美国主要军事卫星系统
2017年士兵提干考试军事必读知识点：美国“军事星”卫星系统
2017年士兵提干考试军事必读知识点：美国“军事星”卫星系统“军事星”（Milstar）是“军事战略战术中继卫星系统”的简称，它由洛克希德·马丁公司和波音公司联合研制，是一种极高频对地静止轨道军用卫星通信系统。
“军事星”目前已研制并发射了2代6颗星，第二代“军事星”仍在使用中。
“军事星”系统开始于20世纪80年代，是世界上第一个采用了EHF频段、快跳频等新技术的卫星系统。
“军事星”最初是为了美国在核冲突中，在受敌攻击状态下，给美军提供应急信息而设计的通信系统。
为了防止太空核爆（核战斗部反卫星导弹）的打击，它具有抗核加固能力，能防御在500米左右爆炸的战术核弹头的热辐射、高能粒子破坏。
此外，“军事星”还具备自主控制能力，能在地面控制台长时间无法对其发出控制指令的情况下，仍能自动保持工作状态。
“军事星”系统包括6颗“军事星”卫星，是世界上首颗采用数字处理和调频技术的卫星，抗摧毁和生存能力强。
前2颗为第一代“军事星”，后4颗为第二代“军事星”。
第一代“军事星”分别于1994年2月和1995年11月发射升空，入轨后定位于120°W 和4°E的相对静止轨道上。
第一代“军事星”重约4.67吨，太阳帆板输出功率为8kW，设计寿命为7年，现已退役。
第一代“军事星”携带1个超低速率的通信载荷（LDR）、1个星间通信载荷。
LDR用于战略战术部队的增强型生存性和最低限度通讯，可发送和接受速率为75-2400bit/s的声码和数据信息，但由于传输速率较低，它不能传送图像或视频信息。
第一代“军事星”主要保障战略司令部在紧张状态时能够下达指令，核力量是该系统的最优先的用户，其次则是陆、海、空军的非核战部队。
士兵提干，张为臻博客。
第二代“军事星”以战术通信为主。
第一代“军事星”的投入应用激发了美军发展第二代军用通信卫星的积极性。
在1999年4月，验证性质的第四颗“军事星”发射之后，第二代“军事星”通过测试定型，三颗第二代“军事星”分别于2001、2002、2003年相继发射，形成覆盖全球的抗干扰卫星通信网。
gnss主要知识概括
GNSS是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System）的缩写，是一种利用卫星进行定位、导航和时间同步的技术系统。
主要的GNSS系统包括以下几个：
1. GPS（全球定位系统）：美国建立的第一代GNSS系统，由一组运行在轨道上的卫星组成。
利用GPS接收器接收卫星发射的信号，并通过计算信号传播时间差来进行定位。
2. GLONASS（格洛纳斯）：俄罗斯建立的GNSS系统，类似于GPS。
它由一组运行在轨道上的卫星组成，也可用于定位和导航。
3. Galileo（伽利略）：欧洲空间局（ESA）和欧盟共同建立的GNSS系统。
它是第一个完全由民用组织运营的GNSS系统，并将提供更为精确的定位和导航服务。
4. BDS（北斗导航卫星系统）：中国建立的GNSS系统，类似于GPS和GLONASS。
它旨在提供全球覆盖的定位、导航和时序服务，并在民用和军事领域有广泛的应用。
GNSS系统的工作原理是将多个卫星分布在地球轨道上，通过接收全球各地的卫星信号，利用三角定位原理计算接收器所在的位置。
接收器通过测量接收到信号的时间差，并将其与卫星的位置信息进行比较，确定自己的位置。
通过同时接收多个卫星信号，可以更准确地确定位置，并提供导航和定位服务。
GNSS技术在各个领域有广泛的应用，包括车辆导航、船舶和航空导航、移动设备定位、精密农业、应急救援等。
它不仅提供准确的位置信息，还可以对时间进行同步，为社会和经济活动带来便利和效益。
