星座卫星通信系统设计及性能分析
低轨星座系统覆盖特性仿真分析
４ 。
圆极 轨道
表 ２ 不 同需 求 服 务 区 覆 盖 率 比较
基本 服 务区 增强 服务 区 拓展 服务 区
０。 ～ ５ ５。 ■■啊聃明哪 圈■＿ ＿Ｅ 删 啊 誓■ ■ －■ ＿ ９ ２ ８． ７ １ ００ 一１ ５。 ～ ５ ５。 ９８ ６ ．４ １０ ０ 一 ０。 ～ ９０。 ９ ８． ８ ２７ １０ ０
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低轨星座系统覆盖特性仿真分析
文／ 龚小林 李树锋 马东堂 国防科技 大学 电子科学与工程学院
星座卫星通信系统是一个复杂的大系统 ，投资巨大 ．进 行科 学的评估 与性 能分析 是正确决 策的基础 。星座 覆盖特性 分析是星 座通信 系统设计 的重要方 面 。 本 文 利 用 Ｓ Ｋ 件 仿 真 了 基 于 我 国 的 ２ ／ ８ ＬＯ 座 方 案 和 铱 星 系统 的覆 Ｔ软 ４ ４星 Ｅ 星 盖特性 ，对 比分析 了２ ／ ８ ４ ４ 星方案 的平均 覆盖 率 、仰 角特性和 多星覆盖特性 。 通 过 比较 可 以看 出 在 ±５ 。 纬 度 范 围 内 ，２ 星 方 案 平 均 覆 盖 率 能 达 到 ９ ％ 以 ０ ４ ８ 上 。此外 ．对比分析了４ 星方案和铱星系统的仰角特性和部分卫星失效情 况下 ８ 的星座系统平均覆盖率 ，４ 星方案的平均覆盖仰角优于铱星系统 部分卫 星失 ８ 效情况下平均覆盖率 比铱星系统稍差 。本文分析 比较结果可为建立和 发展 我国 低轨道卫星星座系统提供参考 。
２２仰 角特性 ．
２／ ８ ４ ４ 星方案纬度一 平均仰 角对 比 曲 线 如 图 ３ 示 。 可 以 看 出２ 星 方 案 所 ４ 在赤 道附近平均 仰角为３ 。左右 ．随 ０ 着纬度的增 加仰 角基本 上先增大后 减 小 ，在纬度３ 。 附近达 到最大值 ，然 ０ 后随着纬度 增加而平均 覆盖仰 角急 剧 表 ３不同卫星失效场 景下平均 覆盖率 （ ）
冰眼星座建设与应用发展分析
冰眼星座建设与应用发展分析文|龚丽 张瑾 邢月亭中国航天系统科学与工程研究院图2 冰眼星座获取的欧洲最大海港（左）和直布罗陀海峡广域（右）图像四、持续改进卫星成像能力为不断提高星座可靠性与观测能力，最终建成具备实时连续监测、高分辨率和快速重访优势的商业卫星星座，冰眼公司除保持每年发射4～8颗卫星的星座建设速度外，还在继续试验改进SAR成像模式，并成功实现了扩展驻留成像、每日相干地面跟踪重复（GTR）成像和Dwell新成像，提高了卫星星座分辨率、缩短了重访周期，并实现了长时间成像[1,10-12]。
1.持续发展成像模式1）冰眼公司通过为SAR处理器增加采用快速因子分解后向投影算法的核心聚焦模块，来实现扩展驻留成像，以解决卫星存储器大小和缓冲器填充率限制卫星成像数据采集的问题，缩短卫星聚束图像采集的相干积分周期，提高分辨率。
在此基础上，冰眼公司相继试验成功获取振幅多视图像、彩色多视图像以及最终的SAR视频。
2）冰眼卫星采用铟离子电推进，通过近1年的试验，实现了将单星的轨道漂移控制在500m/天；同时为达到最佳相干变化检测（CCD）性能，采用优选3天或更少的重访率，解决了地球扁率轨道摄动带来的成像不连贯问题，实现了每24h从完全相同的轨道位置对地球上的相同位置进行成像，达到每日相干地面跟踪重复成像的目的。
3）冰眼公司于2023年5月推出一种名为Dwell的新成像模式，可区分人造物体（如车辆和建筑物）和自然背景（如树冠和植被），并突出显示移动的车辆。
Dwell产品由高保真SAR图像、彩色子孔径图像和视频3个组件构成。
