卫星数据接收原理和应用共88页
卫星数据接收技术
开通过程中可能出现的故障
１、无图象无伴音故障的一般原因 1）系统供电电源、高频头供电电源不正常； 2）馈线电缆接触不良； 3）高频头损坏； 4）天线未对准卫星； 5）信号发射中断。 2、信号质量下降的原因 1）高频头性能下降，噪声温度增高、增益下降； 2）天线偏焦、抛物面变形偏差以至焦距不对； 3）射频电缆连接不好，插头插座安装工艺不符合标准； 4）天线主瓣未对准卫星； 遇到上述故障，通常借助频谱仪等专门仪表，或凭经验分析采 用代换法，主要代换高频头和接收机，必要时换一台电视机试试，一般 故障总可以排除。
1
cosxos 0.1510 1 (cos cos ) 2
• 式中： r / R 0.1510 r——地球半径，取值6378km • R——同步轨道半径，取值42218km • • 在计算方位角、仰角之前先从地图上查出本地站址的经度和纬度
影响天线效率的主要因素
• 天空噪声：这是由星体中的能量变换和某些大气层活 动造成的大宽带辐射 。这种噪声主要通过主瓣输入， 与仰角的大小无关。
天线对星调试
对星步骤：
1)用同轴电缆将卫星天线上的LNB和卫星接收机连接好，用音视 频电缆把电视监视器与卫星接收机相连接。向接收机输入下行 频率，高频头本振频率；供电电压，极化方式，符号率及前向 纠错码方式等数据参数； 2）当你确定要收哪颗卫星节目后，通过公式计算或查找有关 资 料得到本地天线的仰角和方位角； 3）旋动调节杆上的两个M12螺母，可以改变天线的仰角大小， 用仰 角仪、罗盘或量角器来确定仰角的大小； 4）仰角调好以后，调方位角。确定正南方向，松开方位套筒上 的四个六角头螺栓，转动天线对准正南方向 ，然后正南偏东 调至本地天线方位角，慢慢转动天线，通过场强仪或借助卫星 接收机的帮助，搜寻卫星信 号，此过程需要反复多次、耐心 细致，将信号强度调至最大；搜索电视节目，直到在监视器看 到电视节目。 5）拧紧所有天线调整过的紧固件。
卫星定位接收机原理
随着各行业对定位精度的需求不断提高， 高精度和高可靠性的卫星定位接收机技术 将面临更大的挑战和发展机遇。
智能化与自动化
兼容性与互操作性
未来卫星定位接收机将更加注重智能化和 自动化的技术发展，提高设备的自主性和 智能化水平。
未来卫星定位接收机将更加注重与其他导 航系统的兼容性和互操作性，提高全球覆 盖和应用能力。
信号解码
解调后的信号通常以数字形式存在， 需要对其进行解码才能被接收机理解 和使用。解码过程涉及对数字信号进 行解析，提取出有用的信息。
04 定位解算
伪距测量原理
伪距测量
利用卫星信号传播时间测量卫星至接收机的距离，由于卫星钟存 在误差，测量得到的距离并非真实距离，称为伪距。
信号传播时间测量
通过测量卫星信号从卫星发射至接收机接收所用的时间，结合光速 不变原理计算卫星至接收机的距离。
滤除噪声和其他干扰信号，提 高信号的信噪比。
信号解调
将调制的卫星信号进行解调， 还原出原始的卫星位置信息。
定位算法原理
时间同步
多重定位
卫星和卫星定位接收机之间的时间需 要同步，以便计算卫星和接收机之间 的距离。
通过同时接收多颗卫星的信号，利用多个 卫星的位置信息和伪距测量结果，解算出 卫星定位接收机的位置和时间信息。
卫星定位接收机原理
目录
• 引言 • 卫星定位接收机原理概述 • 卫星信号接收 • 定位解算 • 卫星定位接收机性能指标 • 卫星定位接收机应用与发展趋势
01 引言
目的和背景
卫星定位系统在现代社会中发挥着越来越重要的作用，广泛 应用于导航、定位、测量等领域。了解卫星定位接收机原理 有助于更好地理解卫星定位系统的工作机制，为相关领域的 研究和应用提供基础支持。
卫星通信基本原理与操作应用
