美军铱星系统新进展
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铱星系统网络结构原理铱星(Iridium)通信系统是美国摩托罗拉公司提出的依靠卫星提供联络的低轨全球个人移动通信系统,使用手持式终端。
由于原设计是布放77颗卫星,按化学元素“铱”的原子序数排列,故取名为铱星通信系统。
后来对原设计进行调整,布放的工作卫星数目改为66颗(另有6颗备用卫星),但仍保留原名称。
铱星系统能够覆盖到全球各个角落,无论在海上、陆地或空中,人们都可以利用铱星系统与任何地区的任何人通话,从而实现了真正意义上的“全球通”。
如果通话距离较远,单个卫星无法完成传递任务,则信号可先通过各个卫星间传递。
其用户主要来自海事、民航、油气钻探、采矿、建筑、林业等部门以及其他一些组织和个人,目前美国国防部是其最大的用户。
1、铱星系统网络结构铱星系统总体结构与链路关系如图1所示。
图1.铱星系统总体结构与链路关系示意图(1)空间段铱星网络的空间段(即星座)由66颗低轨道卫星组成,轨道高度约为780km,卫星重量约700kg,设计寿命一般为5~7年。
这66颗卫星分布在6个极地轨道面上,每个轨道面上有11颗卫星,另外还有1颗备用卫星,保证每个平面至少有1颗卫星覆盖地球。
卫星以大约27000km/h的速度绕地球旋转,运行周期约100min。
每颗卫星与其他四颗卫星交叉链接,两个在同一个轨道面,两个在邻近的轨道面。
铱星星座和铱星外形如图2所示。
图2.铱星星座和铱星外形(2)地面段铱星网络的地面段包括系统控制中心站(SCS)、关口站( Gate-way) 和测控站。
SCS有两个,一主一备,任务是控制66颗铱星在轨道的运行位置和星体状态,使每一颗星都保证以正确的姿态飞行在自己应在的轨道和位置,并将卫星的状态数据提供给关口站,从而保证星与星、星与地之间的正常通信联络。
关口站共有12个,用于连接地面网络系统与铱星系统,并对铱星系统的业务进行管理,提供每一个铱系统呼叫的建立、保持和拆除,支持寻呼信息的收集和交付。
测控站有3个,用于完成遥测、跟踪和控制的任务,它们直接与控制中心连接在一起,以调整卫星发射定位及后续轨道的位置。
美新一代军用通信卫星在轨能力及发展趋势分析(下)方志英【期刊名称】《卫星与网络》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】3页(P44-46)【作者】方志英【作者单位】【正文语种】中文5.快速响应——“战术星”(1)“战术星”空间在轨及部署情况“战术星”(TacSat)系列卫星是美国国防部“作战响应空间”(ORS)计划下发展的技术试验卫星,旨在利用小卫星开展一系列技术演示验证,更好地认识和理解响应空间技术实现的可行性。
该TacSat可为推动作战响应空间从体系设计向工程研制和能力部署转化提供重要支持。
TacSat系列卫星现在轨共计2颗,分别为TacSat-4、TacSat-6,表6列出了每颗TacSat的具体发射时间。
(2)TacSat通信能力分析TacSat-4由美国海军研究实验室负责,卫星质量约450kg,设计工作寿命1年,采用轨道高度700km/12050km、轨道倾角63.4度的椭圆轨道。
该卫星采用快速响应标准化平台,平台质量270kg,采用三轴稳定控制方式,功率1kw。
TacSat-4卫星有效载荷主要为UHF频段通信载荷,提供动中通、数据渗漏和跟踪系统等业务。
其动中通功能通过UHF频段提供移动卫星通信,支持美国“特高频后续星”(UFO)卫星和移动用户目标系统卫星的通信终端;其跟踪系统可支持目前的美军跟踪系统服务水平较差的区域,收集UHF频段设备的跟踪数据;其数据渗漏主要用于采集海军浮标收集的数据,并传送回处理站。
由美国空军研究实验室研制的TacSat-6,除了用于验证纳卫星通信能力外,其他任务细节目前还不明。
