航空航天行业卫星通信技术

己口Ｉ口年　第己９卷　４月　第４期　业　

安捷伦以先进的产品与技术帮助用户占领行业制高点　记航天航空与国防电子测试研讨会　在航天航空与国防电子领域，对电子产品有着高性　能、高稳定性和能够应对复杂恶劣环境的需求。这是我　们头脑中对航天航空与国防领域传统的认识。实际上，　这的确是该领域亘古不变的事实。但是变化也同样存在于　其中，先进的电子、材料、通信技术催生着这一系列的变　化。而令设备与系统能够朝着更加复杂、精确、快速的趋　势发展与变化的真正缔造者是仪器仪表与测试技术。　安捷伦作为全球最大的测试测量产品和技术提供商，　举办的“２０１０航天航空与国防电子测试研讨会”，正是要　告诉用户，如何跟踪验证最新技术发展的方向；如何快速　完成产品的设计和研制；如何提高产品的技术性能；如何　在多种元件外协生产的情况下保证和提高戏中整机性能　等。　通过本刊记者听取安捷伦元器件测试部研发经理　Ｈｅｎｒｉ　ＫｏｍｒＯ的演讲和对他的采访，我们了解到，安捷伦　对航天航空与国防电子领域发展的贡献和应对一切测试挑　战所作的技术投入。　凭借安捷伦在测试测量领域的深厚技术积累与齐备的　产品，安捷伦对航天航空与国防电子领域提供了从基本到　复杂，数字、射频、中频、微波乃至光通信的测试解决方　案；从普通的ＥＮＡ网络分析仪到业界性能最高的信号分析　仪ＰＸＡ、ＰＸＢ多通道衰落模拟器、Ｎ５２６４Ａ天线接收机、　宽带多通道相参矢量测试系统、非线性向量网路分析仪　ＮＶＮＡ；从手持设备到置于航母中的自动测试平台。　Ｈｅｎｒｉ　Ｋｏｍｒｉｊ很骄傲的表示，在全球几乎所有的航　天航空公司，都用到过安捷伦的测试产品。在国防电子领　域，无论是简单的外场检测，还是排除电子触发爆炸物、　控制无人飞机等等复杂任务，安捷伦都在为他们提供解决　方案。　对于具有巨大潜力的中国市场，安捷伦也在法规　允许范围内，致力于投入高精尖的产品。例如，安捷伦　４３．５ＧＨｚ的ＰＮＡＸ网络仪就是为中国市场量身定制的产　品。　不变，是行业的常规需求；变化，是行业发展的动　力。我们相信，有安捷伦作为技术后盾，航天航空与国防　电子领域可以加速前进的步伐。　◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇　ＺＶＡ６７可轻松完成有源器件的小信号和大信号特性测量。线　性和非线性测量可以在同一个简易的测量设置中完成。这些　优势会在如测量混频器或放大器的Ｓ参数或交调特性时，或　者，测量上／下变频器的群延时和相位特性时体现出来。　四端口Ｒ＆Ｓ　ＺＶＡ６７提供高达６７　ＧＨｚ的测量频率，覆盖　无线多媒体数据传输专用频段（无线ＨＤＭＩ）。该频段的其它　应用还适用于航空和国防领域，如卫星问通信系统和点对点　通信系统的测量。Ｒ＆Ｓ　ＺＶＡ６％Ｋ．有的极高动态范围（１　１０　ｄＢ　在６７　ＧＨｚ）使之也适用于材料测试或微波成像应用。　使用罗德与施瓦茨公司的频率变换器可以把４端口矢　量网络分析仪频率扩展到３２５　ＧＨｚ以上。　有赖于Ｒ＆Ｓ　ＺＶＡ６７的杰出性能，用户可以把材料和相应技术的发展推　进到更高的频率范围中。　罗德与施瓦茨公司现在可以提供两端口或四端口的　Ｒ＆Ｓ　ＺＶＡ６７配置选择。　ＯＴ解更多信息，请访问：ＷＷＷ。ｒｏｈｄｅ－ｓｃｈｗａｒｚ．ｃｏｍ．ｃｎ／ｒｄ．ｐｈｐ？Ｉｏｃａｔｉｏｎ＝ｎｅｗｓ．ｐｈｐ＆ｉｄ－－２６１。　

