第6章 移动卫星通信系统上：卫星星座设计
O3b中轨通信卫星星座发展概述
O3b中轨通信卫星星座发展概述O3b星座系统是目前全球唯一一个成功投入商业运营的中地球轨道（MEO）卫星通信系统，主要面向地面网接入受限的各类运营商或集团客户提供宽带接入服务。
O3b卫星系统由O3b网络互联网接入服务公司开发，该公司在2007年由多家大型公司和银行联合组建，目前由SES公司完全控股，致力于通过多颗卫星实现全球连接，并提供低延迟、高速率和合理价格的互联网接入服务。
O3b卫星星座发展O3b公司旨在为全球偏远地区（主要是非洲、亚洲和南美等）的30亿人口提供高带宽、低成本、低延迟的卫星互联网接入服务。
O3b 公司计划建设一个由中地球轨道（MEO）通信卫星构成的星座网络，利用Ka波束天线技术，提供具备光纤传输速度的卫星通信骨干网。
该卫星系统即O3b卫星星座已在2013～2014年采用联盟号火箭部署了前三组共12颗卫星，2015年底又订购了8颗，主承包商均为泰雷兹·阿莱尼亚空间公司。
该系统主要用于向亚洲、非洲、拉美、太平洋和中东没有充分上网条件的新兴市场提供低成本高速上网服务，将卫星大范围覆盖的特点同光纤网络的速度结合起来，面向数十亿消费者和企业用户，提供低成本、高速、低时延的互联网和移动通信服务。
2016年11月，O3b公司向美国联邦通讯委员会（FCC）提出申请，计划增加新的卫星进入美国市场运营。
经过修改并添加了V波段申请后，2017年11月，O3b公司向FCC提出新的申请，计划发射30颗新的MEO卫星进入美国市场运营。
同年，波音公司被授权开始建造第二代O3b星座（O3b mPower），开始7颗第二代O3b卫星的建造。
O3b新增30颗MEO卫星中，有8颗卫星属于第一代O3b 星座，剩余22颗属于第二代O3b卫星星座。
第二代星座具有规模可变能力，初期将由这7颗高通量中轨卫星组网，设3万个宽带互联网服务点波束，总容量将达10Tb/s。
这7颗卫星拟在2021年部署完成。
O3b新增30颗星中的8颗一代星，其中4颗O3b中地轨道Ka 波段宽带卫星于2018年3月9日，由阿里安航天公司经营的俄制联盟STB“弗雷盖特”MT型运载火箭在法属圭亚那库鲁的圭亚那航天中心发射了升空。
适合国情的卫星移动通信系统的初步设计
陕西 西 安 ７ ０ ７ ） １０ １
【 要】 出一 种 Ｇ Ｏ 和 Ｌ Ｏ 相 结合 的混 合 星座 卫 星 移 动通 信 系统 方 案 。 文 章在 对 卫 星移 动 通 信 系统 的各 分 系统 简单 摘 提 Ｅ Ｅ
论 述 的基 础 上 重 点 分析 了各 分 系统 中的 关键 技 术 ， 最后 指 出应 当结 合 我 国 国情 ， 取 分 步走 的建 设 策 略 ， 解 决 国 内与周 边 热 采 先 点 地 区 的覆 盖 问题 。 解 决 全球 覆 盖 问题 。 再 【 关键 词】星座 卫 星移 动 通 信 Ｃ Ｏ Ｌ Ｇ Ｅ Ｅ
情 。我 国 Ｇ Ｏ 卫 星发 射 和 运控 技 术 成 熟 。组 建 Ｇ Ｏ 卫 星 移 Ｅ Ｅ
动 通 信 系 统 ，先 期 主 要 解 决 星 载 大 口 径 多 波 束 天 线和 地 面 终 端 小 型化 问题 ， 术风 险 较 小 ； 有 星 上处 理 功 能 的 “ ” 系 技 具 铱 星 统 建 设 期 投 资 达 到 五 十 多亿 美 元 ， 没有 星 上 处 理 的 “ 球 星 ” 全
整 颗 卫 星可 以 同时 接 入 １， ０路 电话 ，用 户 总 容 量 可 达 ２０ １０ ０ ０
万 。卫 星 的其 他 参数 如 表 １ 示 ： 所 参 考 亚 洲 蜂 窝 （ ＣＥ ） 国外 其 他 已 经 投 入 应 用 的 Ｇ Ｏ Ａ Ｓ和 Ｅ
① 遵循 分期 建设“ 边建 设边使 用” 原则 ， 合 我国 国 的 适
该方 案 具 有 如 下特 点 ：
由于 Ｇ Ｏ 卫 星 要 支 持 手 机 对 卫 星 的 直 接 通 信 。所 以 Ｅ ＧＥ 卫 星 发 射 设 备 必 须 具 有很 高 的 Ｅ ＲＰ，而 接 收 设 备 则 需 Ｏ Ｉ 有较 高 的 Ｇ／ 值 ，以下 参照 已投 入 运 营 的亚 洲 蜂 窝 的 Ｇ ｒ— Ｔ ａｕ ｄ 一 卫 星 ， 出 本 系统 对 Ｇ Ｏ 卫 星 的 基 本 要 求 。 ａ１ 提 Ｅ 亚 洲 蜂 窝 Ａ Ｓ卫 星移 动通 信 系统 Ｇ ｒｄ 一 卫 星发 射 质 Ｃｅ ａｕ ａ １ 量 ４０ｋ ， 行 １ ５０ ｇ 运 ２年 ， 峰 值 功 率 为 １ Ｋ 卫 星 的移 动 链 ＤＣ ２ ｗ， 路 具 有 ８ 个 固态 功 放 。 个 功放 可 以提 供 ２ Ｗ 的输 出功 率 ， ８ 每 ０
卫星通信系统
低地球轨道
卫星高度较低，适用于对地观测、短报文通 信等应用。
高椭圆轨道
卫星运行轨道呈高度椭圆状，适用于侦察、 导弹预警等应用。
通信链路
射频链路
