1、衛星通信介紹衛星通信系統實際上也是一種微波通信，它以衛星作為中繼站轉發微波信號，在多個地面站之間通信， 衛星通信的主要目的是實現對地面的“無縫隙”覆蓋，由于衛星工作于幾百、幾千、甚至上萬公里的軌道上，因此覆蓋范圍遠大于一般的移動通信系統 。但衛星通信要求地面設備具有較大的發射功率，因此不易普及使用。衛星通信系統由衛星端、地面端、用戶端三部分組成。衛星端在空中起中繼站的作用，即把地面站發上來的電磁波放大后再返送回另一地面站，衛星星體又包括兩大子系統：星載設備和衛星母體。 地面站則是衛星系統與地面公眾網的接口，地面用戶也可以通過地面站出入衛星系統形成鏈路，地面站還包括地面衛星控制中心 ，及其跟蹤、

2、遙測和指令站。用戶端即是各種用戶終端。在微波頻帶，整個通信衛星 的工作頻帶約有500MHz寬度，為了便于放大和發射及減少變調干擾， 一般在星上設置若干個轉發器。每個轉發器被分配一定的工作頻帶。目前的衛星通信多采用頻分多址技術，不同的地球站占用不同的頻率，即采用不同的載波。比較適用于點對點大容量的通信。近年來， 時分多址技術也在衛星通信中得到了較多的應用，即多個地球站占用同一頻帶， 但占用不同的時隙。 與頻分多址方式相比， 時分多址技術不會產生互調干擾、不需用上下變頻把各地球站信號分開、適合數字通信 、可根據業務量的變化按需分配傳輸帶寬，使實際容量大幅度增加。另一種多址技術是碼分多址 (CDMA

3、)，即不同的地球站占用同一頻率和同一時間，但利用不同的隨機碼對信息進行編碼來區分不同的地址。CDMA采用了擴展頻譜通信技術，具有抗干擾能力強、有較好的保密通信能力、可靈活調度傳輸資源等優點。它比較適合于容量小、分布廣、有一定保密要求的系統使用。工作軌道按照工作軌道區分，衛星通信系統一般分為以下3 類：、低軌道衛星通信系統(LEO) ：距地面 500 2000Km，傳輸時延和功耗都比較小，但每顆星的覆蓋范圍也比較小，典型系統有 Motorola 的銥星系統。低軌道衛星通信系統由于衛星軌道低，信號傳播時延短，所以可支持多跳通信；其鏈路損耗小，可以降低對衛星和用戶終端的要求，可以采用微型 / 小型衛

4、星和手持用戶終端。 但是 低軌道衛星系統 也為這些優勢付出了較大的代價： 由于軌道低， 每顆衛星所能覆蓋的范圍比較小， 要構成全球系統需要數十顆衛星， 如銥星系統有 66 顆衛星、 Globalstar 有 48 顆衛星、 Teledisc 有 288 顆衛星。同時，由于低軌道衛星的運動速度快，對于單一用戶來說，衛星從地平線升起到再次落到地平線以下的時間較短，所以衛星間或載波間切換頻繁。 因此，低軌系統的系統構成和控制復雜、技術風險大、 建設成本也相對較高。、中軌道 衛星通信系統(MEO)：距地面 2000 20000Km，傳輸時延要大于低軌道衛星，但覆蓋范圍也更大，典型系統是國際海事衛星系統

5、 。中軌道衛星通信系統可以說是同步衛星系統和低軌道衛星系統的折衷，中軌道衛星系統 兼有這兩種方案的優點， 同時又在一定程度上克服了這兩種方案的不足之處。中軌道衛星的鏈路損耗和傳播時延都比較小，仍然可采用簡單的小型衛星。如果中軌道 和低軌道衛星系統均采用星際鏈路，當用戶進行遠距離通信時， 中軌道 系統信息 通過衛星星際鏈路子網的時延將比低軌道系統低。而且由于其軌道比低軌道衛星系統高許多，每顆衛星所能覆蓋的范圍比低軌道系統大得多，當軌道高度為l0000Km 時，每顆衛星可以覆蓋地球表面的235%，因而只要幾顆衛星就可以覆蓋全球。若有十幾顆衛星就可以提供對全球大部分地區的雙重覆蓋， 這樣可以利用分集

6、接收來提高系統的可靠性 ，同時系統投資要低于低軌道系統。因此，從一定意義上說， 中軌道系統可能是建立全球或區域性衛星移動通信系統 較為優越的方案。 當然，如果需要為地面終端提供寬帶業務，中軌道 系統將存在一定困難，而利用低軌道衛星系統作為高速的多媒體衛星通信系統的性能要優于中軌道衛星系統。、高軌道衛星通信系統(GEO)：距地面 35800km，即同步靜止軌道。理論上，用三顆高軌道衛星即可以實現全球覆蓋。傳統的同步軌道 衛星通信系統的技術最為成熟， 自從同步衛星被用于通信業務以來， 用同步衛星來建立全球衛星通信系統已經成為了建立衛星通信系統的傳統模式。 但是，同步衛星有一個不可克服的障礙， 就是

