星座部署:低轨卫星通讯的复杂性
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doi:10.3969/j.issn.1003-3106.2023.09.027引用格式:王立民,安绍毅,覃智祥.低轨通信星座星间链路特点研究[J].无线电工程,2023,53(9):2196-2202.[WANGLimin,ANShaoyi,QINZhixiang.ResearchonCharacteristicsofInterSatelliteLinksinLEOCommunicationConstellations[J].RadioEngineering,2023,53(9):2196-2202.]低轨通信星座星间链路特点研究王立民1,安绍毅1,覃智祥2(1.中国电科网络通信研究院,河北石家庄050081;2.中国电子科技集团公司第三十四研究所,广西桂林541004)摘 要:随着全球宽带通信需求的增长,世界各国提出并建设了多种低轨通信星座,我国的卫星互联网系统也在紧张建设中,星间链路将是通信星座系统的重要组成部分。
为研究星间链路特点和建链需求,以极轨通信星座为例,从几何角度给出了星间链路指向角和距离的数值计算公式,分析了顺行轨道星间链路的变化规律,并进一步研究了异轨星间反向缝建链的特点。
研究结果表明,选取合适的星座参数,可以实现卫星跨反向缝的接续建链,从而保证反向缝两侧卫星之间始终存在可用的通信链路。
关键词:低轨通信星座;星间链路;反向缝;星座参数优化中图分类号:TN927.2文献标志码:A开放科学(资源服务)标识码(OSID):文章编号:1003-3106(2023)09-2196-07ResearchonCharacteristicsofInterSatelliteLinksinLEOCommunicationConstellationsWANGLimin1,ANShaoyi1,QINZhixiang2(1.AcademyforNetwork&CommunicationsofCETC,Shijiazhuang050081,China;2.The34thResearchInstituteofCETC,Guilin541004,China)Abstract:Withthegrowthdemandforglobalbroadbandcommunication,variousLEOcommunicationconstellationshavebeenproposedandconstructedbycountriesaroundtheworld.China sSatelliteInternetSystemisalsounderway,andintersatellitelinkswillbeanimportantpartofthecommunicationconstellationsystem.Inordertostudythecharacteristicsofintersatellitelinksandtherequirementsforbuildingchains,takingthepolarcommunicationconstellationasanexample,numericalcalculationformulasforthepointingangleanddistanceofintersatellitelinksareprovidedfromageometricperspective.Thevariationlawofforwardorbitinter satellitelinksisanalyzed,andthecharacteristicsofcrossseamchainbuildingarefurtherstudied.Basedontheresearchresults,itispossibletoachievecontinuouschainbuildingacrossthecrossseambyselectingappropriateconstellationparameters,therebyensuringthatthereisalwaysausablecommunicationlinkbetweensatellitesonbothsidesofthecrossseam.Keywords:LEOcommunicationconstellation;intersatellitelink;crossseam;constellationparameteroptimization收稿日期:2023-04-15基金项目:青年科学基金项目(62201533)FoundationItem:ProjectofNationalScienceFundforYoungScholarsofChina(62201533)0 引言空间中的卫星总是沿着固定轨道绕中心天体做周期性运动,一颗卫星通常难以满足对较大范围空间或者全球范围的可见任务需求。
《面向低轨通信星座的导航定位方法比对研究》篇一一、引言随着科技的不断进步,低轨通信星座在通信领域的应用越来越广泛。
然而,由于低轨卫星的特殊运行环境,其导航定位技术面临着诸多挑战。
为了更好地满足低轨通信星座的导航定位需求,本文将对比研究不同的导航定位方法,并探讨其优缺点及适用场景。
二、低轨通信星座概述低轨通信星座是指运行在地球低轨道上的卫星群,具有覆盖范围广、传输速度快等优点。