(3)TacSat未来发展计划从Tacsat计划的发展和作战需求之间的关系来看,Tacsat在达到提供战术行动所需要的空间信息支援能力方面还面临着诸多矛盾。
Tacsat运行轨道为低地球轨道(LEO),不能实现地球上某特定区域的全天时覆盖。
Tacsat要达到战术行动要求,只能以形成星座的方式来实现作战区域的持久性覆盖,而这势必会提高发射运行成本。
美国转型通信卫星系统美国转型通信卫星系统(TSAT)随着视频通信与机器人、士兵、无人机的一体化,网络中心战成为美国作战的组织原则,前线带宽需求迅速增长。
转型通信卫星(TSAT)系统就是美国军方解决这一需求的众多努力中的一部分。
C4ISR远景图到2016年整个TSAT计划的最终费用预计将达到140-180亿美元,包括卫星、地面站系统、卫星运作中心以及运行和维护费用。
至2007年中,美国空军要么将决定按照现行的计划建造TSAT系统并在2013-2016年发射,要么推迟TSAT计划,采取权宜之计在计划2009=2012年发射三颗的基础上增加4-5颗先进极高频卫星(AEHF)。
洛克希德-马丁公司和波音公司各赢得了5、14亿美元的TSAT卫星系统风险减低合同,希望B计划不再需要。
投标已经完成,双方都在等待决定。
TSAT20亿美元的TMOS地面网络运行合同正在招标过程中。
TSAT星座卫星、接收器和基础设施方面的情况最近媒体进行了大肆报道,它在美国下一代军事设施中的中心作用值得深度关注。
而且任何方法都不能保证生存性。
外部事件以及不断增加的竟标者可能催生它的结束就如同它们催生出摩托罗拉铱星系统的结果一样。
本特别报告介绍TSAT计划和挑战以及美国军事通信的潜在未来。
最新的发展包括TSAT-SS两个小组提交的标书以及著名的咨询公司伯兹艾伦汉米尔顿公司的合同……。
•关键背景)——为什么TSAT被认为是必要的•关键背景——宏伟蓝图:TSAT和转型通信架构•简报——什么是TSAT?•简报——TMOS:TSAT 的地面组成部分•简报——AEHF的选择以及TSAT的教训•分析——TSAT计划:问题与决策以色列的微型无人机显示终端为什么TSAT被认为是必要的在1991年的沙漠风暴行动中,美军发现他们不仅仅缺少通信能力,而且他们的通信连接不畅。
9月11日以后,专家们发现美国国防部内外的海量信息需要信息的提供方和使用方之间建立足够的连接。
Spacex启动大规模试验星部署的几点分析佚名【期刊名称】《国际太空》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】5页(P12-16)【正文语种】中文北京时间2019年5月24日上午,美国太空探索技术公司(SpaceX)在卡纳维拉尔角空军基地利用重复使用的猎鹰-9运载火箭成功发射其“星链”(Starlink)星座首批60颗卫星,计划开展大规模在轨验证工作,为预定年内启动的正式星部署与组网运行奠定基础。
作为全球航天领域的重大热点事件,本次任务的成功,意味着时隔二十年重启的低轨星座建设热潮迎来重大里程碑,全球通信卫星行业格局调整节奏或将进一步加快。
1 Starlink试验星任务情况本次发射的60颗卫星,是SpaceX继2018年2月发射两颗原型星—微星-2A/2B(Microsat-2A/2B)之后,再次发射的一组用于演示验证目的的卫星。
这也是SpaceX公司提供商业发射服务以来,部署卫星数量最多、发射质量最大(约18.5t)的一次。
SpaceX 60颗试验星整流罩内排布单星太阳翼在轨展开与传统一箭多星方案不同,此次火箭整流罩内并未安装传统意义上的分配器(源自马斯克在5月13日推特平台的说法:“No dispenser, it’s flat-packed”。
),不为每颗卫星单设弹簧或爆炸螺栓,而采用了“特殊”的部署机构。
卫星之间是通过“扁平封装”(Flat-Packed)的方式紧密堆叠在一起。
入轨时,卫星随上面级的转动,以类似在桌上“摊牌”的方式非常缓慢地部署出去。
