1、“1箭20星”中之6星微納衛星星載AIS/ADS-B及其應用一、微納衛星簡介二、天拓三號衛星三、星載AIS應用四、星載ADS-B應用大衛星，研制周期510年，重量數噸，花費數億甚至數十億美元 傳統大衛星研制具有周期長、重量大、成本高等特點。NASA/ESA: Can we break The “bigger, higher, pricier” motto?美國航空航天局/歐空局：如何打破衛星體積越來越大、成本越來越高的魔咒？一、微納衛星簡介質量（千克）研制成本（元）研制周期傳統大衛星100010億510年小衛星 Smallsat50010001億23年超小型衛星 Minisat10050030

2、00萬1億2年微衛星 Microsat5010020003000萬12年納衛星 Nanosat5505002000萬1年皮衛星 Picosat0.1550500萬1年飛衛星 Femtosat0.11Cfs61VT00SU,0*3D” 三、星載AIS應用q岸基AIS覆蓋半徑3050海里q空基AIS覆蓋半徑200海里q星載AIS（以軌道高度600km為例）覆蓋半徑1500海里利用衛星的高遠位置特性，接收衛星覆蓋區域船只發送的AIS報文，可實現大范圍內民用船只的跟蹤和監視。三、星載AIS應用3.2 必要性 星載AIS系統具有巨大的民用和軍事價值：部門應用領域情報/軍事民用船只監控、偵察，協助軍事艦船

3、的偵察交通水上交通管制/事故處理、海上搜救物流航運公司船只監控、物流監控，防海盜襲擊船政/海岸警衛隊沿海、熱點地區的船只監控海事港口遠距離的船只監控海軍演習區域或周邊區域、沖突區域的船只監控和監測漁政漁政管理三、星載AIS應用l 美國海岸警衛隊USCG, 2006.12 TACSAT-2：裝載了AIS接收機； USCG通過星載AIS獲取離岸邊2000海里內的船只信息。 TACSAT-2是第一顆從空間成功偵收到AIS信息的衛星。 同時發現多網沖突問題,開始從硬件、軟件上著手研究。 AIS接收機能解析報文和壓縮，并能統計沒有正確解析的報文數量。右上：右上：TACSAT-2右中：東大西洋和直布羅陀海

4、峽快照右中：東大西洋和直布羅陀海峽快照右下：阿拉伯海和波斯灣快照右下：阿拉伯海和波斯灣快照三、星載AIS應用3.3 國外研究現狀l 加拿大COM DEV公司, 2005.12至今2005年完成開始仿真研究；2006年完成AIS接收機的地面港口實驗；2007年完成AIS接收機的空間飛行驗證；2008年隨NTS納星發射，AIS接收性能良好。該公司希望實現AIS空間監測的商業化，原計劃2011年實現3顆衛星的空間監測，刷新周期小于6小時；2013年實現6顆衛星的空間監測，刷新周期小于2小時。三、星載AIS應用NTS納星、EV-1和M3MSat微小衛星（待發射）(衛星平臺由加拿大多倫多大學研制)Mar

5、itime Monitoring and Messaging Microsatellite(M3MSat)NTS20122012年年7 7月月2222日日發射的發射的ExactView-1 ExactView-1 三、星載AIS應用l 美國Orbcomm公司, 2008 Orbcomm總承,LuxSpcace研制星載AIS接收機載荷； VesselSat1(2011.10.20由印度PSLV-CA火箭發射)和VesselSat2(2012.1.9由我國CZ-4B火箭發射)； Orbcomm的AIS商業運營取的較大收益。該公司2012年上半財年星載AIS項目的營業收入為3220萬美元。 Orbc