负责传输信号，包括上行链路（地面站到卫星）和下行链路（卫星到地面站） 。
信令链路
负责控制和管理信号传输，确保通信过程的正常进行。
固定安装在地面上，提供稳定 的通信服务。
移动地面站
安装在车辆、船舶或飞机上， 实现移动通信。
个人地面站
便携式地面站，便于个人随身 携带和使用。
网关地面站
负责将卫星信号接入传统通信 网络，实现卫星与地面网络的
互联互通。
空间段
地球同步轨道
卫星运行与地球自转同步，覆盖范围广，适 用于通信、气象等应用。
中地球轨道
卫星定位服务
利用卫星信号提供定位服务，广泛应用于导航、物流等领域。
互联网接入
卫星宽带
通过卫星为偏远地区和海洋区域提供 互联网接入服务，满足用户上网需求 。
卫星数据中继
为飞机、船舶等移动平台提供数据中 继服务，保障实时通信。
军事通信
战略通信
为军事战略指挥提供可靠的通信保障，确保信息传递的准确性和及时性。
星上处理与星间通信
要点一
总结词
未来的卫星通信系统将更加依赖星上处理和星间通信技术 ，以提高系统的灵活性和可靠性。
要点二
详细描述
星上处理技术将数据处理的任务从地面站转移到了卫星上 ，使得卫星能够实时处理和转发数据，减少了地面站的压 力。星间通信技术则通过卫星之间的直接通信，实现了更 加灵活的路由和更高的数据传输效率。
启了卫星通信的历史。
【最新】移动卫星通信系统上卫星星座设计
23
64.1
111.8
16540
2 5 48.1
98.7
5508.3
3 5 39.9
68.4
3373.5
3 6 35.8
66.0
2631.5
3 7 33.3
64.5
2252.6
4 7 28.9
49.6
1692.9
4 8 26.8
48.5
1466.2
4 9 26.3
360º/(9/3) = 120º 相邻轨道面相邻卫星间的相位差为
360º/9×1=40º
轨道倾角 轨道高度
2021/2/2
26
6.2 卫星星座设计 续21
例子6.1 续
卫星的初始参数如下表
轨道序号 卫星序号
升交点经度(º)
SAT1-1
0
1
SAT1-2
0
SAT1-3
0
SAT2-1
120
2
SAT2-2
▪ 倾斜圆轨道星座
➢ 倾斜圆轨道星座的命名
RAAN
N
N
Walker Delta Constellation 2021/2/2
Ballard Rosette Constellation 23
6.2 卫星星座设计 续18
▪ Walker Delta星座
➢ 相邻轨道面相邻卫星的相位差概念
Satellite flying direction
2021/2/2
9
6.2 卫星星座设计 续4
▪ 极轨道星座
➢ 卫星覆盖带(Street of Coverage) ➢ 半覆盖宽度
sub-satellite point
c arccos[ cos ] cos( / S)
安全卫星通信与导航系统考核试卷
C.采用多址技术
D.增加卫星数量
13.在卫星导航系统中，下列哪个概念表示卫星信号的传播速度？（）
A.伪距
B.真距
C.传输时延
D.光速
14.下列哪种因素可能导致卫星通信信号衰减？（）
A.距离
B.天气
C.频段
D.地面障碍物
15.在卫星导航系统中，下列哪个部件负责处理用户接收到的卫星信号？（）
D.空分多址（SDMA）
4.以下哪些是卫星导航系统的主要组成部分？（）
A.卫星
B.地面控制站
C.用户接收机
D.互联网
5.安全卫星通信中采用加密技术的目的是什么？（）
A.保护信息隐私
B.提高通信效率
C.抵抗信号干扰
D.降低传输延迟
6.以下哪些属于卫星导航系统的工作频段？（）
A. L波段
B. S波段
C. C波段
2. C
3. A
4. A
5. A
6. B
7. A
8. C
9. B
10. B
11. D
12. C
13. D
14. D
15. C
16. D
17. C
18. B
19. D
20. D
二、多选题
1. ABC
2. ABCD
3. ABCD
4. ABC
5. AC
6. ABD
7. ABCD
8. AC
9. ABC
10. ABC
安全卫星通信与导航系统考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
2021_2022学年新教材高中地理第6章自然灾害第4节地理信息技术在防灾减灾中的应用课件新人教版必
全球卫星导航系统 2020年6月23日9时43分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号 乙运载火箭，成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星，暨北斗三号 最后一颗全球组网卫星，至此北斗三号全球卫星导航系统星座部署 比原计划提前半年全面完成。中国北斗卫星导航系统是我国自行研 发的拥有自主权利的卫星导航系统。该系统可面向用户提供全天 时、全天候、高精度全球定位导航授时服务，以及星基增强、短报 文通信、精密单点定位等特色服务。
