感算融合的综合服务体系。技术层面面临的核心挑战包括星间同步、星上处理能力和频率资源管理。低轨卫星数量庞大，传统的地面集中式控制难以满足实时性要求，需要在星上部署自主定轨和时间同步能力。此外，低轨卫星高速运动带来的多普勒效应显著，对接收机的信号捕获与跟踪算法提出了更高要求。

二、通导一体化芯片技术突破加速

芯片是通导融合产业的核心底座，当前正朝着集成化、小型化、低功耗方向快速发展。传统终端需要分别配置通信芯片和导航芯片，不仅占用更多空间和功耗，也增加了系统集成的复杂度。通导一体化芯片将通信收发单元与导航定位单元集成于单一芯片，同时支持北斗短报文通信和高精度定位功能，特别适合对体积和功耗敏感的应用场景。中国移动终端实验室已成功孵化业内首款北斗短报文加双频高精定位通导一体融合芯片，并搭载于商用手机实现规模应用。随着低轨星座进入密集组网阶段，对通导一体化芯片的需求持续攀升，华大北斗等企业已将低轨通导一体化作为重点发展方向。技术难点在于通信信号与导航信号之间的互干扰抑制、射频前端的共享设计以及基带算法的协同处理。此外，低轨卫星高速运动带来的大动态范围信号处理对芯片的算力和功耗控制构成挑战，需要持续优化芯片架构与算法设计。

三、多源传感器融合增强定位鲁棒性

卫星信号在复杂环境下易受遮挡、多径和非视距传播影响，单纯依赖卫星导航难以满足连续可靠定位的需求。通导融合与多源传感器融合相结合，通过将卫星导航与超宽带、惯性测量单元、视觉、激光雷达等本地传感器进行数据级融合，可显著提升定位的连续性和精度。自适应融合框架根据信号质量动态调整各传感器的权重，在卫星信号良好时以导航为主，在信号遮挡或干扰时切换到其他传感器进行补偿。农业场景中的 canopy 覆盖、城市峡谷中的高楼遮挡是典型挑战，研究显示自适应扩展卡尔曼滤波融合方案可将非视距条件下的定位误差控制在6厘米以内，较传统方法提升超过百分之四十。这一技术路径要求接收机具备对信号质量的实时评估能力，并根据环境变化调整融合参数。随着边缘计算能力的提升，更多的融合处理可以从云端迁移至终端，降低对通信链路的依赖并提高响应速度。上述融合方案的关键性能对比见表1。

表1通导融合关键技术典型性能对比

四、信号级通导融合提升资源利用效率

通信信号与导航信号在信号层面的深度融合是当前研究的前沿方向，其核心思路是让通信信号同时承载测距功能，或让导航信号同时传输少量数据，从而实现频谱资源和功率资源的高效复用。非正交多址接入技术允许多个信号在同一时频资源上叠加传输，通过功率域区分不同用户或不同功能，接收端采用串行干扰消除算法分离各信号分量。研究表明，在面向组播的通导融合场景中，将更多功率分配给组播信号可以获得更优的定位精度和误码率性能。信号级融合的优势在于无需为导航功能预留专用频谱资源，特别适合频谱资源紧张的低轨星座。技术挑战包括信号波形的联合设计、干扰管理策略的优化以及接收算法的复杂度控制。此外，通信数据速率与测距精度之间存在权衡关系，高数据速率会降低测距精度，需要在系统设计时根据应用需求进行优化配置。6G无线通信技术的演进为信号级通导融合提供了新的技术工具箱。

五、通导遥系统协同构建空天信息基础设施

卫星导航、通信与遥感三大系统正由各自发展转向体系化融合，构成新一代空天信息基础设施。导航系统提供统一时空基准，使各类数据被打上统一的时间和空间标签；通信系统实现数据全时全空传输分发；遥感系统对地表进行全天候、高频次观测，产生大量高价值地理信息数据。三大系统深度融合，实现了从采集到传输、应用的闭环，支撑数字孪生、智能决策、精细治理。当前，面临轨位和频谱资源紧张、星上智能处理缺乏、大众消费市场尚未充分释放等挑战。十五五统筹建设卫星通信、导航、遥感系统，构建空天地一体化综合服务体系，到2035年，新一代北斗综合时空体系、巨型低轨通信星座、行业化遥感星群将全面建成，空天信息基础设施实现体系化、智能化发展。人工智能将在时空对齐、星上数据处理和模型训练等环节发挥赋能作用。

六、测试验证能力建设支撑产业规模化

卫星通信与导航融合规模应用需要试验验证支撑。卫星通信与导航融合涉及卫星与地面信号级互操作、多模态切换、复杂环境适应性等挑战，需要在实验室和外场进行大量的试验验证。实验室可以重构终端直连卫星的通信环境，支持射频性能测试、业务功能测试等多种测试场景，大幅降低现网测试规模和时间成本。外场选取典型的城市、郊区场景，测试里程数千公里，采集数十万条数据用于性能评估。中国移动终端实验室建设了涵盖基本功能、射频、ota、功耗和真实场景的卫星导航定位与通信验证能力，累计完成十余款通导融合芯片和终端的验证工作。

七、结束语

通导融合技术正从概念验证走向规模化应用，低轨星座组网和芯片集成突破是当前最关键的驱动力。未来五年，随着十五五规划的实施和6G技术标准的推进，通导融合将深度融入空天信息基础设施，形成通信、导航、遥感一体化的综合服务体系。技术层面仍需解决星间同步、信号互干扰、动态环境适应等核心难题，产业层面则需要加快标准体系和测试验证能力的建设。通导融合的最终目标是让用户在任何时间、任何地点都能获得连续、可靠、高精度的定位与通信服务，这将深刻改变智能交通、物联网、应急通信和数字治理等多个领域的应用格局。
参考文献

[1]李锐,陈晓瑄,李松. 基于数智可信技术的卫星通导一体化系统设计[J].通信与信息技术,2025, (S1):21-25.