6、omm計劃再發射18顆第二代微小衛星組成AIS星座。通過SpaceX公司的Falcon-9火箭發射，計劃2013年一箭8星；2014年在軌衛星數量達到18顆；多個軌道面。VesselSat 2 VesselSat 1三、星載AIS應用l ESA, 2009 2009年成立AIS辦公室； 2011年AIS天線和接收機在國際空間站上搭載試驗； 計劃發射46星組成LEO星座。 2010 ，德國DLR開始研制AISSAT-1衛星，約20kg三、星載AIS應用l 美國海軍 2009年啟動GLADIS計劃(GLobal AIS & Data-X International Satellite Co

7、nstellation) ，具體由海軍研究試驗室組織研究并實施 ； 30顆微納衛星(其中美國提供6顆衛星，5次發射，一箭6星，且邀請其它國家研制其它24顆衛星)組網，實現對裝載AIS收發信機的船只監控和AIS浮標信號偵收 ； 極軌道；5個軌道面，軌道面相隔72；每軌道面6顆衛星，相位相差60； 5次發射，一箭6星；三、星載AIS應用一箭一箭6 6星安裝方式星安裝方式 GLADISGLADIS計劃計劃AISAIS星座示意圖星座示意圖 三、星載AIS應用nadirvelocity國家國家/組織組織衛星名稱衛星名稱重量重量/尺寸尺寸類型類型發射時間發射時間挪威挪威Ncube-l約約1kg皮衛星皮衛星

8、2004Ncube-2約約1kg皮衛星皮衛星2005AISSAT-16kg/20cm立方立方納星納星2010.07德國德國Rubin-7.17kg納星納星20070111Rubin-87kg納星納星20080428Rubin-9.1/9.28kg納星納星20090923美國美國TACSAT-2370 kg小衛星小衛星2006.12Orbcomm, FM37-42115kg小衛星小衛星2008.06GLADIS計劃計劃10-15kg微納衛星微納衛星待定待定VesselSat1*228.7kg微小衛星微小衛星2011.10VesselSat229kg微小衛星微小衛星2012.01AprizeSat

9、3，413kg/25cm立方立方微小衛星微小衛星20090729AprizeSat 5，620110817AprizeSat 7，820131121日本日本SDS-448kg微小衛星微小衛星20120517丹麥丹麥AAUSat30.8kg/1U皮衛星皮衛星20130325英國英國Triton 15kg/2U納衛星納衛星20131121加拿大加拿大NTS8kg/20cm立方立方納星納星2008.04ExactView-1100kg小衛星小衛星2012.07.22M3Msat75kg微小衛星微小衛星待定待定歐空局歐空局微小衛星微小衛星待定待定3.4 發展趨勢 l星載AIS技術的軍民應用價值巨大，已

10、得到很大重視；l近年來國際上的發展重點是研制專用的AIS微小衛星（30kg以下），且為了提高船只監測頻率，多采用多星組網（先46顆，后逐步增加）的方式，以實現24小時的刷新周期；l發展途徑：關鍵技術研究搭載驗證專用AIS衛星建立簡易AIS 星座完善AIS 星座。三、星載AIS應用三、星載AIS應用p 2012年5月10日，天拓一號衛星成功發射，實現國內首次星載AIS偵收，目前已積累近30個月的數據，并積累了大量應用經驗。經數據對比分析，技術水平與2010年國際水平相當。p 2012年年6月月11日至日至17日，在神舟九號任務中，為航天員應急搜救提供日，在神舟九號任務中，為航天員應急搜救提供AI

11、S數據支持，得到了交通部救撈局的高度評價。數據支持，得到了交通部救撈局的高度評價。3.5 國內研究現狀 本體尺寸：本體尺寸：41042580毫米毫米 整星重量：整星重量：9.3千克千克 三、星載AIS應用黃巖島區域某船只黃巖島區域某船只亞丁灣某船只亞丁灣某船只某長距離物流船舶某長距離物流船舶南海某船只南海某船只三、星載AIS應用天拓一號星載天拓一號星載AISAIS偵收偵收1111個月累計態勢圖個月累計態勢圖一、微納衛星技術簡介二、天拓三號衛星三、星載AIS應用四、星載ADS-B應用 廣播式自動相關監視（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast, AD

