第三章航天器通信内容之遥感和卫星通信要点
航天发展内容
航天发展内容航天发展是指人类利用科学技术探索和开发太空资源，实现航天事业的持续发展。
航天发展涉及航天器的研制、发射、运行和利用，以及相关的技术、设备和应用等方面。
本文将从航天发展的历史、航天器的类型、航天应用以及未来的前景等方面进行阐述。
一、航天发展的历史自古代人类开始观测星象以来，人们就对太空充满了好奇和探索欲望。
航天的历史可以追溯到20世纪初。
当时的俄罗斯和美国先后成立了航天机构，并相继进行了无人航天器的试验。
1957年，苏联发射了世界上第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”，标志着人类航天事业的开启。
此后，航天技术得到了飞速的发展。
人类首次进入太空、登月、载人航天等重要里程碑相继实现，航天发展取得了重大突破。
二、航天器的类型航天器是指在太空中进行飞行、探测、观测和实验的载具。
根据使用目的和载人与否，航天器可以分为载人航天器和无人航天器两大类。
载人航天器主要用于宇航员的太空飞行和执行科学实验任务，如国际空间站。
无人航天器则分为地球观测卫星、通信卫星、导航卫星等不同类型，用于进行地球观测、通信和导航等工作。
三、航天应用航天技术广泛应用于各个领域。
在地球观测方面，航天器可以通过搭载遥感仪器，获取地球的高精度影像和数据，用于气象预测、环境监测、资源调查等工作。
在通信方面，航天器可以作为卫星通信系统的重要组成部分，实现全球范围内的通信覆盖。
此外，航天器还可以用于导航定位、天文观测、科学研究等领域。
四、航天发展的前景随着科技的不断进步和航天技术的不断成熟，航天发展的前景非常广阔。
首先，在载人航天方面，人类有望进一步开展深空探测，如登陆火星等任务。
其次，在无人航天器方面，未来会有更多的遥感卫星和通信卫星发射，实现更精确的地球观测和通信。
此外，航天技术还可以应用于资源开发、太空旅游等方面，进一步推动人类航天事业的发展。
航天发展不仅是科技的进步，也是人类对未知世界的探索和开拓。
随着航天技术的不断发展，我们对太空的认识将会更加深入，航天应用也会更加广泛。
卫星通信系统概述
卫星通信系统概述
卫星通信系统是指利用卫星进行通信的一种系统。
卫星通信系统利用
地球上的通信站与卫星进行通信，再通过卫星之间的通信连接实现全球范
围内的通信。
它具有广泛的覆盖范围、高可靠性和持续连接的特点，是现
代通信领域的重要组成部分。
卫星通信系统由地面控制站、卫星及通信设备组成。
地面控制站负责
管理整个系统，并通过射频系统与卫星进行通信。
卫星作为通信中继器，
负责接收、放大和转发信号。
通信设备包括地球站、航天器和卫星地面站，用于连接用户和卫星。
1.广域覆盖能力：卫星通信系统通过卫星之间的通信连接，可以实现
全球范围内的通信覆盖，即使在边远地区也能进行通信。
2.高可靠性：由于卫星通信系统具有多点接入的特点，即使一些通信
节点故障，通信仍然可以通过其他节点进行。
3.持续连接：卫星通信系统可以提供持续的通信连接，不受地理位置
和时间的限制，方便用户进行长时间的通信。
4.大容量传输：卫星通信系统具有较大的带宽和传输速率，可以同时
传输多个通道和大量的数据。
5.灵活性：卫星通信系统可以根据需求进行调整和扩展，适用于不同
规模和需求的通信应用。
然而，卫星通信系统也存在一些挑战和限制：
1.高成本：卫星通信系统的建设和运营成本较高，包括卫星的制造和
发射、地面控制站的建设和维护等。
2.延迟问题：由于信号需要经过地面站、卫星和地面站的传输，卫星通信系统存在一定的信号传输延迟，不适用于实时性要求较高的应用。
3.天气影响：卫星通信系统受天气条件的影响较大，特别是在恶劣天气下，如暴风雨或大雪，信号传输可能会受到干扰或中断。
卫星通信教案