卫星定位系统原理及各国发展的历史
简述:卫星定位系统原理及各国发展的历史1、子午卫星导航系统（NNSS）该系统又称多普勒卫星定位系统，它是58年底由美国海军武器实验室开始研制,于64年建成的“海军导航卫星系统”（Navy Navigation Satellite System）。
这是人类历史上诞生的第一代卫星导航系统。
1957年10月前苏联成功发射了第一颗人造卫星后，美国霍普金斯大学应用物理实验室的吉尔博士和魏分巴哈博士对卫星遥测信号的多普勒频移产生了浓厚的兴趣。
经研究他们认为：利用卫星遥测信号的多普勒效应可对卫星精确定轨；而该实验室的克什纳博士和麦克卢尔博士则认为已知卫星轨道，利用卫星信号的多普勒效应可确定观测点的位置。
霍普金斯大学应用物理实验室研究人员的工作，为多普勒卫星定位系统的诞生奠定了坚实的基础。
而当时美国海军正在寻求一种可以对北极星潜艇中的惯性导航系统进行间断精确修正方法，于是美国军方便积极资助霍普金斯大学应用物理实验室开展进一步的深入研究。
1958年12月在克什纳博士的领导下开展了三项研究工作：①研制卫星；②建立地球重力场模型以便卫星的精确定轨和准确预报卫星的空间位置；③研制多普勒接收机。
经过众人的努力子午卫星导航系统于1964年1月正式建成并投入军方使用，直至19 67年7月该系统才由军方解密供民间使用。
此后用户数量迅速增长，最多达9.5万户，而军方用户最多时只有650个，不足总数的1%，可见因生产的需要民间用户远远大于军方。
1.1 子午卫星导航系统的组成（1）卫星星座：子午卫星星座，由六颗独立轨道的极轨卫星组成。
在设计上要求卫星的轨道的偏心率为零，轨道倾角i =90°；卫星运行周期为T=107m；卫星高度约为H=1075km；按理论上的设计，六颗卫星应当均匀分布在相互间隔为30度轨道平面上。
但由于早期卫星入轨精度不高，各卫星周期、倾角、偏心率都存在不同程度的误差，故各卫星轨道进动的大小和方向也都不尽相同，这样经过一段时间后各卫星轨道间的间距就变得疏密不一。
北斗导航系统与GPS导航系统的比较
中国北斗定位系统与美国GPS比较学院空间科学与技术学院专业空间科学与技术学生姓名杜苏学号1513122924老师张华副教授一、全球卫星定位系统介绍GPS系统概念全球定位系统（NA VSTARGPS，Navigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System，以下简称GPS）是一个中距离圆型轨道卫星定位系统。
该系统是由美国政府于20世纪70年代开始进行研制于1994年全面建成，原是美国国防部为了军事定时、定位与导航的目的所发展，希望以卫星导航为基础的技术可构成主要的无线电导航系统，未来并能满足下一个世纪的应用。
第一颗GPS卫星在1978年发射，首十颗卫星称为BLOCKI试验型卫星，从1989年到1993年所发射的卫星称为BLOCKII/IIA量产型卫星，第二十四颗BLOCKII/IIA卫星在1994年发射后，GPS已达到初步操作能力（Initial Operational Capability，IOC），24颗GPS卫星提供全世界24小时全天候的定位与导航信息。
美国空军太空司令部于1995年4月27号宣布GPS已达到完整操作能力（Full Operational Capability），将BLOCKI卫星加以汰换而24颗卫星全部为BLOCKII/IIA卫星，之后又发射四颗BLOCKIIA及一颗BLOCKIIR卫星，成功地满足军事实务的操作。
由于此技术的迅速发展，使得民间应用的需求与日遽增，对于传统导航方式更有革命性的影响。
