机载互联网的卫星通信实现方式分析和展望

小卫星激光通信终端技术现状与发展趋势发布时间：2021-07-13T06:31:13.852Z 来源：《现代电信科技》2021年第6期作者：张杰楠[导读] 各类卫星通信网络计划和星座实施，带动了卫星高速数据通信技术的快速发展。

（华讯方舟科技有限公司广东省深圳市 518000）摘要：与传统的卫星微波通信相比，卫星激光通信具有通信速率高、抗干扰能力强、保密性好以及激光终端体积小、重量轻和功耗低等优点。

因此，激光通信已经成为卫星通信的重要发展方向之一。

随着航天技术的不断发展以及商业航天活动日益增加，对小卫星组网通信的应用需求愈加迫切，并以此为动力极大地促进了小卫星激光通信终端技术的发展。

美国、法国、德国、日本等对小卫星激光通信终端所涉及到的关键技术和核心器件进行了全面研究，先后开展了多次在轨试验验证。

小卫星激光通信终端技术逐渐成熟，目前已达到工程应用水平。

通过对小卫星激光通信终端技术研究现状梳理和总结，分析了小卫星激光通信终端中涉及的关键技术，可以为我国在该领域的技术发展提供借鉴，进一步促进我国小卫星激光通信技术的快速发展和工程应用。

关键词：小卫星；激光通信；现状；发展趋势引言近年来，国际上以OneWeb、StarLink等为代表，国内以“鸿雁”、“行云”等星座计划为代表的新兴低轨卫星通信星座迅猛发展，利用其可覆盖全球及低延时等突出特点，与地面网络争夺互联网入口。

美国、欧洲、日本等国家和组织的卫星数据中继系统的规模化使用，促使高轨卫星通信系统快速发展，利用高轨卫星良好的覆盖能力，有效实现全球区域数据中继和回传；中国电科集团发起的天地一体化信息网络计划利用高轨卫星的覆盖特性及低轨卫星的低延时接入特性，构建高/低轨混合的一体化卫星通信网络。

各类卫星通信网络计划和星座实施，带动了卫星高速数据通信技术的快速发展。

1国内发展现状我国紧追国外技术发展步伐，在空间激光通信方面取得了众多成就，为发展小卫星激光通信技术奠定了基础。

Inmarsat系统在海事通信中的应⽤及对其的展望（浙江海洋学院）原创Inmarsat系统在海事通信中的应⽤及对其的展望摘要：Inmarsat卫星通信系统能为海上航⾏的船舶或其他移动电台提供有效的通信服务，其通信覆盖范围⼴、通信容量⼤、传输稳定，同时具备全球全天候通信、传输质量⾼。

传输迅速等优点。

本⽂简要介绍了Inmarsat系统的组成，⼯作原理和通信业务等。

关键字：Inmarsat 移动卫星通信⼀．Inmarsat系统概述1.1 Inmarsat组织Inmarsat组织是⼀个提供全球范围内移动卫星通信的政府间合作机构，即国际移动卫星组织（最早称国际海事卫星组织，英⽂简称Inmarsat）。

Inmarsat于1979年成⽴国际组织，直接成员国89个，总部在伦敦，建⽴的初期宗旨是为海上⽤户提供遇险安全通信和常规卫星通信服务，当时使⽤租⽤卫星开通业务。

Inmarsat现已发展为世界上唯⼀能为海陆空各⾏业⽤户提供全球卫星移动公众通信和遇险安全通信的业务提供者。

该组织现拥有86个签约成员国260个合作机构组成的全球性业务⽹络，各国政府指定⼀个企业实体作为该国的签字者参加这⼀组织⽇常业务的经营和管理。

1979年，中国以创始成员国⾝份加⼊该组织。

1999年，Inmarsat改⾰管理体制成为⼀个国际商业公司，现称为Inmarsat投资有限公司。

截⽌2005年，全球已有近28万个授权的Inmarsat ⽤户终端。

1.2 Inmarsat发展状况Inmarsat第四代卫星在2005年3⽉成功发射，共有3颗，每颗新卫星具有1个全球波束、19个宽点波束、255个窄点波束，其主要任务是⽀持Inmarsat在2005年推出的全新的BGAN （宽带全球区域⽹络）业务服务。

