卫星通信基础课件.ppt

1、 ZTE Corporation.All rights reserved卫 星 通 信引言：n利用卫星进行通信的科学设想，是在1945年10月由英国空军雷达专家阿瑟克拉克首先提出的，他在无线电世界杂志上发表的一篇题为地球外的中继站的文章中，提出了在静止轨道上放置3颗卫星来实现全球通信的设想。n直到1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，人们才真正看到实现卫星通信的希望。ZTE Corporation.All rights reserved卫 星 通 信n1962年7月，美国成功地发射了一个颗通信卫星（Telstar），试验了横跨大西洋的电视和电话传输。但是，Telstar并

2、非在静止轨道上运行，而是运行在椭圆轨道上，每157分钟绕地球1周。n第一颗静止轨道卫星是在1963年2月由美国发射，它成功地转播了1964年东京奥运会的实况，有力地显示出卫星通信的优越性和实用价值。n经过20多年的探索和实验，到20世纪80年代，卫星通信终于跨入了实用阶段，渐渐走近我们的生活，走向社会各个领域。ZTE Corporation.All rights reserved卫 星 通 信n随着全球气候变化和自然环境的不断恶化，各种突发灾害增多，各级消防部队的应急救援任务日趋繁重，尤其是跨区域、远距离、大范围协同作战会日趋频繁，作战力量临时编成越来越多，作战方式也从平面、线式作战向纵深、立

3、体作战转变，在汶川、玉树地震和舟曲泥石流等灾害发生初期，都发生由于公网通信瘫痪、超短波覆盖有限、消防部队通信中断的情况，传统的通信手段在重特大灾害面前显得尤为脆弱，造成消防部队通信不通畅，影响指挥效力。21世纪全面进入信息时代，发展迅速的卫星通信技术能确保任何情况下及时、快速、可靠、稳定地实现音频、数据通信，成为重特大灾害中保证应急通信的最后屏障。ZTE Corporation.All rights reserved卫 星 通 信一、卫星通信的基本概念：卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在多个地面站之间进行的通信。由于作为中继站的卫星离地面很高，所以经过一次中继转接之后即可

4、进行长距离的通信。用于实现通信目的地这种人造卫星被称为通信卫星。ZTE Corporation.All rights reserved卫 星 通 信n 卫 星 通 信 原 理：1、镜面反射原理镜面反射原理？镜面反射原理？ZTE Corporation.All rights reserved卫 星 通 信n 卫 星 通 信 原 理：2、面状覆盖 ZTE Corporation.All rights reserved卫 星 通 信n 卫 星 通 信 原 理：3、同中间距离无关n A点到卫星再到B点的距离 远远大于A到B的距离；n 只要A点和B点安全，AB间的任何故障都不会影响通信。AB ZTE C

5、orporation.All rights reserved卫 星 通 信n 卫星通信的优势1、广播功能n 一点发送卫星接收n 卫星转发多点接收 ZTE Corporation.All rights reserved卫 星 通 信n 卫星通信的优势2、覆盖面广n 三颗卫星覆盖整个地球n 覆盖面内均可通信 ZTE Corporation.All rights reserved卫 星 通 信n 卫星通信的优势3、通信与地面距离无关n 通信费用与地面距离无关n通信不受地形地貌的影响AB35800+35800 ZTE Corporation.All rights reserved卫 星 通 信n 卫星

6、通信的缺陷：1、固定时延(250 270ms/跳)n 电磁波速率为300,000km/sn 卫星距地球赤道35,800kmAB100ms100ms星上处理时间：星上处理时间：50 70ms ZTE Corporation.All rights reserved卫 星 通 信n 卫星通信的缺陷：2、水衰n 雨衰n 雪衰n 解决办法 加大天线 加大功放 ZTE Corporation.All rights reserved卫 星 通 信n 卫星通信的缺陷：3、日凌 每年春分和秋分前后，太阳穿过赤道，这段时间太阳位于地球赤道上空。由于通信卫星多定点在赤道上空运行，在这期间，如果太阳、通信卫星和地球地

7、面站恰巧又在一条直线上，那么太阳强大的电磁辐射会对卫星下行信号造成强烈的干扰，这种现象称为日凌。ZTE Corporation.All rights reserved春分秋分 卫卫 星星 通通 信信 ZTE Corporation.All rights reserved二、通信卫星的组成 通信卫星是卫星通信系统的重要组成部分。在卫星通信系统中，所有地面站发出的信号都是经过卫星中继转发到地面接收站的。为了完成这一转发任务，卫星上必须配备转发无线电信号的通信系统（即转发器）与天线系统。除此之外，为了保证通信卫星的正常工作，还必须配备控制系统、遥测系统和电源系统。下图是通信卫星的组成框图。卫卫 星星

8、 通通 信信 ZTE Corporation.All rights reserved电源部分太阳能电池执行机构自 旋传感器姿态控制蓄电池天线控制电源控制电路轨道控制遥测编码器指令译码器遥控发射机指令接收机双工器本 机振荡器变频器发射机接收机双工器控制部分遥测指令部分通信部分(转发器)遥测指令天线通信天线通信卫星组成框图 卫卫 星星 通通 信信 ZTE Corporation.All rights reserved控制系统 它的任务是根据地面指令信号来控制卫星姿态和位置等。通信卫星的控制系统包括位置控制和姿态控制两部分。1.位置控制 由于太阳和月球的引力以及太阳的辐射压力等原因，会破坏卫星对地球

