时间:2024-03-19 14:37:05

关键词:卫星通信;构成;应用;展望
卫星技术和通信技术的大力发展,不仅促进了生产力改革,生产技术的发展,同时还改变了人类交往沟通的方式,使地球连成一个整体,使人类沟通更加方便密切。重视卫星通信技术的发展有着长远意义,不仅有利于科技的进步,同时也利于文明的交往和实现。
1 卫星通信系统的基本构成
卫星通信系统的构成是基于通信卫星技术的发展建立起来的,通信卫星在整个系统中起着关键作用。首先太空中的通信卫星接收一个地球站传输的数据,并将这些数据信号进行变频和放大,然后传输给另一个地球站,由此形成一个完整传输回路,进行信息的远距离传输和接收。为了保证整个传输接收系统的稳定性,整个卫星通信系统还备有测控系统和监测管理系统,测控系统用来对整个通信卫星的运行情况进行监控和测量,以保证整个系统运行正常有序;而监测系统则是为了维持系统的安全性而设计的,它能有效的对系统传输、接收的各个信号进行监督和跟踪,从而维持系统的稳定运行。
2 卫星通信的特点
2.1 卫星通信的优点
卫星通信能实现在长距离、大范围内稳定的进行数据传输、通信。理论上讲,只要发射信号的地球站在卫星信号辐射范围内,并在这个范围内有三颗相对静止的卫星便可以很好的进行数据的传播;卫星通信的主系统――卫星,存在于太空中,其不受地质灾害、自然灾害和认为因素等客观因素的影响,因此,传输系统更加稳定;卫星通信有不同作用,不仅可以进行数据传输,同时还能进行广播覆盖、宽带通信等;卫星通信的使用不受时间、空间限制,更加灵活方便。
2.2 卫星通信的缺点
卫星通信处在太空中,虽不受地球客观条件的影响,但如果传输距离过远,可能会导致传输时间延长,当传输信号达到10GHz以上时,数据的传输就可能受到高层大气天气的影响,出现传输问题;另外,卫星通信受太阳的影响也成为一个重要的限制因素,太阳的剧烈活动都可能导致信号的缺失,甚至无法传递等。
3 目前卫星通信的应用
3.1 卫星固定通信
目前我国的卫星固定通信网主要建设在比较大型的工程上,或者关系到国家安全和建设的方面,比如交通、电力、水利、能源、银行、报社或地震局、气象局等需要实时监测的地方。另外,在国防、公安、警务、公共救援等方面建设的更加健全。目前,我国卫星通信站占已达上万座。
3.2 卫星移动通信
卫星移动通信建设的目的就是为了解决陆海空等各类目标相互之间的通信任务。目前我国应用最多的是便携式移动通信系统,并且运营状态良好。比如,在一些特殊偏远地区,可能普通的数据信号系统并不能进行通信,那么就可以利用卫星通信的功能进行沟通,尤其是对于一些喜欢远途旅行的人员来说,当遇到紧急情况时卫星通信功能可能会起到很大帮助。虽然,这些卫星通信网络使用比较方便,安全性高,但是价格要略高于普通通信网络,所以,应用也受到一定限制。另外,我国在航空、水域方面的卫星移动通信还并不健全,还需要进行进一步探索。
3.3 卫星电视广播
卫星电视广播应用广泛的原因是其服务区域大、覆盖广、投资小、传播远、收益高,所以,我国卫星电视广播系统一直是卫星通信技术中应用最广的系统,并取得了很好的收益效果。目前,我国独立的卫星通信和电视广播网已初步形成,长远看来,卫星电视广播系统将会在经济、教育、文化等方面发挥巨大的作用。
3.4 卫星宽带通信
宽带的发展无疑是20世纪末最伟大的发明,它不仅解决了数据处理传输问题,同时也真正意义上将世界连成了一个“整体”。卫星与宽带的结合可以有效扩展宽带覆盖面积,使宽带的应用更加广泛,同时卫星通信具有可靠、灵活、机动等特点,宽带和卫星的联合还能有效保证宽带网络的安全,实现整个宽带网络的有效运行,当发生紧急事项时,利用宽带卫星进行调度指挥可以保证实效性,同时又提高了工作效率。然而传统的C和Ku频段的卫星通信系统已经不能满足日益发展的宽带通信技术需要,各国都在进行新的卫星通信线路的探索。我国也在不断进行新频段卫星线路的发现,并不断探索完善地面通信设施,以满足社会发展需要。未来的卫星宽带通信系统不但可以满足不同要求的下载、传输、远程医疗等业务,同时还能形成多点广播,真正成为经济社会生活中的一部分。
4 卫星通信技术发展展望
随着科技水平的不断提高、社会经济的不断发展,人类对卫星通信技术的要求也越来越高。如何完善卫星通信技术,使卫星通信应用更加广泛,这需要相关科技人员不断进行发现和探索,对于未来卫星通信技术发展,本人有以下几点展望:
4.1 卫星通信技术真正成为独立网络,不受区域限制
目前,阻碍卫星通信技术广泛应用的原因有很多,其中,受制于地面电信网成为最主要原因。很多偏远地区并没有建立起完整的通信网络,也就无法实现卫星通信的真正使用。虽然,理论上讲只要地球站发射的信号被三颗以上的卫星接收到,那么就可以进行数据传输,但是,在实际应用中,四颗卫星下组成的卫星通信网络都是不稳定的,存在着信号缺失、传输数据慢等问题。所以,健全卫星通信网络还要不断探索新技术,使卫星通信技术更加完善,真正不受限制。
4.2 大容量、高速度成为未来要求
上文中提到,卫星宽带通信中,传统的Ku频段和C频段的卫星已经不能满足现代卫星宽带通信的要求,未来这一趋势将会更加明显。这就需要研发者不断研发新的卫星通信系统,建立多频段的卫星通信网络,从而提高数据传输速度,使卫星通信系统真正融入到生产生活中,提高生产生活质量。
4.3 综合卫星服务成为未来对卫星通信系统的要求
目前卫星通信服务很大程度还是利用在地面及高空中,但是在海域的覆盖却明显缺少,因此,要不断延伸卫星通信的功能,拓展其使用范围,使其具有更加全面的功能。除了应用于特殊行业,也要能被广泛的应用在日常的生产生活中,方便生产生活。
5 结语
卫星通信具有很多优势和特点,并在日常生活、国防建设、经济发展等众多领域发挥着其独到作用,目前已成为社会建设过程中不可缺少的重要通信工具。然而,在发展卫星通信时,我们同样要关注其中的不足和缺陷,努力进行探索和改善,建立更加完善的、科学的卫星通信系统,这不但是实现经济社会发展的需要,更是实现人类发展的需要。因此,相关科研人员要正确分析现实,客观认识自身不足,不断吸收先进经验,探索完善技术,以促进卫星通信技术的发展,真正使卫星通信技术发挥其最大功效。
[参考文献]
[1]高亚哲.卫星通信的管理与应用探索[J].中国新通信,2013(18).
