卫星移动通信在军事方面的应用

卫星移动通信在军事方面的应用

[定义]

卫星移动通信是指车辆、舰船、飞机及单兵在运动中利用卫星作为中继器进行的通信。

卫星移动通信系统由通信卫星、测控站、网管和众多的移动站组成。通信卫星可利用具有大型天线的大型同步轨道卫星，也可利用众多中、低轨道运行的小型卫星。测控站用于对卫星的定点位置或运行轨道测量跟踪和进行控制管理。网管站是本系统和其它电信网络连接的枢纽。网络管理中心协调各站的正常工作，以保证本卫星通信网正常运转。系统中可以有不同类型的移动站。

卫星移动通信的工作频段选择是一个十分重要的问题，必须考虑其电波应能穿过电离层，传播损耗和其它附加损耗应尽可能小，同时具有较宽的可用频段以及技术可行性。在卫星移动通信系统中，移动站一般使用低增益宽波束，它接收到的来波有直射波、地面反射波和散射波。这三种来波合成，会使移动站接受信号电平发生相当大的随机起伏，产生所谓的"多经衰落"，多经衰落严重时可使通信中断。

卫星移动通信系统有不同的分类方法。按卫星波束覆盖区域，可分为区域性卫星移动通信系统和全球卫星移动通信系统；按服务对象，可分为陆地卫星移动通信系统、航海卫星移动通信系统和航空卫星移动通信系统；按所用通信卫星的类型来分，可分为静止轨道（GEO）卫星移动通信系统和中/低高度轨道（MEO、LEO）卫星移动通信系统，而目前中/低高度轨道在卫星移动通信系统中发展最为显著。

无论GEO、MEO或LEO卫星移动通信的发展体现了本世纪末卫星通信的两个特点：一是面向移动电话服务，亦即窄带话音／数据服务的低轨(LEO)卫星应用；二是面向高速率信息高速公路的宽带数据服务，亦即Ka和Ku频段的低轨(LEO)卫星应用。但应注意到，在发展区域性移动电话和数据业务时，仍然不能忽视静止卫星(GEO)的成熟技术和有利条件，GEO卫星系统仍将平行地发展。

[相关技术]卫星通信；卫星移动通信；卫星通信技术

[技术难点]

无论是静止轨道卫星移动通信系统，还是中/低轨道卫星移动通信系统总的技术难点是：设备小型化、卫星智能化、网络综合化、信道带化、频率高频化轨道多样化等；就空间段而言，解决好处理转发器、自适应天线、星际链路、GEO轨道发展卫星群、非GEO轨道小卫星、轨道综合；就地面段而言应解决好自适应天

线、高频技术、软件定义、个人地球站等；就系统而言，重点解决网络互通、业务综合、管理智能和天地一体化设计问题。

[国外概况]

卫星移动通信的发展归于：1）海上通信需求的推动，随着海上事业的发展对多种类的通信服务要求越来越迫切；2）陆地移动通信迅速发展也促进了卫星移动通信发展，到1992年初全世界陆地移动通信用户数已达1500万，共有近90个国家和地区使用，美国在1991年的蜂窝系统总投资已达80亿美元，总收入达55亿美元；3）个人通信新概念的出现进一步诱发了人们对通信移动星的需要，人们希望不管在家里、办公室、汽车里、飞机里还是在街上，随时、随地、都能与任何人进行通信。这就必须要有一个无缝的网，这离开卫星通信是无法形成的。因此人们在探讨未来的个人通信系统时无一例外地考虑到了移动卫星通信，这再一次刺激了卫星移动通信的发展，并相继提出了许多相同或不同的卫星移动通信系统。其中比较著名的有：Qualcomm 公司的Globalstar（全球星）系统，TRW 公司的Odyssey（奥得赛）系统，Teledesic等公司提出的Teledesic系统，以及Inmarsat和其它公司联合提出的ICO系统。

卫星移动通信系统尽管多种多样，但若从卫星轨道来看，一般可分为静止轨道、中轨道、以及低轨道等三类卫星移动通信系统。下面通过简介这三类卫星移动通信系统：

1、静止轨道卫星移动通信系统

利用静止轨道卫星建立的卫星移动通信系统是卫星移动通信系统中最早出现并投入使用的系统，Inmarsat（国际航海卫星）系统就是一个典型的代表。此后，又相继出现了多个系统，如澳大利亚的MSAT移动卫星（Mobilesat）系统以及北美的MSS移动卫星业务系统。下面主要简介Inmarsat系统。

