国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

衛(wèi)星通信系統(tǒng)軌道類型研究

2015-07-30 13:53:25郭丞
中國高新技術(shù)企業(yè) 2015年27期

摘要:衛(wèi)星運(yùn)行的軌跡和趨勢稱為衛(wèi)星運(yùn)行軌道,其軌道近似于橢圓或者圓形,地球就處于橢圓的焦點(diǎn)或圓心上。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的軌道可以從不同角度進(jìn)行分類。文章選擇軌道高度這一分類,通過分析對比各個(gè)衛(wèi)星,探討了各高度軌道衛(wèi)星的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞:衛(wèi)星通信系統(tǒng);衛(wèi)星運(yùn)行軌道;軌道類型;軌道高度;衛(wèi)星通信用戶 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

中圖分類號(hào):TN929 文章編號(hào):1009-2374(2015)27-0010-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.006

1 概述

衛(wèi)星運(yùn)行的軌跡和趨勢稱為衛(wèi)星運(yùn)行軌道,其軌道近似于橢圓或者圓形,地球就處于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)或圓心上。衛(wèi)星軌道類型是根據(jù)其需要完成的任務(wù)決定的,同時(shí)衛(wèi)星軌道的特性也決定了其任務(wù)特性。

2 按軌道形狀分類

可分為圓形軌道和橢圓軌道。圓形軌道上的衛(wèi)星圍繞地球勻速運(yùn)動(dòng),通信衛(wèi)星最常用該軌道;橢圓軌道在近地點(diǎn)運(yùn)行速度快,在遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行速度慢,可利用在遠(yuǎn)地點(diǎn)速度慢這一特點(diǎn)來滿足特定區(qū)域,特別是調(diào)整軌道參數(shù)滿足地球高緯度區(qū)域的通信需要。

3 按軌道高度分類

可分為中軌(MEO)、低軌(LEO)和高軌(HEO)。

中軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)軌道高度為8000~20000km,兼有低軌和高軌系統(tǒng)的折中性能,中軌衛(wèi)星組成的星座能實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,信號(hào)傳播衰減、延時(shí)和系統(tǒng)復(fù)雜度等均介于低軌和高軌系統(tǒng)之間。

低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)軌道高度為700~2000km,衛(wèi)星對地球的覆蓋范圍很小,可用于特種通信或由多顆衛(wèi)星組成星座,衛(wèi)星之間由星際鏈路連接,實(shí)現(xiàn)全球的無縫覆蓋通信。例如,銥星系統(tǒng)是軌道高度為780km,由66顆衛(wèi)星(另13顆備份)組成的星座通信系統(tǒng)。低軌系統(tǒng)具有信號(hào)傳播衰減小、延時(shí)短、可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋的優(yōu)點(diǎn),不過實(shí)現(xiàn)的技術(shù)復(fù)雜,運(yùn)行維護(hù)成本高。此外,隨著軌道的降低,大氣阻力成為影響衛(wèi)星軌道參數(shù)的重要因素。一般來講,當(dāng)衛(wèi)星軌道高度低于700km時(shí),大氣阻力對軌道參數(shù)的影響比較嚴(yán)重,修正軌道參數(shù)會(huì)影響衛(wèi)星的壽命。當(dāng)軌道高度高于1000km時(shí),大氣阻力的影響可以忽略。

高軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)軌道高度在35786km的地球同步軌道(GSO),衛(wèi)星位于最常用的赤道平面。高軌系統(tǒng)單顆衛(wèi)星覆蓋范圍大,傳播信道穩(wěn)定,理論上3顆衛(wèi)星便可覆蓋兩極之外的所有地區(qū)。但高軌系統(tǒng)傳播信號(hào)衰減大、延時(shí)長,只有一個(gè)軌道平面,因而容納的衛(wèi)星數(shù)量有限。目前運(yùn)營中的IntelSat、InmarSat、Thuraya等系統(tǒng)都是高軌系統(tǒng)。大橢圓軌道可為高緯度地區(qū)提供高仰角通信,對地理上處于高緯度的地區(qū)是很好的選擇。

圖1 高軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)波束覆蓋情況

4 按軌道傾角分類

可分為赤道軌道、極軌道和傾斜軌道。赤道軌道的傾角為0?,當(dāng)軌道高度為35786km時(shí),衛(wèi)星運(yùn)行速度與地球的自轉(zhuǎn)速度相同,從地球看上去,衛(wèi)星處于“靜止”狀態(tài),這也是通常所講的靜止軌道。當(dāng)衛(wèi)星軌道傾角與赤道成90?時(shí),衛(wèi)星穿越兩極,因此也叫極軌道。當(dāng)衛(wèi)星軌道傾角不是0?或90?時(shí),稱為傾斜軌道。不過,一般而言,通信衛(wèi)星都是采用順行軌道。

5 按星下點(diǎn)軌跡分類

如果在衛(wèi)星和地心之間做一條連線,該連線與地面的交點(diǎn)就叫做星下點(diǎn),在這些星下點(diǎn)連接起來就是星下點(diǎn)軌跡。由于在衛(wèi)星圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí),地球本身也在自轉(zhuǎn),所以衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的星下點(diǎn)軌跡不一定每一圈都是重復(fù)的。將星下點(diǎn)軌跡在M個(gè)恒星日繞地球N圈后重復(fù)的軌道叫做回歸/準(zhǔn)回歸軌道(這里M、N是整數(shù)),其余的軌道叫做非回歸軌道。M=1叫回歸軌道;M>1叫準(zhǔn)回歸軌道。