[2]沈永言,赵猛.宽带网络的核心价值与卫星通信的重要作用[J].数字通信世界,2013,(10).
[3]高大兵,许玉昆,张凤晓.浅析卫星通信的商业价值[J].现代商业,2008(18).
[4]王世强,侯妍.卫星通信系统技术研究及其未来发展[J].现代电子技术,2009(17).
如何针对不同行业,利用其优势开发出更多的特色服务,是卫星通信发展的关键。
近年来,卫星通信在话音、数据、多媒体传输业务中虽然已取得了长足进步,但整个市场还是“有点冷”,这是大家都已经习以为常的了。用户对卫星通信缺乏热情,应用缺乏开发力度,卫星运营商和服务提供商也始终固守在广播、气象、能源等领域。如何针对不同行业,开发更多的特色服务,是促进卫星市场发展必须要考虑的问题。
相信大家对去年年底台湾地震重创海底光缆,中国内地访问国外网站出现大面积中断的现象还记忆犹新。在事后专家们讨论紧急预案时,启用国际卫星通信是其中一个重要的备选方案,尽管卫星通信成本高昂,并且其容量与海底光缆所承担的容量有巨大差距,但仍然是短期内在一定程度上恢复网络连接的有效方式。
虽然地面线路对卫星通信冲击很大,但卫星可以是地面线路最好的备份手段,提供天地合一的更有效的保障手段。除此之外,卫星通信还适用于偏远地区,因为地面线路在这些地区不方便铺设。卫星以其一点对多点的特征发挥了优势,例如一些能源、交通、气象行业等数据的传输。
近日,美国卫星宽带解决方案提供商iDirect公司与一家以石油勘探为主要业务的CrossSat公司签署了一份协议,协议涉及一台5IF iNFINITI卫星主站和60台远程路由器,以建立全球宽带IP网络。这套卫星网络同时支持Ku波段和C波段卫星通信,支持QoS,能满足系统传输的多种应用,满足话音优先。它可用于地震勘探、陆地和海底钻探平台等石油和天然气公司的多方面业务,覆盖了中国石油业务涉及的中国、中东、欧洲以及非洲地区。
越是条件艰苦、人迹罕至的地方,卫星通信越能发挥效用。这种完全基于IP设计的卫星路由器在石油领域的应用也可以复制到其他一些领域,iDirect公司中国区首席代表张纪荣对中国市场非常看好:“中国广大的农村市场,为卫星通信提供了发展空间。光缆和蜂窝移动通信主要解决城市及干线通信问题,而卫星通信主要解决光缆和蜂窝通信难以覆盖的农村和偏远地区。两者虽有竞争,但主要是互补关系。”许多海外的卫星运营商正在寻找iDirect在国内的主站,以方便它们在中国提供虚拟网络运营商服务。
另外,在企业备份、船舶通信、公安系统、城市应急,甚至证券等领域,都能看到卫星通信的身影。张纪荣介绍:“理想的应急通信系统应完全不依赖传统的网络通信设施,系统本身可以轻松调整与扩容,并且可以迅速安放到任何地理位置。系统还应易于管理、维护、耗电量小。这些特殊要求都是卫星通信的特长。”卫星通信还可以不受约束地为话音、数据、视频等业务提供端到端的高速连接,提供全空间、全天候的快速通信以及强大的备份能力。(许泳)
1.1移动互联网的含义
总的来说,移动互联网的定义主要体现在这两个方面。一是:移动互联网是一种融合产物。即互联网以及移动通信网络的有效融合。相应地,以对应的移动终端为媒介接入到无限移动通信网络中,比如,3G网络,用户可以对互联网中的各种文件资料进行访问。在访问的过程中,用户不会受到时间和地点的限制。二是:在应用的过程中,移动互联网还产生了很多新型的应用。这些特性能够和对应终端方面具有的特性相融合。比如,可以定位的特性,随身携带的特性。在此基础上,为移动互联网的用户提供专业而个性化的服务。
1.2移动互联网的基本特点以及优缺点
一是:关于移动互联网的基本特点。对于移动互联网来说,它所具有的基本特点并不是单一方面的。首先,移动互联网具有服务便利性的特点。在移动互联网应用的过程中,它不需要长时间的响应。同时,它的操作不具有其复杂的特性,非常方便。其次,具有终端移动性的特点。主要是因为通常情况下,在接入移动终端之后,对应的用户便会处于移动的状态之中。最后,移动互联网具有业务及时性的特点。在使用移动互联网的时候,用户可以不受时间和地点的限制,在终端处获取所需的服务以及数据信息。此外,在业务、网络、终端方面,具有较强的关联性。二是:关于移动互联网的优、缺点。第一、关于优点方面。比如,能够有效地控制业务端与端之间的流程。比如,对于终端方面的信息,能够及时获取。第二、关于缺点方面。比如,在硬软件方面,移动终端没有统一的标准。比如,在用户数据方面,不具有一定的保密性与安全性。
2移动互联网接入网络技术
在移动互联网发展的过程中,接入网络技术逐渐应用到其中,发挥着不可忽视的作用。相应地,从某种意义上说,在当下信息时代中,已有的无线接入网络技术种类具有多样化的特点。比如,无线局域网、卫星通信网络、蜂窝网络。因此,文章作者对其中的一些接入网络技术进行了相应的探讨。
2.1无线局域网
对于无线局域网技术来说,它又被叫做WLAN。简单来说,无线局域网是以3-5GHz的频率取值波段为媒介,用无线或者无线、有线相结合的方式所形成的局域网。相应地,无线局域网技术是以射频技术为基点,对架构模式予以合理地利用。以此,来实现所具有的局域功能。一是:无线局域网的优、缺点。对于无线局域网技术来说,它主要具有这些方面的特点。首先,在网络规划调整方面,具有较强的操作性。其次,在无线局域网下,其网络比较容易扩展。最后,该网络具有便捷的布网特点。此外,在移动互联网中,无线局域网也呈现出一定的缺陷。其主要的缺点是在无线局域网接入的过程中,容易受到各种干扰源的影响。以此,使无线局域网的性能、速率以及安全性方面都存在一定的隐患。二是:关于无线局域网的应用。由于自身具有的传输速率,空间有限、规模较小的网络是无线局域网应用的主要方面。
2.2卫星通信技术
在卫星通信系统中,地球和卫星是其关键的组成部分。对于卫星通信来说,它是以卫星为纽带,在地球上的各个通信站点之间进行通信。相应地,在移动互联网方面,卫星通信技术依靠VSAT来完成对应的接入工作。进而,实现对应点之间电波的传输。一是:卫星通信网络有很多方面的优点。比如,在移动互联网中,卫星通信网络技术具有较强的可移动性。同时,在运行的过程中,不会产生较大的噪音,可靠性比较高。进而,卫星通信网络的运行是不会轻易受到干扰源的影响。比如,在运行的过程中,卫星通信具有较大的容量、通信的区域比较大。此外,它也具有一些缺点。比如,卫星通信网络的运用需要大量的资金作支撑。二是:关于卫星通信网络的应用。一般来说,作为一种特殊的通信技术,卫星通信网络的应用是比较广泛的。比如,用于军事方面的通信、电视广播方面。此外,在偏远地区或者农村,卫星通信网络也发挥着不可忽视的作用。