然而,由于卫星运行速度快、距离地球较近等因素,导致其导航定位难度较大。
因此,选择合适的导航定位方法对于低轨通信星座至关重要。
三、常见的导航定位方法(一)全球定位系统(GPS)GPS是目前应用最广泛的导航定位技术之一,其具有全球覆盖、全天候、高精度等优点。
然而,对于低轨通信星座而言,GPS的信号容易被地球遮挡,导致定位精度下降。
此外,GPS无法提供高动态环境下的精确导航信息。
(二)北斗导航系统北斗导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统,其与GPS具有相似的原理和特点。
在低轨通信星座的导航定位中,北斗系统同样面临信号遮挡和动态环境下的定位精度问题。
(三)基于多源信息融合的导航定位方法针对低轨通信星座的特殊环境,有学者提出了基于多源信息融合的导航定位方法。
该方法综合利用多种传感器(如惯性测量单元、光学测量装置等)以及卫星信号数据,通过数据融合算法实现高精度的导航定位。
这种方法可以弥补单一卫星导航系统的不足,提高低轨通信星座的导航定位精度和可靠性。
四、不同导航定位方法的比对研究(一)GPS与北斗系统的比较GPS和北斗系统在低轨通信星座的导航定位中各有优劣。
两者均具有全球覆盖、全天候等特点,但在信号遮挡和动态环境下的定位精度方面存在差异。
此外,北斗系统还具有国内自主可控的优势,可为国家安全提供有力保障。
因此,在建设低轨通信星座时,可综合考虑两者优势,形成互补的导航定位系统。
(二)基于多源信息融合的导航定位方法的优势与挑战基于多源信息融合的导航定位方法具有高精度、高可靠性等优点,可以弥补单一卫星导航系统的不足。
《面向低轨通信星座的导航定位方法比对研究》篇一一、引言随着科技的不断进步,低轨通信星座已成为全球范围内备受关注的重要领域。
它以其低延迟、广覆盖和低成本的优势,被广泛应用于全球互联网的接入服务、通信数据传输等方面。
而针对低轨通信星座的导航定位方法的研究也成为了当下热点之一。
本文将深入探讨目前主要的几种导航定位方法,并通过对比分析其性能与特点,以期为后续的研究和应用提供有益的参考。
二、低轨通信星座概述低轨通信星座指的是运行在近地轨道上的大量卫星组成的网络系统。
其特点是覆盖面广、时延小、建设成本相对较低,是当前通信技术的重要发展方向。
随着技术的进步,其将在互联网接入、远程数据传输等领域发挥越来越重要的作用。
三、面向低轨通信星座的导航定位方法1. 基于卫星导航系统的定位方法基于卫星导航系统的定位方法是最常见的导航定位方式之一,其通过接收来自卫星的信号进行定位。
对于低轨通信星座而言,这种定位方法需要多个卫星的信号同时接收和计算,以实现高精度的定位。
然而,由于低轨卫星的高度较低,其信号可能会受到多种因素的影响,如大气干扰、多径效应等,因此需要采取相应的算法和措施来提高定位精度。
2. 基于地面基站的定位方法基于地面基站的定位方法是通过地面基站与移动设备之间的信号交互进行定位。
对于低轨通信星座而言,可以借助地面基站对卫星进行跟踪和测量,进而实现卫星的导航定位。
这种方法具有较高的精度和可靠性,但需要大量的地面设备和基础设施建设。
3. 基于星间链路的导航定位方法基于星间链路的导航定位方法是通过卫星之间的相互测量来实现的。
该方法无需依赖地面设备,适用于大规模的卫星网络系统。
对于低轨通信星座而言,星间链路可以提供更为稳定和可靠的导航定位信息,同时减少了地面设备的依赖和复杂性。
四、各导航定位方法的比对研究本文将基于上述三种导航定位方法进行比对研究。
首先,基于卫星导航系统的定位方法在定位精度和稳定性方面表现出色,但其容易受到大气干扰和多径效应的影响。
国内低轨星座计划流程
国内低轨星座计划的流程可以大致分为以下几个步骤:
1. 计划立项:确定低轨星座计划的目标和任务,并制定详细的计划方案。
这包括确定卫星数量、轨道类型、通信技术等。
2. 卫星设计与制造:根据计划方案,进行卫星的设计和制造。
这包括卫星结构设计、载荷设计、通信系统设计等。
同时,需要进行卫星的制造、组装和测试。
3. 发射准备:卫星制造完成后,需要进行发射准备工作。
这包括与发射服务提供商协商,确定发射时间和发射方式,并进行相关手续的办理。
4. 发射和部署:根据计划,将卫星送入预定的轨道。
这通常通过火箭发射来实现。
发射后,卫星需要进行自检和部署,确保正常工作。
5. 通信网络建设:卫星部署完成后,需要建设相应的地面站和通信网络。
这包括地面站的建设、通信设备的安装和调试等工作。
6. 运营和维护:卫星成功部署后,需要进行运营和维护工作。
这包括卫星的姿态控制、信号传输、故障排除等。
同时,需要进行数据收集和分析,并根据需要进行卫星的更新和维护。
7. 扩展与升级:根据需求和技术发展,可以考虑对低轨星座计划进行扩展和升级。
这包括增加卫星数量、改进卫星性能、扩大通信覆
盖范围等。
以上是国内低轨星座计划的一般流程,具体流程可能会根据项目的特点和要求略有不同。
星座协同:低轨卫星通讯的联合任务近年来,随着科技的不断发展和进步,人们对于通讯技术的要求也越来越高。
尤其是在偏远地区和海洋上,传统的通讯方式往往存在很大的限制。
为了满足人们对更广泛、更快速通讯的需求,低轨卫星通讯逐渐成为了一种被广泛关注和研究的技术。
而在低轨卫星通讯中,星座协同则是一项至关重要的联合任务。
首先,我们需要了解低轨卫星通讯的基本原理。
低轨卫星通讯系统通常由多颗卫星组成,这些卫星分别位于地球的不同轨道上。