该服务提供的速度达到432kbit/s，具有全球⽆缝隙的宽带⽹络接⼊、移动实时视频直播，包括视频、传真、电⼦邮件、电话和局域⽹接⼊。

截⾄⽬前，Inmarsat共提供9颗在轨卫星实现全球的通信覆盖，卫星通信不受环境、天⽓的影响，随时随地都可以进⾏通信。

卫星通信技术发展前景分析作者：刘新飞刘耀丁文春来源：《卫星电视与宽带多媒体》2020年第06期【摘要】中国科技水平处于一个高速发展阶段，其中的卫星通信技术已经取得骄人的成绩。

目前国内卫星技术的应用呈现出多领域、效益高的局面，包括到通信、遥感和测量等方面，这其中，涉及到民生通信和军事运用等。

卫星通信技术的高速发展原因离不开它自身的优势，其通信组网便捷、覆盖范围宽广是其主要特点。

本文从卫星通信技术的发展和基本含义着手，探索其全球化特点，并探讨卫星通信技术的发展前景。

【关键词】卫星通信技术;发展前景;探究卫星通信技术第一次亮相是在2013年，当时通过卫星技术实现全国同步传播，中国的女航天员王亚平为全国中小学生讲授太空上的知识。

这次信息同步传播真正意义上让民众感受到卫星通信技术的优势，即覆盖面广、通信质量佳。

在现在的日常生活中，通信技术在各行各业均得到广泛的应用，而卫星通信技术相较于其他通信技术，其传输质量高、通信容量大、范围广，并且在制造成本上也低于其他通信技术，这就使得国家大力推广卫星通信技术。

从这些原因来看，卫星通信技术势必是世界所热议和探究的一个话题，其关注和效应也将持续被开发，本文即结合当前的卫星通信技术发展来讨论其未来前景。

1. 卫星通信技术的含义和发展历程卫星通信技术是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个地球站之间的通信，无线电波是一种通信的工具，通过搭建卫星，可以实现多处的信息传输、通讯。

在网络和通信高速发达的今天，卫星通信技术仍有着无法取代的优势。

卫星通信技术是通过地球无线电通信站以及太空中的人造卫星所构成的，其中的卫星位于赤道上方36000KM的高度，随地球自传方向同步运行，实现相对静止。

理论上看，只需要三颗同步卫星就能在全球范围内实现通信。

卫星通信技术的发展并没有多长的时间，最早是在1945年，由英国物理学家克拉克提出。

从此后，各国开始研究卫星通信技术，历经数年后，于1957年，苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星，在这同一时期间，美国也发射了人造卫星并实现了卫星通信。

现代卫星导航系统的技术特点与发展趋势摘要：卫星导航系统是一种全球性的高精度时空基准提供系统，它为人类的生产生活带来了极大的便利，也为人类的安全、军事、经济等提供了重要保障。

卫星导航系统具有很强的技术应用性，随着北斗系统组网完成，其应用将会更加广泛。

20世纪90年代以来，随着第三代移动通信技术（3G）、数字程控交换技术、宽带无线局域网技术（WLAN）等不断发展和完善，以及航天技术的进步，卫星导航已经进入到与互联网、云计算等新兴信息技术融合发展的新阶段。

本文在回顾了卫星导航系统发展历史并对国内外卫星导航系统技术发展进行了分析、研究和展望的基础上，重点探讨了北斗卫星导航系统、全球导航卫星系统（GNSS）、智能星基增强系统（ISES）等技术特点与未来发展趋势。

关键词： GPS；北斗；技术特点；发展趋势一、引言卫星导航是现代信息技术发展的一个重要方向，在人类社会的诸多领域起到了无可替代的作用。

由于卫星导航具有不受电磁干扰、全天候运行、环境适应性强等优点，使得其在军事、民用、农业、交通运输、地理测绘以及大众消费等方面都有着广泛的应用。

随着科技的进步，卫星导航技术也在不断发展和完善，除传统的卫星定位方式外，还出现了一些新型卫星导航系统。

全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System），简称 GPS，是美国20世纪70年代中期开始建设的一个全球性卫星导航定位系统。

二、卫星导航系统发展历史目前，全球公认的卫星导航系统有 GPS、 GLONASS、 Galileo和 GALILEO四大系统，其中 GPS系统分别被称为美国的“三大卫星导航系统”，也称 GPS全球卫星导航系统。

目前，我国的北斗卫星导航系统已经完成了组网，即将正式提供服务。

GPS-21与GPS-22也将在2017年完成组网。

目前，我国已经建立起了自主可控的卫星导航定位服务体系。

（一）第一代：伽利略系统伽利略系统（Galileo）是欧盟研制的一种卫星导航系统，由30颗静止轨道和地球同步轨道卫星组成，为欧洲用户提供定位、时间和速度等基本服务，并能与其他国家的 GPS系统兼容共用。