根据本次发射的单星质量227kg推算,火箭所采用的部署机构质量达到5t左右。
与原型星定制生产不同,本次60颗均为批量化生产卫星。
马斯克透露,60颗星的发射成本要高于研制成本,按照其复用火箭的商业发射报价计算,单星研制成本应低于100万美元。
卫星构型方面,采用扁平化设计,配有单块太阳能电池板及多副高通量Ku频段平板相控阵天线。
推进系统方面,采用氪离子霍尔效应电推进系统,而非传统的氙离子,主要是考虑到用于制备工质的氪气成本相对较低(为氙气1/10左右),但需要指出,这种方式能耗较高,推力器性能也会受到一定影响。
20年前,铱星的第一个电话+农燕 李刚一小批人的小规模失败如果我们打开1998年的航天大事记,会看到一个里程碑性质的事件,人类历史上第一个商业低轨道移动通信系统——铱星系统——投入运营并且打通了第一个电话。
也就是在这一年里,三个第一代低轨道全球通信卫星系统——铱星( Iridium)、全球星(Globalstar)和轨道通信卫星(Orbcomm)——一起展开了高密度的发射:铱星发射了40颗,全球星发射了20颗,轨道通信卫星发射了18颗。
实际上,铱星是从1997年开始发射的,1998年星座部署基本完成。
全球星则是在第二年完成者声称,要服务于那些“付钱不看账单”的土豪,这样的“钱”景,让多少人羡慕嫉妒恨。
但后来的事情却让老航天们记忆犹新:这三个星座先后申请破产保护。
在那场商业热潮过去20年之后,这三个卫星系统经过重组,总算活了下来,并且纷纷开始发射第二代星座。
不过,三家运营商再也没有了当初的那些豪言壮语,而是踏踏实实地经营着自己力所能及的市场。
那么,今天的商业航天的人们,又怎么看待这20年前的教训?三个星座的失败给卫星通信产先是铱星在1999年8月;随后,是轨道通信星座,时间是2000年9月;2002年2月,全球空研究公司(NSR )的调查,世界上已经提出的互联网接入星座方案超过20个。
如果所有这些星座都按照计划进入部署阶段,那么至少要发射8600颗卫星。
如果按照这些方案的上限来部署,则一共要发射24000颗卫星!相较之下,无论从投资规模还是星座数量上,1998年的那场热潮实在是毛022《卫星与网络》2018年1&2月比较靠谱的美国政府。
而美军部署在海湾地区的大量部队面临着通信上的困难。
因此美国国防部与铱卫星公司签订了一个两万用户、7200万美元的“包年”合同。
这个合同让铱卫星公司得到了维持生存和运行的费用。
很快,“911事件”引发了美国的全球反恐战争,在伊拉克和阿富汗的军事行动扩大了,铱卫星公司的合同得到了进一步巩固。
美新一代军用通信卫星在轨能力及发展趋势分析(上)方志英【期刊名称】《卫星与网络》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】3页(P44-46)【作者】方志英【作者单位】【正文语种】中文近年来,美国军事通信卫星一直保持平稳求进的发展势头。
美国目前建成了体系完备的军事通信卫星体系,以宽带、窄带、防护、中继等专用卫星系统为核心,确保关键军事卫星通信服务的连续性和可获得性。
同时,以其他手段为补充,借助快速响应小卫星来满足战术应用需求、通过商用通信卫星来弥补军事容量的不足。
整体而言,美国的军事通信卫星覆盖UHF、SHF和EHF等各频段,具备全球范围常态化覆盖和关键地区多重覆盖能力,无论是从体系完备性和在轨数量角度,还是从系统指标与系统应用能力的角度,美国都处于绝对的领先地位。
从近年来的发射情况看,美军持续推进新一代军事通信卫星的更新换代,且更新步伐加快,新一代卫星的比重不断增长,无论是从技术体制、传输速率还是从系统容量、抗干扰能力上均有明显跨越,远超上一代卫星,部分系统已实现初始作战能力。
截至2016 年1月,美国军用通信卫星现在轨共计51颗,分属9个系统。
其中新发展的更新换代军事通信卫星涉及宽带、窄带、防护、中继、快速响应(技术试验)5个方面,共计20颗。