空间_查_询__与_分_析__功能
2．功能：
根据不同目的对相关数据进行_叠_加_分__析_
3．应用：对自然灾害进行动态监测、预报预警，快速确定
_受__灾_范_围___及受灾情况，为制定_减_灾__预案、_评_估__灾害损失和 指导灾后_恢__复_重_建___等提供依据。
[特别提醒] 地理信息系统的叠加分析功能的实质就是同一地 区不同主题的图层位置叠加组合，以形成实际应用价值的数据及文 字信息，不同的图层叠加可获得不同数据信息。
地理信息系统 2019年从1月20日到2月10期间，青海省玉树藏族自治州，经历 了连续的四场强降雪，使玉树遭受了严重雪灾，截至2月17日，玉 树全州6市(县)28个乡镇72个村，遭受不同程度的雪灾，受灾群众达 5.53万多，因灾死亡牲畜18 887头只匹。政府为此积极应对，紧急 调拨灾害补助资金，完成发放救灾粮480.3吨，各类物质9 680件， 完成饲草调运22 918.31吨，各类抗灾救灾人员，积极参与到牲畜转 场、铲雪除冰和饲料拉运中。
3．应用
(1)实时监测洪涝、台风等灾害的__形_成_过__程__，进行准确的 _预__报_、_预_警__。
(2)能够快速识别地震等突发性灾害的__影_响_范__围__，并为灾情 统计、灾害救援提供强有力的_支__持_。
物流信息技术 第六章 GPS与GIS技术
第四节 网络GPS在物流业中的应用
第二节 GPS的工作原理
(3)存储器。接收机内设有存储器或存储卡以存储卫星星历、接收 机采集到的码相位伪距观测值、载波相位观测值及多普勒频移。 目前，GPS接收机都装有半导体存储器(简称内存)，接收机内存数
据可以通过数据口传到微机上，以便进行数据处理和数据保存。 在存储器内还装有多种工作软件，如：自测试软件；卫星预报软 件；导航电文解码软件；GPS单点定位软件等。 (4)微处理器。微处理器是GPS接收机工作的灵魂，GPS接收机工 作都是在微机指令统一协同下进行的，其主要工作步骤为： (5)显示器。GPS接收机都有液晶显示屏以提供GPS接收机作信息， 并配有一个控制键盘。对于导航接收机，有的还配有大显示屏， 在屏幕上直接显示导航信息甚至显示数字地图。 (三)电源
3.路线(Route) 4.前进方向(Heading) 5.导向(Bearing) (1)已设定“走向”(GOTO)目标。“走向”目标的设定可以按“G OTO”键，然后从列表中选择一个路标。以后“导向”功能将导 向此路标。 (2)目前有活跃路线(Activity Route)。活跃路线一般在“设臵”→ “路线”菜单下设定。如果目前有活动路线，那么“导向”的点 是路线中第一个路点，每到达一个路点后自动指到下一个路点。
第三节 GPS在货物运输系统中的应用
一、GPS的主要使用方法 GPS比较费电池，多数GPS使用4节碱性电池，一直开机可用20～3 0h，长时间使用时要注意携带备用电池。
(一)有地图使用 (二)无图使用
第三节 GPS在货物运输系统中的应用
(1)使用路点定点。常用于确定岩壁坐标、探洞口坐标或其他如线 路起点、转折、宿营点的坐标。其用法简单，MARK一个坐标就 行了。所要找的地点坐标必须已经以路标(Landmark/Waypoint)的
低轨巨型星座构型设计及覆盖分析方法
CATALOGUE 目录•低轨巨型星座构型设计•星座覆盖分析方法•数值模拟与仿真•未来发展趋势与挑战•应用场景与案例分析低轨巨型星座的概念构型设计的目标构型设计概述卫星平台的选择根据任务需求和系统要求，选择适合的卫星平台，考虑其性能、可靠性、成本等因素。
卫星有效载荷根据任务需求，配置合理的有效载荷，如通信天线、功率放大器、低噪声放大器、频率源等。
卫星平台设计通信频段和带宽通信协议和调制方式有效载荷设计轨道与部署策略轨道高度的选择部署策略的制定覆盖需求分析030201星间通信与网络拓扑覆盖性能评估覆盖效率评估星座的网络性能，包括网络吞吐量、延迟、丢包率等。
网络性能安全性与隐私保护模拟工具与环境Python卫星通信仿真器MATLAB/Simulink星座构型参数优化卫星轨道高度和倾角优化低地球轨道的高度和倾角，以实现更好的覆盖效果。
卫星布局优化卫星在轨道上的布局，以提高覆盖的连续性和均匀性。
卫星通信链路设计优化卫星之间的通信链路，以确保信息传输的可靠性和实时性。
覆盖性能仿真与验证先进通信技术应用随着5G、物联网等先进通信技术的发展，低轨巨型星座的通信能力将得到极大提升，满足更高要求的应用场景。
卫星平台的升级随着科技的不断进步，卫星平台的性能将得到进一步提升，包括更高的数据处理能力、更强的通信能力等。
新型传感器与设备新型传感器和设备的研发和应用，将增强低轨巨型星座的感知能力，提升其数据处理和分析的准确性。