7、較長的傳播時延和較大的鏈路損耗， 嚴重影響到它在某些通信領域的應用，特別是在 衛星移動通信方面的應用。首先，同步衛星軌道高，鏈路損耗大，對用戶終端接收機性能要求較高。這種系統難于支持手持機直接通過衛星進行通信，或者需要采用l2m 以上的星載天線(L 波段 ) ，這就對衛星星載通信有效載荷提出了較高的要求，不利于小衛星技術在移動通信中的使用。其次，由于鏈路距離長，傳播延時大， 單跳的傳播時延就會達到數百毫秒， 加上語音編碼器等的處理時間則單跳時延將進一步增加，當移動用戶通過衛星進行雙跳通信時，時延甚至將達到秒級，這是用戶、特別是話音通信用戶所難以忍受的。為了避免這種雙跳通信就必須采用星上處理使得

8、衛星具有交換功能，但這必將增加衛星的復雜度，不但增加系統成本，也有一定的技術風險。目前，同步軌道衛星通信系統主要用于VSAT系統、電視信號轉發等，較少用于個人通信。發展趨勢未來衛星通信系統主要有以下的發展趨勢：4.1 、地球同步軌道 通信衛星向多波束、大容量、智能化發展；4.2 、低軌衛星群與蜂窩通信技術相結合、實現全球個人通信；4.3 、小型衛星通信地面站將得到廣泛應用；4.4 、通過衛星通信系統承載數字視頻直播(DvB) 和數字音頻廣播(DAB)；4.5 、衛星通信系統將與IP 技術結合，用于提供 多媒體通信 和因特網 接入，即包括用于國際、國內的骨干網絡，也包括用于提供用戶直接接入；4.

9、6 、微小衛星和納衛星將廣泛應用于數據存儲轉發通信以及星間組網通信。動中通控制系統方案天線跟蹤控制技術是衛星動中通系統的關鍵技術之一，如何能夠有效控制天線的準確對星，使系統能在最短的時間內鎖定衛星、在信號中斷后最短的時間完成重捕獲，并能在各種復雜地形和快速機動條件下保持系統的正常工作和信號不丟失，是動中通用戶和設備廠家非常關注并亟待解決的問題。慧聯科技通過市場調研，在眾多廠家的大力支持下，推出了系列化解決方案，可分別用于高輪廓、中輪廓、低輪廓和拋物面等天線的跟蹤控制。1. 控制系統包含以下幾個部分1)GPS單頻天線2) 慣導單元3) 信標接收單元4) 伺服控制單元2. 系統安裝示意1)動中通天

10、線罩安裝底板；2)動中通天線面安裝底板；3)動中通天線面；4)GPS天線 1，安裝需盡量靠近天線罩頂部，減少GPS遮擋；5)GPS天線 2，安裝需盡量靠近天線罩頂部，減少GPS遮擋； GPS天線 1 和 GPS天線 2 之間距離盡量拉長，可以有效提高系統精度；GPS天線與方位電機驅動的平面一起旋轉。6) 慣導需要安裝在動中通天線底面上，與方位電機驅動的平面一起旋轉。3. 系統工作流程示意1) 系統通電；2) 動中通天線掃描衛星，雙 GPS初始化，系統進行初始鎖定；3) 系統完成初始鎖定有以下兩種，任何一種情況都能夠實現系統初始鎖定：a) 動中通天線掃描衛星鎖定 （此時不論雙 GPS初始化是否鎖

11、定） ，慣導系統將此時需要的天線仰角傳輸給控制單元，信標參數及轉臺機械參數同時傳遞給控制單元，天線跟蹤系統根據確定信標最大信號進行初始鎖定；b) 雙 GPS完成鎖定 （此時不論動中通天線掃描衛星是否鎖定），雙 GPS參數及 INS 組合參數傳遞給控制單元，天線跟蹤系統初始鎖定完成；4) 天線跟蹤過程中， 信標參數、 轉臺機械參數、 雙天線 GPS及 INS 組合參數實時傳遞給控制單元； 控制單元結合信標信號進行實時步進跟蹤，當天線對準時， 將此時水平編碼器數值發送給慣導，慣導可根據此值進行對準。4. 系統特點1) 初始化引入天線信號掃描鎖定技術，可以有效解決GPS衛星狀況不好情況下初始鎖定問題