1.宽带通信——宽带全球卫星通信系统(1)宽带全球卫星通信系统空间在轨及部署情况宽带全球卫星通信(WGS)系统是工作在超高频频段的新型大容量卫星通信系统,旨在用X频段替代国防卫星通信系统(DSCS),用Ka频段替代全球广播业务(GBS)系统,大大简化了组网规划。
截至2016年1月,WGS共计在轨7颗,均位于同步轨道上,部署位置分别为东经174.8度、东经60.2度、西经12.0度、东经88.4度、西经52.6度、西经135.2度、西经115.0度。
下表1列出了每颗WGS的具体发射时间。
(2)WGS系统通信能力分析WGS在轨卫星共7颗,除两极外基本实现了全球覆盖,同时对重点区域采用了双重覆盖的宽带通信保障。
铱星二代的装配线模式铱星计划通过77颗低地球轨道(LEO)卫星来实全球任意地点,任意时刻的移动通信。
随着进一步的论证,最后发现66颗卫星就能实现预期效能。
从1987年正式提出计划,通过十年的努力,1997年5月5日第一颗铱星正式发射,短短的一年时间到1998年5月铱系统完全建成。
并于1998年11月正式启动通信业务。
2001年3月铱星恢复了业务,并于2001年6月开始提供速度为 2.4kbps 的互联网连接服务。
2007年,Irridium Next计划提出。
随着2015左右第一代铱星相继退役,第二代系统将全面取代它。
铱星二代保持了与第一代同样的星座构型(66颗),主要是做了能力升级与一些新业务的拓展。
计划于18年完成星座网络搭建。
铱星二代首批10颗已于2017年1月8日由SpaceX的Falcon 9型火箭以一箭十星方式成功发射并开始组网。
所有卫星的制造,组装,整合和测试工作由Orbital ATK承担。
图3-40 铱星二代在位于美国亚利桑那州吉尔伯特的Orbital ATK工厂,装备有高效的卫星生产线,将在三年内共完成81颗铱星二代星座卫星的研制,其中包括66颗低地球轨道作战卫星,6枚轨道卫星和9颗地面备用卫星。
每颗卫星包含了5000多个独立部件,需要数百名工程师花费十几万小时的工时。
为了按时交付与发射,每颗卫星的AIT周期将被压缩至40至50天,并按照这个速度,实现每月五颗卫星下线。
图3-41 吉尔伯特的Orbital ATK工厂为了完成上述目标,铱星二代的生产流程采用了独特的装配线方式,包含一个由18个不同的工作站组成的组装线系统,涵盖从舱板集成和有效载荷测试,到整星总装、太阳能板安装和装配精度检查的全流程。
通过生产线平衡设计和持续不断地流程规范化,吉尔伯特的Orbital ATK工厂目前已经实现了铱星二代的装配线化生产,满足铱星了铱星的订单要求,对卫星的批量化生产进行了重要实践。
图3-42 铱星二代装配线图3-43 STATION 8图3-44 STATION 15图3-45 STATION 17图3-46 集成工作环境。
050美军采取措施改进劣势用户的卫星通信能力美军于2012年10月开始,启动其更快、更便宜且更安全的最新系列超高频卫星系统的作战应用。
这个由海军牵头的联合系统从一开始就受到了关注,这说明美军那些处于运动之中、优先权较低的劣势用户需要可靠的卫星通信,对卫星服务需求也有所增长。
一、采用TacSat-4改进能力位于科罗拉多州科罗拉多斯普林斯的美陆军太空与导弹防御战斗实验室,正在以陆基通信为重点,对海军的战术微型卫星-4(TacSat-4)进行测试。
TacSat-4是系列军用侦察与通信卫星中的第4颗,由海军研究实验室太空飞行器开发部主管。
海军人员也在2012年6月和7月举行的“2012年三叉戟勇士”演习期间,对TacSat-4进行了测试。
2013年初,海岸警卫队的“希利”号轻型装甲小艇使用TacSat-4,成功试验了从阿拉斯加州西海岸的白令海到加利福尼亚州阿拉梅达海岸警卫队岛之间的通信。
在测试期间,“希利”号大约位于北极圈以南260海里处,刚刚执行完一次护航与破冰任务,正在向阿拉斯加州的诺姆市返航。
另外,海军陆战队也在便携式地面装备上对TacSat-4进行了测试。
