第三章卫星通信系统课件.pptx

1、船舶通信与导航13船舶电气技术专业第三章 卫星通信系统通信容量大、信息质量高、作用范围广、通信速度快船舶通信与导航13船舶电气技术专业微波通信微波通信短波通信短波通信卫星通信以前，常以短波通信和微波中继通信方式实现远距离通信。船舶通信与导航13船舶电气技术专业一、什么是卫星通信船载站车载站机载站地面站地面站地面站卫星的类型船舶通信与导航13船舶电气技术专业赤道轨道卫星极轨道卫星倾斜轨道卫星夹角分类低轨道中轨道高轨道高度分类运动卫星静止卫星相对状态船舶通信与导航13船舶电气技术专业覆盖面大，卫星跟踪系统不复杂，存在盲区，卫星数量有限。地球同步卫星按 夹 角按 高 度赤道轨道（=00，轨道面与赤道

2、面重）极轨道 （=900，穿过南北极）倾斜轨道（00 20000 km）2.静止卫星静止卫星：赤道轨道，高轨道，卫星运行方向、周期与 地球自转方向、周期相同(轨道高度36000km)特 点：船舶通信与导航13船舶电气技术专业卫星覆盖示意图船舶通信与导航13船舶电气技术专业*星蚀和日凌中断日凌中断日凌中断星蚀太阳、卫星、地球 依次排列为一直线地球站天线对着卫星的同时也正对着太阳，太阳噪声最大每年春分、秋分前后，白天中午太阳、地球、卫星 依次排列为一直线太阳能电池不工作，蓄电池工作，通信效果受影响春分、秋分前后，夜间条件：原因：时间：条件：原因：时间：船舶通信与导航13船舶电气技术专业二.卫星通信

3、的特点 覆盖区域大，通信距离远 便于多址连接 机动灵活 频带宽、容量大 通信质量好，可靠性高 通信成本与距离无关 需要先进的空间技术 有一定的信号延迟 卫星寿命短船舶通信与导航13船舶电气技术专业三.卫星通信线路的信道复用 与多址链接多路复用方式调制方式多址链接方式分配制度船舶通信与导航13船舶电气技术专业n 具体复用技术 n 同一信道，互不干扰传输多路信号，收端能将各路信号分离多用户信号的合并和分离FDM（频分多路）TDM （时分多路）CDMSDM在基带内复用Frequency Division MultiplexTime多路复用方式船舶通信与导航13船舶电气技术专业频分多路复用（FDM）定

4、义 多路信号，用不同载波，同时占用同一个信道进行传输。如何实现？频谱搬移技术 特点 频域上分开 时间上重叠 BCH 每一话路带宽 Br 信道带宽 21M1MfB r=M B CH4503100450B CH=4000话音FDM示意图船舶通信与导航13船舶电气技术专业时分多路复用（TDM）定义 多路信号，用同一载波，在不同时隙交替占用同一信道进行传输。如何实现？收发双方同步传输 特点 时间上分开 频域上重叠发信者发信者1发信者发信者2发信者发信者3收信者收信者1收信者收信者2收信者收信者3发射发射设备设备接收接收设备设备K1K2同步转换开同步转换开关关传传 输输 系系 统统1221331帧帧时隙

5、时隙时时 隙隙 分分 配配TDM传输示意图传输示意图t船舶通信与导航13船舶电气技术专业调制方式n 是指载波如何携带信息，或信息以什么方式寄存于载波的某一参量之中船舶通信与导航13船舶电气技术专业多址链接方式n 是指卫星覆盖区内的多个地球站利用同一卫星，同时进行双边或者多边通信的一种链接方式 多址联接技术 FDMA（频分多址）TDMA（时分多址）SDMA（空分多址）CDMA（码分多址）在射频信道复用Frequency Division Multiple AccessTime Space 船舶通信与导航13船舶电气技术专业频分多址（FDMA）定义 卫星频段分成若干互不重叠的部分，分配给各地球站，

6、作为其载波。FDMA的三种方式 单址载波 多址载波 单路单载波（SCPC）单路单载波（SCPC）每个地球站 按需分配 载波。主要特点 信道利用率高地球站A地球站B地球站C卫星转发器频带分配f保护频带FDMA示意图Single Channel per Carrier船舶通信与导航13船舶电气技术专业时分多址（TDMA）CA1C1B1R2B2A2C0R1AB基准站R基准子帧Co R1 A1 B1 C1 R2 A2 B2TDMA帧分帧转发器上分帧排列T卫星转发器时间分配主要特点：卫星上一个转发器，无互调干扰 需网同步 技术设备较复杂 船舶通信与导航13船舶电气技术专业空分多址（SDMA）特征 卫星有