其中，高保真SAR图像可显著减少高分辨率SAR图像的散斑现象；彩色子孔径图像可优先区分人造物体，使分析人员能够在自然背景中快速找到目标物体和特征；视频由多个子图像构建，可在25s的图像采集过程中确定车辆航向和速度，提供有关活动和行为模式的额外背景信息。
与传统高分辨率ICEYESpot图像的10s持续采集时间相比，Dwell图像产品具备更长的持续采集时间，使ICEYE能捕获更多关于成像目标的实时新信息，同时提高了传统SAR图像的保真度。
卫星通信技术概念及特点
卫星通信技术概念及特点摘要：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 VSAT 通信业务。
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引言：自从 80 年代以来，卫星通信系统不断发展，在我国各大领域中得到了广泛的应用。
随着科学技术的进一步发展，人们对数据的传输速度以及信息的实时性与可靠性等都提出了更高的要求。
本文从卫星移动通信系统的概述说起，介绍了卫星通信系统的发展，并详细阐述了卫星移动通信系统在实际中的应用，旨在于进一步推动我国卫星通信系统的发展与应用。
1行业应用现状1.1纤维和载体方式从电力监控安全系统相关的保护的规定可以看出，需要对电源隔离装置、加密装置、防火墙、开关等设备进行配置，需要大量的投资成本和大量的设备维护，同时具备了相对于较大的工作量。
在山区、森林、沙漠等偏僻的地区，都有光纤和交通通道，因此，工作有着较大的困难，易破碎，不易维修。
光纤和输电线路工程施工的过程中会遇到山洪，冰冻，泥石流等自然灾害，这些自然灾害很容易使得通讯中断，同时在发生故障的同时很难给以具体的排查和维修。
1.2GPS通信方式功能不齐全GPS系统通常情况下只具备定位以及定时的相关功能，而在信息传输的过程中不具备通信的能力，所以没有办法符合现实使用的要求。
安全得不到保障。
GPS产于美国，并非属于我国自己生产的全球定位的系统，但是我国的电力系统在能源中占据着比较关键的地位，多以在电力系统中使用GPS，可能会使得对技术的操控失败，或者是暴漏生产的目标，存在着诸多的风险。
环境产生的影响。
如果只是使用GPS的定位和定时的功能，因为GPS 可以对全球进行覆盖，会受到自然环境的影响，尤其是在建筑物比较密集的地区以及盆地，山谷等地方，会使得GPS无法搜索到卫星的信号。
铱星通信体质简介
1、铱星系统简介1.1 铱星系统总体组成铱星系统是由美国摩托罗拉公司构建的世界上第一个低轨道全球卫星移动通信系统，其目标是向携带有手持式移动电话的铱用户提供全球个人通信能力。
系统的名称源自星座中由77颗环绕地球旋转的卫星，就像是化学元素“铱”中有77个电子环绕原子核旋转一样，后来经过对系统的初始设计之后，星座的卫星数降为66颗，但保留了原来的名称。
铱星系统组成总览如下图1所示：图1 铱星系统铱星系统包括4个组成部分：卫星星座、系统控制段（SCS）、信关站（Gateway）和用户单元。
一、卫星星座卫星星座包括66颗主要卫星，组成一个覆盖全球的L频段蜂窝小区（波束）群，用于向移动用户提供业务。
二、系统控制段系统控制段负责控制卫星星座及为卫星计算和装载频率计划和路由信息。
三、信关站信关站负责呼叫建立、连接到地面PSTN和卫星星座。
与卫星星座的连接是用工作在Ka频段的高增益抛物面跟踪天线来实现的；与PSTN的连接是经由到国际交换中心（ISC）的中断线来实现的，在该中断线上使用PCM传输和7号信令系统（SS7）或多频互控响应（MFCR2）信令。
四、用户单元用户单元负责向用户提供业务，包括手持机、车载终端、机载终端、船载终端和可搬移式终端等。