这种分布在不同轨道上的卫星系统被称为星座。
星座中的卫星可以通过相互间的通讯来传递信息,实现全球范围内的覆盖。
由于每颗卫星的轨道都是固定的,因此在星座中的卫星数量足够多的情况下,通讯延迟可以得到极大的降低。
然而,要实现一个星座系统并非易事。
不同轨道上的卫星之间需要高效的通讯连接以及卓越的协同工作,这就需要星座协同来保证整个系统的正常运行。
星座协同涉及到的问题非常复杂,包括卫星之间的数据交换、通讯链路的规划和管理以及信息传输的优化等等。
要解决这些问题,需要依靠先进的技术手段和高效的管理方法。
首先,星座协同需要依赖先进的通讯技术,比如光纤通讯和无线传感技术等。
这些技术可以提供更大的数据传输带宽和更迅捷的传输速度,从而确保星座中的卫星能够高效地传递信息。
其次,星座协同还需要依靠强大的计算和控制系统来实现卫星之间的协同工作。
通过这些系统,卫星可以动态地调整自身的位置和状态,以保持与其他卫星的通讯链路正常连接。
同时,这些系统还可以对卫星之间的信息传输进行优化和调度,提高传输的速度和质量。
此外,星座协同还需要进行定期的维护和优化工作,以确保星座系统能够持续稳定地运行。
这包括对卫星的状态和性能进行监测和评估,及时发现并解决可能出现的故障或问题。
同时,还需要对通讯链路和信息传输进行不断优化和改进,以适应不断变化的通讯需求。
星座协同作为低轨卫星通讯的关键任务,不仅需要先进的技术支持和高效的管理方法,同时还需要多领域的合作与共享。
卫星通讯的未来:低轨卫星与高轨卫星未来的卫星通讯领域正迎来一场革命性的变革,这场变革由低轨卫星和高轨卫星之间的竞争所引发。
随着技术的进步和成本的降低,低轨卫星将逐渐取代传统的高轨卫星,成为卫星通讯的主要选择。
对比于高轨卫星,低轨卫星具有明显的优势。
首先,低轨卫星的轨道高度较低,通讯时延更低,能够实现实时通讯,极大地提高了通讯的速度和质量。
其次,低轨卫星数量可以灵活调整,可以组成卫星星座,实现全球覆盖。
与传统高轨卫星需要稳定的轨道和复杂的轨道维持相比,低轨卫星由于数量众多,即使有一些卫星出现故障,整个星座的通讯系统仍然可以正常运行。
再次,低轨卫星的制造成本较低,发射成本也相对较低,这使得低轨卫星通讯成为商业化应用的理想选择。
然而,低轨卫星也存在一些挑战和问题。
首先,低轨卫星通讯需要大规模的卫星组网,这对于卫星制造商和运营商来说都是巨大的挑战。
其次,低轨卫星的寿命较短,通常只有几年甚至更短,这要求制造商需要更频繁地进行卫星维护和更新,加大了运营成本。
再次,低轨卫星需要大量的发射任务,对于发射能力有较高的要求,这也限制了低轨卫星的发展速度。
相对于低轨卫星,高轨卫星的主要优势在于通讯范围广,覆盖面积大。
高轨卫星通信可以实现覆盖整个地球,而低轨卫星需要数量庞大的星座才能实现相同的覆盖范围。
此外,高轨卫星的寿命也相对较长,可以达到十年甚至更长时间。
然而,高轨卫星通讯受制于信号传输距离的限制,通讯时延较大,无法实现实时通讯。
而且,高轨卫星的制造和发射成本较高,对于商业化应用来说,成本压力较大。
综上所述,低轨卫星和高轨卫星各有优劣,两者在卫星通讯领域都有着重要的作用。
随着技术的不断进步和成本的降低,低轨卫星有望逐渐取代高轨卫星成为主导地位,成为未来卫星通讯的主要选择。
但是,高轨卫星仍然在某些特定场景下具有不可替代的优势,例如军用通讯和科学探测等领域。
值得一提的是,除了低轨卫星和高轨卫星,近年来还出现了一种新型卫星通讯技术——光纤卫星。
低轨通信卫星星座的建设与构想作者:张有志来源:《计算机与网络》2020年第17期摘要:随着航天产业的发展,基于低轨星座的通信、导航、遥感等方面的应用规划方案日益增多,尤其是通信卫星星座的建设炙手可热,而我国由于受限于特殊国情和国际政治环境等因素,在低轨通信卫星星座方面发展缓慢。
鉴于此,在对比和总结国外各类低轨通信卫星星座的构成和发展演进情况基础上,提出了低轨通信卫星星座系统的建设和发展方向建议,并对星座建设过程中可能存在的一些问题进行了简要论述。
关键词:低轨通信星座;星座建设;多功能融合;天地一体化中图分类号:TN927文献标志码:A文章编号:1008-1739(2020)17-70-40引言相较于地球同步轨道上的通信卫星,研发和部署位于低地球轨道上的通信卫星有着诸多优势,例如轨道高度降低带来的低通信时延,以及卫星体积和重量降低带来的低研发成本和低发射部署成本等优点。
目前,国内外低轨卫星星座系统的建设工作在如火如荼地开展,且多集中在通信系统领域。
早期的低轨通信卫星星座系统充分利用卫星覆盖不受地理和距离限制的特点,主要用于满足地面移动通信网络不发达地区,以及空域和海域作业时的个人移动通信需求服务等。
近年来,随着互联网的发展和地面通信网络的建设,低轨卫星在宽带接入、导航增强和卫星物联网等领域的应用也在不断探索和发展。
我国低轨卫星通信由于受到国内发达地面移动通信系统的挑战,以及国际关系和地缘政治等因素的影响而发展缓慢。
面对如今宽带通信的快速发展,从满足人民日益增长的美好生活需要和国家战略安全考虑,亟需加快我国低轨通信卫星星座的建设和发展。
1低轨通信卫星星座发展现状1.1典型通信卫星星座的发展上世纪末和本世纪初,国外涌现了一批低轨通信卫星星座系统,典型的包括铱星(Iridium)、轨道通信(ORBCOMM)及全球星(GlobalStar)等。
以铱星为例,1987年在汽车电子和通信电子领域处于绝对领先地位的摩托罗拉公司,正式提出了在太空建立铱星系统进行全球网络覆盖的概念,于1998年完成建设并开始运营。