7、多个窄波束，每个波束覆盖地球表面一定区域。主要特点 要求卫星功率大；系统通信容量大；卫星对其它地面系统的干扰小；卫星控制要求高。SDMA示意图地球站 12地球站 11地球站1n地球站m1地球站m2地球站mn卫星（含转换开关）点波束1点波束m船舶通信与导航13船舶电气技术专业船舶通信与导航13船舶电气技术专业限全球波束覆盖（Inmarsat F F、B B、C C、D D、E E、M M）POR Tel:872 TLX:582 AOR-W Tel:874 TLX:584 Mini-MMini-M覆盖区 AOR-E Tel:871 TLX:581 IOR Tel:873 TLX:583船舶通信与导

8、航13船舶电气技术专业分配制度n 进行信道分配的目的，是为了提高卫星转发器的信道利用率预分配方式按需分配方式船舶通信与导航13船舶电气技术专业总部N“INMARSATINMARSAT”意为意为 国际海事卫星组织国际海事卫星组织始创与1979年，我国是创始成员国之一，目的是通过空中人造卫星，为航行在全球海域内的各国船舶提供便利可靠的通信服务。1994年更名为“国际移动卫星国际移动卫星”，成为全球唯一的能够为海、陆、空及遇险与安全卫星移动通信提供服务的国际组织。船舶通信与导航13船舶电气技术专业INMARSAT系统的组成及作用系统组成：空间段、地面站、移动地球站船舶通信与导航13船舶电气技术专业S

9、AT（通信卫星）：中继转发，四颗静止卫星，四颗备用卫星覆盖洋区。监测跟踪卫星，获取卫星参数（姿态、稳态、燃料消耗等）。TTC地面卫星测控站：SCC卫星控制中心：根据TT&C送来的参数，调整、控制卫星，保证正常工作。空间段船舶通信与导航13船舶电气技术专业 四颗卫星无缝隙覆盖除南北极地区外的全球区域 重叠区内的用户可灵活选择不同的卫星 目前使用的是第三、四代卫星船舶通信与导航13船舶电气技术专业地面站NCC：网络控制中心LES/CES：岸站NCS：网络协调站 协调和管理本洋区的通信、发布广播业务、发送TDM载波、处理遇险。监控、协调、控制整个网络（4 个洋区）的通信。分配、建立、监控、管理信道；

10、网络服务（受理启用申请、环路测试、性能测试、计费等）；监视并接收遇险信息。承担通信接续处理的网关，移动站与陆地公网的接口。每个系统有其自己的NCS，每个系统的每一个洋区有一个NCS船舶通信与导航13船舶电气技术专业移动地球站包括各种船载、车载和机载等卫星通信设备，可以通过卫星、岸站和国际国内的通信交换网，实现与陆上用户之间的互相通信，也可实现移动地球站间的相互通信船舶通信与导航13船舶电气技术专业INMARSAT系统在GMDSS中的作用1.可实现船至岸遇险报警2.可实现岸至船遇险报警3.可实现搜救协调通信4.可实现常规通信船舶通信与导航13船舶电气技术专业第三节 EGCEGC系统及EGC业务

11、世界航行警告业务Enhanced Group Calling近洋沿海远洋A1、A2海区NAVTEX岸台播发A3A4海区EGC系统播发HF NBDP 播发EGC系统NAVTEX系统相互结合构成完整的MSI业务EGC系统的主要作用：向系统的主要作用：向A3海区提供海上安全信息和船队信息海区提供海上安全信息和船队信息船舶通信与导航13船舶电气技术专业系统组成：EGC系统信息提供部门Inmarsat C系统EGC接收机信息播发：在NCS TDM公共信道上播发船队网信息MSI信息信息提信息提供部门供部门SESEGC接收机接收机NCSLESInm-C系统系统船舶通信与导航13船舶电气技术专业EGC接收设备

12、分类：Egc Only 可发遇险信息Log Out 可收EGC信息2类C站的二种工作模式 EGC系统C站分类0 类（标准的EGC接收机）1 类（标准C站，不能收EGC信息）2 类（标准C站+EGC，不能同时工作）3 类（标准C站+EGC，且能同时工作）合用模式（收CES电文时，不能收 EGC，空闲时收）EGC接收模式（只能收EGC信息）Inm-CEgc Only船舶通信与导航13船舶电气技术专业预先定义的某海域预先定义的某海域经纬度表示的海域经纬度表示的海域如：如：矩形和圆形海域矩形和圆形海域 普通广播寻址（全呼）向本洋区的所有移动终端播发信息。CNID码寻址（群呼）向相同CNID的移动终端组