技术创新与升级频谱管理与干扰协调频谱共享与优化随着低轨巨型星座的发展，频谱资源将越来越紧张，因此需要研究更高效的频谱共享和优化策略，提高频谱利用率。
干扰抑制与协调由于低轨巨型星座的卫星数量众多，相互之间的干扰问题将日益突出，需要研究有效的干扰抑制和协调策略，保证星座的正常运行。
1安全性与防护策略23随着低轨巨型星座的发展，其面临的安全漏洞和威胁也不断增加，需要加强安全防护措施，确保星座的安全稳定运行。
卫星星座设计
设计基本出发点
以最少数量的卫星实现对指定区域的覆盖
6
6.2 卫星星座设计
卫星星座选择
续1
仰角要尽可能高 传输延时尽可能小 星上设备的电能消耗尽可能少 如果系统采用星际链路，则面内和面间的星际链路 干扰必须限制在可以接收的范围内 对不同国家、不同类型的服务，轨位的分配需要遵 循相应的规章制度 多重覆盖问题以支持特定业务(GPS定位)或提供有 QoS保证的业务
多标准，难以全球通用
蜂窝小区小，频率利用率高
全球通用
频率利用率低
提供足够的链路余量以补偿信号 遮蔽效应使得通信链路恶化 衰落 适合于人口密度高，业务量密集 适合于低人口密度、业务量 的城市环境 有限的农村环境
5
6.2 卫星星座设计
卫星星座的定义
具有相似的类型和功能的多颗卫星，分布在相似的 或互补的轨道上，在共享控制下协同完成一定的任 务
续4
sub-satellite point
c
/s
coverage edge of satellite
式中S是每轨道面的卫星数量
Street of coverage Nhomakorabea10
6.2 卫星星座设计
极轨道星座
顺行/逆行轨道面和‘缝隙(seam)’ π星座 由于存在逆向飞行现象， 星座第一个和最后一个 轨道面间的间隔小于其 它相邻轨道面间的间隔
续15
倾角85º 的单重全球覆盖近极轨道星座参数
) 1 (º 103.8252 97.3951 93.9877 66.2803 64.4511 63.3170 48.3551 47.6005 47.0729 38.0816 37.7000 37.4139 31.4151
高中地理人教版(2019)必修第一册课件：第六章 第四节 地理信息技术在防灾减灾中的应用
6.全球卫星导航系统在防灾减灾中的应用：
（1）灾后的通信联络、减灾过程中的灾情跟踪、监测等； （2）提高减灾效率和救灾物资空投的准确度； （3）救灾人员赶赴受灾现场的导航和通信联络； （4）灾情的实时监测、灾害发随地彰显尊贵身份。
专属客服
VIP专属客服，第一时间解决你的问题。专属客服QQ：800049878
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！ VIP礼
包
阅读VIP精品版特权
享受阅读VIP精品版全部权益：1.海量精选书免费读2.热门好书抢先看3.独家精品资源4.VIP专属身份标识5.全站去广告6.名 人书友圈7.三端同步
阅读页去广告
VIP有效期内享有搜索结果页以及文档阅读页免广告特权，清爽阅读没有阻碍。
多端互通
抽奖特权 福利特权
其他特 VIP专享精彩活动
权
VIP专属身份标识
VIP有效期内可以无限制将选中的文档内容一键发送到手机，轻松实现多端同步。 开通VIP后可以在VIP福利专区不定期抽奖，千万奖池送不停！ 开通VIP后可在VIP福利专区定期领取多种福利礼券。 开通VIP后可以享受不定期的VIP优惠活动，活动多多，优惠多多。
特权福利
特权说明
VIP用户有效期内可使用VIP专享文档下载特权下载或阅读完成VIP专享文档（部分VIP专享文档由于上传者设置不可下载只能 阅读全文），每下载/读完一篇VIP专享文档消耗一个VIP专享文档下载特权。
年VIP
月VIP
连续包月VIP
VIP专享文档下载特权
享受60次VIP专享文档下载特权，一 次发放，全年了北斗卫星导航系统(下图),成为继美国、俄罗 斯之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。2019年9月,北斗系统 正式向全球提供服务。据此回答问题。
区域覆盖低轨卫星移动通信系统星座优化设计
０ 引 言
目前 ， 中低 轨道 持续 性 全球 覆 盖 星座 及持 续 对 性地带覆 盖星座 已有公 认 的最优 设 计 方 法 ， 对 中 但
低轨道 区域 性 覆 盖 星 座 尚无 好 的 设 计 方 法 … 。考
座 系统 的特点是 传播 时延 短 、 路径损 耗小 ， 用户终端 易小 型化 ； 网络 的顽存性 强 ， 在少量卫 星被毁 后系统 仍可 维持一 定 的使 用 性 能 ； 机动 灵 活等 。用 区域 覆
（． １ 国防 科 学技 术 大 学 航 天 与 材 料 工 程 学 院 ， 南 长 沙 ４ ０ ７ ； ． 湖 １０ ３ ２ 东风 航 天 中心 ， 肃 兰 州 ７ ２ ５ ） 甘 ３ ７０