1993 年 7 月“中星五号”卫星启用，定位 115.5o，播出 8 个省级节目。 1996 年 7 月 3 日『亚太一 A』在西昌发射中心成功发射，本卫星和『亚太一号』相同为 C 频段双极星， 定位于东经 134°E，台湾地区信号覆盖强度为 37dBm，接收容易。 1991 年 12 月 28 日“东方红三号”发射但卫星定位失败。 1997 年 5 月 11 日新的“东方红三号”又称为“中卫 6 号”发射成功，它是新型大功率的卫 星，携带 24 个 C 频段转发器，定位 125°E。 1998 年 5 月 30 日新的“中卫一号”发射成功。它是第一颗携带 Ku 频段的新型大功率的卫 星，携带 18 个 C 频段转发器，定位在 87.5°E。 1998 年 7 月 18 日“鑫诺一号”发射成功。携带 14 个 Ku 频段转发器和 24 个 C 频段转发器 和一对 C-Ku 频段互联转发器，定位在 110.5 °E。 2003 年 10 月 21 日 11 时 16 分，太原卫星发射中心用“长征”四号乙运载火箭成功地将 中国与巴西联合研制的第二颗“资源一号”卫星和中国科学院研制的“创新一号”小卫星送 入太空。火箭发射 13 分钟后，“资源一号”卫星进入太阳同步轨道。火箭继续飞行约 40 秒后， “创新一号”卫星与火箭分离，进入预定轨道。 2003 年 10 月 15 日，神州五号在酒泉卫星发射中心成功发射。 2005 年 10 月 12 日，神州五号在酒泉卫星发射中心成功发射。 2008 年 9 月 25 日成功发射 2006 年 10 月 29 日“鑫诺二号”卫星在西昌发射成功，但是在定点过程中出现技术故障， 致使太阳帆板二次展开和通信天线展开未能完成，无法提供通信广播传输服务 。 2000 年 10 月 31 日、12 月 21 日、2003 年 5 月 25 日、2007 年 2 月 3 日先后成功发射四颗 北斗导航试验卫星 2007 年 4 月 14 日中国成功发射了第一颗北斗导航卫星 2007 年 6 月 1 日 “鑫诺三号”卫星在西昌发射成功，轨道位置：E125o，覆盖中国及周边国 家和地区。 2008 年 4 月 25 日中国首颗数据中继卫星“天链一号 01 星”在西昌发射成功，其任务是 为卫星、飞船等航天器提高数据中继和测控服务 2009 年 4 月 15 日第 2 颗北斗导航卫星在西昌卫星发射中心成功发射 2010 年 1 月 17 日第 3 颗北斗导航卫星在西昌卫星发射中心成功发射
《航天科普知识》课件
这是一份关于航天科普知识的PPT课件，本课件将介绍航天的定义、发展历 程、航天器类型、航天技术、航天应用、航天的挑战、未来展望等内容。
什么是航天？
航天是指人类利用航天器在地球大气层之外的空间进行探索和活动。
1 定义
航天是人类在太空中的探索和活动。
2 航天器
航天器是用于进行航天任务的载具，包括卫星、载人航天器和火箭。
人类将继续深入探索太空， 解开宇宙的未知之谜。
太空旅游
太空旅游将成为人们追求新 鲜体验的一种方式。
太空采矿
太空资源的开采将成为人类 未来的重要任务。
结论
航天科技在人类社会发展中具有重要的地位和作用，未来的发展前景令人充满期待。
参考文献
• 文献1 • 文献2
1 真空环境
太空中没有空气，航天器需要抵御真空环境的压力和温度变化。
2 辐射环境
宇宙中存在辐射，航天器需要有效保护宇航员和设备免受辐射影响。
3 零重力
在太空中，航天器和宇航员处于零重力的状态，需要适应这种特殊环境。
未来展望
航天科技有着广阔的未来发展前景，包括太空探索、太空旅游和太空采矿等领域。
太空探索
发展历程
航天领域经历了人类首次航天，载人航天发展和空间探测任务等多个阶段。
1
人类首次航天
1961年，尤里·加加林成为第一个进入太空的人。
2
载人航天发展
1969年，阿波罗11号任务实现了人类首次登月。
3
空间探测任务
20世纪后期至今，人类进行了众多探索太阳系和宇宙的任务。
航天器类型
Hale Waihona Puke 航天器包括卫星、载人航天器和火箭，它们各自在航天领域发挥着重要的作用。
卫星通信技术概念及特点
卫星通信技术概念及特点作者：韩春欣来源：《电子技术与软件工程》2018年第19期摘要卫星技术在不断的发展和前进，其功能将日益完备，其在人们工作、生活中扮演的角色将越来越重要。
本文对卫星移动通信系统和卫星固定通信系统进行了详细的介绍，陈述了这两类卫星通信系统的基本概念及特点，阐述了几个卫星移动通信系统，而后对给空间通信网的构建与技术进行了探讨。
