数据采集卫星系统_DCSS_的设计规划及海洋应用_陈宁宇

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Ｙ
Ａ
Ｎ
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Ｎ
Ａ
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1
7
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Ｍ
Ｉ
ＤＣ Ｕ Ｂｌｆ ＴＨ ＲＵ Ｓ
Ｔ
ＥＲ Ｓ
ＵＨ
Ｆ
Ｔ ＲＡＮ
Ａ ｐｒ
ｉ
ｚｅ
卫 星 采 用 低 成 本 的 搭 载发 射 方 式
。
提 供 全 球 数据 存 储 和
传输
ａ
．
，
依 靠 卫 星 数据 链 路 实 现 全 球 数 以 万 计 终 端 之 间 的 数 据 通 信
空间 段
Ａｐ ｒ ｉ
ｚｅ
系 统 由 多 颗 低轨 道 通 信 卫 星 组 成 的 卫 星星 座 构 成
、
以 遥 感 卫 星 组 成 的 天 基海 洋 环境 监 测 平 台
，
，
以
有 人／ 无 人 航 空 遥 感 飞 机组 成 的 空基 海 洋 环 境监 测 平 台
，
以 固 定海 洋 环 境监 测 站
、
和 高 频 地波 雷 达站 组 成 的 岸 基 海洋 环 境 监 测 平 台 舶 等 组 成 的 海 基海 洋 环 境 监 测 平 台 环境 监测 平 台 等
ＤＣ Ｓ Ｓ
）
应 用 提供 思 路 海 洋 卫 星应 用
。
关键 词
：
数 据 采集 卫 星 系 统
，
，
远 海 数据 回 传
1
引言
我 国 是 世界海 洋大 国 之
一
，
拥有
3
0 0
多 万 平 方 公 里 的 管 辖海 域
（
约 为 我 国 陆 地 面积 的
，
1
／3
）、
3
．

2
报告
、
信息报 文
全 球 数 据 报 文 和 指令 四 类基 本短 数据 通 信 服 务
、
0 Ｒ ＢＣ 0 Ｍ Ｍ
系 统主 要 由 空 间 段
。
地 面段 和 用 户 终 端 三 个 部 分 组成
，
通 过 网 络 控 制 中 心 实 现对 系
统 的 管理
，
其 组成 如 下 图 所 示
4 7 0
ｉ

？？屬
．
关 口 地 面 站 关 ｕ 地 面站
丨
Ｊ ＾ ｉｉ
＼
端 业 务 通 倍 ｆ ｌ 户 Ｓ 位 个 人 通 倍
图
（
1
－
2
2
Ｏ Ｒ Ｂ Ｃ Ｏ Ｍ Ｍ
系 统组 成 框 图
）
Ｏ Ｒ Ｂ Ｃ ＯＭ Ｍ
第
一
代卫 星
一
Ｏ Ｒ ＢＣ Ｏ ＭＭ
，
、
4 6 9
气 象 监 测 仪 器 提供 良 好 的 通 信 手 段
理 和 分发
Ａ ｒｇｏ
。
，
可 对 全球 范 围 内 的 固 定 和 移 动 平 台 进行 环 境 数 据 的 采 集
、
处
ｓ
系 统 主要 由 空 间 段
、
、
地 面 段 和 终 端段 三 个 部 分 组成

Ｓ
）
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請
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Ａ
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Ｂ ｆＷ
．
ＣＯＯ Ｒ Ｄ Ｎ Ａ ＴＥＳ
Ｉ
ｌ Ｊ
图
－
2
3
Ｏ Ｒ ＢＣ ＯＭ Ｍ
系 统第
一
代 卫 星组 成
2 Ｘ
Ｅ
＾ 广