４总结　针对高光谱分辨率资料的特点以及在反演　大气温度廓线过程中的应用缺点，分析了误差　转移过程，提出了一个定量衡量通道对反演大气　参数作贡献的指标，并利用ＩＡＳＩ反演的大气温　度廓线作了实验论证。实验结果表明，本文方法　所选用的通道和ＡＡＰＰ发布的通道基本一致，　但在２００　Ｈｐａ处较ＡＡＰＰ方法有所不足。这一点　也说明大气组成会影响大气温度廓线反演的过　程。总而言之，在高光谱遥感时代，针对不同的　大气参数，选择合适的通道将会成为一个新的　研究热点。本文的方法为这一趋势提供了一个可　以借鉴的方法。由于自身知识和条件的限制，未　能考虑影响通道选择的其他因素如仪器状态、观　测路径、大气组成、下垫面类型和季节天气等，　这将有待于我们作进一步的研究。　参考文献　…Ｌｉ　Ｊ，Ｗｏｌｆ　Ｗ，Ｍｅｎｚｅｌ　Ｗ．Ｇ　ｌｏｂａｌ　Ｓｏｕｎｄｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ　ｆｒｏｍ　ＡＴＯＶＳ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ：Ｔｈｅ　Ａｌ—　ｇｏｒｉｔｈｍ　ａｎｄ　Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ［Ｊ］＿Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍｅ—　ｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，２０００，３９（８）：１２４８—１２６８．　ｆ２１　Ｐａｎｇａｕｄ　Ｔ，Ｆｏｕｒｒｉｅ　Ｎ，Ｇｕｉｄａｒｄ　Ｖ．Ａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＡＩＲＳ　Ｒａｄｉａｎｃｅｓ　Ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂｙ　Ｍｉｄ—ｔｏ　ＬＯＷ—ｌｅｖｅｌ　Ｃｌｏｕｄｓ【Ｊ］．Ｍｏｎｔｈｌｙ　Ｗｅａｔｈｅｒ　Ｒｅｖｉｅｗ，２００９，１３７（１２）：　４２７６－４２９３．　［３］Ｋｗｏｎ　Ｅ，Ｓｏｈｎ　Ｂ　Ｊ．Ｖａｌｉｄａｔｉｎｇ　ＩＡＳＩ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｍｏｉｓｔｕｒｅ　Ｓｏｕｎｄｉｎｇ　Ｒｅｔｒｉｅｖａｌｓ　ｏｖｅｒ　Ｅａｓｔ　Ａｓｉａ　Ｕｓｉｎｇ　Ｒａｄｉｏｓｏｎｄｅ　Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ　ｆＪ１．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ａｎｄ　Ｏｃｅａｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，２９（９）：１２５０－１２６３．　ｆ４１　Ｍｏｒｅｎｏ　Ｒ，Ｐｏｎｃｅ　Ｇ，Ｂｌｕｍｓｔｅｉｎ　Ｄ，ｅｔ　ａ１．Ｓｐｅｃｉｆｉ—　ｃａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｄｅ　Ｂｅｓｏｉｎ　ｄｕ　ｌｏｇｉｃｉｅｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎｎｅｌ　ＩＡＳＩ『Ｒ］．ＣＮＥＳ，２００６：９０—９７．　ｆ５１杜华栋，黄思训，石汉青．高光谱分辨率遥感资料通　道最优选择方法及试验【Ｊ】．物理学报，２００８，５ｒ（１２）：　７６８５－７６９３．　［６］６　Ｐｒｕｎｅｔ　Ｐ，Ｔｈｅｐａｕｔ　Ｊ　Ｎ，Ｃａｓｓｅ　Ｖ．Ｔｈｅ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｌｅａｒ　Ｓｋｙ　ＩＡＳＩ　Ｒａｄｉａｎｃｅｓ　ａｎｄ　Ｔｈｅｉｒ　Ｐｏ—　ｔｅｎｔｉａｌ　ｆｏｒ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｗｅａｔｈｅｒ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ［Ｊ】＿Ｑｕａｙ－　ｔｅｒｌｙ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｒｏｙａｌ　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，　１９９８，１２４（５４５）：２１１—２４１．　【７］Ａｉｒｅｓ　Ｆｉｌｉｐｅ，Ａｌａｉｎ　Ｃｈｄｄｉｎ，Ｎｏｇｌｌｅ　Ａ，ｅｔ　ａ１．Ａ　Ｒｅｇ－　ｕｌａｒｉｚｅｄ　Ｎｅｕｒａｌ　Ｎｅｔ　Ａｐｐｒｏａｃｈ　ｆｏｒ　Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ　ｏｆ　Ａｔ—　ｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ａｎｄ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ＩＡＳＩ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ［Ｊ】．