【关键词】卫星移动通信系统卫星固定通信系统空间通信网概念技术以业务、技术实现方式为依据进行分类可将卫星通信系统分为卫星移动通信系统、卫星固定通信系统，现有的卫星移动通信系统有北斗卫星系统、海事卫星系统、铱星卫星系统等。
卫星移动通信系统的作用主要是传输短报文、定位、语音、数据等，而卫星固定通信系统的作用则主要是通信、广播以及提供互联网业务和VSA7通信业务。
1 卫星移动通信系统将通信卫星作为中继站实现移动用户之间或移动用户与固定用户之间的通信即为卫星移动通信。
卫星移动通信系统是卫星固定通信系统和地面移动通信的二者结合衍生的产物，其中作为中继站的卫星可以是GSO卫星或NGSO卫星。
经济和技术的发展使得地球上地面通信网络不断得到完善，但地理条件、经济因素对通信网络的限制依然没有彻底解决，地面蜂窝系统现在没有实现将来也很难实现全球无缝覆盖。
中国作为一个国土面积辽阔，地理条件复杂的国家，如今仍有许多偏远地区没有实现地面网络的广泛覆盖。
摆脱地域条件、气候条件限制的移动通信手段是人类共同的追求，可以说，卫星移动通信在很大程度上做到了这一点。
重大的自然灾害将会对地面网络造成很大的破坏，而卫星移动通信则可以继续工作。
卫星移动通信的应用前景是广阔的。
但值得一提的是，卫星移动通信系统是地面蜂窝系统的补充，通过卫星波束覆盖地面蜂窝系统没有覆盖到的区域，满足低业务密度的应用环境。
卫星移动通信的技术特点如下：（1）卫星有限的功率与移动站低天线增益之间存在突出的矛盾;（2）电波传播情况具有较强的复杂性，通信系统的工作环境是非高斯信道;（3）大量的用户共同分享有限的卫星资源。
通信技术在航天科技领域的发展
通信技术在航天科技领域的发展航天科技是人类不断追求的梦想和探索的目标，而通信技术的不断进步和发展为航天科技的实现提供了强有力的支持。
在航天领域中，通信技术的应用广泛，从地面通信到空中通信，再到航天器之间的通信，都离不开这一重要的技术。
本文将探讨通信技术在航天科技领域的发展，并介绍其中的一些关键应用。
一、地面通信系统航天器的发射和回收过程中，地面通信系统起着至关重要的作用。
通信技术的发展使得地面通信系统变得更加可靠和高效。
首先，在航天器的发射过程中，地面通信系统负责与发射场进行数据交流，监测航天器的状态和运行情况。
通信技术的提升使得数据传输更加迅速，降低了发射任务的风险。
其次，在航天器回收过程中，地面通信系统起着导航和控制的作用，确保航天器的准确着陆。
通信技术的不断改进使得导航和控制更加精确，为航天器回收提供了更大的成功几率。
二、空中通信系统在航天器进入太空后，空中通信系统开始发挥重要的作用。
航天器与地面的通信虽然仍然存在，但随着距离的增加，信号传输面临更大的挑战。
因此，航天器需要借助空中通信系统与地面通信保持联系。
空中通信系统通常采用卫星通信技术，通过卫星中继站与地面通信系统进行数据交流。
在这个过程中，通信技术的进步使得数据传输速度更快，稳定性更高，能够满足航天器对大量数据传输的需求。
同时，空中通信系统的发展也为航天器的遥控、遥测和遥感提供了更好的支持，实现了远程控制和监测。
三、航天器间通信技术随着科技的进步，航天器的任务越来越复杂，需要进行更多的合作和协同操作。
因此，航天器间的通信技术显得尤为重要。
航天器间通信技术主要包括互联网协议（IP）通信和无线传感器网络。
互联网协议通信使得航天器间可以实现数据共享和交流，提高了团队协作效率。
无线传感器网络则广泛应用于航天器内部，通过传感器节点和信号传输设备，实现航天器内各部分的数据监测和控制。
航天器间通信技术的发展使得多个航天器之间可以无缝连接，共同协作完成复杂的任务，进一步推动了航天科技的发展。
卫星通信概述
分 组 域 模 式
电 路 域 模 式
用户设备 无线接入网 核心网
核心网
GEO卫星移动通信系统
BGAN空中接口
◆ BGAN使用Inmarsat专用的空中接口IAI-2提供同样的UMTS业务。
非接入层
适配层
接 入
承载信道链接层
层 承载信道控制层
物理层
BANG空口协议栈
负责移动性管理、呼叫控制、短消息SMS以及GPRS会话管理等功能
◆ BGAN具有全球无缝隙的宽带网络接入、移动实时视频直播、 兼容3G等多 种通信能力，它的出现给海事、航空以及陆地偏远地区移动信息化带来革 命性的变化!