，
Ｒ
—
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ＡＮ
Ｔ
Ｂ4 Ｎ Ａ Ｈ
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Ｉ
ＮＧ Ｅ
它 的 研 究 发 展 对 提升 海洋
2
国 内 外 发 展 及应 用 现 状
．
2
1
国 外 数 据采集 系 统 发展 现状
．
2 1
．
1
Ａｒ ｇ ｏ ｓ 系 统
Ａｒ ｇ ｏ ｓ
系 统 利 用 低 轨 卫 星 传 送各 种 环 境 监 测 数 据
，
并对 测 量 仪 器 的 运载 体 进 行 定 位 为 水 文
－
ｚｒ
Ｍ ＾
图
－
2
1
Ａ ｒ ｇ ｏ ｓ
系 统工 作示 意 图
。
Ａ ｒｇｏ
ｓ
系统 自
1
9 7 8
年 建成 以 来
ｓ
－
，
目
前 已经 发展 第 四 代
3
Ａｒ
－
ｇｏ ｓ
1
系 统 的 数 据 采 集设 备 已 经 淘
。
汰
比
，
现 阶 段主 要 使 用
Ａ ｒｇｏ
ｓ
－
Ａ ｒｇ ｏ
2
及
Ａｒ ｇ ｏ ｓ
－
系统
，
，
Ａｒ ｇ ｏ ｓ
－
4
载 荷 预 计 将 很 快 发射
的 低速 通 道
，
与 之前 的 系 统 相
一
，
4
的 带 宽 将扩展 到
，
6 0 0 ＫＨ Ｚ
以上
增加
1
0 0 ｂｐ ｓ
，
并 采取 了
系 列 措施 提高
，
系统性 能
，
例如
提 升 接 收 灵敏 度
）
，
下 行 链 路 采用 扩频 技 术
。
。
目前
Ａ ｐｒ
ｉ
ｚ ｅ
系 统 已 成功 发射
，
6
2
－
5 Ｏ Ｒ Ｂ Ｃ Ｏ ＭＭ
二 代卫星
卫 星 与 现 在运 行 的
4
Ｏ Ｒ ＢＣ Ｏ ＭＭ
—
代 卫 星相 比
，
，
在 卫 星平 台 和 通 信 能 力 方 面都 有 了
2 0
1
显著 的 提 升
。
2
0
1
年
7
月
1
4
日
，
0 Ｇ2
首批
6
颗 星成 功 发 射
5
年
1
1
月
搭载
Ｓｐａ ｃ ｅ Ｘ
系统 第 二 代 卫 星
2
早在
2 0 0 7
年
1
1
月
4
日
，
0 ＲＢ Ｃ 0 ＭＭ
就 曾 发表 官 方 声 明
，
希 望在
2 0
1
Ｃ
Ｔ2
0
1
2
年 以 每颗 星
6 3 0
万
0 0 8
美 元 的 价 格发 射 年
5
8
颗二 代 卫 星
（
。
这
1
8
颗 卫 星 将 加 入现有 的 星座 中
Ｏ ＭＭ
8
卫 星 发射 时 采 用 堆 桟式 结 构
，
共
8
节
，
这 种 结构 可 以 保 证 飞 马 座 火 箭 可 单 次 运送
颗 卫星
。
卫 星发 射 布 局 如 下 图 所 示
。
图
－
2
4
Ｏ Ｒ Ｂ Ｃ Ｏ ＭＭ
系统
一
代卫 星 发 射 布 局 图
4 7
1
（
2
）
ＯＲ Ｂ Ｃ Ｏ ＭＭ
，
。
工 作 原 理 是利 用 卫 星 搭 载 的 空 间
。
段 设 备接 收
储 存 地 面终 端 发射 的 信 号
，
再通 过 卫 星数 传信 道将 信 号 转 发 至 地 面 段
、
地 面 段设 备
，
将 接 收 到 的 数 据 进 行处 理
计算 并 转 换 成 可 以 被 研 究 者 直 接使 用 的 经度
，
，
以 浮标
、
、
潜标
、
漂 流浮标
水 下移 动 潜 器
、
船
以 水 下 固 定监测 站
水 下 水 声 探 测 阵 列 等 组成 的 海床基 海洋
。
构成了 多平 台
、
长 时序 的 海 洋 环 境 立 体 监 测 系 统
。
通 信 是 实现 上 述 监 测 数 据 传 输 的 必 要手段
、
，
然 后 把 这 两 类 数 据 向 下 转 发给 地 面 各 种接 收 站
，
地面 站 接 收
Ａｒ ｇ ｏ ｓ
再 转 送 到 数 据 处 理 中 心 进 行 最后 处 理
形成 文 件
，
并 通过 登 陆
。
Ａｒ
ｇｏ
ｓ
直接
自动
分 发或连 接 到
Ａｒ ｇ ｏ ｓ
服 务 器 等 各种 途径 把 结 果 分 发 给 用 户
。
功 耗 低 等特 点
，
非 常 适 用 于 解决 远 海 数据 近 实 时 回 传 问 题
，
具 有 巨 大 的应用 潜力
，
ＤＣ Ｓ Ｓ
星 座 系 统 作 为 海 洋 环 境 立 体 监 测 的 重 要 技术和 数 据传 输 的 必 要 手 段
立 体 监 测 能 力 具 有 关 键 作用
。
星 上 周 期 性 进 行频 谱 测 量
双 模式
接收
2
．
（
窄 带 和 扩频
0 ＭＭ
等
。
1
．
2
0 ＲＢＣ
系统
、
0 Ｒ ＢＣ 0 Ｍ Ｍ
系 统 可 在全 球 范 围 内 实 现 双 向 的
、
实 时 ／ 非 实 时 的 低速 数据 通 信 功 能
。
，
提 供包 括 数 据
万 公 里 的 海 岸线 和
，
6 5 0 0
多个 岛 屿
。
随 着 我 国 开 发 海 洋 资 源 的 规 模 越来 越大
，
对 海 洋 的 依 赖程
。
度越 来越 高
同 时海 洋 对 人 类 的 影 响 也 日 益 增大
：
海 洋 监 测 成 为 人 们 越 来越 关 注 的 焦 点
我 国 海 洋 环境 监 测 已 进 入 了 立 体 监 测 时 代 海洋 巡航 飞 机
一
，
并 把结 果 按 照
一
定 格 式 向 上 发 射 给 卫星
，
星 上通 信 载荷 接
收 到 地 面 终 端 信号
，
方 面 从 经 过 调 制 的 载 波 中 提 取 出 测 量 数据
，
另
一
方 面根 据定 位计 算 的 需 要
。
测 量 载波 本 身 的 多 普勒 频 率 偏移 值
到 数 据 后 先 进 行初 步 处 理 系统 网站
系 统现役 卫星 为 第
代 卫星
，
采 用 轨 道科 学 公 司 的
Ｍ
ｉ
ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ａｒ
平台
，
其 结构 如 下 图
所示
。
ｒ
ｔ
Ｍ Ｓ ＢＣ ＯＭ ＲＡＨ ＯＲ ＰＡ ＣＥＣ

