衛星通信技術(shù)發(fā)展概述論文
摘要：本文介紹了衛星通信的基本概念、分類(lèi)、特點(diǎn)以及應用，并在梳理國內外學(xué)者的研究成果及文獻資料的基礎上進(jìn)行了成果展示，以期對以后衛星通信的研究提供一些思路和借鑒。
一、衛星通信概述
衛星通信是一種微波中繼通信，作為中繼站，與發(fā)、收信地球站共同組成衛星通信鏈路。
目前的衛星通信系統，主要有固定業(yè)務(wù)的衛星系統(FSS)，移動(dòng)業(yè)務(wù)的衛星系統(MSS)，和廣播業(yè)務(wù)的衛星系統(BSS)，它們的組成部分不全都是相同的。一般的衛星通信系統是由空間階段和地面階段兩個(gè)范圍組成的，其中控制和管理衛星的檢測站包含在空間段部分內。
衛星通信是指航天器與地球站之間或者地球站相互之間借助通信衛星轉發(fā)器而進(jìn)行傳輸的無(wú)線(xiàn)電通信,它主要涵蓋衛星移動(dòng)通信、衛星固定通信、衛星中繼通信和衛星直接廣播等四大領(lǐng)域。衛星通信技術(shù)是現代通信技術(shù)不斷發(fā)展的重要成就,也是航空航天技術(shù)運用到實(shí)踐中的重要方面。它具有容量大、覆蓋面廣、頻帶寬、穩定性靈活性強等優(yōu)點(diǎn)。四十多年以來(lái),它在國際國內通信、軍事民用通信等領(lǐng)域得到了比較廣泛的應用。
衛星通信網(wǎng)絡(luò )是指通過(guò)人造地球衛星作為傳播無(wú)線(xiàn)電波的中繼站，從而達到兩個(gè)及其以上的地面站之間進(jìn)行相互通信的網(wǎng)絡(luò )。其中，地面站也稱(chēng)為地球站，是指設置在在地球表面上的通信站點(diǎn)。通信衛星起到了一個(gè)傳輸無(wú)線(xiàn)電波的作用。衛星通信網(wǎng)絡(luò )按照轉發(fā)時(shí)間的長(cháng)短，可分為立即轉發(fā)式通信網(wǎng)絡(luò )和延遲轉發(fā)式通信網(wǎng)絡(luò )。當衛星的運行軌道處在低軌道運行時(shí)，相對地面站來(lái)說(shuō)，需要進(jìn)行遠距離的實(shí)時(shí)的通信，這時(shí)除了采用延遲轉發(fā)方式之外，同時(shí)也可以利用多顆低軌道運行的衛星進(jìn)行轉發(fā)，這種網(wǎng)絡(luò )就是一般所指的低軌道移動(dòng)衛星通信網(wǎng)絡(luò )。
二、國外衛星通訊技術(shù)發(fā)展概述
近年來(lái)，國外的衛星通信技術(shù)無(wú)論是在軍事還是商業(yè)領(lǐng)域都有了長(cháng)足的發(fā)展，有新型質(zhì)量高、功率大、壽命長(cháng)的衛星不斷發(fā)射升空。目前世界最先進(jìn)的衛星通信技術(shù)仍然被包括波音、勞拉、洛馬、阿爾卡特以及休斯等美國和歐洲的幾大實(shí)力雄厚的衛星制造商所掌握。歐洲為了縮短與美國的差距，正在努力研制新一代的大型通信衛星平臺阿爾法艙。俄羅斯則是通過(guò)與歐洲和日本的國際合作的方式來(lái)大力推進(jìn)本國衛星通信技術(shù)的發(fā)展。
毋庸置疑，美國是目前世界上通信衛星技術(shù)水平最發(fā)達的國家，其通信衛星技術(shù)發(fā)展計劃已經(jīng)進(jìn)行了很長(cháng)時(shí)間，并且在軍事、商業(yè)等領(lǐng)域都已經(jīng)形成了系列化的.技術(shù)先進(jìn)的衛星產(chǎn)品。目前其通信衛星計劃主要包括美國的轉型衛星通信系統(TSAT)計劃、空軍寬帶填隙衛星(WGS)計劃和先進(jìn)極高頻(AEHF)衛星計劃以及海軍移動(dòng)用戶(hù)目標系統(MUOS)計劃等。
在歐空局公布的未來(lái)通信衛星發(fā)展計劃中，計劃在2001-2010年間將逐步提高16-30kw的衛星比例，計劃達到30%，而8-16kw的衛星比重達到40%，這些成果目前已經(jīng)基本完成，這標志著(zhù)歐洲通信衛星向著(zhù)超大功率的方向不斷發(fā)展。
俄羅斯于2006年公布了《俄聯(lián)邦2006-2015年航天規劃》，計劃在這10年中，俄羅斯計劃將與歐洲和日本聯(lián)合建設并發(fā)射13顆通信衛星，其中的8顆則是屬于快訊系列衛星。
在俄羅斯公布的一份關(guān)于俄羅斯通信業(yè)發(fā)展的報告中，俄羅斯的航天局對其未來(lái)10年(2010-2020年)通信衛星技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了預測。其內容大致包括以下：要掌握微波波段和光學(xué)波段技術(shù)進(jìn)行相關(guān)項目;構建小型和中型衛星的低速率網(wǎng)絡(luò );寬帶衛星通信利用大型衛星;在通信衛星上進(jìn)行全部的信號處理;大力提高太陽(yáng)電池的轉化率。
三、國內衛星通訊技術(shù)發(fā)展概述
近些年來(lái)隨著(zhù)科技技術(shù)的發(fā)展，現代小衛星技術(shù)取得了長(cháng)足的進(jìn)展，這對我國航天技術(shù)發(fā)展和衛星技術(shù)的應用提出了更高的要求，國內的一些科技公司如中科院下屬的所和廠(chǎng)、中國航天科技集團以及國內的許多大專(zhuān)院校如清華大學(xué)、北京大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、成都電子科技大學(xué)等研究人員都對航天編隊飛行星座系統的項目進(jìn)行了大量的研究，其中有的對航天編隊飛行星座系統提出了初步設想，并進(jìn)入了專(zhuān)題項目的研究階段，有的已經(jīng)取得了明顯的成果，如編隊衛星的跟蹤切換技術(shù)，激光終端機、單片微波集成接收機等問(wèn)題已在實(shí)驗室中得到很好的解決了，但這些與國外發(fā)達國家如美國、俄羅斯的星間通信技術(shù)相比，仍有不小的差距。
目前國內在這方面取得的比較明顯的成果主要有以下幾個(gè)方面：2004年4月19日，由哈工大牽頭研制的“試驗衛星一號”成功發(fā)射，并搭載了一顆科學(xué)實(shí)驗小衛星“納星一號”�！霸囼炐l星一號”主要用于資源測量和環(huán)境監控，它是我國成果研制的第一顆傳輸性立體的測繪小衛星。而“納星一號”是我國研制的首顆納型衛星主要用于研究開(kāi)發(fā)納型平臺測試和進(jìn)行航空航天的高技術(shù)演示。
由中科院上海小衛星工程部進(jìn)行的“創(chuàng )新一號”衛星研究項目中，以星上計算機一體化設計、低軌小衛星擴頻通信等關(guān)鍵問(wèn)題的解決為重點(diǎn)，并進(jìn)行低軌道小衛星之間數據通訊的關(guān)實(shí)驗，以解決存儲轉發(fā)通信的問(wèn)題。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)以解決星間激光通信和衛星編隊飛行而進(jìn)行的雙星編隊飛行項目也取得了很大進(jìn)展。
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