2.3无线城域网以及WPAN
第一、关于无线城域网方面。在应用的过程中,城域网以整体城市为媒介,对一栋互联网中的接入问题予以合理地解决。相应地,在接入的过程中,无线城域网主要是借助微波环境的力量来进行无线接入。进而,使整个城区的数据能够实现统一的管理。此外,在无线城域网接入的过程中,融入了很多新技术,比如,Qos机制的应用。Qos机制的应用实现了互联网之间的移动连接。在此基础上,该机制还使对应的宽带接入得以实现。在新时代下,无线城域网主要应用于这些方面。比如,媒体通信方面、交通、远程方面。第二、关于WPAN技术方面。从某种角度来说,WPAN是一种特殊的接入网络技术。主要是因为WPAN技术对其服务对象有着非常明确的选择性。相应地,它只适用于那些特定的网络群体。此外,WPAN技术在应用的过程中,只能对小范围进行覆盖。同时,只能对距离较短的文件进行传输。因此,WPAN主要应用于这些方面。比如,家庭、办公设备、个人方面的无线通信。很显然,除了上面这些,还有一些其它的接入网络技术。比如,蜂窝网络技术的应用。在应用的过程中,主要以无线组网的形式为主来进行对应的接入。以此,来实现用户在移动过程中的相关操作。比如,语音、数据通信。就蜂窝网络技术应用的现状来看,它已成为当下发展中的关键性通信媒体,应用于很多方面。
关键词:卫星通信;中继站;数据传输;铁通公司
中图分类号:TN91文献标识码:B文章编号:1009-8631(2009)12-0099-02
引言
卫星通信是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个地球站之间的通信。
卫星通信系统是由通信卫星和经该卫星连通的地球站两部分组成。静止通信卫星是目前全球卫星通信系统中最常用的星体,是将通信卫星发射到赤道上空 35860 公里的高度上,使卫星运转方向与地球自转方向一致,并使卫星的运转周期正好等于地球的自转周期( 24 小时),从而使卫星始终保持同步运行状态。故静止卫星也称为同步卫星。静止卫星天线波束最大覆盖面可以达到大于地球表面总面积的三分之一。因此,在静止轨道上,只要等间隔地放置三颗通信卫星,其天线波束就能基本上覆盖整个地球(除两极地区外),实现全球范围的通信。目前使用的国际通信卫星系统,就是按照上述原理建立起来的,三颗卫星分别位于大西洋、太平洋和印度洋上空。
与其它通信手段相比,卫星通信具有许多优点:一是电波覆盖面积大,通信距离远,可实现多址通信。在卫星波束覆盖区内一跳的通信距离最远为 18000 公里。覆盖区内的用户都可通过通信卫星实现多址联接,进行即时通信。二是传输频带宽,通信容量大。卫星通信一般使用 1~10 千兆赫的微波波段,有很宽的频率范围,可在两点间提供几百、几千甚至上万条话路,提供每秒几十兆比特甚至每秒一百多兆比特的中高速数据通道,还可传输好几路电视。三是通信稳定性好、质量高。卫星链路大部分是在大气层以上的宇宙空间,属恒参信道,传输损耗小,电波传播稳定,不受通信两点间的各种自然环境和人为因素的影响,即便是在发生磁爆或核爆的情况下,也能维持正常通信。
卫星传输的主要缺点是传输时延大。在打卫星电话时不能立刻听到对方回话,需要间隔一段时间才能听到。其主要原因是无线电波虽在自由空间的传播速度等于光速(每秒30万公里),但当它从地球站发往同步卫星,又从同步卫星发回接收地球站,这“一上一下”就需要走8万多公里。打电话时,一问一答无线电波就要往返近16万公里,需传输0.6秒钟的时间。也就是说,在发话人说完0.6秒钟以后才能听到对方的回音,这种现象称为“延迟效应”。由于“延迟效应”现象的存在,使得打卫星电话往往不象打地面长途电话那样自如方便。
卫星通信是军事通信的重要组成部分。目前,一些发达国家和军事集团利用卫星通信系统完成的信息传递,约占其军事通信总量的80% 。
卫星通信的主要发展趋势是:充分利用卫星轨道和频率资源,开辟新的工作频段,各种数字业务综合传输,发展移动卫星通信系统。卫星星体向多功能、大容量发展,卫星通信地球站日益小型化,卫星通信系统的保密性能和抗毁能力进一步提高。
一、卫星通信技术的分类
卫星在通信、广播、导航定位、遥感遥测、地球资源、环境监测、军事侦察、气象服务等方面体现出日益重要的价值。特别是在军事应用方面,已成为现代高技术条件下局部战争中保障通信指挥、控制和信息传递极为重要的手段,因此,不仅西方各军事强国,就连不少发展中国家对军事通信卫星也特别重视。近年来,卫星通信技术已进人数字化发展的阶段。
1.1 低速话音编码技术
在过去较长的一段时间内,32kbit/s的连续可变斜率增量调制(CVSD)编码技术在卫星通信系统中占据主导地位。随着通信容量的增加和频率资源的紧张,迫切需要低速率且高质量话音的低速话音编码技术。目前,低速话音编码技术已取得了突破性进展,相继出现了32kbit/s的自适应差分脉码调制(ADPCM)、低时延16/8/4.8kbit/s的码激励线性预测(CELP)、4.8/2.4kbit/s的多带激励(MBE)。特别是4.8/2.4kbit/s的MBE话音编码技术已在系统中使用,在4.8kbit/s速率上的话音质量已接近64kbit/s的PCM的长话质量,超过32kbit/s的CVSD的话音质量。采用低速率话音编码可以大大提高卫星通信质量。
1.2 先进信道编码技术
信道纠错编码技术也有很大发展,有先进的软判决维特比译码和双层级联码等。软判决维特比译码广泛应用于卫星通信终端,它可以使信道质量明显改善,在误码率为10“的条件下,其编码增益大于5.8dB。双层级联码(即外层用R-S码交织,内层用卷积码)能有效地纠正随机和突发错误,在码率为10-5时,其编码增益可达6-7dB。采用先进信道编码技术可以提高传输质量,并节省卫星功率。
1.3 格状编码调制(TCM)技术