美国“星链”低轨星座军事应用前景探析
杨广华;王强;陈国玖;秘倩
【期刊名称】《中国航天》
【年(卷),期】2022()9
【摘要】低轨卫星星座是指由大量(通常为数百或数千甚至上万颗)低轨道小型卫星组成的卫星系统。
相对于中高轨卫星而言,低轨卫星具有发射成本低、距离地面近、传输时延短、路径消耗小、数据传输率高等优势,但单星覆盖范围小,星间切换频度高,因而卫星管理和控制更为复杂:从20世纪90年代以来,低轨星座开始发展,业界
相继提出多个低轨道互联网星座的概念,以“铱”星系统和“全球星”系统为主要
代表,全球卫星通信得到逐步发展:近年来,随着航天科技和电子信息技术的进步.
【总页数】4页(P60-63)
【作者】杨广华;王强;陈国玖;秘倩
【作者单位】军事科学院系统工程研究院;军事科学院战略评估咨询中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN9
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1.浅谈低轨星座通信系统及其军事应用
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轨通信卫星及其军事应用综述
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低轨大型星座分布式数据接收资源调度方法
任勃;朱志诚;宋建国;袁辉
【期刊名称】《电讯技术》
【年(卷),期】2024(64)6
【摘要】许多监视与早期预警应用通过具备高时效性的对地观测数据实现。
低轨大型星座观测数据接收任务调度的主要挑战是卫星数量大,中心化资源调度冲突消解面临困难。
为此,提出一种新的分布式数据接收资源调度方法。
首先,基于星间与星地链路融合构建卫星与地面设备之间的分布式传输链路,在卫星、设备、链路组成的无向网络图中,计算数据下传任务期间分布式链路的最短路径及其持续时长;其次,针对由每个设备的最短路径时间窗口合并构成的集合,利用Q学习方法求解数据接收完成率的优化问题。
仿真测试结果表明,在典型的数据接收场景下,采用Q学习求解的数据接收完成率优于“先可见先跟踪”的基准资源调度方法,提升接近1%;与仅使用境内地面站的数据接收资源调度相比,数据接收完成率提升超过50%。
【总页数】6页(P887-892)
【作者】任勃;朱志诚;宋建国;袁辉
【作者单位】宇航动力学国家重点实验室;西安卫星测控中心
【正文语种】中文
【中图分类】V19
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最近几年,随着O3b 运营和一网星座的推进,低轨通信星座再次成为商业航天界的热潮。
受此影响,国内也提出了一批低轨星低轨宽带星座一场有进无退的冒险+ 梁艳 郭朝晖都有强大的信息或者航天产业企业集团,并不是说说而已。
其中三个规模最大的星座特别值得注意。
可以发现,铱卫星公司即使低价获得了前铱星公司的资产,包括完整的低轨星座和地面设施,以及成熟的用户终端设计和有关专利,也还处在负债经营之中。
投身于低轨道宽带通信卫星业务,这是一条开弓没有回头箭的不归路。
表1 在轨及计划中的国外低轨通信星座一览名称星数制造商星重推出时间业务启动时间轨道高度带宽频段星间链路现状铱星66颗+9颗备份泰雷斯•阿莱尼亚和轨道ATK860 kg20092018780km 1.4Mbit/sL (1–2 GHz)Ka (26.5–40 GHz)23GHz30颗在轨波音2956颗波音不详2016批准后6年1200km宽带V (40–75 GHz)无LeoSat78-108颗泰雷斯•阿莱尼亚1250 kg201520221400km高通量Ka (26.5–40 GHz)光通信2019首射一网648颗+252备份一网与空客联合企业150 kg201520191200km共10Tbit/s,单星10Gbit/sKu (12–18 GHz)Ka (26.5–40 GHz)无星链一期4425颗+备份太空探索技术公司不详201520241110-1325km宽带Ku (12–18 GHz)Ka (26.5–40 GHz)光通信2018年首射三星4600颗不详不详201520281500km每月200-GB总流量V (40–75 GHz)22.55–190GHzO3b27颗泰雷斯•阿莱尼亚和波音700 kg200820148000km电信港用户1Gbit/s Ka (26.5–40 GHz)无20颗在轨TelesatLEO117颗以上空客和劳拉不详201620211000–1248千米光纤等级Ka (26.5–40 GHz)光通信2018年首射表2 铱卫星公司2013-2017年主要财务数据(单位:百万美元)2013 2014201520162017总营业收入 382.6 408.6 411.4 433.6448.0服务总收入 292.1 309.4 317.0 334.8349.7用户设备销售收入 73.3 78.2 73.6 74.277.1工程和支持服务收入 17.3 21.0 20.7 24.621.2净利润 62.5 75.0 7.1 111.0233.9调整后的净利润 62.5 75.0 94.2 111.0233.9运营EBITDA 201.1 216.5 234.0 