全球卫星定位系统实际上是由24颗卫星所组成，其中有3颗为备用卫星，这些卫星分布于距地表20,200公里的上空，而且分属于6个轨道面；卫星轨道面倾斜角为55度﹐提供全球全天候﹐每秒一次﹐持续不断的定位讯号。
这些卫星每11小时58分环绕地球一次，即每天绕过您的头顶二次，就像是月球一样不停地绕着地球旋转，其速度约每秒1.8里。
美国军事卫星通信系统
先进极高频(AEHF)卫星系统 卫星系统 先进极高频
作为美军第三代军事通讯卫星， 作为美军第三代军事通讯卫星，“先进 美军第三代军事通讯卫星 极高频通讯卫星” 采用星间链路(不同 极高频通讯卫星”(AEHF)采用星间链路 不同 采用星间链路 在轨卫星间的互联)技术 星上处理技术等， 技术、 在轨卫星间的互联 技术、星上处理技术等， 能根据用户优先级别来提供点对点通信以及 网络服务。该系统有非常强的战场生存能力， 网络服务。该系统有非常强的战场生存能力， 即便在地面控制站被破坏后， 即便在地面控制站被破坏后，整个系统仍能 自主工作半年以上。 自主工作半年以上。
4．全球广播业务系统 ．
全球广播业务(GBS)系统是美国防部根据 全球广播业务 系统是美国防部根据 未来信息战的需求， 未来信息战的需求，在商用卫星直播业务的 基础上发展起来的军用信息传输业务。 基础上发展起来的军用信息传输业务。它可 为广大军事用户提供多媒体信息(诸如图像 诸如图像、 为广大军事用户提供多媒体信息 诸如图像、 地图、气象数据、 地图、气象数据、后勤供应和空中飞行管制 的连续、 等)的连续、高速和单向传输。从1995年底计 的连续 高速和单向传输。 年底计 划出台至今，美军方一直十分重视， 划出台至今，美军方一直十分重视，其计划 实施进度很快。 实施进度很快。
2．国防卫星通信系统 ．
国防卫星通信系统 以超高频通信为主 国防卫星通信系统3以超高频通信为主， 卫星通信系统 以超高频通信为主， 颗卫星每颗星的通信总容量为100兆比／ 兆比／ 前10颗卫星每颗星的通信总容量为 颗卫星每颗星的通信总容量为 兆比 在最后4颗卫星上增加了特高频 颗卫星上增加了特高频(UHF)通 秒，在最后 颗卫星上增加了特高频 通 信的比重。 信的比重。后4颗卫星属于军方寿命延长 颗卫星属于军方寿命延长 (SLEP)改进项目，使用超高频进行通信，每颗 改进项目， 改进项目 使用超高频进行通信， 星的通信总容量为200兆比／秒，卫星参数见 兆比／ 星的通信总容量为 兆比 表3。 。
MUOS卫星概述
MUOS系统的发展1996年，美国海军着手开发新型先进的窄带军事通信卫星MUOS，用于10年后取代现役“特高频后继卫星”(UFO)系统。
MUOS卫星将由位于地球同步轨道的4颗工作星和1颗备份星组成。
MUOS系统的总承包商为洛马公司。
目前首批2颗MUOS卫星及相关地面设施已进入初期设计阶段，首颗MUOS卫星已完成星载静态试验。
MUOS系统有几个突出的技术特点：首先是采用宽带码分多址(WCDMA)蜂窝技术。
使用BPSK调制方式，提供了更大的通信容量与链路可用性：其次是卫星采用S与Ka混合频段、星间链路与星上处理以及与联合战术无线电系统(JTRS)兼容等技术，既适用于传统的特高频动态多址接入(DAMA)终端，也支持新的便携式终端。
MUOS系统的性能MUOS星座将覆盖地球南北纬65度之间的广大区域，采用加密保护。
其中备用星可随时漂移到有需要的地区，增加这个地区的可用信道数量，并满足与现役UFO系统用户完全互操作。
MUOS不受天气和环境限制。
尤其是能够在通信难以达到的地方。
比如茂密的丛林、大峡谷、高原或海洋进行卫星通信，从而为潜艇、舰艇、飞机和地面单兵提供先进的窄带通信。
MUOS采用WCDMA多蜂窝体系结构与跨频带组合带宽技术，在通信容量上产生了大的飞跃。