ｓｕｂ ｓｃｒ ｂ
ｉ
ｅ
ｒ ｔｒ
ａ
ｎｓｍ ｔｔ ｅ ｒ
ｉ

ＣＯＮ ＳＴＥ ＬＬＡ Ｔ ＩＯＮ Ｃ ＯＮ ＦＩＧＵ ＲＡ Ｔ ＩＯＮ ＢＣ
。
讳 度 坐 标 和 其他 数 据
最 后 通 过 互 联 网 将 数 据 传 送 给用 户
该 集 成 系 统 可 以 对大 多 数地 面 终端 ＨＴ 进 行 定位
（ ）
，
并 将 其 数 据发 送 给 用 户
。
。
Ａ ｒｇ ｏ
ｓ
系统 中
ＰＰＴ
采 集各 种 传 感 器 测 量 的 环 境 要 素
全球 战 略 实 现
。
影 响 了 我 国 海 洋生 态 环 境 监 测
海 洋 权 益 保 护和
数 据 采集 卫 星 系 统 积小
、
（
Ｄ ａｔ ａ Ｃｏ
ｌ ｌ
ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ Ｓ ｓ ｔ ｅｍ ｙ
，
ＤＣ Ｓ Ｓ ） 由
于 其 全球 覆 盖 和 终 端 体
虽 然 我 国 己 经 建 成较 为 完 善 的 陆 地 通 信 网 络
。
，
但
针对 远 海数 据 回传
，
除 了 卫 星通 信 之 外
，
没 有 更 好 的解 决 办法
，
我 国 现有 的 卫 星 通信 系 统 由 于无
、
来自百度文库法 实 现全 球覆 盖和 不 便 于 海 洋 环 境使 用 等 原 因
—
ｖ
＼
＼

ｒ ／ Ｘ 厂 ＼ ／ ／ ＼／
＼
＾ ＼
Ｘ 厂 識
ＡＶ
Ｉ Ｉ
Ｏ Ｎ ＣＳ
Ｓ ＴＡ ＣＫ
？ＤＳ
＿
＾＼＼ ＼
＼
＼
＼ ／
＇
＇
0 8
Ｘ 2 5
＇

－

．
7 5 Ｔ ＵＲ
Ｎ Ｏ
ｌ
ｉ
Ａ
Ｄ
Ｒ Ｒ Ｌ ＡＲ ＧＡＴ ＥＷ Ａ
更高 的 要 求
，
文 章介 绍 了 Ａｒ ｇｏ
ｓ
、
等 国 外小 卫 星 星 座 系 统 的 发展现 状和 我 国 海 洋 卫 星
，
应用需 求
并 基于 此给 出 我 国 低 轨 数据 采 集 星 座 系 统 的 设 计 规 划 以 及 在海 洋 领 域 中 的 应用
（
为我
国 数据 采集 卫 星 系 统
运载 火箭
完成剩余
2
．
1
1
颗 二代星 的 发 射
ｉ
。
1
．

3
Ａ ｐ ｒ
ｚ ｅ
系统
Ａｐｒ
ｉ
Ａｐ ｒ ｉ ｚ ｅ
系统为 美 国
ｚｅ
公 司所 有
。
，
为 全 球 范 围 的 行 业 公 司 和 交 通 运输 部 门 提 供 移 动 和 固
，
定 监控 终 端 的 窄 带 数 据 通 信 业 务
，
提升 用 户 终 端的 性 能
Ｂ ＯＥ Ｉ ＮＧ 、
Ｉ
。
2
月
，
内 华达 公司
ＳＮ Ｃ ）
获得 了
Ｏ Ｒ ＢＣ
二 代 卫星
的 研 制 合同
，
并 将在
。
ＴＴ
的协 助 下
，
完 成 二 代 卫星 的 设 计
、
测 试和 生产
。
二 代 卫 星平 台
构 型 如 下 图 所示
图
Ｏ Ｒ Ｂ ＣＯ Ｍ Ｍ 0 Ｇ 2
数据 采集 卫星 系 统
陈宁 宇
（
Ｄ Ｃ ＳＳ
）
的 设 计 规 划 及海 洋 应 用
罗 冠辰
闵 士权
李亚 平
航 天醒 雛 有 限 公 司
摘
了
要
：
随着海 洋 强 国 战 略 的 提 出
。
，
海 洋 卫 星应 用 对 数 据 通 信 的 广 域性
Ｏｒ ｂ ｃ ｏ ｍｍ
、
时 效性
、
安全 性 等 提 出