254.2265.6 OEBITDA利润率 52.6% 53.0% 56.9% 58.6%59.3%用户数量 664,000 739,000 782,000 850,000969,000现金支出 403.5 441.1 494.8 405.7400.1净债务 695.2 733.0 1041.8 1254.31455.6表3 铱卫星公司2013-2017年资产平衡表(千美元)20172016201520142013总流动资产411072516,770481718573,113369,558总资产3,782,0513,499,6253,0711742,773,2372,179,760长期负债合计19713562,072,6731740,8391439,0231138,766总所有者权益1596,4691343,7581228,7211231864939,495表4 铱卫星公司2016和2017年现金流对比(百万美元)20172016变化运营活动带来的净现金259.6225.234.4用于投资活动的净现金(372.7)(242.4)(130.3)融资活动带来的净现金16.9224.2(207.3)表7 铱卫星公司设施分布模式上,都最为接近国内企业倡议中的低轨宽带星座,因此用铱星来作为参照物,考察相关经济指标,是比较合理的。
国外新兴低轨通信星座发展态势分析宋海丰【期刊名称】《国际太空》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】6页(P17-22)【作者】宋海丰【作者单位】中国空间技术研究院【正文语种】中文近年来,全球低轨通信星座领域发展有持续加速的态势,尤以“一网”(OneWeb)计划为代表的宽带星座项目建设不断推进、业务合作稳步拓展、商业模式不断创新,将与地面通信技术领域的换代升级相联合,引领一场信息基础设施的巨大变革,产生深远的影响,值得关注和分析。
1 全球低轨通信星座竞争步入爆发前夜低轨通信领域火热程度已达历史新高20年来,低轨通信星座领域历经深刻调整与变革,逐步走出20世纪末的失败困境,从2014年开始快速回潮并保持了各个维度的高位增长态势。
据不完全统计,近3年,全球已提出了数十个星座计划,且这一数字仍在逐年迅速攀升。
星座规模方面也发生了质的飞跃,与“铱”(Iridium)卫星、“全球星”(Globalstar)等传统星座的数十颗相比,包括一网公司(OneWeb)、波音公司(Boeing)、美国太空探索技术公司(SpaceX)、韩国三星公司(Samsung)等在内的多个星座计划都达到了数千颗卫星量级,仅SpaceX公司的4000余颗卫星总发射质量就将达到1708t,将超过历史上发射的所有低地球轨道(LEO)通信卫星质量之和;发展主体越来越多,绝大多数的星座计划都由新兴初创公司提出,为传统行业引入了新的发展模式和理念,也吸引了大规模投资,一网公司和SpaceX公司两个星座项目获得的投资规模已超过20亿美元,未来预计的总投资额将分别达到300亿美元(据最新公布计划)和100亿美元。
在各界力量的持续推动下,新一轮低轨星座发展从概念和构想开始迈入实质性建设阶段。
即将发射的“全球星”卫星星座典型低轨通信星座情况星座计划一网公司 SpaceX公司低轨卫星公司(LeoSat)波音公司电信卫星公司(TeleSat)卫星数量/颗 882(第一代)4425(第一代)78~108 117轨道高度/km 1200①1110②1275③13251400①970②1030③1082①1000②1284卫星质量/kg <150 386 ~1250 不详不详业务频段 Ku Ka Ku V Ka星座容量/(Tbit/s) 10 近100 2 不详不详应用领域宽带宽带宽带宽带宽带工程进度试验卫星投产卫星工厂开建技术验证星发射成功方案设计争取融资方案设计计划转手技术验证星成功发射1颗宽带成为新兴星座计划的主角力场与20世纪末卫星通信行业热衷于构建天基泛在移动通信蓝图不同,新一轮星座浪潮将绝大多数资本力量吸引至宽带通信领域,无论口号是“为了另外三十亿人”(O3b)、“同一个世界、同一个网络”(OneWeb),还是“连接全世界”(Connecting the World),本质都在于为更多用户提供高速互联网接入。
星座编码在通信系统中的应用研究第一章引言星座编码是一种常见的数字调制技术,广泛应用于现代通信系统中。
它通过将数字信号映射到一组符号中,来实现对信号的传输。
该技术具有高效性、灵活性和可靠性等优点,因此被广泛应用于卫星通信、移动通信、无线电频谱管理等领域。
本文主要探讨星座编码在通信系统中的应用研究。
第二章星座编码的基本原理星座编码是数字调制技术的一种形式,它将数字信号映射到一组符号中。
这些符号通常表示为星座上的点,因此被称为星座点。
星座点的位置和数量取决于编码方式和调制方案。
例如,16QAM (16进制正交振幅调制)使用4位二进制码将信号映射到16个星座点上,其中每个点代表一个符号。
星座图如图1所示。
图1 16QAM星座图星座编码主要包括两个过程:映射和符号调制。
映射过程是将离散数字信号映射到星座点上的过程。
符号调制是将星座点上的符号调制成连续的模拟信号。
其中,最常见的星座编码方式包括4QAM、16QAM、64QAM和256QAM等。
这些星座编码方式的差异在于星座点的数量和间隔。
第三章星座编码在通信系统中的应用星座编码在通信系统中的应用非常广泛,其主要应用领域包括卫星通信、移动通信、无线电频谱管理等。