GEO卫星移动通信系统
INMARSAT-4 BGAN系统
◆星座设计 INMARSAT-4于2005年至2008年8月期间发射，共三颗，容量是第三代的60倍， 通信业务量绝大部分是作为IP分组交换数据进行传输，扩展了INMARSAT网 络，提供增强的数字移动通信的能力，同时也支持传统的电路交换的服务， 具有1个全球波束，19个区域波束，228个窄带点波束。
C
PT GT
GR
(
4d
)2
C(dBW
)
PT
(dBW
)
GT
(dBW
)
GR
(dBW
)
20
lg(
4d
)
传输损耗
自由空间损耗 馈线损耗 天线未对准损耗（一般用统计数据来估计） 大气层和离子层损耗 法拉第旋转 雨衰（对比较高的频率有很大的影响）
自由空间传播损耗
卫星通信基础
四、卫星链路设计
载波噪声比
(C N )u EIRP Lpu Lmu Gu 10lg(Tu Bk) dB
第三章对地观测
Landsat轨道参数
项目 卫星编号 1,2,3 4,5,7 705 km 98.2 º 98.9 min/圈 185 km 16 d 轨道高度 918 km 轨道倾角 99.125 ° 运行周期 103 min/圈 185 km 扫描宽度 18 d 重复周期
26
Landsat卫星的传感器
(1) RBV和MSS：多光谱扫描仪。第一代。 (2) TM ：专题绘图仪，7个波段。 (TM数据是第二代多光谱段光学——机械扫描仪，
像幅与重叠—景的概念
以TM为例：
10 20 30 40 50 60 70 80
8.7%
12.9% 19.7% 29%
40.4% 53.6% 68.3% 83.9%
航向重叠：分幅时人为加上10％
22
Landsat4、5的WRS参考系统： 由轨径（path）和行号（row）组成， 如哈尔滨所在的景编号为118／28。 Landsat4、5覆盖地球一次233圈，001－ 233，西经64.60为001自东向西编号，我 国113－146。行号从北纬80047’开始为 001，到赤道60行，至南纬81051’为122行， 然后向北方增加增加至赤道184，继续到 北纬81051’为246。我国23－48。
2
一、遥感平台
遥感中搭载遥感器的工具统称为遥感平台。按平 台距地面的高度大体上可分为三类：地面平台、 航空平台、航天平台。 卫星
空间运载工具
（航天遥感）
宇宙飞船 航天飞机 飞机
遥 感 平 台
空中运载工具
（航空遥感）
气球 遥感用飞机等
地面运载工具
遥感用艇船等
3
地面平台：三角架、遥感塔、遥感车和遥感船等与地面接触的平
《航天器概论》
《航天器概论》综合作业 201201003017 陈献琪
小） 优点：密度低、模量高、强度高、可设计性强、热稳定性高、二次加工少、有独 特的物理化学性能 缺点：横向和层间性能差、韧性差、二次加工性能差、质量稳定性差、耐热耐湿 性差、成本高、耐空间环境能力差、不适宜在室温下长期储存和时间长 10. 请阐述被动姿态控制与主动姿态控制等几种典型方式的工作原理，并比较它们的优 缺点。 答： 被动和主动姿态控制的工作原理： 1） 被动姿态控制：航天器姿态被动稳定系统是利用自然环境力矩或物理力矩资源， 如自旋、重力梯度、地磁场、太阳辐射压力矩和气动力矩等以及它们的组合， 来控制航天器的姿态。 （1） 自旋稳定：利用航天器绕自转轴旋转所获得的陀螺定轴性在惯性参考空 间定向。 （2） 重力梯度稳定：重力梯度稳定利用航天器各部分质量在地球引力场中受 到不等的重力，使绕圆轨道运行的刚体航天器的最小能量轴趋向于稳定 在当地垂线方向。 （3） 磁稳定：被动磁稳定一般通过在航天器上安装产生磁矩的永久磁铁或线 圈来实现。 （4） 气动稳定：航天器在轨运行时大气中气体分子与航天器表面碰撞将产生 气动力和气动力矩。通过设计良好的航天器质量分布特性和航天器气动 外形能使卫星姿态对迎面气流方向稳定，称为气动稳定方式。 （5） 辐射压稳定：航天器表面受到空间辐射源（主要是太阳）照射时，入射 光对卫星表面产生一净压力，各处表面的净压力的综合效应产生合成辐 射压力和合成辐射压力矩。 （6） 组合被动稳定：把上述的稳定方式适当的组合起来，即构成组合被动稳 定系统，例如组合采用磁稳定和动力梯度稳定。 2） 主动姿态控制：航天器姿态主动稳定系统，从控制原理上看，就是三自由度的 姿态闭环控制系统，又称三轴稳定系统。姿态控制器由电子线路和航天器载计 算机完成控制规律和控制逻辑。 （1） 轴喷气控制系统：以喷气发动机（或推力器）为执行机构的三周稳定姿态控 制系统是一种主动式零动量姿态控制系统。 （2） 角动量交换装置：长寿命高精度的三轴姿态稳定航天器，在轨道上正常工作 时，普遍采用角动量交换装置（包括固定安装的动量轮，控制力矩陀螺及框 架动量轮）作为姿态控制系统的执行机构。 优缺点： 姿态稳定 控制系统 优点 缺点 备注
卫星通信教学大纲
卫星通信教学大纲一、课程概述卫星通信是现代通信领域中的重要组成部分，它具有覆盖范围广、不受地理条件限制、通信容量大等优点。
本课程旨在为学生提供卫星通信系统的全面知识，包括基本原理、关键技术、系统组成、应用领域以及未来发展趋势。
通过本课程的学习，学生将能够理解卫星通信的工作机制，掌握相关技术，并具备一定的分析和解决卫星通信问题的能力。
二、课程目标1、知识目标了解卫星通信的发展历程、特点和应用领域。
掌握卫星轨道、频段分配、卫星通信链路预算等基本概念。
熟悉卫星通信系统的组成部分，包括空间段、地面段和用户段。
理解卫星通信中的调制解调、编码解码、多址接入等关键技术。
2、能力目标能够进行简单的卫星通信链路预算计算。
能够分析卫星通信系统中的性能指标和影响因素。
具备初步的卫星通信系统设计和优化能力。
3、素质目标培养学生的创新思维和工程实践能力。
提高学生的团队协作和沟通能力。
增强学生对卫星通信领域的兴趣和探索精神。
三、课程内容1、卫星通信基础卫星通信的定义、特点和分类卫星通信的发展历程和趋势卫星轨道类型和特点（如地球静止轨道、中地球轨道、低地球轨道）频段分配和频谱资源管理2、卫星通信系统组成空间段（卫星平台、有效载荷）地面段（地球站设备、控制中心）用户段（终端设备、应用场景）3、卫星通信链路上行链路和下行链路自由空间传播损耗计算大气衰减和降雨衰减链路预算分析4、调制与解调技术常用的卫星通信调制方式（如 PSK、QAM 等）解调原理和方法调制解调性能评估5、编码与解码技术纠错编码原理（如卷积码、Turbo 码等）解码算法和实现编码增益的计算和分析6、多址接入技术FDMA、TDMA、CDMA 等多址方式的原理和特点随机多址接入技术（如 ALOHA 协议）多址接入技术的性能比较和应用选择7、卫星通信网络网络拓扑结构和组网方式路由算法和交换技术网络管理和控制8、卫星通信应用卫星广播电视卫星移动通信卫星导航定位卫星遥感和数据传输9、卫星通信系统设计与优化系统参数选择和设计原则性能评估和优化方法实际案例分析四、教学方法1、课堂讲授讲解卫星通信的基本概念、原理和技术，通过多媒体课件、动画演示等方式帮助学生理解抽象的知识。