1.2 铱星系统空间频段铱星系统空间段包括66颗低轨道智能化小卫星组成的星座，这66颗卫星连网形成可交换的数字通信系统，每颗卫星提供48个点波束。
星间链路使用Ka 波段，频率为23.18~23.38GHz。
卫星与地球站之间的链路也采用Ka波段，上行为29.1~29.3GHz，下行为19.4~19.6GHz。
Ka波段关口站可支持每颗卫星与多个关口站同时通信。
卫星与用户终端的链路采用L波段，频率为1616~1626.5MHz，发射和接收以TDMA方式分别在小区之间和收发之间进行。
1.2.1 铱星系统空间频段选择分析首先源于无线电频率是一种有限的自然资源，ITU（国际电信联盟）对频率的划分与用途有着相关的规定，因此我们不能随便的选择频率，理应依据规定来选择。
卫星移动通信系统的多普勒性能分析研究-通信工程
第1章绪论1.1课题研究目的和意义及国内外研究现状1.1.1课题研究的目的和意义本课题所研究的内容是对卫星移动通信系统中的多普勒效应进行分析，如果卫星与卫星之间或者卫星与移动用户终端之间或者卫星与地面基站之间存在相对运动，那么接收端所接收到的到的发射端载频会产生一定的频移，由于卫星与基站之间的相对运动所引起的附加频移被称为多普勒频移。
采用相关解调的数字通信受多普勒频移的影响相对较大。
如果相对运行速度较小，多普勒频移较小，此影响可以忽略不计。
如果存在着很大的相对径向运动，会产生较大的多普勒频移，这种情况就必须考虑多普勒效应对移动通信系统的影响，而且由于目前的移动通信网络中所使用的频段正在慢慢加大，频率的提高（即波长的减小）也会使多普勒频移增大，这些原因导致多普勒频移成为影响移动卫星通信系统的一个关键因素。
在卫星移动通信系统中，如果接收端接所接收到的频率与波源所产生的的实际频率之间发生了较大的多普勒频移，会使得接收端没有办法进行正确的解调，而使通信系统的效率下降。
为了解决通信系统被多普勒频移所影响这一问题，就需对多普勒效应的特点和变化的规律进行深入的研究，进而得出相应的解决方法。
1.2国内外研究现状1.2.1卫星移动通信的多普勒效应国内外的研究现状（1）国外研究现状文献[1]直接运用了几何分析法对通信卫星和地面移动终端的相对移动速度进行了计算,从而得出多普勒的频移值和变化率，这种方法被国内外对多普勒效应的研究所引用，但是这个文献中所给出的多普勒公式并不适用于所有的椭圆轨道，也没有体现多普勒频移的大小与卫星的参数之间的关系。
文献[2]首先研究的是用户仰角、卫星的轨迹与卫星到地面基站之间距离的时变关系，然后计算出可视时间段内不同用户仰角下的多普勒频移的大小，这种方法非常直接的展示了在可视时间段内的多普勒“S”型变化曲线，但是这种方法需要以最大用户仰角作为参数，并不能得出卫星运行一段时间内的多普勒辩护率。
星座设计2
τp = s/c
(8)
36
地球表面上，卫星的覆盖区域面积为：
A = 2π ⋅ R ⋅ (1 − cos γ )
2 e
(9)
卫星在地面上的覆盖半径为：
X = Re ⋅ sin γ l = 2 ⋅ Re ⋅ γ L = 2 ⋅ ( Re + h) ⋅ γ Ts = L / vs
2
一、卫星运动原理
假设地球是质量均匀分布的圆球体，忽略 太阳、月球和其它行星的引力作用，卫星运动 服从开普勒三大定律。 开普勒定律 开普勒第一定律：卫星以地心为一个焦点做椭 开普勒第一定律：卫星以地心为一个焦点做椭 圆运动，其轨道平面的极坐标为：
P r= 1 + e cos θ
3
P r= 1 + e cos θ
Re γ = arccos[ ⋅ cos e ] − e Re + h
(5)
35
仰角e为：
Re + h e = a rc c o s [ ⋅ s in γ ] s