13、播发信息。个别寻址（单呼）向某一个移动终端播发信息。区域寻址 向 特定区域 的所有移动终端播发信息。EGC信息发送的寻址方式船舶通信与导航13船舶电气技术专业矩形海域圆形海域船舶通信与导航13船舶电气技术专业 EGC信息的接入等等 级级 码码业业 务代务代 码码地地 址址 码码频频 度度 限限 码码文本显示体文本显示体EGC业务的业务的2位数字表征位数字表征地地 址址播发次数播发次数文本格式。目前文本格式。目前“00”有效，国际五号码（有效，国际五号码（IANo5）EGC 业务二级选择 ：用接入码进入LES EGC业务系统；用C码具体选择播发的EGC信息 C码的组成：C1 C2 C3 C4 C

14、5 EGC业务分类安全网（Safety NET）：播发海上安全信息（MSI）船队网（Fleet NET）：播发船队管理和公共信息 0：常规：常规 1：安全：安全 2：紧急：紧急 3：遇险：遇险船舶通信与导航13船舶电气技术专业1212例1：EGC 业务 C 码为 1：22：123：03：00说明什么？安全等级为 _ 信息种类为 _ 通过 _ 网播发 寻址方式为 _ 播发 _ 次 输出文字格式为 _船舶通信与导航13船舶电气技术专业 EGC业务特点 EGC 业务覆盖范围广（准全球覆盖）可靠性高（不受气候、环境影响）方便灵活（可选择接受）费用低（有许多免费业务）保密强（二级选择）重重 叠叠 区区大

15、风警告、遇险报告每颗卫星不定时发气象预报、航行警告规定卫星，定时发船舶通信与导航13船舶电气技术专业 设置：船位、海区、电文种类 接收：紧急和遇险电文（声光报警，需人工复原）日常和安全电文（蜂鸣声，打印后鸣声停）管理：定时清理、打印电文 EGC 接收机 EGC接收机的功能连续接收NCS公共TDM信号，并能处理EGC电文；自动识别个别寻址和由操作员选定的海域范围；自动识别CNID码寻址（操作员应做相应设置）；自动响应加载或取消CNID码。EGC接收机的使用重复发信息，不重复打印船舶通信与导航13船舶电气技术专业船舶通信与导航13船舶电气技术专业第四节 卫星搜救系统及EPIRB船舶通信与导航13船

16、舶电气技术专业COSPAS/SARSAT系统是利用近极轨道卫星进行搜救定位的系统，适用于海、陆、空遇险事件的搜救业务。系统的组成1.1.示位标示位标2.2.极轨道卫极轨道卫星星3.3.区域用户区域用户终端终端4.4.执行控制执行控制中心中心船舶通信与导航13船舶电气技术专业1.1.示位标示位标示位标航空示位标（ELT）121.5MHz个人陆用示位标（PLB）船用示位标（EPIRB）406MHz船舶通信与导航13船舶电气技术专业低近极轨道卫星 卫星组成同步轨道卫星相互补充 定位原理卫星和示位标相对运动 卫星所收遇险信号频率发生变化 由多普勒频移曲线、卫星轨道参数、时间算出位置利用多普勒频移 任务

17、变频、存储、转发2 2.极轨道卫星极轨道卫星船舶通信与导航13船舶电气技术专业低近极轨道卫星 低近极轨道上共有4颗卫星（2颗cospas卫星，2颗sarsat卫星），分布在4个轨道平面上。提供两极区域覆盖。具有定位功能。由于卫星相对于信标是连续运动的，所以极少发生信标信号被阻挡。船舶通信与导航13船舶电气技术专业同步轨道卫星 同步轨道上共有5颗卫星，除两极外全球覆盖 实时转发，无报警延时 无定位功能MSGINSATGOES-EGOES-WGOES-9船舶通信与导航13船舶电气技术专业 工作模式收后转发/存储一定时间后再转发全球覆盖 延时报警实时模式实 时 模 式存储转发模式存储转发模式适用于121.5MHz和406MHz仅适用于406MHz收后即转发对覆盖区实时报警船舶通信与导航13船舶电气技术专业收集、存储、整理、分类数据；分析可信度；与其他MCC数据交换；将数据送RCC或搜救协调点。跟踪卫星、接受信号、处理信号 过滤虚假报警解除模糊值最初确定遇险目标信标识别信息提取位置信息 送MCC4.4.执行控制中心（执行控制中心（MCCMCC）3.3.区域用户终端（区域用户终端（LUTLUT）船舶通信与导航13船舶电气技术专业 目前全球有39个低近极轨道LUT，我国在北京设有一个LUT.全球有9个同步轨道卫星LUT