卫星信道既是带宽和功率受限的信道,又是非线性信道,它需要具有已调载波功率谱密度比较集中的调制方式,因此,通常采用恒定包络制方式。在恒定包络制方式中,又广泛采用相位调制(PSK)方式。但是,相位调制方式存在非连续相位转移的缺点,为了克服这一缺点,获得更佳的性能,最新发展起来的格状编码调制是卫星系统中调制技术的发展趋势。格状编码调制是一种不牺牲带宽的有效性而提高功率有效性并与信道编码相结合的技术。目前,8PSK和16PSK的64kbit/s格状编码调制数字调制解调器已应用于卫星通信中,它与普通相位调制相比,在不增加带宽、不改变速度的条件下,可提高3-5dB的调制增益。
1.4 混合多址技术
对于数字卫星通信系统,时分多址(TDMA)适用于40Mbit/s以上速率的系统,而码分多址(CDMA)则在微型地球站VSAT卫星通信系统中广泛采用。TDMA在充分利用卫星转发器功率和机动灵活组网方面有很大的潜力,配合多波束天线,即可实现星上交换时分多址(SS-TDMA)方式;还有一类低速时分多址(LA-TDMA)方式,这种方式所需的全向有效辐射功率(EIRP)小,便于大规模集成电路的应用,成本低,斟而发展较快。
CDMA技术具有抗干扰、保密等优点,对军事通信系统有很大的吸引力,且有多种使用方式。时分复用/码分多址(TDM/CDMA)方式已在VSAT卫星通信系统中应用;直接序列扩频/跳频/码分多址(DS/FH/CDMA)是直接序列扩频与低速跳频混合的多址方式,具有信道容量更大、抗干扰能力更强等优点;随机分配码分多址(RA-CDMA)方式是把码分多址的优点与数据分组通信方式(数据传输和交换的动态分配技术ALOHA)的特点结合在一起,使信道通信容量和抗干扰能力进一步提高。
二、卫星通信在铁路应急抢险中的作用
2.1工作模式
(1)卫星通信接收示意图(见图1)。
2.2使用容量
目前,铁通公司在全国有九个基站将卫星数据通信作为抢险备份通道。开通一个2M带宽作为语音通道,一个2M带宽作为图像通道。
2.3基站系统维护
铁通公司的卫星系统维护包括下内容:
(1)定期测试:网管室(站)定期核对网关的各种参数及与北京主站的联网通话功能;
(2)硬件设备巡检:电源、馈线、天线;
(3)站内自检。
三、结束语
信息技术作为本世纪重要的主导产业,其发展方兴未艾,卫星通信后来居上,凶猛异常地发展起来。一向落后的铁路通信,随着卫星通信设备的采用,其状况必将发生翻天覆地的变化。因此,了解卫星通信的基本原理及特点,并进一步引进吸收国内外先进技术,是我们发展铁路通信的必经之路。
参考文献:
[1] 陈九冶.卫星通信系统[M].北京:人民邮电出版社,1990.
【关键词】节目传输;卫星天线;节目源
1 系统概述
五九四台在2005年西新工程后,我台传输发射部门分为中控机房和甲、乙、丙三个发射机房,中控机房由原来的节传机房发展而来,工作任务也由原来的仅仅负责全台发射机的节目传输工作扩展到负责全台节目传输、发射机自动控制和自台监听监测工作。新建成的中控机房安装了一套全新的节目传输系统,为发射机房的发射机提供不间断的节目源,让我台的节目传输工作更加安全可靠。新的节目传输系统全面实现了数字化,其主要特点如下:
1.1 使用数字信号传输,抗干扰能力强
卫星天线接收的节目信号是模拟信号,在传输过程中节目信号经过数字化设备处理从模拟信号转化成数字信号,通过音周电缆和光缆传输到位于发射机房的音频处理器。
1.2 采用不同波段的节目源,提高节目源的可靠性
我台有三路节目源,分别为C波段节目源、KU波段节目源和补乐录音机节目源(C波段为主用节目源,KU波段为备用节目源,补乐录音机为紧急节目源),一旦C波段节目源出现问题系统会立即切换到KU波段节目源进行播音,即使C波段、KU波段两路节目源都出现问题,也可以启用补乐录音机进行紧急播出,不会造成节目源的中断。
1.3 节目源自动切换,减少停播时间
当主用节目源出现问题系统会自动切换到备用节目源上,不用值班人员到设备前手动操作,大大减少了停播时间,也杜绝了在手动操作时人为责任性事故的发生。
1.4 节目路数自动切换
同一部发射机在不同时间段使用不同的节目路数,机房主任提前做好节目运行图,系统根据节目运行图自动切换每部发射机每个播音时段所需要的节目路数,值班人员只需复查该时间段节目路数的正确性,不用手动操作。
2 系统组成
节目传输系统由卫星天线、高频头、功分器、卫星接收机、音频四选一、光端机等设备组成。
整个节目传输系统的传输流程为:卫星天线接收微弱的节目信号,节目信号经过高频头的低噪声放大、下变频、中频放大,经由第一中频电缆传至功分器,功分器将第一中频信号平均分配为若干路提供给各个卫星接收机,卫星接收机通过解码将原是模拟信号的节目源转化成数字信号,经过音频四选一的选择,输出的数字节目信号分成三路通过音周电缆和光缆送到发射机房。
2.1 卫星天线
卫星天线是整个卫星通信系统的重要组成部分,是短波发射台信号输入的通道,卫星天线性能的优劣影响整个节目传输系统的性能。短波发射台站与卫星之间的距离遥远,为保证信号的有效传输,广泛采用反射面天线。反射面天线的特点是方向性好,增益高,便于信号的远距离传输。
反射面的分类方法很多,按工作原理分,常见的卫星天线可分为旋转抛物面天线、卡塞格伦天线、格里高利天线、环焦天线等类型。我台使用的天线类型为卡塞格伦天线和环焦天线。
卡塞格伦天线是一种双反射面天线,它由两个反射面和一个馈源组成。从馈源辐射出来的信号被副反射面反射向主反射面,在主反射面上再次被反射。由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合,经主副反射面的两次反射后,信号平行于抛物面法线方向定向辐射。卡塞格伦天线的优点是天线效率高,噪声温度低,缺点是副反射面及其支干会造成一定的遮挡。
环焦天线由主反射面、副反射面和馈源喇叭组成。环焦天线的设计可消除副反射面对信号的阻挡,也可基本消除副反射面对馈源喇叭的回射,馈源喇叭和副反射面可设计的很近,有利于在宽频带内降低天线的旁瓣和驻波比,提高天线效率,缺点是主反射面的利用率低。
同时我台卫星天线接收不同频段信号,分别为C波段和KU波段卫星天线,两种卫星天线互为备份,这就避免了在日凌、雨衰、雪衰时所有卫星天线受到影响,为不间断的播音提供优质节目源信号。