摘 要 ： 对 区域 覆 盖 低 轨 卫 星 移 动 通信 系统 星座 ， 出 了一 种 改 进 遗 传 算 法 （ Ａ） 针 提 Ｇ 的优 化 设 计 。根 据 改进 的 区域 覆盖 星座 模 型 ， 用 可 变维 数 优 化 的 整数 与 实数 混 合 的 染 色体 编 码 。 给 出 了算 法 步 骤 。 某 区域 覆 盖低 轨 卫 星 采 移 动 通信 系统 星 座 优 化 设 计 算例 结果 显 示 了该 算 法 的 有 效 性 。 关键 词 ： 轨 卫 星星 座 ；区域 覆 盖 ；移 动通 信 系统 ；星座 优 化 ；遗传 算 法 低 中 图分 类 号 ： ４ ４ ２ Ｖ ７ ．１ 文献标识码 ： Ａ
（ ． ｏｌ ｅ ｆ ｅｏｐ ｃ ｎ ｔｒ ｌ ｎ ｉ ｅｉ ， Ｄ １ Ｃ ｌ ｇ ｒ ａ ｅ ｄ Ｍａ ｉ ｇｎ ｒ ｇ ＮＵ Ｔ， ｈ ｎ ｓ ａＨｕ ａ １ ０ ３ Ｃ ｉａ ｅ ｏＡ ｓ ａ ｅａＥ ｅ ｎ Ｃ ａ ｇ ｈ ｎ ｎ４ ０ ７ ， ｈｎ ；
卫星移动通信系统
卫星移动通信系统在当今高度互联的世界中，通信技术的发展日新月异，为人们的生活和工作带来了极大的便利。
其中，卫星移动通信系统作为一种重要的通信手段，正发挥着越来越关键的作用。
什么是卫星移动通信系统呢？简单来说，它是利用卫星作为中继站来实现移动终端之间通信的系统。
想象一下，无论您身处广袤的沙漠、浩瀚的海洋，还是在偏远的山区，只要您手中持有支持卫星移动通信的设备，就能与世界保持联系，这就是卫星移动通信系统的魅力所在。
卫星移动通信系统的组成部分相当复杂。
首先，得有在太空中运行的通信卫星。
这些卫星就像是太空中的“信号塔”，负责接收和转发来自地面移动终端的信号。
为了确保信号的稳定和强大，卫星通常配备了高性能的天线和转发器。
然后是地面段，包括地面控制中心、网络控制中心等设施。
地面控制中心负责对卫星进行监测、控制和管理，确保卫星在轨道上正常运行；网络控制中心则负责处理用户的注册、认证、计费等业务。
再者，还有用户段，也就是我们常见的卫星手机、卫星通信终端等设备。
这些设备具备特殊的天线和调制解调器，能够与卫星进行有效的通信。
卫星移动通信系统具有众多显著的优点。
其一，它的覆盖范围极其广泛。
与传统的地面移动通信系统不同，卫星移动通信系统几乎可以覆盖地球表面的任何角落，无论是极地、深海还是无人区，都能实现通信连接。
这对于那些从事远洋航行、探险、地质勘探等工作的人员来说，无疑是至关重要的。
其二，它具有独立性和可靠性。
在遇到自然灾害、战争等突发事件导致地面通信设施遭到破坏时，卫星移动通信系统往往能够保持正常运行，成为应急通信的重要保障。
其三，它能够提供多样化的服务。
除了基本的语音通话和短信服务，还可以实现数据传输、定位导航、视频通信等功能，满足不同用户在不同场景下的需求。
然而，卫星移动通信系统也并非完美无缺。
它面临着一些挑战和限制。
首先是成本问题。
发射卫星、建设地面设施以及维护整个系统的运营都需要巨大的资金投入。
这导致卫星移动通信服务的费用相对较高，限制了其在普通消费者中的广泛应用。
卫星通信导论上课课件-第6章章节 卫星移动通信系统1资料-
1
卫星移动通信系统概述
■ 卫星移动通信系统发展过程
第一代卫星移动通信系统：模拟信号技术
· 1976年，由3颗静止卫星构成的MARISAT系统成为第1个提供海事移动通信服务的 卫星系统（舰载地球站40W发射功率，天线直径1.2米）
· 1982年，Inmarsat-A成为第1个海事卫星移动电话系统
25
卫星移动通信系统网络结构 续5
■ ETSI建议的卫星个人通信网络结构 ► 结构（d）中使用了双层卫星网络构建的混合星座
结构。非静止轨道卫星使用星际链路进行互连，使用 轨间链路（IOL：Inter-Orbit Links）与静止轨道数据 中继卫星互连。移动用户间的呼叫传输延时等于两个 非静止轨道卫星半跳的延时加上非静止轨道卫星到静 止轨道卫星的一跳的延时。在该结构中，为保证非静 止轨道卫星的全球性互连，需要至少3颗静止轨道中 继卫星。
解：根据已知条件可以计算该星座卫星能够建立星际链路时对应的最大地 心角：
在已知两颗卫星瞬时经纬度坐标位置时，可计算星间的地心角：
因为α<αmax，所以卫星间可以建立星际链路，此时星际链路的仰角和距离
为：
8
卫星星际链路 续5
■ 已知卫星轨道参数时的仰角计算
► 对于星座系统而言，更多时候给出的是卫星的轨道参数
31
卫星移动各种用户终端组成； ► 主要分为两个主要的类别：移动（Mobile）终端
和便携（Portable）终端
32
卫星移动通信系统频率规划
■ 卫星移动通信系统可以工作于多个频段 ■ 频段的选取主要取决于系统提供的服务类型 ■ 卫星移动通信业务频率分配是先后通过87年和
通过下标位置互换可以获得计算j对i的方位角ψji的公式
卫星星座技术的发展与应用