ＪＡｐｐｌ　Ｍｅｔｅｏｒ，２００２，４１（２）：１４４—１５９．　［８】Ｍｅｎｋｅ　Ｗ．Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｄａｔａ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｉｎ—　ｖｅｒｓｅ　Ｔｈｅｏｒｙ［Ｍ】．Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ，１９８４．　［９］Ｔｈｏｍｐｓｏｎ　Ｏ　Ｅ，Ｄｏｎａｌｄ　Ｄ　Ｄ，Ｈｏｕ　Ｙ．Ｔｈｅ　Ｉｌｌ－ｐｏｓｅｄ　Ｎａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ　Ｐｒｏｂ—　ｌｅｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｌｉｍｉｔｓ　ｏｆ　Ｒｅｔｒｉｅｖａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ａｎｄ　Ｏｃｅａｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９８６，３：６４３—　６４９．　［１０］Ｈｕａｎｇ　Ｈ　Ｌ，Ｓｍｉｔｈ　Ｗ　Ｌ，Ｗｏｏｌｆ　Ｈ　Ｍ．Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ｒｅｓｏｌｕ—　ｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｓｏｕｎｄｉｎｇ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｓ【Ｊ】＿Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，　１９９２，３１：２６５—２７４．　【１１】Ｓｍｉｔｈ　Ｗ　Ｌ，Ｗｏｏｌｆ　Ｈ　Ｍ，Ｆｌｅｍｉｎｇ　Ｈ　Ｅ．Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ　ｏｆ　Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｐｒｏｆｉｌｅｓ　ｆｒｏｍ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　Ｄｙｎａｍｉｃａｌ　Ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ［Ｊ］＿Ｊ　Ａｐｐｌ　Ｍｅｔｅｏｒ，１９７２，１１（１）：１１３—１２２．　［１２］Ｒｏｄｇｅｒｓ　Ｃ　Ｄ．Ａ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｅｒｒｏｒ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　Ｐｒｏｆｉｌｅ　Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ【Ｊ１．Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　Ｄｅｅｐａｒｋ，１９８７，１：２８５—２９７．　『１３］Ｃｏｎｒａｔｈ　Ｂ　Ｊ．Ｖｅｒｔｉｃｌ　Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｐｒｏ－　ｆｉｌｅｓ　Ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｆｒｏｍ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｒａｄｉａｔｉｏｎ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　［Ｊ】．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，１９７２，２９（７）：　］２６２－１２７２．　美国Ｂａｌｌ航空航天技术公司开始　、Ⅳ０ｒｌｄＶｉｅｗ一３卫星总装工作　据ｗｗｗ．ｓｐａｃｅｄａｉｌｙ．ｃｏｍ网站报道，美国　Ｂａｌｌ航空航天技术公司已经开始展开由Ｄｉｇｉ—　ｔａｌＧｌｏｂｅ公司研制的下一代商用遥感卫星——　ＷｏｒｌｄＶｉｅｗ－３卫星的总装工作。该卫星计划于２０１４　年中期发射升空。　ＩＮＦＲＡＲＥＤ（ＭＯＮＴＨＬＹ）／ＶＯＬ．３４，ＮＯ．７，ＪＵＬＹ　２０１３　目前，控制力矩陀螺（ＣＭＧｓ）和推进组件的　安装工作正在进行，ＩＴＴ　Ｅｘｅｌｉｓ公司负责研制的　成像传感器预计于２０１３年中期交付。在传感器　的安装与检验工作顺利完成后，整颗卫星的环　境测试计划于今年秋天开始进行。　ＷｏｒｌｄＶｉｅｗ一３卫星将可提供分辨率为３１　ｃｍ　的全色图像、分辨率为１．２４　ｉｎ的８波段多光谱　图像以及分辨率为３．７２　ｍ的８波段短波红外图　口岳桢干　ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａ１．ｓｉｔｐ．ａｃ．ｃｎ／ｈ