9、的相对位置，使卫星发生缓慢移动，漂出轨道，影响正常通行。位置控制是利用装在卫星上的气体喷射装置由地面控制站发出指令进行工作，以进行位置控制。卫卫 星星 通通 信信 ZTE Corporation.All rights reserved 2.2.姿态控制姿态控制 卫星仅仅能保持在轨道上的指定位置还不够，还必须使它在这个位置上有一个正确的姿态。对通信卫星而言，为了保证正常通信，要求卫星天线波束始终指向地球中心或覆盖中心区域；同时，要求卫星上太阳能电池板始终朝向太阳。这就要对卫星的姿态进行控制。为了对卫星的姿态进行控制，必须了解卫星的姿态是否正确，通常利用装在卫星上的传感器来完成这一任务。卫卫 星星

10、 通通 信信 ZTE Corporation.All rights reserved 它是用来完成通信卫星上所有信号的接收和发射任务。天线系统天线系统 为了保证卫星的正常运转和通信，需要及时了解卫星为了保证卫星的正常运转和通信，需要及时了解卫星内部的各种情况和设备的工作是否正常。在必要时，应该内部的各种情况和设备的工作是否正常。在必要时，应该通过遥测信号（即指令信号）去控制卫星上某些设备的动通过遥测信号（即指令信号）去控制卫星上某些设备的动作，所有这些工作都是通过卫星上的遥测系统来完成。作，所有这些工作都是通过卫星上的遥测系统来完成。遥测指令系统遥测指令系统 卫卫 星星 通通 信信 ZTE C

11、orporation.All rights reserved 卫星转发器是通信卫星中最重要的组成部分，它能起到卫星通信中继站的作用，其性能直接影响到卫星通信系统的工作质量。卫星转发器卫星转发器 通信卫星的电源要求体积小、重量轻和寿命长。常用的电源有太阳能电池和化学能电池。平时主要使用太阳能电池，当卫星进入地球的阴影区（即星蚀）时，则使用化学能电池。电源系统电源系统 卫卫 星星 通通 信信 ZTE Corporation.All rights reservednGPS是全球卫星定位系统的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了

12、新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。nGPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，运行周期为12小时。卫星均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗）。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息。三、消防部队应急救援常用卫星通信系统：三、消防部队应急救援常用卫星通信系统：1 1、GPSGPS全球卫星定位系统全球卫星定位系统 卫卫 星星 通通 信信 ZTE Corporation.All rig

13、hts reserved GPS GPS卫星定位技术在消防通卫星定位技术在消防通信调度指挥系统的建设中得到普信调度指挥系统的建设中得到普遍重视和发展。各地的消防车辆遍重视和发展。各地的消防车辆动态管理子系统普遍是利用动态管理子系统普遍是利用GPSGPS卫星定位技术，将灭火出动途中卫星定位技术，将灭火出动途中、灭火战斗中的消防车辆的行驶、灭火战斗中的消防车辆的行驶路线、车辆位置信息实时传送到路线、车辆位置信息实时传送到消防调度指挥中心，在指挥中心消防调度指挥中心，在指挥中心的电子地图上显示出行车路线和的电子地图上显示出行车路线和消防车辆位置信息。指挥中心的消防车辆位置信息。指挥中心的调度员根据情

14、况，通过无线通讯调度员根据情况，通过无线通讯设备，及时对参战车辆进行调度设备，及时对参战车辆进行调度指挥和行车路线矫正。指挥和行车路线矫正。卫卫 星星 通通 信信 ZTE Corporation.All rights reserved 国际海事卫星系统系统是世界上能对海、陆、空中的移动体提供静止卫星通信的唯一系统。国际海事卫星系统网的卫星分布在大西洋、印度洋和太平洋上空，形成全球性的通信网国际海事卫星系统系统在国家历次重大自然灾害和紧急突发事件中都是救灾一线的基础保障，发挥着应急通信在关键时刻的关键作用。例如1998年的特大洪灾；2003年新疆巴楚-喀什、内蒙古以及阿尔及利亚等地震救援；大兴安

15、岭森林火灾；2001、2002、2003年中央电视台、新华社等媒体在阿富汗和伊拉克的战事报道；屡次南极科考、珠峰登山活动；2008年初的南方特大雪灾救助现场；四川汶川特大地震灾害的抗震救灾等。2 2、国际海事卫星系统、国际海事卫星系统 卫卫 星星 通通 信信 ZTE Corporation.All rights reserved 卫卫 星星 通通 信信 ZTE Corporation.All rights reservedn北斗卫星导航系统是中国正在实施 的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，缩写为BDS，与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。北斗卫星导航系统2012年12月27日起提供连续导航定位与授时服务。n北斗卫星导航系统由空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。n2012年“北斗”系统已经覆盖亚太地区，计划2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。3 3、北斗卫星导航系统、北斗卫星导航系统 卫卫 星星 通通 信信 ZTE Corporation.All rights reserved 卫卫 星星 通通 信信