以4G移动通信为例,在4G系统中,星座编码主要用于物理层的数据传输和控制信息传输。
移动通信系统采用星座编码技术,可以有效地利用无线电频谱资源,提高数据传输速率和传输可靠性。
星座编码在卫星通信系统中的应用也很广泛。
对于低轨卫星通信系统来说,由于信号距离较近,信号传输过程中的通道噪声和干扰较大,采用星座编码可以减小信号传输过程中的误码率。
对于地球同步轨道卫星通信系统来说,使用星座编码可以提高数据传输速率和传输容量。
星座编码在无线电频谱管理中也有广泛应用。
在频谱管理中,星座编码可以用于频率调制、频率扫描和信号检测等方面。
利用星座编码技术,可以更加精准地识别和管理各种无线电信号,从而提高频谱利用效率和管理效率。
星座建设:低轨卫星通讯的挑战从远古时代的信鸽传书到现代的互联网通信,人类一直在不断探索和发展着通信技术。
近年来,低轨卫星通讯技术逐渐崭露头角,成为了解决全球通信难题的新方案。
但是,要实现星座建设并让其正常运行,仍然面临着诸多挑战。
首先,星座建设需要解决的一个重要问题是卫星部署。
通信星座通常由数十个或数百个卫星组成,这些卫星需要在空间中按照规定的轨道进行精准部署。
然而,卫星部署涉及到复杂的轨道设计和卫星的精确定位,需要充分考虑地球的引力、空间碎片和其他卫星的干扰等因素。
只有确保每颗卫星的位置和运动轨迹都符合要求,才能实现整个星座的高效运行。
其次,低轨卫星通讯还需要解决大规模网络管理的问题。
星座建设所构建的卫星网络规模巨大,需要实现对数百颗卫星的监控和控制。
这就需要对网络进行动态管理,确保卫星之间的通信链路稳定,并及时检测和解决网络中的异常情况。
而这个过程中,如何保证数据传输的稳定性和实时性,成为了又一个重要的难题。
另外,低轨卫星通讯还需要克服地面通信站的限制。
目前,大多数星座通信系统都需要依赖地面基站与用户进行连接。
然而,地面基站的覆盖范围有限,特别是在偏远地区或海洋中,信号覆盖会受到局限。
因此,如何构建更为完善的地面通信基础设施,并解决覆盖范围的问题,是星座建设亟需解决的一大难题。
此外,低轨卫星通讯还需要面对能源供应和环保方面的挑战。
卫星通信需要长时间在太空中运行,因此能源供应的问题变得尤为重要。
如何解决卫星能源供应问题,提高能源利用效率,并尽量减少对地球环境的影响,是星座建设面临的又一个难题。
最后,低轨卫星通讯还需要兼顾信息安全和隐私保护的问题。
在星座建设中,海量的用户数据将通过卫星传输,因此信息安全问题必须得到高度重视。
如何确保通信不会被黑客入侵或敏感数据不被泄露,同时保护用户的个人隐私,是星座建设亟需解决的一大挑战。
要克服以上挑战,推动星座建设走向成功,需要各方共同努力。
科研机构和企业需要加大研发力度,投入更多资源进行技术创新和突破。
第44卷第1期航天返回与遥感2023年2月SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING93低轨大型遥感星座发展现状及其关键技术柯知非黄石生李玉良乔凯滕飞阮航王晓婷魏楚奇马星亮(北京跟踪与通信技术研究所,北京100094)摘要近年来,低轨大型遥感星座计划发展迅速,高频次、低成本、弹性高的大型低轨遥感星座系统成为了各国争相发展的技术。
文章概述了Flock、Capella、BlackSky Global、Lemur-2、NewSat等低轨大型遥感星座的发展现状,以及中国大型遥感星座的基本情况;在此基础上,分别从遥感星座涉及的通信网络、自主协同、星座部署、星座管控、信息处理等5个方面,就低轨大型遥感星座涉及到的多载荷任务协同、星上自主任务规划、快速响应调度、星箭一体化设计、卫星星座构型设计、星座智能管控、遥感图像数据融合、星座数据处理等关键技术进行了总结分析,并对未来的发展趋势进行了阐述。
关键词低轨星座遥感卫星星间通信卫星任务规划星座部署卫星信息处理中图分类号: P151文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2023)01-0093-09DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2023.01.010Research on the Development Status and Key Technologies of LargeLEO Remote Sensing ConstellationsKE Zhifei HUANG Shisheng LI Yuliang QIAO Kai TENG Fei RUAN Hang WANG XiaotingWEI Chuqi MA Xingliang(Beijing Tracking and Communication technology Institute, Beijing 100094, China)Abstract In recent years, the large LEO remote sensing constellation project has developed rapidly. With high frequency, low cost and high flexibility, the large LEO remote sensing constellation system has become a technology that countries are competing