民航卫星通信SB-S技术的应用前景分析作者：靳勇李墨来源：《航空维修与工程》2018年第11期摘要：随着卫星通信的发展，SB-S技术逐渐被飞机和航电设备制造商所推广。

本文对该技术的优势和发展前景予以分析，说明其对民航运行效率和安全水平提升的重要意义。

关键词：卫星通信;海事卫星;SB-S0引言我国民航飞机卫星通信发展可粗略分为三个阶段。

第一阶段为1995年之前，民航飞机主要使用VHF和HF作为主要通信手段。

卫星通信技术在国际上已经广泛应用，但我国民航领域只是有所了解，并未实际使用，处于技术储备和观望阶段。

第二阶段以1995年国内首架海事卫星通信改装的民航飞机为起始，至2012年结束。

此阶段主要是在执行高原地区、偏远地区航线和跨洋航线的民航飞机上安装卫星通信系统，以确保在无常规地面站支持的情况下仍能与ATC和AOC进行语音和数据链通信。

此阶段安装卫星通信系统的飞机占比较低，主要以大型宽体机为主。

第三阶段为2012年以后，随着民航业的快速发展，各航空公司运输量和机队数量的快速增长，面对空域紧张、危险天气和流量控制等，由于缺少有效通信和實时信息，航空公司运行控制工作处于被动局面，随之而来的安全压力越来越大。

为了有效解决上述问题，中国民用航空局（CAAC）于2012年12月出台了《航空公司运行控制卫星通信实施政策》，要求按照CCAR-121部实施载客运行的航空承运人在2017年底保证所有飞机都具备机载卫星通信系统。

实现运行控制中心与每架飞机之间能够在4分钟内建立及时、可靠的语音通信联系，确保飞机的运行安全。

此政策的出台，大大加快了航空公司加装卫星通信系统的步伐，我国民航也进入了大规模使用卫星通信的时期。

1民航卫星通信系统的分类和特点目前，国内民航飞机主要安装的卫星通信有海事卫星系统和铱星系统。

前者占卫星通信市场的75%，而后者在国内的频率使用上有一定限制，因此本文主要针对海事卫星系统进行分析。

国内民航飞机使用的卫星通信服务的基本信息如表1所示。

人造卫星技术的应用分析一、人造卫星技术的基础和发展人造卫星作为一种搭载在地球轨道上的航天器，是人类探索太空和利用太空资源的重要手段之一。

人造卫星技术涉及到多个领域，如制造、通信、导航、气象、地球观测等。

人造卫星的发展历程可追溯到20世纪50年代，当时，苏联首先成功发射了世界上第一颗人造卫星，随后美国也相继发射了自己的人造卫星。

从那时起，人造卫星技术经历了数十年的发展，现在已经成为一个成熟的技术体系，并且在很多领域得到了广泛的应用。

二、人造卫星技术在通信领域的应用人造卫星技术已经成为通信业的重要组成部分。

通过发射卫星，可以搭建起遍布全球的通信网络，从而实现信息的全球覆盖和高速传输。

同时，卫星通信还具有抗干扰性和可靠性高等特点，在自然灾害等情况下，往往成为意外通信的重要手段。

目前，世界上很多国家和地区都依靠卫星通信来满足自己日益增长的通信需求。

比如，在发展中国家，卫星通信已经成为普及互联网和提高通信质量的主要手段之一。

而在一些高科技产业和科研机构中，卫星通信也被广泛应用，如支持遥感数据的传输和处理。

三、人造卫星技术在导航领域的应用人造卫星技术还被广泛应用于导航领域。

通过卫星导航，可以实现全球范围内的精确定位和导航服务，满足民用、军用和商业等多领域需求。

卫星导航利用多颗卫星组成空间分布的星座，向地球上的用户发射信号并收集用户反馈，通过计算和比对达到准确定位和导航的目的。

目前，全球性的卫星导航系统主要包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo等，已经成为针对航空、海洋、汽车等领域用户提供的重要服务。