卫星通信基本原理与操作应用
1.1 卫星通信定义 1.2 同步静止轨道卫星 1.3 卫星通信地面站的基本组成 1.4 卫星通信使用频率 1.5 卫星通信的种类 1.6 卫星通信的特点 1.7 影响卫星通信的主要因素 1.8 星蚀、日凌中断及传输时延
卫星通信，简单的说就是 地球上（包括地面、水面和低 层大气中）的无线电通信站之 间利用人造卫星作为中继站转 发或反射无线电波，以此来实 现两个或多个地球站之间通信 的一种通信方式。它是一种无 线通信方式，可以承载多种通 信业务，是当今社会重要的通 信手段之一。
图像 数据 话音
主站
1.1 卫星通信定义
卫星
数据
图像 话音
小站
小站 移动站
用户
地面站包括主站和众多的小站。典型的地球站
由天线馈线分系统、发射分系统、接收分系
统、终端分系统等组成。
天线馈线分系统：包括天线、馈线和跟踪等三个部分。 发射分系统：是将终端系统送来的基带信号调制为中频信号（一
般为70MHz），然后对中频已调载波上变频变换成射频信号，并加 以功率放大输送给天线发射给卫星。主要由调制器、上变频器、功 率放大器组成。
利用通信卫星进行中继、地面距离 可长达1万多公里的通信，经卫星一跳可 连通（由地至星，再由星至地为一跳） 而中继传输的距离约为4万公里。见静止 卫星与地球位置示意图1。
从卫星向地球引两 条切线，切线夹角为17.4°， 两点间的弧线距离为 18100Km，可见在这个卫星 电波波束覆盖区内的地球站 均可通过该卫星进行通信。
卫星接收原理和工作图纸
同步卫星地球同步卫星就是在离地面高度为35786万公里的赤道上空的圆形轨道上绕地球运行的人造卫星。
其角速度和地球自转的角速度相同，绕行方向一致，与地球是相对静止的无线电波的传播方式：地波、天波和沿直线传播的波地波沿地球表面附近的空间传播的无线电波叫地波。
地面上有高低不平的山坡和房屋等障物，根据波的衍射特性，当波长大于或相当于障碍物的尺寸时，波才能明显地绕到障碍物的后面。
地面上的障碍物一般不太大，长波可以很好地绕过它们。
中波和中短波也能较好地绕过，短波和微波由于波长过短，绕过障碍物的本领就很差了。
地球是个良导体，地球表面会因地波的传播引起感应电流，因而地波在传播过程中有能量损失。
频率越高，损失的能量越多。
所以无论从衍射的角度看还是从能量损失的角度看，长波、中波和中短波沿地球表面可以传播较远的距离，而短波和微波则不能。
地波的传播比较稳定，不受昼夜变化的影响，而且能够沿着弯曲的地球表面达到地平线以外的地方，所以长波、中波和中短波用来进行无线电广播。
由于地波在传播过程中要不断损失能量，而且频率越高(波长越短)损失越大，因此中波和中短波的传播距离不大，一般在几百千米范围内，收音机在这两个波段一般只能收听到本地或邻近省市的电台。
长波沿地面传播的距离要远得多，但发射长波的设备庞大，造价高，所长波很少用于无线电广播，多用于超远程无线电通信和导航等。
天波依靠电离层的反射来传播的无线电波叫做天波。
什么是电离层呢？地球被厚厚的大气层包围着，在地面上空50千米到几百千米的范围内，大气中一部分气体分子由于受到太阳光的照射而丢失电子，即发生电离，产生带正电的离子和自由电子，这层大气就叫做电离层。
电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性。
实验证明，波长短于10m的微波能穿过电离层，波长超过3000km的长波，几乎会被电离层全部吸收。
对于中波、中短波、短波，波长越短，电离层对它吸收得越少而反射得越多。
因此，短波最适宜以天波的形式传播，它可以被电离层反射到几千千米以外。
《数字卫星接收技术》课件
覆盖范围广、信号质量高、抗干扰能 力强、传输速度快、可实现全球覆盖 等。
工作原理
信号传输
01