卫星星座技术的发展与应用卫星技术是现代科技领域中的重要分支，随着时代的发展，卫星技术在各个领域得到了不断地应用和发展。
近几年来，卫星星座技术逐渐成为卫星通信领域的热门话题，而随着人们对信息的需求以及不断扩大的通信市场，这种技术将会受到更多的重视和关注。
一、卫星星座技术的概念卫星星座技术是指利用多颗卫星配合工作，形成一个整体的卫星网络，实现全球通信、导航、遥感等功能。
在天文学中，“星座”本意是指在空间中呈现一个特定形状的恒星群体。
而在卫星领域，卫星星座则是由若干颗低地球轨道卫星和若干颗极地静止卫星组成的卫星网络系统，常常通过互联互通的技术扩展其覆盖范围和功能。
卫星星座技术的最大优势在于高覆盖率、高速率、高可靠性，能够提供全球无处不在的通信服务。
同时，卫星星座还能够提供各种导航、天气预报、环境监测等功能，对国家安全、经济建设等方面也有很大的帮助。
二、卫星星座技术的发展历程20世纪60年代，美国军方开始开展低轨卫星通信试验，之后聚焦于通讯卫星的研究和应用。
随着技术的不断进步和应用的不断扩大，星座技术也逐渐开始出现。
1977年，欧洲空间局（ESA）建立了第一颗地球静止轨道卫星，标志着欧洲卫星通信的起步。
之后，美国在20世纪80年代末提出了全球卫星定位系统（GPS）的建议，1989年首颗GPS卫星成功发射，标志着卫星导航在全球范围内得到了广泛应用。
随着技术的不断进步和卫星应用的不断扩张，卫星星座技术也在不断发展。
全球卫星导航系统（GNSS）和海事自主定位系统（eLoran）等卫星星座系统，正逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。
三、卫星星座技术的应用领域目前，卫星星座技术的应用领域已经十分广泛。
其中，最为常见的是卫星通信领域。
卫星星座技术能够提供全球范围内的通信服务，这不仅能极大地方便人们在海洋、山区、沙漠等无法建立通信基站的地方进行通信，也能够满足各国地区间及不同时间间的通信需求。
此外，在卫星星座技术的配合下，移动通信、卫星宽带、卫星电视等领域也得以蓬勃发展。
卫星星座轨道设计方法
卫星星座轨道设计方法一、引言在卫星通信系统中，卫星星座的轨道设计是一个重要的问题。
卫星星座轨道设计方法直接关系到通信系统的性能和覆盖范围。
本文将深入探讨卫星星座轨道设计的方法和技巧，包括轨道类型、参数选择、覆盖范围计算等。
二、轨道类型卫星星座轨道可以分为地球同步轨道、低轨道和中轨道三种类型。
2.1 地球同步轨道地球同步轨道是指卫星绕地球轨道运行的周期与地球自转周期相等，使得卫星始终覆盖地球上的同一区域。
地球同步轨道对于提供连续的全球覆盖非常重要，因此在国际通信卫星系统中广泛应用。
常见的地球同步轨道包括静止轨道、准静止轨道等。
2.2 低轨道低轨道是指卫星绕地球运行的轨道高度较低，通常在1000公里以下。
低轨道的优势是延迟较低，适用于一些对延迟要求较高的应用，如互联网通信和地球观测等。
低轨道的缺点是需要多颗卫星构成一个星座，并且覆盖范围较小。
2.3 中轨道中轨道是介于地球同步轨道和低轨道之间的一种轨道类型，通常在1000公里到20000公里之间。
中轨道相比低轨道具有较大的覆盖范围，同时延迟也相对较低，适合提供广域覆盖的通信服务。
中轨道的代表是全球星座系统如GPS和伽利略。
三、轨道参数选择卫星星座的轨道参数选择直接关系到通信系统的性能和覆盖范围。
主要的轨道参数包括轨道高度、轨道倾角和轨道周期等。
3.1 轨道高度轨道高度决定了卫星的运行速度和轨道周期。
一般而言，轨道高度越高，速度越慢，轨道周期越长。
要根据实际需求选择合适的轨道高度，既要考虑覆盖范围，又要考虑系统时延和通信质量等因素。
3.2 轨道倾角轨道倾角是指卫星轨道平面与地球赤道面的夹角。
轨道倾角的大小会影响卫星的覆盖范围和通信性能。
一般而言，低轨道的轨道倾角较小，中轨道的轨道倾角较大。
3.3 轨道周期轨道周期是卫星绕地球一周的时间。
轨道周期越长，卫星轨道的速度越慢，覆盖范围越大。
轨道周期的选择要考虑到系统的通信需求和卫星的能源消耗等因素。
3.4 其他参数除了轨道高度、轨道倾角和轨道周期之外，还有一些其他的轨道参数需要考虑，包括升交点赤经、卫星轨道平面的偏心率和近地点高度等。
低轨道卫星移动通信系统综述
2020年第08期1321 低轨道卫星移动通信系统概述在20世纪80年代，人们提出了一个全新的移动通信系统构想，其主要是通过多颗卫星组成卫星星座，由于这些卫星的高度一般在500～1 500 km，因此被称为低轨道卫星移动通信系统［1］。
这种新的移动通信系统构想，解决了传统静止轨道卫星通信系统无法全天候、全时段进行工作，以及无法有效消除复杂地形条件影响的缺点，有效增强了实时通信能力。
同时，低轨道卫星通信系统还具有通信容量大、延迟低、所覆盖的范围更大等优点，还能够有效减小移动通信终端的体积，最重要的是，在低轨道卫星移动通信系统中的卫星发射非常灵活。