1.概述2011年9月27日,美空军太空与导弹系统中心在阿拉斯加使用“米诺陶4”火箭,成功发射了首颗10信道的TacSat-4。
该卫星重450千克,信道为25兆赫兹,可覆盖直径3700千米的区域。
海军研究实验室已计划以6个月为一个周期,进行更多的发射,以便提供全球连续的覆盖能力,并在某些情况下,对地球同步轨道卫星进行补充。
赫利称,TacSat-4太空飞行器的建造成本为7500万美元,发射成本为4300万美元,但不包括发射延迟成本,每颗TacSat-4的寿命周期约为3年。
赫利还称,TacSat-4对于话音以及某些数据通信应用来说效果极佳,主要适用于两类用户。
一类是优先权较低的卫星用户,如后勤用户,他们可能需要为特种作战部队等优先权更高的用户让路。
铱星系统概况及发展分析一.什么是铱星系统铱星系统是美国于1987年提出,由美国摩托罗拉公司设计的全球移动通信系统。
它的天上部分是运行在7条轨道上的卫星,每条轨道上均匀分布着11颗卫星,组成一个完整的星座。
它们就像化学元素铱(Ir)原子核外的77个电子围绕其运转一样,因此被称为铱星。
后来经过计算证实,6条轨道就够了,于是,卫星总数减少到66颗,但仍习惯称为铱星。
铱星系统作为第一代通信星座系统,通过南北极运行在780千米的轨道上,每条轨道上除布星11颗外,还多布1至2颗作为备用,每颗星质量670千克左右,功率为1200瓦,采取三轴稳定结构,每颗卫星的信道为3480个,服务寿命5至8年。
由美国的"德尔它2型"火箭,俄罗斯的"质子k型"火箭和我国的"长征2号丙改进型"火箭分别承担了铱星的发射任务。
1998年5月,布星任务全部完成,11月1日,正式开通了全球通信业务。
二.铱星系统的由来现代电信系统的市场基本特征之一,就是要具有强大的市场竞争力。
先进合理的现代电信系统设计,不仅要考虑其使用功能,而且要考虑其市场生存力。
通常现代电信系统的设计,主要从性能维,经济维,时间维和发展维所构成的四维空间中,寻求最优状态设计。
铱星卫星移动通信系统计划,是在十分鲜明的技术,经济和市场背景下产生的。
随着世界经济与社会生活的发展,人类对通信的需求也呈现日益增强的势头。
在这种需求中,移动通信越来越具有不可替代的使用价值。
而在移动通信的发展中,卫星移动通信系统也在不断增强着其竞争力。
毫无疑问,随着通信科技的发展,在移动通信的市场中,必将出现卫星移动通信系统,地面移动通信系统和最近问世的同温层平台移动通信系统(HAPS)三分天下的局面。
卫星移动通信过去一直是由GEO(地球静止轨道)实现的。
其业务主要由INMARSAT(国际移动卫星组织,即原国际海事卫星组织)所经营和提供。
美国“先进极高频”军用通信卫星系统现状及其应用崔潇潇 钟江山 赵炜渝 魏晨曦 胡旖旎(北京跟踪与通信技术研究所)军用卫星通信具有覆盖范围广、容量大等优点,能更好地满足战场信息传输需求。
美国拥有先进的军用卫星通信技术,建造了一些典型的军用卫星通信系统,并应用于战场信息传递,为指挥机关的实时决策提供依据。
为了在军事对抗中保持优势,近年来,美国不断发展新技术,在信息对抗中始终处于主导地位。
现阶段,美军重点发展的新一代军用卫星通信受保护系统是“先进极高频”(AEHF)卫星通信系统。
1 AEHF卫星系统部署美国军用通信卫星分为宽带、受保护和窄带三类。
宽带军用通信卫星系统强调大容量;受保护军用通信卫星系统着重抗干扰、保密及核生存能力;窄带军用通信卫星系统则重点支持需要话音或低速率通信的用户,以及移动用户和小型终端的用户。
在受保护军用通信卫星系统方面,美国先是陆续发射了6颗“军事星”(Milstar)卫星,这是世界上首颗采用数字处理和调频技术的卫星,抗摧毁和生存能力强。
前2颗为第一代“军事星”,采用了抗核加固、抗干扰和极高频(EHF)等技术,具备在核战争条件下的生存能力。