卫星信号通过无线电波传输，地面接收设备接收卫星信号，并
将其转换为可处理的数字信号。
信号解码
02
数字信号经过解码器解码，还原成原始的音频、视频或其他数
据信号。
信号输出
03
解码后的信号通过电视机、音响等设备输出，供用户观看或收
信号干扰可能来自各种因素，如天气、电磁噪声、其他无线信号等。在接收信号时，这些干扰会导致信号失真、图像卡顿或 声音断断续续。为了解决这个问题，可以采用更高质量的接收设备、选择合适的接收角度以避开干扰源，或者采用更先进的 信号处理技术来降低干扰影响。
接收设备成本问题
接收设备成本问题是阻碍数字卫星接收技术广泛应用的一个重要因素。
总结词
随着人们对视听体验要求的提高，数字卫星接收技术的高清化成为未来的发展趋 势。
详细描述
目前，高清电视节目越来越多，观众对高清画面的需求也越来越强烈。为了满足 市场需求，数字卫星接收技术需要不断提升信号传输质量和画面清晰度，实现更 高分辨率的接收和显示。
一体化发展趋势
总结词
数字卫星接收技术将朝着与其它通信技术的 融合发展，实现一体化接收和传输。
数字卫星接收设备需要高精度的天线和高性能的解码器，这导致了较高的设备成本。此外，为了获得 更好的接收效果，可能还需要进行安装和调试，这也会增加成本。为了降低成本，可以采用更低成本 的制造材料和工艺，或者开发更高效的信号传输和接收技术，以减少设备复杂性和降低成本。
接收设备便携性问题
接收设备的便携性是影响数字卫星接 收技术广泛应用的重要因素之一。
加方便地操作和使用数字卫星接收设备。
卫星接收原理和工作图纸
同步卫星地球同步卫星就是在离地面高度为35786万公里的赤道上空的圆形轨道上绕地球运行的人造卫星。
其角速度和地球自转的角速度相同，绕行方向一致，与地球是相对静止的无线电波的传播方式：地波、天波和沿直线传播的波地波沿地球表面附近的空间传播的无线电波叫地波。
地面上有高低不平的山坡和房屋等障物，根据波的衍射特性，当波长大于或相当于障碍物的尺寸时，波才能明显地绕到障碍物的后面。
地面上的障碍物一般不太大，长波可以很好地绕过它们。
中波和中短波也能较好地绕过，短波和微波由于波长过短，绕过障碍物的本领就很差了。
地球是个良导体，地球表面会因地波的传播引起感应电流，因而地波在传播过程中有能量损失。
频率越高，损失的能量越多。
所以无论从衍射的角度看还是从能量损失的角度看，长波、中波和中短波沿地球表面可以传播较远的距离，而短波和微波则不能。
地波的传播比较稳定，不受昼夜变化的影响，而且能够沿着弯曲的地球表面达到地平线以外的地方，所以长波、中波和中短波用来进行无线电广播。
由于地波在传播过程中要不断损失能量，而且频率越高(波长越短)损失越大，因此中波和中短波的传播距离不大，一般在几百千米范围内，收音机在这两个波段一般只能收听到本地或邻近省市的电台。
长波沿地面传播的距离要远得多，但发射长波的设备庞大，造价高，所长波很少用于无线电广播，多用于超远程无线电通信和导航等。
天波依靠电离层的反射来传播的无线电波叫做天波。
什么是电离层呢？地球被厚厚的大气层包围着，在地面上空50千米到几百千米的范围内，大气中一部分气体分子由于受到太阳光的照射而丢失电子，即发生电离，产生带正电的离子和自由电子，这层大气就叫做电离层。
电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性。
实验证明，波长短于10m的微波能穿过电离层，波长超过3000km的长波，几乎会被电离层全部吸收。
对于中波、中短波、短波，波长越短，电离层对它吸收得越少而反射得越多。
因此，短波最适宜以天波的形式传播，它可以被电离层反射到几千千米以外。
gps原理及应用
GPS存在问题（一） GPS存在问题（一） 定位精度