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民用航空卫星通信系统中的信道编码技术研究

作者：杨凡

来源：《科技资讯》2015年第17期

摘 要：民用航空卫星通信系统以卫星为中继站，使用机载设备将机上语音及数据信息转发到地面航空网络。民用航空一般使用铱星系统和海事卫星系统传输语音及数据信息。随着民用航空的发展，卫星通信不仅用于前舱安全通信，后舱的非安全通信也依赖卫星通信。在卫星通信中，受到自由空间损耗、噪声、多径、多普勒频移等影响，信号会出现较大的畸变，在功率受限的情况下，需要采用较强纠错能力的信道编码方法来信号降低误码率。该文主要介绍了适用于民航卫星通信系统的信道编码方案，并给出了卫星通信信道下的误码率性能。

关键词：卫星通信 信道编码

中图分类号：V271 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（b）-0023-02

随着国内民用航空系统的发展，卫星通信成为其不可缺少的一部分，中国民航局在《航空承运人运行中心（AOC）政策与标准》中规定，卫星通信是无线电语音通信的主要通信方式。卫星通信在世界上绝大多数地区内可用于空中交通服务（ATS）、航务管理、航空公司行政管理通信和航空旅客通信等。民用航空卫星通信系统以卫星为中继站，将机上语音及数据信息转发到地面航空网络。民用航空一般使用铱星系统和海事卫星系统传输语音及数据信息。由于卫星运行轨道距离地面几百、几千、甚至上万公里，因此覆盖范围远大于一般的微波通信系统。在卫星通信中，受到自由空间损耗、噪声、多径、多普勒频移等影响，信号会出现较大的畸变，在功率受限的情况下，需要采用较强纠错能力的信道编码方法来实现，将信号误码率降低。

1 现状

铱星系统为低轨卫星系统，卫星运行轨道高度为733米到785米，66颗卫星组成星座，覆盖了地区包括南北两极的全部区域，可支持的数据速率为4.8kbps（语音）和2.4kbps（数据），传输时延大于2.6ms。使用码率r=3/4，约束长度为7的卷积码作为前向纠错码。铱星系统轨道高度低，路径衰减小，传输时延短，便于减小卫星和终端的体积，成本低。

卫星通信工作原理

卫星通信是一种通过人造卫星进行通信传输的技术。它利用卫星作为中继站，将信号从发射站传输到接收站，实现了远距离、高质量的通信。

一、卫星通信的基本原理

卫星通信的工作原理可以分为三个主要步骤：上行链路、卫星传输和下行链路。

1.上行链路：在卫星通信中，上行链路是指信号从地面站向卫星传输的部分。用户在地面站发射信号，通过指定的天线将信号向上空发送。信号经过电离层进入太空，然后到达指定卫星。上行链路的频率一般比较低。

2.卫星传输：卫星接收到上行链路的信号后，将其放大并重新发射到地球上的其他区域。卫星利用特定的波束和频率进行传输，确保信号能够准确到达目标地点。卫星在传输过程中还可以进行频率的转换和多路复用，提高信号的传输效率和容量。

3.下行链路：下行链路是指信号从卫星传输到地面接收站的部分。接收站通过天线接收卫星发射的信号，并通过解调器对信号进行解码和还原。最终，用户可以通过设备来接收、处理和显示信号。

二、卫星通信的关键技术

卫星通信依赖于多项关键技术来实现高效、稳定的通信传输。 1.频段选择：卫星通信使用的频段一般分为C频段、Ku频段和Ka频段等。在频段选择时，需要综合考虑频段的传输性能、天线尺寸和成本等因素。

2.天线设计：卫星通信中的天线设计非常重要，它关系到传输过程中的信号强度和覆盖范围。天线的设计需要考虑到天线增益、波束宽度、指向精度和天线尺寸等因素。

3.调制解调：调制解调器是卫星通信中的关键设备之一。它可以将信号进行调制，将信息转换成适合卫星传输的形式。在接收端，解调器将信号解调，还原成原始的信息。

4.多路复用技术：为了提高卫星传输的效率，多路复用技术被广泛应用。通过将多个信号合并在一个信道中传输，可以有效提高信道利用率，减少传输成本。

三、卫星通信的应用领域

卫星通信在各个领域都有着广泛的应用，其中包括但不限于以下几个方面：

1.远程通信：通过卫星通信，可以实现远距离的通信传输，解决了地理位置限制的问题。例如，在海洋、沙漠等无法搭建地面站的地方，卫星通信提供了一种便捷、可靠的通信手段。