2.2 高频头
高频头的作用是低噪声放大、下变频、中频放大,它的性能的好坏直接影响整个节目传输系统的质量,是节目传输系统的重要部件。
高频头由输入法兰盘、矩形波导、耦合装置、低噪声放大器、本振、混频、中放和电源稳压等部件组成。为了尽量减小输入信号的损耗和在传输放大过程中混入外部噪声信号,高频头的设计中低噪声放大器与混频器、中放紧密相接封装在一起,然后用低损耗第一中频电缆将变频放大后的第一中频信号送到卫星接收机。
当本振频率高于信号频率时,称为高本振;当本振频率低于信号频率时,称为低本振。我台C波段高频头为高本振,KU波段高频头为低本振。高频头所使用的电源来自卫星接收机。卫星接收机根据不同的极化方式提供不同的直流电压,卫星接收机为水平极化时提供18V直流电压;卫星接收机为垂直极化时提供14V直流电压。
2.3 功分器
功分器全称为功率分配器,将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件。
功分器从结构上可分为两大类:有源功分器和无源功分器。有源功分器由放大器组成,主要特点为由增益、隔离度高,缺点为有噪声;无源功分器没有放大器,主要特点为工作稳定、结构简单、基本无噪声,缺点为接入损耗大。功分器的主要技术指标为频率范围、承受功率、主路到之路的分配损耗、输入输出间的插入损耗、支路端口间的隔离度、每个端口的电压驻波比等。
我台选用有源功分器,其主要功能为:将第一中频电缆传送的第一中频信号平均为若干份,提供给各个卫星接收机作为输入信号;对各个卫星接收机之间进行隔离,以减小由于卫星接收机之间相互干扰。
2.4 卫星接收机
卫星接收机又称为综合接收解码器,由调谐器、第二中频信号解调、信道解码、MPGE―2传输流解复用、MPGE―2音/视频解码和模拟音/视频信号处理等组成,其主要功能有:节目数据流解码、利用智能卡中的密钥进行解密、接收并处理各种用户命令、下载并运行各种应用软件。
我台采用ACS1240型数字卫星接收机,其可以自动搜索接收音频信号,并将搜索到的节目存储到单片机中,从而使接收机具有断电记忆功能,保证断电后所锁定节目不会丢失,同时可以存储多张运行图,让卫星接收机根据节目运行图切换节目路数。音频输入为有源功分器提供信号,音频输出有平衡模拟音频信号和AES/EBU数字音频信号。
ACS1240数字卫星接收机的参数设置可以通过本地手动和远程控制两种方式设置。本地手动设置就是在卫星接收机上进行各种参数设置,卫星接收机具有液晶面板和操作按钮,可以操作液晶面板上的菜单进行设置,包括增加节目、删除节目、节目运行图选择、本振频率设置、下行频率设置、极化方式选择、符号率设置等,通过设置不同参数可以选择接收C波段或KU波段卫星节目信号,并可以手动选择当前播出节目路数。远程控制设置是通过软件进行设置,ACS1240数字卫星接收机具有RS232接口,通过RS232转RJ45的转换头接入节目传输系统网络,实现节目传输控制软件对卫星接收机的自动控制,可以远程设置卫星接收机参数,也可以把做好的节目运行图传送给卫星接收机,卫星接收机根据节目运行图自动切换当前所用节目路数,如果遇到临时播音,也可以通过紧急播出选项手动选择节目路数,实现了卫星接收机控制的自动化。
2.5 音频四选一
音频四选一是整个节目传输系统的关键设备,它的存在解决了多路节目源自动切换的问题。在使用音频四选一前,虽然有主备两路卫星信号节目源,但是当正在使用的卫星信号节目源出现问题时,必须由值班人员手动的插拔卡侬头切换到正常的节目源上,音频四选一实现了节目源切换的自动化,减少了节目源故障造成的停播。
音频四选一由信号分析选择机箱和信号分配扩展机箱组成。音频分析选择机箱通过单根绞合线与卡侬头连接,引入四路信号,分配扩展机箱通过DB-25插座和分析选择机箱连接,把信号分为两路并输出。信号分析选择机箱完成对信号的分析判断,并通过RS232转RJ45转换头接入节目传输系统网络,实现音频调度软件对音频四选一的远程控制。
音频四选一最多可以接四路节目源分别为A路、B路、C路和应急,有两种操作模式分别为手动、自动和遥控。在手动模式下可以人工选择使用的节目源路数;自动模式在A路为主用,当A路有故障无信号时,音频四选一会自动切换节目源路数直至有正常的节目源;遥控模式是可以通过操作音频调度软件实现对音频四选一的控制。同时音频四选一还具有A路断电直通功能,在断电情况下依旧有节目源信号的输出。
分配扩展机箱的两路输出,一路输出信号通过音周电缆传送到发射机房的音频四选一,一路输出信号通过音频分配器分为两路信号再经过光端机的光电转换通过光缆传送至发射机房的音频四选一,实现了发射机房节目源的一主两备,为节目传输的安全性提供保障。
2.6 光端机
光端机是光信号传输的终端设备,主要负责光电转换以及光发射和光接收。
光端机总是成对出现,分为光发射机和光接收机。光发射机由光源和电路组成,光源是实现电光转换的关键器件;光接收机将接收到的微弱光信号放大、再生为原传输的信号,并将光信号转换成电信号。
我台节目传输系统中采用OPT-1000A和OPT-2000光端机,该设备主要用于高质量广播节目源的传输,为远距离传输高质量节目源提供保障。
随着视频会议、远程医疗、远程教育、电子购物、远程监控、应急通信等交互式多媒体应用的日趋普及,用户的多媒体业务需求快速增长,卫星宽带多媒体传输逐渐成为世界各国卫星通信研究的新热点。近年来,欧美一些发达国家陆续建设了多个卫星宽带多媒体系统,中国的卫星宽带多媒体传输技术虽较欧美有一定差距,但已将推进卫星宽带多媒体系统建设作为未来卫星通信的重要发展方向之一。
欧奠:先进技术带来更多服务
欧美地区发达国家早在20世纪80年代就全面开展了卫星多媒体传输技术的研究,90年代开始进入规模商用阶段。1997年,美联邦通信委员会(FCC)启动多媒体卫星通信系统牌照申请工作,各公司可以自主申请卫星多媒体专用频段,包括Ka频段、Q/V频段和Ku频段。
进入21世纪后,全球卫星宽带多媒体进入了快速发展阶段.欧美发达国家陆续建设了多个卫星宽带多媒体系统.较有代表性的有:麦考通信公司的Teledesic系统、休斯公司的太空之路(Spaceway)系统、欧洲卫星通信组织的Eutelsat系统、欧洲航空局的Artemis卫星系统、EuroSkyway卫星系统、美国Viasat公司的Ka宽带星系统等。