四、人造卫星技术在气象、环境和地球观测领域的应用人造卫星技术在气象、环境和地球观测等领域也得到广泛应用。

通过发射气象卫星，可以实现气象观测数据的实时获取和预测，从而为气象灾害预警和防治提供重要数据支撑。

另外，卫星技术也能够实现环境监测和资源管理，比如植被覆盖、水域分布等信息的收集和分析。

此外，卫星技术还能够实现全球范围内的地球观测，这些观测数据有助于科学家们了解地球自身的特点和活动规律，从而为应对全球环境问题提供科学依据和参考。

机载Ku、Ka频段卫星通信系统研究作者：边境来源：《中国科技博览》2013年第25期[摘要]叙述了Ku频段和Ka频段机载卫星通信系统的国内外发展现状，列举了几个典型的卫星通信系统技术指标，并简述了研制机载卫星通信系统应注意的事项和技术途径，其中包括选择天线系统形式，合理分配系统指标，消除多普勒效应的影响等。

[关键词]机载卫星通信系统 Ku频段 Ka频段中图分类号：TN927.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0244-011.机载Ku频段卫星通信美国空军现役机载卫星通信系统一般分为战术级和战役级，战术级机载站工作于UHF频段，一般用于战略轰炸机和大型运输机的远程通信指挥；战役级机载站工作于Ka和Ku频段，主要用于预警机和空中指挥所飞机的远程预警信息和指挥控制信息。

美国全球鹰无人飞机上装备的卫星通信系统是机载Ku频段卫星通信典型的军事应用。

全球鹰无人飞机上装备了多种通信系统，其中机械座架的卫星通信天线为抛物面天线，发送速率最高可达50 Mbit？s-1，通过卫星中继，可以在全球范围内任何位置与总部交互数据。

民用应用如ORBIT公司AL-1614机载通信系统，在空客A340-600飞机上进行了测试，符合RTCA-160D适航要求，天线直径为0.37m，主要技术指标如表1所示，组成框图及外观如图1所示。

国内机载Ku频段卫星通信在特殊领域上有所应用，主要在2000年以后，目前在公开资料上介绍较少。

某测控机载卫星通信系统工作频段为Ku频段，传输速率为双向64 kbit·s-1可扩展到512 kbit·s-1。

改装机型为运输机。

无人机测控与信息传输卫星中继数据链以Ku频段为主用链路，UHF频段为备用链路，信息速率为上行6.4 kbit·s-1，下行（25.6/2048） kbit·s-1，类似美国全球鹰无人飞机的卫星通信系统。

某型机载Ku频段的卫星通信系统，改装机型为大型运输机，该系统主要技术指标与国外产品大体相当。

卫星通信与 5G融合系统发展探究摘要：随着移动互联网的发展和智能终端设备的推广，人们对移动通信的速率提出了更大的要求，5G凭借其无线通信服务容量大、业务多和速率高等特点，可广泛应用于人口密集地区，但在人烟稀少或难以铺设地面网络的地区就很难发挥其优势。

而反之，卫星通信系统主要具有覆盖范围广、地形影响小、等适应多种业务等不可比拟的优点，因而可以和5G形成良好的互补，以此来实现真正的全球覆盖。

在这一前提下，文章分析了5G和卫星通信发展情况，以及融合场景与核心技术，表达了对未来发展的展望，为相关人员提供参考。

关键词：卫星通信；5G；融合场景0引言目前，5G系统已经成为最强大的数字管道和陆地通信基础设施。

虽然通过射频手段，可以局部无线覆盖低空和近海，但是尚未包括高空和远海，没有实现全球覆盖。

而卫星通信系统适合极地、荒漠、远洋、高空等特殊地区，具有三维广域覆盖的特点，因此，需要加快二者之间的融合。

一、卫星与5G融合场景假设分析1.1中继到站在中继到站的场景中，卫星的作用主要是中继，将微型接收站设置在小区内，确保各小区和地面运营商间，始终拥有通信渠道，对不满足通信基站建设条件的小区而言，以卫星为依托，对通信进行保持，具有重要意义。

现阶段，在抗灾的过程中，该场景较为常见，以地震为例，多数地震都会破坏通信设备，卫星可使灾区人民与外界保持联系，救援及后续工作的开展自然会变得十分便利。

1.2混合多播对混合多播而言，卫星所肩负的职责，通常与广播源相似，即运营商向卫星发送有广播需求的消息，再由卫星通过一对多的方式，确保消息被准确传递给不同区域，在保证通信质量的基础上，将通信成本降到最低。

1.3小区回传在该场景中，微型接收站成为小区向卫星发送各类消息的平台，再经由卫星向运营商网络进行转发，确保信息得到实时交互。

1.4移动载体以车辆和飞机为代表的移动载体，通常会长期处于运动状态下，通过对卫星平台进行实时跟踪的方式，使数据、语音和其他信息得到持续传递，无论是应急通信，还是多媒体通信所提出的需求，均可因此而得到满足。