当前位置 > 首页 > 网站建设学院 > > 卫星通信

现代小卫星在通信领域中的应用

2/14/2005来源:卫星通信人气:7834

王晓海
小型电子设备和推进装置的发展,加速了新一代小型卫星的诞生。进入20世纪80年代以来,在发展大型卫星的同时,卫星小型化已成为当今国际航天器研制领域中的一个不容忽视的趋势。在现实生活中,小卫星以其独有的优势,正在发挥出越来越大的作用。可以相信,在21世纪,小卫星必将以特有的优势在现代社会的方方面面发挥出越来越大的作用。

一、现代小卫星的概念和特点

1.现代小卫星的概念

实际上小卫星在航天事业的早期就有了,卫星发展最初就是从简单小卫星起步的。即使在20世纪70年代和80年代大型卫星占据主导地位的时代,亦可发现小卫星的身影。最初的小卫星称为简单小卫星。从20世纪80年代中期开始,世界航天界兴起了发展小卫星的热潮。随着对小卫星认识的不断加深,小卫星的突出特点不断显现,令各国航天界刮目相看。最初,划分大卫星、小卫星仅以重量作为划分的依据,而随着小卫星的功能的不断增强,甚至可以与大卫星相比,必须引入“功能密度”的概念。功能密度是指卫星每千克重量所能提供的功能。按照功能密度划分,小卫星可划分简单小卫星和现代小卫星两种。

2.现代小卫星的特点

目前,小型卫星技术的发展如火如荼。现代小卫星具有许多大卫星所无法比拟的优点。

发射方式灵活,能够机动发射、生存能力强、能适应未来的战术作战的需要;体积小,重量轻,既可以利用大型卫星发射火箭的剩余能力进行搭载发射,也可以一箭多星发射或用廉价火箭发射,从而可以大大节约发射费用;采用成熟、先进的技术,运用科学的管理手段,加之可以多种方式发射,因此小卫星的研制和发射成本低,系统投资少;结构简单、设计研制开发周期短、制造要求条件不高,可以采用标准化星体和模块化设计,从而可以批量生产和存储,便于即时发射和补充。国外一些航天大国的现代小卫星,从立项研制到发射,一般仅需要一两年的时间。技术性能高,主要体现在卫星各分系统本身和有效载荷两方面。更为重要的是,由小型卫星组成的星座,使大型卫星也甘拜下风。许多小型卫星的编队飞行,相对于一个大型卫星。每一颗卫星既能独立完成自己的认为,还可以在太空中对其进行改装。

从上述种种优势不难看出,小卫星走俏太空使航天技术发展的必然。

二、小卫星应用于通信

小卫星一般在低轨道使用,成本低,特别适合稀路由,非实时、低成本的通信应用,在众多的通信手段中具有很强的竞争力。非实时通信业务在人们的通信中占有非常大的比例。这里主要介绍小卫星是如何实现非实时通信及其在特殊环境下的应用。

1.用小卫星实现存储-转发通信

地球上的某位置A欲发给位置B 信息,由于种种原因不能直接由A到达B,只有借助小卫星转发,当小卫星运行到位置A时,地面站A将发给位置B的信息发给小卫星,小卫星将信息存储在星上的存储器中,当小卫星通过位置B时,将存储在星上存储器中的信息发给地面站B,这样就完成了信息的存储-转发过程。

2.存储-转发通信在我国的应用

农村邮电通信 我国约有24万行政村,目前仍有相当数量的行政村无法实现通电话,甚至有些边远地区无法通邮。采用小卫星存储转发技术可解决通信问题。采用一颗小卫星就可以解决几千万甚至上亿人的通信问题。

边防哨所的通信 我国的边防线很长,大部分边防线处在人烟稀少甚至没有人迹的山区,边防哨所与总部通信相当困难,有时会因为突发事件,造成大的损失。解决边防通信的最好办法是在边防哨所配备卫星终端设备,采用小卫星存储转发通信,可以解决边防哨所的通信问题。

大海、大江渔船的通信 茫茫大海看不到边,涛涛江水望不到头,远洋船队或出海渔船,需要时刻保持与陆地的联系,否则船队就像断了线的风筝,船上出现问题,不堪设想。所以在船上安装卫星通信终端,保持与陆地的通信联系,甚至通过接收卫星遥感数据确定鱼群的位置,提高生产效率。

在勘探和探险中的通信 勘探队和探险队如采用卫星存储转发通信,可以及时将采集到的信息传送到总部,并可以及时得到总部的信息与指示。

各种应急通信系统 对自然灾害,如地震、水灾、森林大火等,通过卫星存储转发通信系统可以立即架设通信终端,建立通信网络,及时与外界建立通信联系,以减少损失,及时取得外来援助。

提供个性化服务 由于国家开放了数据业务的经营权,国内许多ISP公司的用户提供因特网及其增值业务。例如,通过卫星可以对移动用户、勘探队、探险队和临时性用提供电子邮件存储转发业务及其他个性服务。对一些特殊用户感兴趣的地区遥感图像和数据,如对登山队及探险队提供特定地区地面积雪的情况和水文情况等。

三、小卫星的市场前景

1.国外微小卫星近期发展状况

据有关资料显示,自20世纪80年代以来,国际上微小卫星的发展十分迅速。目前世界上已经有十多个国家涉足小卫星研制领域,美国、俄罗斯、法国、英国和意大利都有了自己的小卫星平台或星座。印度、韩国、瑞典、丹麦、巴西、西班牙和以色列等许多小国家也都以研制小卫星为切入点,带动航天技术的发展。

近几年来风起云涌的移动双向个人通信市场,推动这小卫星的飞速发展。利用由小卫星星座构成的通信卫星网实现个人持机双向移动通信,不仅可以用于话音通信,而且还可用于传送数据、传真、图像和寻呼信息以及定位等。

另外它还具有手持机发射功率低、延迟小、没有死角等优点,市场应用前景十分广阔。

“超小型卫星”的试验,目前也正在进行之中。如果一切顺利的话,三年后,制造商将会制定可行的开发计划。随着政府机构、公司、大学、社区甚至富有的个人纷纷加入小卫星应用的行列,未来小卫星必将拥有无限风光。

2.我国对通信应用技术的研究

系统设计和终端技术。这是指包括由微小卫星星座组成中、低轨道移动通信系统技术,特别是微小卫星星群区域覆盖、区域移动通信系统设计技术,以及地面站和终端技术。对于微小卫星实现实时通信的途径,理所当然的是采用多星组成星座,但是在具体的部署建设中,如何采用最少的星,实现对局部地区的覆盖,这是一个需要研究的问题。

高速数据传输技术。在大卫星中普遍采用的功率和频谱都比较高的QPSK技术是否可以用于微小卫星通信系统中,这也是需要探讨的一个问题。从技术角度讲,应该来说此方案是可行的,但是需要在复杂性、可靠性和成本之间作一个平衡折衷。如采用这个技术,将可以减小便携地面站的体积和提高通信的速率。

----《现代通信》