Teledesic系统是由微软公司和麦考通信公司筹建的一个着眼于宽带业务发展的低轨道卫星通信系统。系统原计划由840颗卫星组成,均匀分布在21个轨道平面上,实际使用后简化到288颗:Teledesic系统的每颗卫星可提供lo万个16kb/s的话音信道,整个系统峰值负荷时,可提供超出100万个同步全双TEl速率的连接。该系统同时支持视频会议、交互式多媒体通信以及双向高速数据业务。Teledesic系统以卫星为通信节点,构建星间交换网络,具备全球覆盖能力,是名副其实的“全球空间互联网”,但由于其后续投入巨大.投资回报率低,发展受到了很大的制约。
休斯公司从2000年起开始研制太空之路(spaceway)卫星宽带多媒体系统,采用分阶段部署的方案。2005年,由休斯公司和波音公司共同研制的太空之路1号(SpacewayF1)成功进入预定轨道,这是美国直播电视公司DirectTy的首颗Ka频段高清直播卫星,标志着电视直播进入高清时代。2006年,太空之路2号(Spaceway F2)发射升空,为DirectTy的八个新市场提供本地高清电视节目广播服务。太空之路1号和2号一同工作,使得DirectTV公司具备传送1500多个本地高清频道和150多个国家高清频道的能力。2007年发射的太空之路3号(spaceway-3)是第三代卫星宽带技术的代表,其星载转发器全部为Ka频段,数据传输能力可达到同期Ku频段卫星的五到八倍,支持全网格结构的多媒体IP接入。其核心技术为星上IP交换处理技术和多点波束技术、在星上即可完成对地面用户数据的接收、处理和路由等功能,实现数据的单跳传输,大大降低数据延迟,从而使卫星网格传输成为可能,点对点速率高达440Mbps。
2010年,欧洲卫星通信组织和美国卫讯公司合作开发的Eutelsat卫星是欧洲首颗全Ka频段大容量宽带多媒体通信卫星,该星采用了最先进的Ka波段点波束设计,用于向欧洲、中东及非洲部分地区提供高速宽带、视频和数据应用等服务。Eutelsat系统的地面网络由10个与互联网骨干网相接的地面站组成,地面站采用了美国卫讯公司的SurfBeam技术和设备,搭载82个Ka波段237MHz宽带转发器,即82个点波束,每个点波束数据吞吐量为457Mb,卫星频率复用率极高,可达20次,总吞吐量达到70Gb/s,是标准Ku波段通信卫星的38倍,用户终端数量可达200万。
2011年,美国卫星通信设备及宽带服务提供商Viasat的首颗宽带通信卫星Viasat 1升空,这是全球首颗总数据吞吐量超过100Gbps的全Ka波段的大型宽带多媒体卫星,其总容量超过140Gbps,超过北美地区其他所有商用卫星容量总和。作为下一代宽带通信卫星的代表,Viasat 1卫星应用Ka波段多点波束和频率复用技术,使卫星总带宽增加到最大限度。该卫星的超大容量可满足未来十年加速增长的多媒体互联网接入服务对卫星带宽的需求,并可以更快的数据传输速度和更高的数据量,使用户能以合理的价格获得更好的宽带体验。
Viasat 1卫星共有72个点波束,其中63个点波束为美国本土提供多媒体宽带互联网业务,其他9个点波束则为加拿大农村地区用户提供宽带服务。该系统由星上系统以及SurBeam2地面系统组成,地面系统包括卫星用户终端(Ka波段蝶形天线和卫星调制解调器)、网关卫星地面站及网络操作中心,提供多种形式的多媒体业务。该系统不仅满足地面用户的媒体密集型网站流量、视频通话、流媒体视频剪辑、新闻采集、动态HD视频共享等住宅型多媒体应用需求,还可以满足各种专业多媒体应用的需要,如SNG、HDTV直播等,可为飞机和火车上的乘客提供多媒体接入服务。借助该系统,用户无论在何处居住或工作,都可以获得等同DSL的多媒体通信服务。
中国:从卫星电视起步
我国卫星多媒体应用的起步,源于卫星广播电视。1985年,中央电视台通过租用国际通信卫星向全国传输模拟电视信号,正式拉开我国卫星广播电视业务的序幕。进入21世纪、我国迎来了数字卫星电视直播的快速发展阶段。2001年,中国空间技术研究院开始研制新一代大型通信卫星平台――“东方红四号”,该平台可适用于进一步研制大容量通信广播卫星和大型直播卫星。2003年,该平台的关键技术全部研制完成。2006年,采用该平台的“鑫诺二号”直播卫星发射,这是我国首颗电视直播卫星,配置22路Ku频段高功率转发器。其后陆续成功发射鑫诺三号、中星9号、中星10号、中星6A、中星2A等多颗广播和直播电视卫星。目前,我国大陆地区已实现几十套卫星高清电视节目和100多套标清数字电视节目的广播,“村村通”和“户户通”直播卫星用户超过3000万户。
与卫星广播相比,其他宽带卫星多媒体应用在我国虽得到一定的发展,但普及面不大。较有代表性的有双威通信网络有限公司经营的高速Turbo 163平台、中国通信广播卫星公司经营的“中星宽带”平台和“中星在线”系统、东方家园信息公司使用的电子商务卫星网络系统、上海建华卫星网络公司等单位经营的“宽带之星”系统、中国卫星通信公司的IPSTAR~.星宽带系统等。Turb0163系统自2001年起开始运营,定位为全国性空中宽带网络服务平台,转发卫星采用“亚太3号”同步轨道卫星。该系统采用休斯公司的DirectPG信息接入技术,为用户提供高速上网、多媒体远程教学、多媒体证券行情传输等业务。中国通信广播卫星公司研制的“中星宽带卫星多媒体”平台集成先进的视频会议系统,集音视频和数据协同操作为一体,能提供多种方式的数据共享功能,采用DVB标准进行传输。其功能包括卫星多媒体节目实时传输和投递、卫星广播/组播模式视频会议、远程教育等。中国卫通IPSTARTJ星宽带系统是基于IPSTAR卫星的低成本、高容量卫星宽带平台,该系统将卫星通信与基于IP的宽带业务结合,与地面宽带网络互为备份和补充,能同时满足千万级用户的宽带多媒体传输需求。其主要业务包括MPEG4视频流直播、双向互动视频、新闻采集和TV回程服务、视频点播、应急可视信息采集、视频监控、移动中继、链路备份等。
总体上看,我国卫星多媒体业务还是以卫星广播和直播业务为主,其他卫星多媒体应用规模相对较小,大多集中在特定行业内,并未形成大规模普及应用。
未来走向何方?