to develop. Firstly, the development status of LEO large remote sensing constellations such as Flock, Capella, Blacksky Global, Lemur-2, Newsat and the basic overview of China's large remote sensing constellations are summarized. On this basis, from the five aspects of communication network, remote sensing monitoring, constellation deployment in management and control, and information processing involved in the remote sensing constellation, the technologies involved in the LEO large-scale remote sensing constellation, such as multi payload task coordination, on-board autonomous task planning, rapid response scheduling, satellite rocket integration design, satellite constellation configuration design, constellation intelligent management and control, remote sensing image data fusion, constellation data processing, are summarized and studied, and its research direction is described.Keywords LEO constellation; remote sensing satellite; intersatellite communication; satellite scheduling; constellation deployment; information processing on satellite收稿日期:2022-08-24基金项目:高分辨率对地观测系统重大专项(GFZX040412)引用格式:柯知非, 黄石生, 李玉良, 等. 低轨大型遥感星座发展现状及其关键技术[J]. 航天返回与遥感, 2023, 44(1): 93-101.KE Zhifei, HUANG Shisheng, LI Yuliang, et al. Research on the Development Status and Key Technologies of Large94航天返回与遥感2023年第44卷0 引言当前遥感技术为国土、应急、减灾、环保、水利、农业、气象等多个领域提供了重要应用,世界各国各行业对航天遥感应用的需求日益增加,推动了商业遥感卫星应用的不断发展。
关于低轨卫星通信的分析及我国的发展建议一、本文概述随着科技的不断进步和全球化的深入发展,通信技术作为连接世界的纽带,其重要性日益凸显。
低轨卫星通信作为现代通信技术的一种重要形式,具有覆盖广、容量大、时延小等诸多优势,正逐渐成为全球通信领域的研究热点。
本文旨在深入分析低轨卫星通信的基本原理、技术特点、应用领域以及发展趋势,同时结合我国在该领域的实际发展情况,提出具有针对性的发展建议。
通过对低轨卫星通信技术的全面探讨,本文期望能为我国在该领域的研发和应用提供有益的参考和启示,推动我国低轨卫星通信技术的持续创新与发展,为构建全球通信网络、促进信息社会的深入发展贡献力量。
二、低轨卫星通信的技术原理与特点低轨卫星通信,即利用位于地球低轨道(通常在500公里至2000公里高度)的卫星进行通信的技术,是近年来快速发展的通信技术之一。
其技术原理主要基于无线电波在地球与卫星之间的传输,通过卫星的中转,实现信息的远距离、大范围、高速传输。
覆盖范围广:低轨卫星由于其轨道高度较低,使得其信号覆盖范围更广,能够实现全球覆盖,特别是在偏远地区和海洋上,更能体现出其独特的优势。
传输延迟低:由于低轨卫星距离地面较近,信号传输路径短,因此传输延迟较低,这对于实时性要求高的通信应用,如远程医疗、在线教育等,具有重要的价值。
容量大、速率高:低轨卫星通信系统通常采用高频谱效率的信号处理技术,能够提供大容量的数据传输,同时实现高速率的通信。
灵活性高:低轨卫星通信系统可以根据需求快速部署和调整,对于突发事件或临时需求,可以快速提供通信服务。
低轨卫星通信也面临着一些挑战,如卫星的制造成本、发射成本、运营维护成本等都相对较高,由于卫星数量众多,如何进行有效的频谱管理和干扰协调也是一个需要解决的问题。
低轨卫星通信以其独特的优势,正在逐渐成为全球通信的重要组成部分。
对于我国来说,积极发展和布局低轨卫星通信,不仅有助于提升我国的通信能力,也是实现全球通信覆盖、促进经济社会发展的重要途径。
《面向低轨通信星座的导航定位方法比对研究》篇一一、引言随着现代通信技术的飞速发展,低轨通信星座系统在提供全球覆盖、高带宽和低延迟的通信服务方面发挥着越来越重要的作用。