MUOS的总信息传输量将达到UFO的10倍，信道可用率大于97％，总容量为39Mbps的传输速率，窄带语音信道传输速率可达9.6kbps，宽带数据信道传输速率可达64kbps。
假定每个用户需要2.4kbps的带宽，一颗MUOS卫星可以同时提供7000多个2.4kbps速率的视频、话音与数据访问。
目前由UFO提供的全球1100个访问点，在MUOS发射后可扩增到17000个。
即使每个用户的需求量在未来的作战行动中增加到9.6kbps，MUOS也能让4250个用户随时访问该网络。
MUOS的突出特点是具有优异的战术通信能力。
MUOS能为战术车辆配备的无线电(台)、士兵手持接收机和机载系统等超短波装置提供连接，也可为蜂窝电话系统提供业务连接。
GPS
卫星信号
L1-Frequenz (1575.42 MHz) = 19.05 cm C/A-Code P-Code 卫星星历 L2-Frequenz (1227.60 MHz) = 24.45 cm P-Code 卫星星历
地面控制系统
GPS 的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组 成。分为主控站、监控站和注入站。主控站位于美国克 罗拉多Colorado 的法尔孔Falcon 空军基地。它的作用 是根据各监控站根据GPS 的观测数据，计算出卫星的 星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站 注入到卫星中去。同时它还对卫星进行控制，向卫星发 布指令，当工作卫星出现故障时调度备用卫星替代失效 的工作卫星工作。主控站也具有监控站的功能。 监控站有五个。除了主控站外其它四个分别位于夏威夷 (Hawaii)、 阿松森群岛(Ascencion)、 迭哥伽西亚 (Diego Garcia)、 卡瓦加兰(Kwajalein)。 监控站的作用 是接收卫星信号、监测卫星的工作状态。 注入站有三个。分别位于阿松森群岛、 迭哥伽西亚、卡 瓦加兰。 注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和 卫星钟的改正数等注入到卫星中去。
GPS 测量中常用的坐标系统
世界大地坐标系WGS-84 UTM坐标系统 1954 年北京坐标系 1980 年西安大地坐标系
WGS-84 坐标系
WGS-84 坐标系是目前GPS 所采用的坐标系统， GPS 所发布的星历参数和历书参数等都是基于此 坐标系统的。 WGS-84 坐标系统的全称是World Geodical System-84 (世界大地坐标系-84), 它是一个地心地 固坐标系统。WGS-84 坐标系统由美国国防部制 图局建立，于1987 年取代了当时GPS 所采用的坐 标系统WGS-72 坐标系统而成为现在GPS所使用 的坐标系统。 WGS-84 坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z 轴指向BIH 1984.0 定义的协议地球极方向，X 轴 指向BIH 1984.0 的启始子午面和赤道的交点，Y 轴与X 轴和Z 轴构成右手系。
四大卫星定位系统技术对比
四大卫星定位系统技术对比学院：物理与电子学院班级：姓名：学号：指导教师：时间：2014年11月12日如果说到汽车定位导航技术，你首先想到是什么？没错，答案就是美国佬的全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）。
自从GPS系统完善之后，人们对卫星定位的依赖也越来越严重，无论是民众需求还是企业需求，或者是更高级的军事与科研需求。