从国际卫星通信发展来看,Ka频段卫星通信已成为下一代宽带多媒体卫星通信发展的主要方向。Ka卫星通信系统将发展成远程空间宽带信息传输的主要形式,其与地面无线宽带通信、地面有线宽带通信共同构成覆盖全球的信息高速公路网。预计5年后,Ka新星数量将为现在5倍以上,单颗Ka星的容量可高达几百Gbps,Ka资源将占固定轨道卫星资源的80%以上。目前,我国卫星多媒体业务基本上还是承载在Ku频段和c频段上,由于这些频段已属于过度开发,拥挤不堪,严重制约我国卫星宽带多媒体的进一步发展。所以,全面开发Ka频段多媒体卫星系统迫在眉睫。
完整的卫星宽带多媒体系统包括空间段、地面段和用户段三部分,其中空间段由一颗或多颗专用宽带多媒体卫星转发器组成,地面段由网络管理中心以及多个卫星信关站组成.用户段由多种形态的多媒体业务终端组成。从空间段上看,我国尚缺乏自主研制的Ka频段多媒体卫星,拥有专用的宽带多媒体卫星是地面应用规模开展的前提。目前,国外运营的宽带多媒体卫星系统主要有低轨道、中高轨道和同步轨道三种类型。其中,同步轨道卫星系统具有单颗星覆盖面广,技术相对成熟、研制成本和后续运营成本低等优点,更适合我国在发展Ka宽带多媒体卫星初期采用。同时,我国应开展星上处理和交换技术的研制和应用,逐步转变卫星透明转发的角色,实现真正的“空中网络交换”。
关键词:GPSRTK测量,精度分析,可靠性
1 引言
二十世纪下半叶是测绘技术迅猛发展的时期,特别是近十多年来,它获得了突出的成就。促进这一时期飞跃前进的因素之一就是测量仪器的迅速发展,其中有代表性的是GPS RTK的出现和使用。它既克服了常规测量要求点间通视、费工费时、精度不均、外业不能实时知道测量成果和测量精度的缺点,又避免了GPS静态定位及快速静态相对定位需要进行后处理的缺点,若内业后处理中发现精度不合乎要求,就需进行返工。目前RTK实时三维精度可以达到厘米级, 但受观测条件和其它因素的影响,RTK测量成果偶尔会产生错误,若不采取必要措施剔除这些错误成果,会对测绘工作造成严重后果[1]。本文主要分析影响GPS RTK内、外符合精度与可靠性的因素,提出切实可行的方法和措施,保证测绘成果的质量,为测绘生产提供技术支持和理论依据。
2 GPS RTK定位原理
GPS RTK是根据 GPS的相对定位概念,将一台接收机放在已知点上(称为基地站),另一台或几台接收机放在新点上(称为移动站),同步采集相同卫星的信号如下图1:
图1 RTK原理
将这些观测值进行差分,可削弱和消除轨道误差、钟差、大气误差等的影响,实时定位,精度能大大提高。
RTK采用载波相位观测值,能直接导出卫星和天线之间的总波长数,并能解算模糊值。在通常的GPS测量中,需要将两点之间的观测值进行后处理才能求出总波长数和模糊值。论文格式,可靠性。在 RTK中,基地站的观测值是通过无线电数据链播发给移动站进行数据的实时处理。由于近年来研究出实时解算模糊值的算法(称为“途中”解算,或称为 OTF),使 RTK成为可能。这些求模糊值的算法能在接收机运动过程中解算模糊值。目前,在正常条件下,用 RTK解算模糊值只需要10—60s的观测值。一旦求出模糊值,即可开始RTK测量。当卫星失锁或至基地站的数据链中断时,此模糊值即已失效,此时必须重新求定模糊值。因为多数观测者在各点之间迁站都是步行,即使卫星失锁或数据链信号中断,在步行途中,RTK系统也能自动进行模糊值初始化。
基准站设置在坐标为已知的参考点上,如下图2:
图2 基准站
GPS天线安置在参考点的上方。GPS接收机连续采集数据,并通过无线电数据链或GSM电话播发给移动站。
3 影响GPSRTK精度和可靠性的因素
3.1 GPS系统
GPS系统本身的影响因素用户无法控制,这些因素包括GPS卫星星数、卫星图形和大气状况。在OTF解算未知的模糊值时,至少需要有5颗共同星,星数越多解算模糊值时的速度越快,越可靠。研究表明,星数增加太多,对提高RTK点位的精度不显著,但观测更多的卫星将提高观测成果的可靠性。卫星图形影响观测成果质量,当卫星均匀分时,布在整个天空时成果质量最可用卫星数越多,卫星图形越好。对流层和电离层都会对GPS信号传播造成影响,电离层的影响随时间和空间波动较大,因此信号到达基准站和流动站时将不同程度的受其影响,而且基线越长,影响越大。在正常情况下,当点间距离较短时,其影响能够模拟,残差可通过观测值的差分处理得到削弱或消除。RTK测量的基线长度,同轨道误差和大气影响密切相关,基线越长,电离层和对流层的误差越大,观测结果的误差也越大,解算结果的可靠度也越低[2]。
3.2 RTK系统
RTK系统的影响因子主要包括数据链、天线类型和处理软件,所以RTK设备的优劣,不仅影响测量精度,而且也影响成果的可靠性。
3.3 环境
环境对RTK影响的因素主要有地形、基准站与流动站之间的障碍物、平面覆盖、多路径误差、电波干扰等。
3.4 观测方案
观测方案对RTK结果的质量和可靠性产生重大影响,观测方案的主要内容有: 基准站位置的选择、坐标系统的选择、历元数、观测次数等。论文格式,可靠性。