随着低轨道卫星移动通信系统的不断发展，目前其已经发展成为覆盖全球移动通信的主要方式［2］。
目前，国内还没有成熟的低轨通信星座技术，而国外已经有多个投入运行的商业化通信星座，且这些星座各有特点。
2 世界低轨道卫星通信系统简介2.1 铱星系统首个实现覆盖全球的LEO 卫星蜂窝系统——“铱”星系统，最早是由摩托罗拉（Motorola）公司在20世纪80年代末期提出的技术构想，并于20世纪90年代开始进行整个卫星系统的研发。
整个“铱”星系统主要包含三段，分别是空间段、地面段以及用户段。
它总计由77颗LEO 卫星构成了整个空间段星座，在共计7条的极地轨道上，分别有11颗LEO 卫星，这些卫星都朝着同一个方向进行工作。
每颗卫星的一个点波束支持80个信道，单颗卫星可提供低轨道卫星移动通信系统综述叶荣飞重庆金美通信有限责任公司，重庆 400030摘要：近年来，随着商业航天的兴起，低轨道通信卫星以其易大规模制造、发射成本低等优势重新进入通信市场，世界各大公司纷纷提出了各自的星座计划。
文章主要对已有的和正在开展建设的通信星座特点进行了介绍，并分析了通信星座发展趋势，以供参考。
关键词：低轨道；卫星；通信星座；通信系统中图分类号：TN927.23 840个信道。
“铱”星系统不同于其他的移动通信系统，其最大的特点是使用了系统内的星际链路，具有强大的星间路由寻址能力。
星座卫星通信系统设计及性能分析
星座卫星通信系统设计及性能分析第一章：引言星座卫星通信是一种基于卫星网络的无线通信系统，能够实现广域覆盖和高速数据传输。
本文将介绍星座卫星通信系统的设计原理和性能分析。
第二章：星座卫星通信系统结构2.1 卫星组成星座卫星通信系统主要由卫星和地面站组成。
卫星分为中继星和用户星两种类型，中继星负责转发信号，而用户星用于与用户端进行通信。
2.2 地面站地面站包括用户端地面站和中继站，用户端地面站与用户终端相连，负责接收和发送信号。
中继站用于与用户端地面站进行数据交换和信号中继。
第三章：星座卫星通信系统设计原理3.1 天线设计天线设计对星座卫星通信系统的性能起到至关重要的作用。
天线设计要考虑到卫星和地面站之间的信号传输，包括天线增益、方向性和频率响应等参数的优化。
3.2 频率规划频率规划是保证星座卫星通信系统各个卫星之间和卫星与地面站之间的信号不会发生干扰的重要环节。
需要合理规划卫星和地面站的频率分配，避免频谱资源的冲突。
3.3 信号调制与解调星座卫星通信系统使用的调制和解调方法对信号的传输效率和可靠性至关重要。
要考虑传输速率、频谱效率和抗干扰能力等因素，选择适合的调制解调方案。
第四章：星座卫星通信系统性能分析4.1 传输速率星座卫星通信系统能够提供较高的传输速率，可以满足大数据量的传输需求。
通过采用高性能调制解调方案和优化天线设计，系统的传输速率可以进一步提升。
4.2 覆盖范围星座卫星通信系统能够实现全球范围内的覆盖，无视地域和地形的限制。
通过合理规划卫星的数量和轨道分布，可以实现全球无缝覆盖。
4.3 时延和抗干扰能力星座卫星通信系统的时延较低，能够实现实时通信的要求。
同时，系统能够通过强大的抗干扰能力，保障通信质量在复杂电磁环境中的稳定性。
第五章：应用前景和挑战星座卫星通信系统具有广阔的应用前景。
在通信、导航、遥感等领域有着重要应用价值。
同时，系统的设计和运营也面临着一系列挑战，如系统成本、卫星寿命等问题。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
➢ 相邻轨道面的几何覆盖关系
顺行轨道面间的升交点经度差
1 c
逆行轨道面间的升交点经度差
2 2c
相邻轨道面相邻卫星间相位差
c
/ S
c 1
Co-rotating orbits
2 / s
cc
2c 2
Counter-rotating orbits
12
6.2 卫星星座设计 续7
▪ 极轨道星座
1 c
➢ 全球覆盖条件
2 2c
P：轨道面数量
(P 1)1 2
(P 1) (P 1)c
(P
1)
(P
1)
arccos
cos cos( / S
)
c arccos[ cos ]
cos( / S)
13
6.2 卫星星座设计 续8
▪ 极轨道星座
➢ 单重全球覆盖星座参数
1964 SYNCOM III：第一颗GEO卫星
1965 INTELSAT I：第一颗商用GEO卫星 (Early Bird I)
第一代：模拟技术
1976
第一代移动通信卫星： MARISAT的3颗GEO卫星提供海事通信 服务，舰载站的发射功率为40W，天线为1.2米
1982 Inmarsat-A：第一个海事移动卫星电话系统
➢ 仰角要尽可能高(衰减小) ➢ 传输延时尽可能小 ➢ 星上设备的电能消耗尽可能少 ➢ 如果系统采用星际链路，则面内和面间的星际链路
干扰必须限制在可以接收的范围内 ➢ 对不同国家、不同类型的服务，轨位的分配需要遵