12、；2) 系統運行過程中， GPS/INS 組合給天線跟蹤提供粗對準和信標掃描給天線跟蹤提供精對準的工作模式，可以顯著降低系統對GPS/INS 組合精度要求，顯著降低GPS/INS 組合成本。動中通是“移動中的衛星地面站通信系統”的簡稱。通過動中通系統，車輛、輪船、 飛機等移動的載體在運動過程中可實時跟蹤衛星等平臺，不間斷地傳遞語音、數據、 圖像等多媒體信息，可滿足各種軍民用應急通信和移動條件下的多媒體通信的需要。動中通系統很好地解決了各種車輛、 輪船等移動載體在運動中通過地球同步衛星，實時不斷地傳遞語音、 數據、高清晰的動態視頻圖像、 傳真等多媒體信息的難關，是通信領域的一次重大的突破，是當前

13、衛星通信領域需求旺盛、發展迅速的應用領域，在軍民兩個領域都有極為廣泛的發展前景。“動中通”在直播中有以下優點：(1) 在轉播過程中采用自主跟蹤方式跟蹤衛星，充分利用了衛星通信覆蓋區域大、抗干擾能力強、線路穩定的特點，可實現點對點、點對多點、點對主站移動衛星的通信；(2) “動中通”車具有靈活、 機動的轉播特點， 能確保快速、實時的靜態和動態現場直播；(3) 自動重捕時間短，駛出通信盲區后能快速恢復通信；(4) 與 OFDM“無方向”移動微波設備相比，“動中通”車無需收、發設備操作人員在惡劣環境條件下工作， 節約了人力、物力，而且減小了電磁輻射污染；(5) 信號傳輸過程的節點減少，提高了轉播質量

14、和可靠性；(6) 能降低大范圍、 復雜場景直播過程的運行成本。然而， 受目前技術的限制，“動中通”仍存在一些不足，主要是：(1) 在轉播環境比較復雜 ( 建筑物太高、太多，橋梁、山區等) 的情況下，會出現信號中斷現象；(2) 用兩輛“動中通”車傳送不同電視圖像信號，在圖像播出時不易做到無閃點連接( 兩車同時遇到閃點) ；(3) “動中通”車與移動信號采集車之間信號傳輸不易( 兩車的方向、 位置在不斷變化 ) 。 靜中通：靜止狀態下與衛星實時通信。GINS3200 光纖組合慣導系統用于動中通天線跟蹤無錫慧聯信息科技有限公司1 動中通通信系統介紹動中通通信系統采用新型的移動衛星通信天線，專為移動載

15、體 （特別是汽車、 火車、水上運輸工具、 海上石油平臺） 在運動過程中完成實時衛星通信而設計。在載體運動過程中，采用先進的相控陣技術及自動跟蹤技術，自動完成搜索并捕獲指定的衛星信號，提供高速、寬帶大容量的語音、 數據及高清晰的動態視頻圖像等多媒體信息，具有快速高質量自動尋星、快速精準對星、受干擾后依靠陀螺穩定快速回復等特點。廣泛應用于軍用、警用車輛通信、搶險救災通信、鐵路、公路、水上運輸、地質勘探、野外科考、森林巡視、水利電力巡查、突發事件新聞采集、海上石油、遠洋運輸等領域。2 動中通通信系統工作原理動中通通信系統是在初始靜態情況下，由衛星定位、 捷聯慣導系統測量出航向角、載體所在位置的經緯度

16、及相對水平面的初始角，然后根據其姿態及地理位置、衛星經度自動確定以水平面為基準的天線仰角，在保持仰角對水平面不變的前提下轉動方位，并以信號極大值方式自動對準衛星。載體運動中，測量出載體姿態的變化，通過數學平臺的運算，變換為天線的誤差角，通過伺服機構調整天線方位角、俯仰角、極化角，保證載體在變化過程中天線對星始終在規定范圍內，使衛星發射天線在載體運動中實時跟蹤地球同步衛星。系統跟蹤有自跟蹤和慣導跟蹤兩種：自跟蹤+是依靠衛星信標進行天線閉環伺服跟蹤；慣導跟蹤是利用陀螺慣導組合敏感載體的變化進行天線跟蹤，兩種跟蹤可根據現場情況自動切換。當系統對星完畢后轉入自動跟蹤后。由于遮擋或其它原因引起天線信標信

17、號中斷時，系統自動切換到慣導跟蹤方式。3 GINS3200 是動中通跟蹤控制的最佳解決方案一套實時高性能姿態方位測量系統是整個動中通通信系統的核心，天線的跟蹤性能完全取決于姿態測量的精度。公司研制的GINS3200 集高精度陀螺儀、加速度計和衛星測姿接收機于一體， 為衛星動中通天線跟蹤提供了最佳解決方案。系統采用兩個衛星接收機精確計算運動載體的航向角；克服了以往純慣性需要靜態對準和長時間漂移等問題。通過結合高精度的慣性測量單元和改進姿態測量算法，使GINS3200 在衛星信號被干擾或遮擋后，仍能提供高精度的姿態數據。GINS3200克服了單一器件的不足，充分發揮了衛星測姿精度高、無累積誤差、無