軌道類型之間一般還會(huì)有混合交叉,所以分類只是對衛(wèi)星軌道觀察角度的不同。

6 對比分析

篇幅所限,現(xiàn)僅就按軌道高度分類的衛(wèi)星通信系統(tǒng),給出如下分析:

6.1 低軌(LEO)

傳輸延時(shí)和功耗都較小,但每顆星的覆蓋范圍也較小,典型系統(tǒng)如銥星系統(tǒng)。支持多跳衛(wèi)星通信,鏈路損耗較小,因而對衛(wèi)星及其用戶終端的要求不高,微型或者小型衛(wèi)星和用戶終端就方便使用。低軌的代價(jià)是構(gòu)成全球系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量高達(dá)數(shù)十顆,如銥星系統(tǒng)有66顆衛(wèi)星、Teledisc有288顆衛(wèi)星、Globalstar有48顆衛(wèi)星。由于低軌衛(wèi)星運(yùn)行速度比較快,對于某一特定的終端用戶來說,從地平線升起至落到地平線之下衛(wèi)星暴露在視野中的時(shí)間短,載波和衛(wèi)星之間的切換比較頻繁,因此,低軌系統(tǒng)組成和控制技術(shù)復(fù)雜、運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)大、建設(shè)成本高。

6.2 中軌(MEO)

傳輸延時(shí)要大于低軌衛(wèi)星,但覆蓋范圍也更大。中軌系統(tǒng)是同步衛(wèi)星系統(tǒng)和低軌系統(tǒng)的折衷,兼有兩者優(yōu)點(diǎn),又克服兩者不足,仍可采用簡單的小型衛(wèi)星。若均采用星際鏈路傳輸信號(hào),遠(yuǎn)距離通信時(shí),中軌系統(tǒng)在星際鏈路上的延時(shí)會(huì)比低軌系統(tǒng)的低。而且由于中軌系統(tǒng)軌道比低軌系統(tǒng)軌道高很多,單顆衛(wèi)星覆蓋的范圍遠(yuǎn)高于低軌系統(tǒng),當(dāng)軌道高度達(dá)到10000km時(shí),單顆衛(wèi)星可覆蓋23.5%地球表面,因而只需要少數(shù)幾顆衛(wèi)星就可以達(dá)到全球覆蓋。十幾顆衛(wèi)星就能提供對全球絕大部分地區(qū)的雙重覆蓋,系統(tǒng)的可靠性可以通過分集接收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)成本也要低于低軌系統(tǒng)。因此,中軌系統(tǒng)在建立全球覆蓋方面是較為優(yōu)越的方案。不過如果地面終端需要寬帶業(yè)務(wù),此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上會(huì)有一定困難,低軌系統(tǒng)寬帶業(yè)務(wù)方面較中軌系統(tǒng)優(yōu)越。

6.3 高軌(HEO)

即地球同步靜止軌道。3顆高軌道衛(wèi)星就基本可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。傳統(tǒng)的同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)在技術(shù)上最為成熟,但是,同步衛(wèi)星的缺點(diǎn)是較長的傳播延時(shí)和較大的鏈路損耗,在進(jìn)行移動(dòng)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)方面存在缺陷。首先,同步衛(wèi)星軌道高,鏈路上損耗大,對用戶終端的接收性能要求高。該系統(tǒng)難于應(yīng)用移動(dòng)終端通過衛(wèi)星進(jìn)行通信,這時(shí)只有采用L波段天線,而這就要求衛(wèi)星有效載荷提高,因此不方便通過小衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)。其次,由于通信鏈路距離長、傳輸延時(shí)大,通常單跳傳播存在數(shù)百毫秒的延遲,經(jīng)過星上語音處理后延遲更大,當(dāng)進(jìn)行雙跳通信時(shí),延時(shí)有時(shí)候達(dá)到數(shù)秒,語音通信用戶此時(shí)將難以接受。通過星上交換處理能有效解決該問題,不過會(huì)增加星群架構(gòu)復(fù)雜程度、系統(tǒng)運(yùn)營成本和風(fēng)險(xiǎn)。

經(jīng)由以上分析可知,衛(wèi)星通信用戶可根據(jù)上述不同的軌道特性和實(shí)際使用需求選取合適的衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行通信。

參考文獻(xiàn)

[1] 汪春霆,張俊祥,潘申富,郝學(xué)坤,等.現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——衛(wèi)星通信系統(tǒng)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2012.

[2] Gerard Maral,Michel Bousquet.Satellite Communication System.WILEY,2009.

[3] 朱立東,吳廷勇,卓永寧.衛(wèi)星通信導(dǎo)論(第三版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010.

[4] 張更新,張杭,等.衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)[M].北京:人民郵電出版社,2001.

[5] 郭慶,王振永,顧學(xué)邁.衛(wèi)星通信系統(tǒng)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010.

作者簡介:郭丞,男,江西新余人,中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院工程師,雙碩士,研究方向:自動(dòng)控制、通信工程。

(責(zé)任編輯:周 瓊)

扶余县| 横山县| 临海市| 呼玛县| 华安县| 哈尔滨市| 太保市| 德阳市| 上蔡县| 英超| 元阳县| 外汇| 平和县| 贵定县| 延寿县| 琼结县| 印江| 延庆县| 广灵县| 获嘉县| 沾化县| 嫩江县| 抚宁县| 镇宁| 崇左市| 宁远县| 德化县| 彰化县| 中山市| 界首市| 绥棱县| 武山县| 武汉市| 伊吾县| 惠安县| 澜沧| 博湖县| 屯留县| 曲周县| 武清区| 莎车县|