然而,对于这样的系统,精确的导航定位技术是确保其高效运行的关键。
本文旨在对比研究面向低轨通信星座的导航定位方法,分析各种方法的优劣,为实际的应用提供理论依据和技术支持。
二、低轨通信星座概述低轨通信星座是指一组低地球轨道卫星组成的通信网络。
这些卫星距离地球表面几百公里至数千公里,能够提供全球覆盖、高带宽和低延迟的通信服务。
然而,由于卫星的高速运动和复杂的轨道环境,对导航定位技术提出了极高的要求。
三、导航定位方法概述目前,面向低轨通信星座的导航定位方法主要包括基于星间链路的方法、基于地面增强的方法和基于多源信息融合的方法。
下面我们将逐一介绍这些方法。
(一)基于星间链路的方法这种方法主要通过卫星之间的相互观测和信号传输来实现导航定位。
其优点是精度高、自主性强,但需要卫星之间有稳定的星间链路,且受卫星运动和轨道环境的影响较大。
(二)基于地面增强的方法这种方法主要通过地面基站对卫星进行定位和校正。
其优点是稳定性好、可靠性高,但需要地面基站的广泛覆盖和精确的校准系统。
(三)基于多源信息融合的方法这种方法通过融合多种传感器和多种信息源的数据来实现导航定位。
其优点是能够充分利用各种信息源的优势,提高定位精度和稳定性,但需要解决多源信息融合的算法和模型问题。
四、方法比对研究下面我们将对上述三种方法进行比对研究。
(一)精度与稳定性比较在精度方面,基于星间链路的方法具有较高的精度,但由于卫星运动和轨道环境的影响,其稳定性相对较差。
基于地面增强的方法稳定性较好,但可能受到地面基站覆盖范围和校准系统精度的限制。
而基于多源信息融合的方法可以充分利用各种信息源的优势,具有较高的精度和稳定性。
(二)自主性与可靠性比较在自主性方面,基于星间链路的方法具有较高的自主性,不需要依赖地面基站或其他卫星的支持。
低轨互联网星座发展研究
吴树范;王伟;温济帆;吴岳东
【期刊名称】《北京航空航天大学学报》
【年(卷),期】2024(50)1
【摘要】近年来,随着互联网用户激增,SpaceX、OneWeb等创新型企业纷纷计划打造低轨互联网星座,引发全球低轨卫星互联网星座的发展热潮。
因此,研究国内外
低轨互联网星座的发展情况及当前面临的技术难题有着很重要的意义。
基于此,介
绍了国外具有代表性的3个低轨互联网星座计划(Starlink、OneWeb、Lightspeed)及国内星座的最新发展情况;根据低轨互联网星座的特点,着重分析了
低轨互联网星座面临的五大技术挑战:星座相对运动演化预报、星座自主导航与定轨、星座构型重构的路径规划、星座自组织协同构型控制、星座通信与网络服务;
根据当前低轨互联网星座的发展趋势,对中国在低轨互联网星座的发展给出了建议。
【总页数】11页(P1-11)
【作者】吴树范;王伟;温济帆;吴岳东
【作者单位】上海交通大学航空航天学院
【正文语种】中文
【中图分类】V221.3;TB553
【相关文献】
1.低轨互联网星座业务发展趋势分析
2.考虑燃料消耗均衡性的低轨通信星座在轨星座构型重构方法研究
3.低轨卫星互联网星座试验星生产模式研究
4.面向低轨互联网星座的频率干扰仿真研究
5.电推进在低轨空间互联网巨型星座的应用研究
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星座部署:低轨卫星通讯的复杂性低轨卫星通讯作为现代通信领域的新兴技术,正日益引起人们的关注。
为了实现真正的全球覆盖,星座部署成为低轨卫星通讯的必然选择。
然而,星座部署的复杂性不容小觑。
本文将从多个角度分析低轨
卫星通讯的星座部署问题。
首先,星座间的连通性是星座部署中需要解决的首要问题。
在一个
完整的星座中,每颗卫星都需要与其他卫星建立连通,以实现信息的
传递和共享。
然而,由于卫星数量众多,连通网络的建立变得十分复杂。
工程师们需要考虑卫星之间的距离、角度、速度等多种因素,以
确保连通网络的稳定和高效运行。
其次,星座的轨道设置也是星座部署中的关键问题。
低轨卫星通讯
的优势之一是其较短的延迟,使其成为一种理想的通讯方式。
然而,
在星座的轨道设置中,如何平衡卫星覆盖范围和延时以及轨道稳定性
之间的关系,是一个具有挑战性的问题。
不同轨道参数的选择将直接
影响星座的性能和可靠性。
因此,工程师们需要进行精确的计算和分析,以找到最佳的轨道设置方案。
此外,星座的规模和卫星布局也是星座部署中需要考虑的重要因素。
星座规模的确定需要对通信需求和资源投入进行充分评估。
当决定星
座中卫星的数量时,不仅需要考虑全球覆盖的需求,还需要考虑卫星
之间的互相干扰问题。
如果卫星过多,不仅会浪费资源,还会增加星
座管理和维护的复杂性。
而如果卫星过少,可能无法实现全球覆盖的
目标。
因此,在星座布局中找到合适的卫星数量和布局方式至关重要。
另外,星座部署还面临着空间碎片问题。
随着卫星数量的增加,空
间碎片的产生也日趋严重。
这些碎片会对其他卫星和空间站构成威胁,甚至可能引发连锁反应。
因此,如何有效地管理和清理空间碎片,保
持星座的安全运行,也是星座部署中亟待解决的问题之一。
综上所述,低轨卫星通讯的星座部署是一个复杂而繁琐的过程,涉
及到星座间的连通性、轨道设置、规模和布局以及空间碎片等多个方面。
工程师们需要进行全面的计划和设计,以确保星座能够稳定、高
效地运行,并实现全球覆盖的目标。
随着技术的不断进步,相信低轨
卫星通讯的星座部署问题将会得到更好的解决,为人们带来更加便捷
和可靠的通讯体验。