18、漂移、可動態對準以及慣性測量動態性好、抗干擾能力強等特點，有效提高了系統整體的姿態方位測量精度、導航精度及實時跟蹤對準性能。4 系統指標參數GINS3200航向精度0.1o系統精度姿態精度0.05o位置精度2m （ no SA）速度精度0.02 米/ 秒量程±400 o/s陀螺零偏穩定性1 o/h零偏重復性1 o/h器件性能非線性100ppm量 程±10g加速度計零偏穩定性0.05mg零偏重復性0.05mg數據更新率100Hz接口特性接口方式RS-232 或 RS-422，波特率 115200數據協議NMEA 0183或二進制，可定制數據格式供電電壓12VDC(以實際提供系

19、統參數為準 )物理指標工作溫度- 40 +65物理尺寸144mm×122mm×146mm重量 3kg5GINS3200 的主要特點1）高精度組合測量技術“動中通”系統主要由天線穩控、衛星通信、 車輛改裝三部分組成，其中衛星通信和車輛改裝是通用技術，各家基本相同， 天線穩控則是衡量動中通性能的關鍵技術。目前市場中大部分廠家采用的方案是通過雙極化信標信號驅動天線，利用速率陀螺阻尼天線驅動軸的干擾運動來實現跟蹤衛星。這種方式天線穩定效果差，遇到遮擋后極易丟失信號，無法滿足對信號高質量的要求。相對而言GINS應用雙天線衛星定向單元與高精度慣性測量單元共同測量載體運動， 可實現天線的

20、高精度自主定位定向， 完全不受地域或環境的變換影響， 使運動中的天線始終對準衛星，盡可能的避免了通信中斷。2）慣性保持不怕遮擋由于采用了捷聯慣性系統，GINS3200 不怕衛星信號遮擋，可以自主對星和穩定天線指向，即使衛星信號被長時間遮擋，車輛怎樣移動， 天線始終對準衛星，一旦遮擋物去除，即可迅速恢復通信。下圖為某部裝備的衛星動中通。3）閉環控制抗干擾能力強GINS3200 內部可以接收信標機的信號，并與慣性測量系統進行組合使其在 GPS 信號受影響的時候也能有效鎖定衛星，形成閉環控制 ，大大提高了系統的適應性和可靠性。4）優秀的性價比GINS3200產品具有良好的性能得益于我們的先進傳感器器

21、融合技術，而不是單一追求器件精度，產品的價格合理具有極強的競爭力，可大大降低用戶的系統投資。GINS1200 高精度 MEMS組合微慣導系統用于動中通天線跟蹤1、概述隨著高新技術的迅猛發展， 戰爭形勢正在發生深刻變革， 無人作戰、信息戰、 制導武器已經成為現代戰爭的重要手段， 低損耗、 零傷亡已經成為現代戰爭的新理念。 為了滿足現代戰爭的需求，機動靈活、精確打擊、快速響應、高度智能的海、陸、空、天微小型武器平臺成為戰場的新寵， 分布式微小飛行器、 靈巧彈藥、 小型低成本戰術導彈等已逐步成為部隊的重要武器裝備。上述精確制導的戰術任務必須在高性能微慣導和衛星定位技術的支持下才能完成，微小型導航、制

22、導與控制系統是微小飛行器、微小型水下航行器、微小型地面機器人以及微納衛星等的核心技術。為了使得微小武器裝備能夠高精度、高效率、長時間的工作，作為核心部件的微慣性測量單元和GPS接收機必須提高集成度、精度和可靠度， 減小體積、重量，降低功耗。慧聯科技根據市場需求，充分利用成熟的MEMS慣性器件，通過多種技術途徑提高了器件的精度，并通過與GPS定位定向技術結合，研制開發了GINS1200 姿態方位組合導航系統。2、產品組成全球衛星定位系統 (GPS)導航能夠全天候工作， 且具有較高的導航精度， 成本低廉，是當今應用最多的一種導航系統。 通過差分應用的雙天線 GPS接收機不僅可以完成定位， 而且可以動態獲得精確的北向， 長時間使用也不會產生漂移。 但在應用于運動載體時， 由于運動載體的機動變化， 常使接收天線受到斷續的遮擋， 甚至對已跟蹤的衛星信號會發生失鎖現象，需要一定時間才能再次捕獲和跟蹤上衛星信號， 使導航數據出現斷續， 影響導航的可靠性。慣性 (INS) 導航能夠提供多種導航參數，