最早的静止轨道卫星移动通信系统由美国通信卫星公司（COMSAT）利用Marisat航海卫星系统进行卫星通信，这是一个军用卫星通信系统。而后Inmarsat系统不断地发展，1991和1993年启用移动性更强的Inmarsat-C及M 终端。Inmarsat-C终端采用信息存储转发方式进行通信，可使Inmarsat卫星的工作容量得到最大限度的利用；还可以使用户利用陆地通信网中各种通信方式发送数据。1993年又推出了Inmarsat-B数字全业务终端。1994年Inmarsat全球呼叫系统正式用于业务使用。1995年用于导航业务的Inmarsat各种专用业务终端投入使用。目前美国正在加速研制耗资10亿美元的Inmarsat-P手持卫星电话终端系统，开发Inmarsat-P的合作伙伴有Comsat、Hughes、Matra Marcom、Nokia、Ericssion、NEC等公司。Inmarsat-P预计2001年投入使用，寿命为11年，电

话费每分钟2美元。全新结构的Inmarsat-P采用低轨道卫星，并与静止轨道卫星结合在一起，为大量用户提供使用手持机的个人通信服务。目前Inmarsat系统已是一个有72个成员国的国际卫星移动通信组织，控制着135个国家的大量话音和数据系统。

2、中/低轨道卫星移动通信系统

中轨道卫星移动通信系统和低轨道卫星移动通信系统一样都是近几年来所提出的一种崭新的设想，有代表性的中（MEO）轨道卫星移动通信系统主要有Odyssey、MAGSS-14等。

Odyssey（奥德赛）系统由TRW空间技术集团公司推出。它由12颗高度为10，000km的卫星分布在倾角55°的3个轨道平面上构成，使用L/S/Ka频段，每颗卫星具有19个波束，总容量为2，800个话路，系统可为100个用户提供服务，12颗卫星可在全球范围内为280万用户提供服务。系统建设费用约为27亿美元，卫星的设计寿命为12~15年，近期投入使用。

Odyssey可作为现存陆地蜂窝移动通信系统的补充和扩展，支持动态、可靠、自动、用户透明的服务。系统的主要用户终端是手持机，手持机据速率可达

2.4kbps,还提供4.8~19.2kbps的数据速率。该系统可提供各种业务，包括话音、传真、数据、寻呼、报文、定位等。

MAGSS-14是欧洲宇航局开发的中轨道全球卫星移动通信系统。它由14颗卫星组成，卫星高度为10354公里，分布在7个轨道平面上，轨道倾角为56°。该角度对中纬度的覆盖是最优的。每颗星有37个波束，可覆盖全球。

3、低（LEO）轨道卫星移动通信系统

低轨道卫星移动通信系统于90年代初期初具规模，也是目前卫星移动通信发展的一大热点，竞争十分激烈。由于低轨道系统的轨道很低，一般为500～2000km，因而信号的路径衰耗极小，信号时延极短，同时不能获得最有效的频率利用。卫星研制周期短，费用低，能一箭多星发射，可做到真正的全球覆盖。因此，低轨道系统一经提出，就得到了巨大的响应，并陆续提出了"铱星、全球星(Globalstar)、卫星通信网络(Teledesic)系统、白羊（Aries）系统、低轨卫星系统（Leo-Set）。下面简述其中较为典型的低轨卫星移动通信系统(Teledesic)系统和全球星(Globalstar)系统。

Teledesic主要由美国微软公司、麦考通信公司研制，是一个着眼于宽带业务发展的低轨道卫星通信系统。原计划该系统由840颗卫星组成。目前Teledesic 系统经设计简化，已将系统的卫星数降至288颗。提供全球覆盖。用户终端类型包括手持机、车载式和固定式。

Teledesic系统的每颗卫星可提供100，000个16kb/s的话音信道，整个系

统峰值负荷时，可提供超出100万个同步全双工E1速率的连接。因此，该系统不仅可以提供高质量的话音通信，同时还能支持电视会议、交互式多媒体通信，以及实时双向高速数据通信等宽带通信业务。

