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航天科技五院通信卫星事业部设想的600颗低轨通信卫星系统

 “航天+创客”打造广覆盖多场景低轨卫星通信系统

2016-07-21 17:32   作者:彭菲 邓恒(中国空间技术研究院通信卫星事业部)

当我们在纷繁复杂的城市中被4G大数据侵袭时,你可能遗忘了在长途航班上,或者是乘坐轮船时没有数据网络的遗憾,你或许更不知道,在不久的将来,为人们提供大数据服务的有可能是划过天际的卫星星座。为了满足互联网时代下多媒体业务,乃至未来3D全息数据的高速、宽带传输要求,中国空间技术研究院通信卫星事业部的创客们设想通过部署不低于600颗Ka频段低轨卫星,建设低轨卫星通信星座系统,实现全球全天候100%无缝覆盖,构建起一张能够覆盖全球的信息通信网络,拓展全球服务能力。

   星座组网联天地

   低轨卫星星座系统由空间段、地面段和应用段构成,主要通信频段为Ka频段。空间段由不低于600颗低地球轨道(LEO)卫星组成,采用极轨星座设计,共分12个轨道面,每个轨道面不低于50颗卫星,轨道高度1200km。通过超多星构成空间无缝信息层,利用超高增益自跟踪点波束天线覆盖用户,采用多星协同提升用户业务速率。

   地面段通过国土关口站实现与地面数据网、通信网及互联网连接;通过境外中继站辅助实现网络的互联互通,完成对卫星/星座的控制、系统的维护管理,并实现业务功能。

   应用段包括各种类型的用户终端,如手持/便携终端、其他移动载体终端(如车载、舰载、机载等)、固定终端等。手持/便携终端下行峰值速率分别为10Mbit/s、20Mbit/s,移动载体终端下行峰值速率为100Mbit/s,满足不同类型的应用需求。

   卫星技术作基石

   每颗卫星采用一体化设计,以载荷控制器为核心,对载荷系统进行电子系统集成和功能扩展,并围绕有效载荷进行整星结构、布局、热控的一体化设计和系统资源配置,在轨寿命5年。卫星主要性能指标优于国际上现有的低轨通信卫星最好水平。

   卫星平台结构采用框架式层板结构,按系统集成分解封装,形成不同的功能“层”,采用统一结构尺寸的框架结构进行连接。有效载荷分系统包括了Ka频段相控阵天线、通信处理器等,并可按需扩展导航增强、数据采集、WiFi广播和对地观测功能等。

   丰富应用显身手

   低轨卫星通信系统利用多颗小卫星组成的星座,能同时获得高空间分辨率、高时间分辨率、增加覆盖面、减少信号衰减等,提高空间系统生存能力,提供丰富种类的数据应用。

   其中一种可以将卫星终端作为小型基站,在高铁、飞机、油轮等运输工具上完成WiFi协议转换,实现WiFi或线路终端装置(LTE)连接,覆盖到手机、电脑或平板电脑。能够为大型铁路、船舶、航空企业,以及个人用户提供宽带数据连接。

   同时,能够结合地面传感器技术,形成数据采集应用系统,提供陆、海、空中物体平台的监控和跟踪服务,弥补其他数据获取系统在时空覆盖、信息层次等方面的不足,可为重点目标的长期监测、预测预警、实时预报提供全方位的信息数据支持。为政府企业、国家安全、国防装备提供移动管理、健康检测、数据采集等数据应用。

在不久的未来,低轨卫星通信系统将与高轨卫星通信系统形成互补,增强我国空间基础设施通信能力。


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