循相应的规章制度 ➢ 多重覆盖问题以支持特定业务(GPS定位)或提供有
QoS保证的业务
7
▪ 极轨道星座
➢ 顺行/逆行轨道面和‘缝隙(seam)’
➢ π星座
➢ 由于存在逆向飞行现象， 1
1
co-rotating orbits
星座第一个和最后一个
1
轨道面间的间隔小于其
它相邻轨道面间的间隔 2
1
counter rotating
2 Orbits (seam)
1
1
1
1
11
6.2 卫星星座设计 续6
10127.1
96.5
7562.4
66.1
3888.5
64.3
3136.5
63.2
2738.6
48.3
1917.2
47.6
1694.4
47.0
1550.6
38.0
1214.6
37.7
1116.3
37.4
1044.3
31.4
868.0
14
6.2 卫星星座设计 续9
▪ 极轨道星座
➢ 球冠覆盖条件
(P 1) (P 1)c cos
φ
(P
1)
(P
1)
arccos
cos cos( / S)
cos
Equator
-φ
15
6.2 卫星星座设计 续9
▪ 极轨道星座
➢ 球冠覆盖条件
16
▪ 极轨道星座
c arccos[ cos ] cos( / S)
Satellite flying direction
指的都是弧度
arccos
h
Re Re
cos
Elmin
/s
c
coverage edge of satellite
式中S是每轨道面的卫星数量
Street of coverage
10
6.2 卫星星座设计 续5
3
6.1 引言 续1
▪ 卫星移动/宽带通信的发展
第二代：数字传输技术
1988 Inmarsat-C：第一个陆地移动卫星数据通信系统
1993
Inmarsat-M and mobilesat (Australia)：第一代数字陆地移动卫星 电话系统
1996 Inmarsat-3：支持膝上型终端的移动卫星电话系统
➢ 轨道倾角为固定的90º，因此所有轨道平面在南北 极形成两个交叉点
➢ 星座卫星在高纬度地区密集，在低纬度地区稀疏 ➢ 顺行轨道平面间的间隔和逆行轨道平面间的不同
9
6.2 卫星星座设计 续4
▪ 极轨道星座
➢ 卫星覆盖带(Street of Coverage) ➢ 半覆盖宽度
sub-satellite point
卫星通信
第6章 卫星星座设计
1
概要
▪ 6.1 引言 ▪ 6.2 卫星星座设计 ▪ 6.3 星际链路 ▪ 6.4 系统体系结构
2
6.1 引言
▪ 卫星移动/宽带通信的发展
起源
1945 Arthur C. Clarke的科学幻想论文：地球外的中继
1957 Sputnik：第一颗人造卫星，前苏联
1960 Echo: 第一颗反射式卫星
PS
α(º)
2 3 66.7
2 4 57.6
2 5 53.2
3 5 42.3
3 6 38.7
3 7 36.5
4 7 30.8
4 8 28.9
4 9 27.6
5 9 24.2
5 10 23.0
5 11 22.2
6 11 19.9
∆1(º) 104.5
h (km), El=10º 20958.6
98.4
第三代：手持系统
1998 Iridium：第一个支持手持终端的全球性低轨移动卫星通信系统
2003 集成了卫星通信子系统的全球移动通信系统(UMTS/IMT-2000)
宽带卫星系统：Internet和多媒体通信
2000 ASTRA：支持高速Internet接入
>2001 Spaceway, EuroSkyWay, SkyBridge, Teledesic等：支持固定、 便携或移动多媒体通信的宽带卫星通信系统
4
6.1 引言 续2
▪ 地面和卫星移动通信系统的比较
地面移动通信系统
覆盖范围随地面基础设施的建设 而持续增长 多标准，难以全球通用
卫星移动通信系统
易于快速实现大范围的完全 覆盖 全球通用
蜂窝小区小，频率利用率高
频率利用率低
提供足够的链路余量以补偿信号 衰落
适合于人口密度高，业务量密集 的城市环境
遮蔽效应使得通信链路恶化
6.2 卫星星座设计 续2
▪ 卫星星座类型
➢ 极/近极轨道星座 ➢ 倾斜圆轨道星座(主要有Walker的Delta星座和
Ballard的Rosette星座) ➢ 共地面轨迹星座 ➢ 赤道轨道星座 ➢ 混合轨道星座
8
6.2 卫星星座设计 续3
▪ 极轨道星座
➢ 在极轨道星座中：每个轨道面有相同的倾角和相同 数量的卫星，所有卫星具有相同的轨道高度
适合于低人口密度、业务量 有限的农村环境
5
6.2 卫星星座设计
▪ 卫星星座的定义
➢ 具有相似的类型和功能的多颗卫星，分布在相似的 或互补的轨道上，在共享控制下协同完成一定的任 务
▪ 设计基本出发点
➢ 以最少数量的卫星实现对指定区域的覆盖,并且提供 更好的服务
6
6.2 卫星星座设计 续1
▪ 卫星星座选择