所以其他势力非常需要完全属于自己的卫星定位系统，经过多年的努力，终于诞生了其他三种卫星定位系统：伽利略定位系统（欧盟；2014），GLONASS全球卫星定位系统（俄罗斯；未知），北斗卫星导航系统（中国；2012之后）。
虽然A-GPS也能定位，但是它并不是卫星定位的原理。
四大卫星定位系统参数对比：我们可以在卫星数量上面看出伽利略与北斗卫星系统需要的卫星数量最多，而在轨道高度伽利略定位系统使用的卫星轨道高度最高，所以伽利略系统的覆盖面积是最大的。
在位置精度方面伽利略许诺了民用能够达到1米的误差（不过建成实际使用情况不知能否想承诺的一样）。
由于北斗系统拥有双向通信的功能，在授时精度方面要差一些，为50纳秒。
同时速度精度一样受到授时精度的影响，为0.2米/秒。
轨道高度：轨道高度是指卫星运行的轨道离地面高度，高度越高代表卫星覆盖的地球表面的面积越大，就是覆盖面越广。
授时精度：卫星发送报文时里面会存在两个内容，一是卫星自己所处的轨道坐标，二是卫星里面存储的标准时间。
授时精度就是从卫星传到地面后可能发生的误差，简单的说就是授时精度越高，定位的精度就越高。
定位原理对比：目前这三家都使用了单向、终端自定位的方案目前这三家都使用了单向、终端自定位的方案。
暨卫星发送报文，终端只负责接收，然后由终端自己解码算出自己所处的位置。
这种方式非常方便，无论身在地球何处，只要不是在天空被覆盖的地方，就能够定位，包括海洋，沙漠。
不过缺点是就不能把自己所在的位置分享出去，如果需要分享，必须要通过其他途径，比如WIFI，GPRS等等。
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1 美国主要军事卫星系统
先进极高频卫星通信系统
通称：AEHF
它是“军事星”的替代者，用于全球范围的的战略与战术指挥与控制通信，容量是军事星-2的5倍，但体积更小。
功能：EHF通信
运营者：军事卫星司令部JPO；空军太空司令部
首次发射：计划2006年12月
星座：3-5颗
轨道高度：22，300英里
承包商：洛克希德马丁、诺格公司
动力装置：N/A
尺寸：N/A
先进极地系统
通称：APS
下一带极地通信系统，为北部极地的飞机、潜艇和部队提供所需的部分极地通信能力。
功能：EHF通信
运行者：军事卫星司令部JPO；空军太空司令部
首次发射：大约2010年
星座：2
轨道高度：22，300英里
其他不详
先进宽带系统
又称：AWS
替代国防卫星通信系统和宽带填隙系统。
目前的概念类似商用卫星，采用大容量的SHF，INTERNET协议，激光交叉链接，为飞机和地面移动部队提供大功率的战术通信。
功能：宽带通信
运行者：军事卫星司令部JPO；空军太空司令部
首次发射：计划2009年
星座：3-6颗
轨道高度：23，300英里
国防气象卫星计划
又称：DMSP
卫星收集空中、地面、海上、和太空环境数据以支援全球战略和战术军事行动。
运行控制权1998年移交给NOAA。
功能：环境监测
星座：2
轨道高度：575英里
国防卫星通信系统-3
又称：DSCS
抗核打击、抗干扰，为战场指挥官提供紧急指挥与通信传输。
功能；甚高频通信
运行者：空军太空司令部
首次发射：1982年10月
星座：5
在轨：13
轨道高度：22，000英里
国防支援计划（卫星系统）
又称：DSP
用于战略和战术导弹的探测
运行者：空军太空司令部
首次发射：1970年11月
星座：保密
在轨：保密
轨道高度：22，000英里
全球广播系统
又称：GBS
宽带通信系统，最初利用租借的商用卫星，后用军事系统为战场提供数字多媒体数据通信。
功能：高带宽的数据图象和视频通信
运行者：海军
首次发射：1998年3月（第二阶段有效载荷搭载在UFO星上）
在轨：3
轨道高度：23，230英里
全球定位系统
又称：GPS