后4颗为第二代“军事星”,放弃了核加固能力,以降低制造费用和难度,但在第一代“军事星”192条低速率信道的基础上增加了32条1.5Mbit/s的中速率信道,以适应当前战术用户的需求;还增加了自适应调零天线,具有很高的灵活性和抗干扰、防截获、防侦收能力。
从2010年起,美军开始逐步用AEHF替换“军事星”。
AEHF由洛马公司(LM)研制,是受保护系列军用通信卫星的第三代,又称为第三代“军事星”。
该系统由6颗军用通信卫星组成,用来取代第二代“军事星”系统,可提供EHF范围的上行链路/交叉链AEHF-2由宇宙神-5火箭发射升空(来源:ULA)测试中的AEHF-4(来源:Lockheed Martin)BPT-4000霍尔效应推进器波音公司FAB-T终端6颗AEHF卫星之间利用“卡塞格伦”(Cassegrain)星间链路天线实现通信。
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。
美军铱星系统新进展
2006年,美国海军的科学家和工程师们开展了一次头脑风暴活动,大家讨论的主题是如何利用铱星系统建设一个无线电通信网络,解决山地作战中传统无线电通信信号传输受阻的问题。
美军在阿富汗的作战过程中发现,他们需要可靠性更加优良的战术通信保障手段。
在阿富汗的崇山峻岭中,美军利用地球同步卫星进行的卫星通信,抑或是利用无线电台进行的视距通信,都经常受到地形因素的影响。
为了解决这一问题,美国国防部组织开发了分布式战术通信系统(DTCS),也叫做铱星网络系统。
这个系统依托现有的商用系统而建,它使用一个由66颗低轨道商用卫星组成的铱星星座。
利用这个系统,运动中的士兵不必使用车载电台,仅使用轻巧的手持机,就能实现组网式、按键通话模式的通信了。
这一系统最重要的一个好处就是,它不用地面的通信基础设施的支持就能为士兵提供超视距通信。
技术挑战
随着美军在阿富汗山区执行任务次数的增加,美国海军水面作战中心的科学家和工程师们认识到,在存在严重通信阻隔的山区,依靠铱星系统可以缓解建立通信困难的问题。
2006年,美国海军陆战队作战实验室、海军水面作战中心的Dahlgren研究室与卫星运营商铱星公司和管理铱星的波音公司达成一个研究与开发合作协议。
铱星网络最初设计主要用来拨号呼叫和点对点的移动通信。
在这样的传统业务中,呼叫会在交联的卫星星座中寻找路由,并被连结到地面网关站中的公用交换电话网络栅格中。
由于低轨道卫星在天空中通过的速度比较快,系统会提供自动的无缝呼叫传送,从一个点波束到另一个点波束,从一颗卫星到另外一颗卫星,这与当今的蜂窝网系统的呼叫传递相类似,当用户移动时,他的呼叫通话链路会被从一个通信塔转到另外一个通信塔。
通过重叠覆盖的方式,铱星系统实现了对地球表面的全部覆盖,这就能够保证不管你在地球上身处何地,你都能看到至少一颗铱星卫星,即使你在深山峡谷中也不例外。
分布式战术通信系统(DTCS)面临的挑战,就是要改变铱星系统的通信频带窄的状况,形成双向话路结构,从而实现持续的、一个用户到多个用户的无线电通信网络。
波音公司向铱星卫星成功地上传了新的软件,这样做可以在一个卫星点波束内部产生出专用的点对多点的广播式信道。
这项工作是在使用一个现有的广播信道的能力的基础上完成的。
实验证明,铱星网络一期工程网络可靠性(所有用户保持入网状态的能力)可达95%,网中的用户间隔可达100英里,网络启动时间小于2秒。
海军严酷环境实验室制造出了第一批DTCS手持机原型机,海军陆战队作战实验室监督了有限用户评估活动,他们在阿富汗部署了DTCS,以获得作战反馈。
负责陆战队夏季和冬季山地作战训练的美国海军陆战队作战训练中心也开展了评估性实验。
到2008年底,大约有100部DTCS手持机被部署到阿富汗,以接受进一步的检验。
铱星网络一期只提供单卫星/单波束的服务。
这意味着网络中的发信人和所有的收信人都处于同一个波束覆盖范围之内。
一期工程支持的单独网络可达250个,分布范围半径可达约100英里。
当前正在进行的二期工程,其中一项内容就是对卫星上的主要软件进行第二轮的升级,实现单卫星/多波束的能力,把覆盖范围扩展到发信人周围的各个点波束。