S是终端到卫星的距离，表示为：
2 e 2
（ 6）
s = R + (Re + h) − 2 ⋅ Re ⋅ (Re + h) ⋅ cosγ (7)
29
图4 轨道参数图
30
在卫星轨道的六个要素中，轨道倾角和升节点位 置决定轨道平面在惯性空间的位置，近地点幅角决定 轨道在轨道平面内的指向，轨道半长轴和轨道偏心率 决定轨道的大小和形状。 对于圆轨道，只需要四个轨道参数，即轨道高度、 轨道倾角、升节点位置和某一特定时刻卫星在轨道平 面内距升节点的角距。 卫星在外层空间沿着轨道运行，而地球在不断地 自转。卫星在沿着椭圆轨道绕地球运行时，其后一圈 运行的星下点轨迹一般不重复前一圈运行的星下点轨 迹。 沿椭圆轨道运行的卫星在某一圈运行的星下点轨 迹由以下方程决定（定义该圈运行通过升节点的时刻 作为度量零点）。
中国低轨卫星星座组网设计与规划
电讯 技 术
Ｔｅｅ ｏ ｌｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｎｃ ｔｏ ｇｎ ｅｉ ｇ
Ｖ０ ． ０ Ｎ ． ２ １５ ｏ １
Ｄｅ ｃ．２ ０ Ｏ１
文章 编号 ：０ １ ８ ３ （０ ０ １ ０ １ ５ １０ — ９ Ｘ ２ １ ）２— ０４—０
支持 地面小 型终端 与 卫 星 的直 接通 信 ， 利 于信息 有
１ 引 言
卫星 星座是指 由多颗卫 星按照一定 规则 和形状 构成 的可提供 一定 覆 盖性 能 的卫 星 网络 ， 多颗 卫 是 星 进行协 同工作 的基 本形式 。卫星 星座结构会 影响 网络覆 盖 区域 、 网络 时延 和 系统 成本 等 。传 统 的同 步 轨 道 卫 星 轨 道 高 、 路 损 耗 大 ， 地 面 终 端 的 链 对 ＥＲ ＩＰ和接 收天 线 的 Ｇ Ｔ值 要求 过 高 ， 以实 现 手 ／ 难 持机与卫 星直接 进行 通信 ； 而低 轨卫 星 由于链 路 损 耗小， 降低 了对用 户终端 ＥＲ ＩＰ和 Ｇ Ｔ值 的要 求 ， ／ 可
关键 词 ： 低轨 道 ； 星组 网 ； 卫 星座设计 ； 覆盖 分析 中图分类号 ：Ｎ １ Ｔ ９５ 文 献标识码 ： Ａ ｄｉ１ ．９ ９ｊｉ ｎ １０ — ９ ｘ２ １ ．２ ０ ４ ｏ：０ ３６ ／． ｓ ．０ １ ８ ３ ．０ ０ １ ．０ ｓ
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ｓ ｈ ｍ ｅ ｏ ｉ ａ Ｓ ＬＥＯ ａ ｅ ｌ ｅ Ｃｏ ｓ ｅｌ ｔ ｎ Ｎｅ ｗｏ ｋ ｓｇ ｎ ｃ ｅ ｆ Ｃｈ ｎ Ｓ ｔｌ ｔ ｎ ｔｌ ｉ ｔ ｒ ｉ ａ ｏ
Ａ ｓ ａｔⅢｅｐ ｇ ｍ ｉ ｈｍ ｆｏ ｒ ｒｔＬ Ｏ ｃｎｔｌ ｉ ｉｂ ｒ ｈ ａｉｂｏｇｔ ｒａ — ｂｔ ｃ： ｌ ｒ ｒ ｍｎ ｓ ｅ ｅｏ ｌ ｅ ｔ ｏ ｉ Ｅ ） ｏｓ ｌｔｎｓ ｔ ｌｆ ｉ ｒ ｈ ｆ ｗｒ ｉ ａ ｒ ｏａ ｇｃ ｗ ａ ｈ ｂ （ ｅａｏ ｕ ａ ｅ ｏ Ｃ ｎ Ｓ ｕ 网设 计 与规 划
星座编码在通信系统中的应用研究
星座编码在通信系统中的应用研究第一章引言星座编码是一种常见的数字调制技术，广泛应用于现代通信系统中。
它通过将数字信号映射到一组符号中，来实现对信号的传输。
该技术具有高效性、灵活性和可靠性等优点，因此被广泛应用于卫星通信、移动通信、无线电频谱管理等领域。
本文主要探讨星座编码在通信系统中的应用研究。
第二章星座编码的基本原理星座编码是数字调制技术的一种形式，它将数字信号映射到一组符号中。
这些符号通常表示为星座上的点，因此被称为星座点。
星座点的位置和数量取决于编码方式和调制方案。
例如，16QAM （16进制正交振幅调制）使用4位二进制码将信号映射到16个星座点上，其中每个点代表一个符号。