卫星军民两用，能在任何时间对地球任何位置进行精确定位。
BLOCK-2于1997年中期取代旧的定位卫星，第一颗BLOCK2R-M两频道军用星在2004年发射。
下一代第三频道BLOCK2F星在2006年发射，设计寿命延长，有更快的处理器和新的民用信号。
GPS3后一代星初步计划在2012年发射，具有先进的抗干扰和高质量数据性能。
功能：全球导航
运行者：空军太空司令部
首次发射：1978年2月22日（BLOCK1）
星座：28
轨道高度：12，600英里
军事星卫星通信系统
又称：MILSTAR
联合通信卫星为战时提供保密、抗干扰通信
功能：EHF通信
运行者：空军太空司令部
首次发射；1994年2月7日
在轨：5
轨道高度：22，300英里
移动用户目标系统
（又名先进窄带系统）
通称：MUOS
下一代窄带UHF战术通信卫星用来替代UHF后续卫星。
初始发射计划于2007年。
功能：UHF战术通信
首次发射：计划2009年
运行者：海军
星座：4加备份
在轨：无
轨道高度：22，300英里
极地军事卫星通信（系统）
（又称过渡极地和附属极地）
美国空军在一颗主极地轨道卫星上部署了一个改进型海军EHF有效载荷为部队提供过渡的极地通信能力。
极地2号和3号型计划2004年和2006年相继发射。
功能：EHF极地通信
运行者：海军
首次发射：1997年
在轨：1
轨道高度：25，300英里（极点）
天基红外系统-高轨
通称：SBIRS HIGH
用于导弹预警、导弹防御、战场描述和战术情报的一种先进监视系统。
该系统初始将用来补充国防支援计划卫星，并最终取代。
功能：红外太空监视
运行者：AFSPC
首次发射：计划2007年
星座：4颗GEO星，一颗备份，在高椭圆轨道上有两个传感器。
在轨：无。
天基雷达
通称：SBR
用于在太空跟踪战场移动目标。
运行者：SMC/NRO（开发与采购）；AFSPC
首次发射：2012年
星座：待定
承包商：洛马和诺格公司
空间跟踪和监视系统
（旧称SBIRS-LOW）
通称：STSS
海外监视和跟踪卫星。
用于跟踪弹道导弹的发射和着陆。
该系统是多层弹道导弹防御系统的传感器部分，与SBIRS-HIGH系统共同组成。
功能：红外监视
首次发射：计划2007年进行研究与开发。
运行者：导弹防御局；空军太空司令部
星座：2
承包商：诺格公司
转型卫星通信系统
通称：TSAT
联合通信卫星旨在为战场提供战术级的类似INTERNET的链接。
激光交叉链路向地面用户的传输时间大大缩短。
计划于2012年发射，用来替代先进极高频系统。
目前处于设计和风险论证阶段。
功能：EHF通信
运行者：MILSATCOM JPO；空军太空司令部
首次发射：2012年
星座：5
在轨：无
轨道高度：22，300英里
特高频后续卫星
通称；UFO
能提供保密、抗干扰通信的新一代卫星。
替代FLTSATCOM 卫星。
功能：UHF和EHF通信
运行者：海军
首次发射：1993年3月25日
星座：4颗主星座，4颗多余星座
在轨：9
轨道高度：22，300英里
承包商：波音
宽带填隙系统
通称：WGS
高速率卫星广播系统，（主要为商业产品）。
用来填补现有系统——DSCS和GBS——和AWS之间的空隙。
功能：宽带通信和点对点服务（KA、KU、X频段）
运行者：AFSPC
首次发射：计划2006年
星座：3-5
轨道高度：GEO
承包商：波音
说明：最近，美国国家侦察办公室披露其正在开发一种新的
卫星系统，ORCA，即光中继通信结构。
这是下一代激光和射频通信卫星，通信能力至少是现有系统的10倍。
包括发射时间等细节尚属保密，但国防部和国家侦察办公室将ORCA列入转型通信结构（TSAT）计划中，作为TSAT和其他下一代系统的补充。