当卫星接收到一个发信人的呼叫,它在这个发信人所在的点波束内开通一个信道,同时在收信人周围的点波束内开通相应的信道。
这样,网络的覆盖范围的半径就能扩展到250英里,并且可靠性可达95%。
铱星网络二期还增加了可用网络的数量,达到16000以上。
铱星系统当前的卫星星座有着十分巨大的尚未开发使用的潜在能力,在同一个波束内,DTCS信道可以与商业通信业务同时使用,这已经不是什么困难的事,并且安全性可达商业标准。
二期工程的软件功能得到加强,表现之一就是,当在一个波束内有两个用户发起呼叫试图建立DTCS 信道的时候,软件能够帮助卫星化解矛盾。
(审核至此,其余部分请自行校对。
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部署
2009年11月是这一项目的关键时刻。
美国中央司令部请求国防部长办公室通过联合紧急行动需求程序把DTCS手机快速部署到其辖区。
国防部把DTCS项目管理权由海军转到了国防信息系统局的高级移动卫星通信系统办公室,该机构又把DTCS 手机的生产合同给了国际电话电报公司旗下的NexGen 通信公司。
在向国防部长办公室提出请求五个月后,中央司令部于2010年4月收到了第一批交货。
到2010财政年度结束时,共有5300多部DTCS手机被部署到了阿富汗。
目前部署的DTCS手机重约1磅,使用CR123锂电池,这种电池在该战区内使用广泛,补充方便,能够使士兵的作战负荷最小化,并简化后勤支援。
DTCS手机有一个简单的用户操作界面,有一个音量控制调节旋钮,一个频道选择旋钮,一个握键发话按钮。
它的工作原理与集群无线电通信系统很相似,在此类系统中,一批用户会共用一些频率,这些频率会被运用到不同的网络中,如指挥控制网、救援直升机网、火力支援网或者是其他的作战需求网。
如果要使用铱星网络发起呼叫,发信人要选择一个频道并按键,这时卫星会自动地在点波束内为该用户分配一个信道,并开通一个单信道给所有在该网络注册的收信人。
发信人如果再次按键后,则频道关闭。
当卫星临空时,它的软件自动把呼叫从一个点波束转移到下一个点波束。
这种切换命令是由卫星发起的,因此所有的电台在同一时间起跳,不会产生通信中断。
当卫星在视野中消失时,它将这一呼叫转交给下一颗即将临空的同一轨道卫星。
手持机还包含一个嵌入式的基于用户配置的GPS接收器,它能够把用户的位置信息传给所有的网内用户,这样就可产生一个战区网络层面的公共战术场景图,并集成到战术行动中心或前进作战基地,这可是大家梦寐以求的好事。
另外,手持机还能够将相同的位置数据信息通过卫星星座传输到其他的指挥控制程序当中去,例如,将位置信息传递给“二十一世纪部队旅及旅以下作战指挥系统”,它可以为运动中的部队显示位置信息,当然还可传递给供指挥官们使用的全球指挥控制系统。
2月份,海军水面作战中心同铱星公司签订了DTCS三期工程合同,总价值13400000
美元。
三期工程包含对全部DTCS基础结构的进一步增强,包括启用一个全球性覆盖体系结构和一个战术网络,此网络的启动时间不到0.75秒。
铱星公司还在同它的产业伙伴合作研发一种新的便携式指挥控制手段,这一手段将会在便携设备层面提供更大的环境感知能力,而且兼具网络报文与话音通信能力,能够更好地做到与其他指挥控制系统的综合集成。
铱星公司计划从2015年到2017年实施其下一代卫星补给计划,从而进一步固化DTCS 项目的长期生存能力。
像当前的星座一样,下一代铱星将会有66颗作战卫星,除此之外还有多个在轨的备用卫星,可根据需要随时激活。
Thales Alenia 航天公司是主要的下一代铱星承包商,轨道科学公司的Orbital Sciences公司则是系统集成商。
新的卫星星座将提供更快的数据速度,促进通信能力的极大提高。
显然,它将做到百分百地向后兼容,兼容现有的便携式设备,包括国际电话电报公司的铱星网络电台。