GPS卫星定位因为受到美国军方的SA干扰政策的影 响，而且民用只能接收粗码C/A码，精度受到很大的限 制，目前的定位精度范围是20米左右。
GPS存在问题（二） GPS存在问题（二） 定位方式
GPS的卫星信号传输采用高频传播，不能穿透建筑 物，并且易受到太阳电磁爆的影响，一般GPS接收机必 须见到至少三颗星才可以定位（绝对定位或相对定 位），所以在高楼林立的地方或地下室不能接收到信 号，所以此时此地不能定位。
GPS在公安、 GPS在公安、交通系统中的应用 在公安
车辆GPS定位管理系统 定位管理系统 车辆 车辆GPS定位管理系统主要是由车载GPS自主定位， 结合无线通信系统对车辆进行调度管理和跟踪。已经 研制成功的如车辆全球定位报警系统，警用GPS指挥 系统等。分别用于城市 公共汽车调度管理，风景旅游 区车船报警与调度，海关、公安、海防等部门对车船 的调度与监控。 由于差分GPS设备能够实时地提供精确的位置、速度、 航向等信息，车载GPS差分设备还可以对车辆上的各 种传感器（如计程仪、车速仪、磁罗盘等）进行校准 工作。
GPS系统组成 GPS系统组成 ——空间星座 ——空间星座
全球定位系统的空间部分： 使用24颗高度约2.02万千米的 卫星组成卫星星座； 21+3(备用)颗卫星均为近圆形 轨道，运行周期约为11小时58 分； 均匀分布在六个轨道面上（每 轨道面四颗），轨道倾角为55 度；各个轨道平面之间相距60度，
GPS特点（二） GPS特点（二）
3）实时导航 实时导航： 实时导航 利用GPS定位时，在1s 内 可取得几次位置数据，这种 近乎实时的导航能力对于高 动态用户具有很大的意义。 4）抗干扰能力强、保密性好 ）抗干扰能力强、 GPS采用扩频技术和伪码 技术、用户不发射信号，导 航定位速度快，在战时不易 受到电子战的影响。
RTK_GPS技术原理及应用
优 势
一、RTK GPS技术
（六）RTK应用领域 RTK技术使精度、作业效率、实时性 达到了最佳的融合。 地形测量：控制测量、碎部测量； 工程放样(测设)：道路施工、房屋建设、 高压电线等。 地籍测量：地籍控制测量、地籍碎部测量 (界址点、地物点)、土地勘测定界等。
一、RTK GPS技术
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实时定位
非实时定位
二、GPS定位方法
(四)根据定位时接收机的状态 GPS接受机在整个 观测进程中的位置 固定不动。 GPS接收机在整个 观测进程中的位置 是变化的。
11
静态定位
动态定位
二、GPS定位方法
①根据定位所采用的观测值 伪距法 + 载波相位法 ②根据定位的模式 绝对定位 + 相对定位
地面控制 中心控制系统 实现时间同步 跟踪卫星进行定轨
注入站
二、GPS定位方法
(一)根据定位所采用的观测值 伪距法 + 载波相位法 (二)根据定位的模式 绝对定位 + 相对定位
(三)根据获取定位结果的时间 实时定位 + 非实时定位
(四)根据定位时接收机的状态 静态定位 + 动态定位
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二、GPS定位方法
（七）RTK实践操作
①RTK安置
②RTK设置 ③RTK测量
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一、RTK GPS技术
（七）RTK实践操作
①RTK安置
测量思路：
基准站：选点→安装→整平→设置 流动站： 安装→设置→对中→测量
移动站
基准站
基准站
移动站
南方GPS接收机（S86）
S86正面
S86 按 键 及 指 示 灯
S86背面
(一)根据定位所采用的观测值 观测量：伪距