卫星通信技术发展概述论文

2021-02-08 论文

　　摘要：本文介绍了卫星通信的基本概念、分类、特点以及应用，并在梳理国内外学者的研究成果及文献资料的基础上进行了成果展示，以期对以后卫星通信的研究提供一些思路和借鉴。

　　一、卫星通信概述

　　卫星通信是一种微波中继通信，作为中继站，与发、收信地球站共同组成卫星通信链路。

　　目前的卫星通信系统，主要有固定业务的卫星系统(FSS)，移动业务的卫星系统(MSS)，和广播业务的卫星系统(BSS)，它们的组成部分不全都是相同的。一般的卫星通信系统是由空间阶段和地面阶段两个范围组成的，其中控制和管理卫星的检测站包含在空间段部分内。

　　卫星通信是指航天器与地球站之间或者地球站相互之间借助通信卫星转发器而进行传输的无线电通信,它主要涵盖卫星移动通信、卫星固定通信、卫星中继通信和卫星直接广播等四大领域。卫星通信技术是现代通信技术不断发展的重要成就,也是航空航天技术运用到实践中的重要方面。它具有容量大、覆盖面广、频带宽、稳定性灵活性强等优点。四十多年以来,它在国际国内通信、军事民用通信等领域得到了比较广泛的应用。

　　卫星通信网络是指通过人造地球卫星作为传播无线电波的中继站，从而达到两个及其以上的地面站之间进行相互通信的网络。其中，地面站也称为地球站，是指设置在在地球表面上的通信站点。通信卫星起到了一个传输无线电波的作用。卫星通信网络按照转发时间的长短，可分为立即转发式通信网络和延迟转发式通信网络。当卫星的运行轨道处在低轨道运行时，相对地面站来说，需要进行远距离的实时的通信，这时除了采用延迟转发方式之外，同时也可以利用多颗低轨道运行的卫星进行转发，这种网络就是一般所指的低轨道移动卫星通信网络。

　　二、国外卫星通讯技术发展概述

　　近年来，国外的卫星通信技术无论是在军事还是商业领域都有了长足的发展，有新型质量高、功率大、寿命长的卫星不断发射升空。目前世界最先进的卫星通信技术仍然被包括波音、劳拉、洛马、阿尔卡特以及休斯等美国和欧洲的几大实力雄厚的卫星制造商所掌握。欧洲为了缩短与美国的差距，正在努力研制新一代的大型通信卫星平台阿尔法舱。俄罗斯则是通过与欧洲和日本的国际合作的方式来大力推进本国卫星通信技术的`发展。

　　毋庸置疑，美国是目前世界上通信卫星技术水平最发达的国家，其通信卫星技术发展计划已经进行了很长时间，并且在军事、商业等领域都已经形成了系列化的技术先进的卫星产品。目前其通信卫星计划主要包括美国的转型卫星通信系统(TSAT)计划、空军宽带填隙卫星(WGS)计划和先进极高频(AEHF)卫星计划以及海军移动用户目标系统(MUOS)计划等。

　　在欧空局公布的未来通信卫星发展计划中，计划在2001-2010年间将逐步提高16-30kw的卫星比例，计划达到30%，而8-16kw的卫星比重达到40%，这些成果目前已经基本完成，这标志着欧洲通信卫星向着超大功率的方向不断发展。

　　俄罗斯于2006年公布了《俄联邦2006-2015年航天规划》，计划在这10年中，俄罗斯计划将与欧洲和日本联合建设并发射13颗通信卫星，其中的8颗则是属于快讯系列卫星。

　　在俄罗斯公布的一份关于俄罗斯通信业发展的报告中，俄罗斯的航天局对其未来10年(2010-2020年)通信卫星技术的发展趋势进行了预测。其内容大致包括以下：要掌握微波波段和光学波段技术进行相关项目;构建小型和中型卫星的低速率网络;宽带卫星通信利用大型卫星;在通信卫星上进行全部的信号处理;大力提高太阳电池的转化率。

　　三、国内卫星通讯技术发展概述

　　近些年来随着科技技术的发展，现代小卫星技术取得了长足的进展，这对我国航天技术发展和卫星技术的应用提出了更高的要求，国内的一些科技公司如中科院下属的所和厂、中国航天科技集团以及国内的许多大专院校如清华大学、北京大学、哈尔滨工业大学、成都电子科技大学等研究人员都对航天编队飞行星座系统的项目进行了大量的研究，其中有的对航天编队飞行星座系统提出了初步设想，并进入了专题项目的研究阶段，有的已经取得了明显的成果，如编队卫星的跟踪切换技术，激光终端机、单片微波集成接收机等问题已在实验室中得到很好的解决了，但这些与国外发达国家如美国、俄罗斯的星间通信技术相比，仍有不小的差距。

　　目前国内在这方面取得的比较明显的成果主要有以下几个方面：2004年4月19日，由哈工大牵头研制的“试验卫星一号”成功发射，并搭载了一颗科学实验小卫星“纳星一号”。“试验卫星一号”主要用于资源测量和环境监控，它是我国成果研制的第一颗传输性立体的测绘小卫星。而“纳星一号”是我国研制的首颗纳型卫星主要用于研究开发纳型平台测试和进行航空航天的高技术演示。

　　由中科院上海小卫星工程部进行的“创新一号”卫星研究项目中，以星上计算机一体化设计、低轨小卫星扩频通信等关键问题的解决为重点，并进行低轨道小卫星之间数据通讯的关实验，以解决存储转发通信的问题。

　　哈尔滨工业大学以解决星间激光通信和卫星编队飞行而进行的双星编队飞行项目也取得了很大进展。

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