星座图如图1所示。
图1 16QAM星座图星座编码主要包括两个过程：映射和符号调制。
映射过程是将离散数字信号映射到星座点上的过程。
符号调制是将星座点上的符号调制成连续的模拟信号。
其中，最常见的星座编码方式包括4QAM、16QAM、64QAM和256QAM等。
这些星座编码方式的差异在于星座点的数量和间隔。
第三章星座编码在通信系统中的应用星座编码在通信系统中的应用非常广泛，其主要应用领域包括卫星通信、移动通信、无线电频谱管理等。
以4G移动通信为例，在4G系统中，星座编码主要用于物理层的数据传输和控制信息传输。
移动通信系统采用星座编码技术，可以有效地利用无线电频谱资源，提高数据传输速率和传输可靠性。
星座编码在卫星通信系统中的应用也很广泛。
对于低轨卫星通信系统来说，由于信号距离较近，信号传输过程中的通道噪声和干扰较大，采用星座编码可以减小信号传输过程中的误码率。
对于地球同步轨道卫星通信系统来说，使用星座编码可以提高数据传输速率和传输容量。
星座编码在无线电频谱管理中也有广泛应用。
在频谱管理中，星座编码可以用于频率调制、频率扫描和信号检测等方面。
利用星座编码技术，可以更加精准地识别和管理各种无线电信号，从而提高频谱利用效率和管理效率。
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星座卫星通信系统设计及性能分析第一章：引言
星座卫星通信是一种基于卫星网络的无线通信系统，能够实现广域覆盖和高速数据传输。
本文将介绍星座卫星通信系统的设计原理和性能分析。
第二章：星座卫星通信系统结构
2.1 卫星组成
星座卫星通信系统主要由卫星和地面站组成。
卫星分为中继星和用户星两种类型，中继星负责转发信号，而用户星用于与用户端进行通信。
2.2 地面站
地面站包括用户端地面站和中继站，用户端地面站与用户终端相连，负责接收和发送信号。
中继站用于与用户端地面站进行数据交换和信号中继。
第三章：星座卫星通信系统设计原理
3.1 天线设计
天线设计对星座卫星通信系统的性能起到至关重要的作用。
天线设计要考虑到卫星和地面站之间的信号传输，包括天线增益、方向性和频率响应等参数的优化。
3.2 频率规划
频率规划是保证星座卫星通信系统各个卫星之间和卫星与地面站之间的信号不会发生干扰的重要环节。
需要合理规划卫星和地面站的频率分配，避免频谱资源的冲突。
3.3 信号调制与解调
星座卫星通信系统使用的调制和解调方法对信号的传输效率和可靠性至关重要。
要考虑传输速率、频谱效率和抗干扰能力等因素，选择适合的调制解调方案。
第四章：星座卫星通信系统性能分析
4.1 传输速率
星座卫星通信系统能够提供较高的传输速率，可以满足大数据量的传输需求。
通过采用高性能调制解调方案和优化天线设计，系统的传输速率可以进一步提升。
4.2 覆盖范围
星座卫星通信系统能够实现全球范围内的覆盖，无视地域和地形的限制。
通过合理规划卫星的数量和轨道分布，可以实现全球无缝覆盖。
4.3 时延和抗干扰能力
星座卫星通信系统的时延较低，能够实现实时通信的要求。
同时，系统能够通过强大的抗干扰能力，保障通信质量在复杂电磁环境中的稳定性。
第五章：应用前景和挑战
星座卫星通信系统具有广阔的应用前景。
在通信、导航、遥感等领域有着重要应用价值。
同时，系统的设计和运营也面临着一系列挑战，如系统成本、卫星寿命等问题。
第六章：结论
本文介绍了星座卫星通信系统的设计原理和性能分析。
通过合理的系统结构设计和优化参数选择，星座卫星通信系统能够提供高效、稳定的通信服务，具有广阔的应用前景。
然而，系统的设计和运营需要考虑到一系列挑战，需要进一步研究和发展。