卫星移动通信的发展趋势在此世纪之交，其发展趋势体现在如下几点：(1)从支持商业电信服务为主到面向最终个人消费者，支持手持电话和个人计算机的交互多媒体服务；地面移动终端由车载和便携向手持机发展，手持机采用卫星和蜂窝双模式或多模式，并设计成双向功率可调。(2)卫星网将是陆地网的补充，而不是替代。卫星移动通信电话的价格高于蜂窝电话，所以将作为补充只用于没有蜂窝覆盖下的地区。对宽带数据来说，卫星网将是陆地光纤网的补充。(3)LEO、MEO卫星将与GEO卫星互补应用。GEO有利于发展区域性系统，广泛地被发展中国家所采用。(4)宽带和窄带数据的卫星系统平行应用。一方面开展高速率宽带交互通信业务，构筑空间信息高速公路；另一方面传统的窄带数字式话音／传真／数据的低速率业务继续发展。总体上以Ku和Ka频段为主体，支持直接进户。

(5)通信频段向高端-毫米波扩展。由于低端频段已呈拥挤状态，WRC'97会议上已指配了Ｖ频段上的通信业务。这是一种新的促进。但利用频率复用技术，进一步发挥原有频带上的潜力仍然非常必要。(6)从竞争到各种技术、业务、力量的会聚。

[影响]

近年来，为信息服务的卫星移动通信系统及其应用的发展速度更快，在信息获取、传输和发布等方面起着十分重要的作用，对世界的政治、经济、军事、科技、文化等都产生了深刻的影响。

1、卫星移动通信是信息高速公路的重要支柱

纵观世界信息技术的发展现状，建设全球信息高速公路的关键是建设全球天地一体化的通信网。由于卫星通信易于实现全球覆盖；不受地理条件的限制，对分散在世界各地的用户都能适应；便于对众多用户进行广播；组网灵活、迅速，通信容量大等优点，使得卫星移动通信不仅是通信的主要工具之一，而且已成为信息高速公路的重要枢纽。它与地面信息高速公路可以实现无缝兼容，将成为全球信息高速公路的主要技术基础。

同时，争夺信息的控制权已成为大国国家战略的重要组成部分。在核威慑和常规威慑的意义已发生变化的今天，信息优势能够加强对外政策和军事力量的有机联系。实际上，信息优势不仅能使他们继续保持在盟国中的领导地位，也能在外交中遏制别的大国。他们认为控制信息的能力不仅对作战是重要的，而且在瞬

息万变的世界上，这种能力将成为国际关系中的一个重要因素。由此可见，在21世纪初，取得信息优势，已成为国家综合国力和具有大国地位的一个重要标志。

2、卫星移动通信是促进经济可持续发展的重要手段

卫星移动通信系统的发展已经形成了空间信息产业。卫星通信能直接为经济的可持续发展提供了一种有力的保障手段。如：遥感卫星可以观测全球性环境条件变化趋势，为制定中、长期社会经济规划服务；可以进行气象、自然灾害和社会安全情况的实时监测；可以进行可再生资源（水、农、林、渔等）的动态监测和不可再生资源（土壤、矿藏等）的调查和勘探等。由于在矿产、农业、军事上都有极大应用前景，将成为发展热点。近年来，综合应用各类卫星数据取得了很大的成功。美国航空航天局（NASA）正在执行的一项全球变化研究计划-行星地球任务（MissiontoPlanetEarth））。这个计划的目标是利用NASA在空间、飞机和地面平台的独特能力，扩充地球系统的科学知识；发布地球系统的信息，促进行星地球任务的科学技术在公用事业和私营企业中获得应用。这个计划在2002前年将部署包括Landsat7在内的地球观测的低轨小卫星移动通信系统。卫星所提供的数据和信息将在全球变化、精细农业、环境、资源、人口、灾害（防灾、减灾与灾后重建）、土地动态监测、城市建设、教育、打击罪犯等领域产生广阔的效益。

3、卫星移动通信是军事革命的主角

从某种意义上说，未来的高技术战争就是一场信息战。为打赢一场高技术战争，必须采用先进的一体化的航天系统，将通信、指挥、控制、计算、情报、监视和侦察等功能集于一体，以实施迅速、准确、可靠的指挥，形成协同作战能力、体系对抗能力和快速反应能力。在现代战争无法预设战场的情况下，卫星移动通信可以适应战场的瞬息万变，实现动态组合，保证可靠通信，可以实现全天候、全天时、实时传输的侦察，获得其他手段难于获得的情报，满足军事和外交斗争的需求，有效地为飞机、舰艇、导弹、坦克等关键主战装备、运输车辆、特种部队和单个士兵提供导航定位，成为打赢一场高技术战争的重要保障。