12、S-B）采用全向廣播方式播發空對空、空對地報告，由飛機自動向周圍的飛機、車輛和地面接收裝置發射自身的位置等信息 四、星載ADS-B應用廣播報文：廣播報文： 飛行器ID 位置 高度 航向四、星載ADS-B應用 當今 70% 的民航飛機已裝備ADS-B設備 空管還主要依靠地基雷達 未來 2020年后所有高性能飛行器強制安裝四、星載ADS-B應用基于星載ADS-B的 將高靈敏度ADS-B接收機安裝到低軌衛星上，廣域偵收 境內實時轉發，境外存儲轉發四、星載ADS-B應用在星載ADS-B之前的全球空管范圍在星載ADS-B之后的全球空管范圍四、星載ADS-B應用 更好地支持航線規劃與航路優化 運行使用航線

13、高度分層和航路間距更優化，路線更優化四、星載ADS-B應用 增強安全性 增強目標態勢感知和沖突檢測能力； 增強搜救能力；馬航馬航447447，墜落南印度洋，墜落南印度洋, 2014-3-8, 2014-3-8四、星載ADS-B應用 國家安全情報搜集 航空識別區； 協助軍事目標鑒別；四、星載ADS-B應用德國宇航中心(DLR)發射的PROVE-V衛星，搭載ADS-B接收機； 2013-05-04發射，軌道高度820km2013-05-23首次試驗，偵收英國空域澳大利亞空域四、星載ADS-B應用四、星載ADS-B應用丹麥GOMSPACE研制的GOMX-1納衛星，搭載ADS-B接收機； 2013-1

14、1-21發射丹麥GOMSPACE研制的GOMX-3納衛星，搭載ADS-B接收機； 2015-10-06發射“天拓三號”衛星實現了國內星載ADS-B偵收系統的首次飛行試驗突破了抗輻射、低功耗與小型化技術，利用總體微型化設計、射頻電路的低噪設計、多級窄帶帶通濾波、高效脈沖檢測和信號解碼算法，實現了高靈敏度偵收。天拓三號星載ADS-B四、星載ADS-B應用ADSB試驗數據： 2015.09.21，8小時的數據累積（全球）四、星載ADS-B應用ADSB試驗數據： 2015.09.21，8小時的數據累積（亞洲）四、星載ADS-B應用ADSB試驗數據： 2015.09.21，中國西部空域。四、星載ADS-

15、B應用8 8星方案，星方案，8 8軌道面（軌道面（600km600km），每軌道面），每軌道面1 1顆星：顆星： 該星座對全球任意位置該星座對全球任意位置 的重訪時間，最大為的重訪時間，最大為1.34小時，平小時，平均為均為0.76小時。（小時。（f=1，該參數表示相鄰軌道面中最接近的兩顆，該參數表示相鄰軌道面中最接近的兩顆星之間相位差。星之間相位差。8 8星方案，星方案，4 4軌道面（軌道面（600km600km），每軌道面），每軌道面2 2顆星：顆星： 該星座對全球任意位置該星座對全球任意位置 的重訪時間，最大為的重訪時間，最大為1.92小時，小時，平均為平均為0.90小時。（小時。（f=2）四、星載ADS-B應用發展設想1616星方案，星方案，8 8軌道面（軌道面（600km600km），每軌道面），每軌道面2 2顆星：顆星： 該星座對全球任意位置該星座對全球任意位置 的重訪時間，最大為的重訪時間，最大為0.53小時，平小時，平均為均為0.32小時。（小時。（f=2）1616星方案，星方案，4 4軌道面（軌道面（600km600km），每軌道面），每軌道面4 4顆星：顆星： 該星座對全球任意位置該星座對全球任意位置 的重訪時間，最大為的重訪時間，最大為0.76小時，平小時，平均為均為0.32小時。（小時。（f=0）四、星載ADS-B應