3.5 观测者的技术和经验
观测者的专业水平和经验对成果的精度和可靠性影响很大,例如:对中误差、测量天线高等,都将影响测出的全部坐标。
3.6 其他因素
由于RTK作业方式特殊,有特有的误差影响,同时RTK作业实时快速,但缺少必要的检核条件,所以测量成果也存在着不可靠性[3]。其主要影响因素如下:
(1)转换参数的影响。由于GPS 测量采用WGS284坐标系统,而我国目前所采用坐标系统为1954年北京坐标系(或1980国家大地坐标系、地方坐标系统等) ,高程基准为1956年黄海高程系(或1985国家高程基准),所以GPS RTK测量时必须先求解转换参数,以便将WGS284坐标转到地方坐标(或1954年北京坐标系、1980 国家大地坐标系等,下同)。转换参数的求解是RTK测量的基础,转换参数的精确程度是影响RTK测量精度的关键因素。
(2)测量作业的控制区域。测量作业范围受转换控制点的约束,一般应在转换控制点的控制圆区域内作业,否则测量精度就大受影响。
(3)卫星信号的影响。GPS是通过卫星来定位的,卫星信号的接收是GPS定位的基础。GPS测量要求基准站和流动站的天线能同时接收到相同的5颗或5颗以上的卫星信号,才能保证正确解算。由于卫星分布随时间变化而变化,不同时段卫星数量和位置都不同。在卫星数量较多和位置图形较佳时,天线接收信号较好,初始化时间就短,精度较高;反之,即使天空中有5颗以上的卫星,但由于基准站和流动站没能同时接收到足够的卫星信号,使初始化时间很长,测量精度很差,甚至不能解算出固定解。论文格式,可靠性。同时,由于基准站或流动站选择位置不当,会使部分卫星信号被高楼等建筑物阻挡,出现卫星数量不足;或卫星信号被周围物体反射再接收而产生“多路径效应”,使测量出现错误。(4) RTK基准站数据链传输的影响。因RTK测量时要求基准站GPS接收机实时地把观测数据和基准站已知数据通过无线电发射,传输给流动站GPS接收机,所以无线电信号的传输在RTK测量中至关重要。但无线电的数据链信号在传输时容易被高楼、山峰等阻挡,也可能被其他电磁波干扰或出现信号异常,所以对RTK流动站的电台接收RTK测量的可靠性影响很大。
(5)流动站方式影响。流动站一般有对中杆和三脚架两种方式。使用对中杆方便,但天线不固定,精度起伏大;使用三脚架稍繁琐,但精度稳定。
(6)电源的影响。如果电量不足,不但影响卫星信号和无线电数据的接收,产生不可靠的坐标数据,甚至可能无法开展RTK测量。
4 GPS RTK观测方案及精度分析
4.1 GPS RTK外业观测方法和精度分析
将基准站选择在测区中央时,到达测区内各个点的基线长较均匀,则其误差分布也较均匀,将基准站选择在测区边缘时,则离基准站远的地方精度就不如离基准站近的,因为RTK是靠无线电传输数据的,受基线长度影响,而且距离越远其中间的干扰因素就有可能多。以下数据是分别将基准站选择在测区中央和测区边缘的GPS RTK观测数据和坐标真值的比较(平面坐标为一级GPS静态平差数据,高程为四等水准高程)。
表4.1 基准站选在测区中央
【关键词】测绘卫星 现状分析 技术展望
测绘卫星一般是指具有对地表设施或自然地理要素等进行立体绘图能力并能满足大中比例尺制图精度要求的对地观测卫星。随着航天技术、计算机技术、通讯技术、信息处理技术的进步,现代空间遥感技术得到了前所未有的发展,高分辨率对地观测系统已成为地理空间信息获取的重要手段,而在众多遥感卫星中,测绘卫星的精度和分辨率最高,卫星测绘应用作为遥感和空间信息系统发展的关键领域将迎来重要的发展机遇。
一、我国卫星测绘的发展及现状
在对地观测卫星中,测绘卫星是相对来说难度较大的卫星系统,其重点在于要满足对地球测量的高精度要求。对地测绘技术也成为衡量一个国家高新技术发展水平的重要指标,因此世界各国也都把卫星测绘产业列为本国的重点发展对象。而我国作为发展中国家,不论是经济建设的高速发展,还是国民经济及相关部门对高精度地理信息的需求,这都将我国自主研发测绘卫星的发展推到了时代前沿。现在我国测绘卫星技术虽然尚不能达到国外测绘卫星技术的先进水平,但是随着我国社会的发展和对空间信息基础设施的不断建设完善,国家对地观测体系已初具规模。我国自主研发了资源、气象、环境、海洋以及减灾卫星系统,目前有11颗在轨运行,并在国土资源、生态环境、气象和减灾等领域开展了不同的应用。
2008年,国家测绘局进行了1:25万的基础地理信息数据库的更新,也因为如此,02B星影像数据就成为我国中小尺度数据库更新的重要数据源之一。随着我国社会和国民经济的进一步发展,对于高精度立体制图的要求也越来越高,因此出现了民用测绘卫星的研制。作为我国首颗高分辨率立体测图民用测绘卫星,资源三号在2008年经国务院批准后立项。2012年1月9日,在太原卫星发射中心被长征四号乙运载火箭成功送入预定轨道,“资源三号”卫星是我国首颗高分辨率光学传输型民用立体测图卫星,集测绘和资源调查功能于一体。卫星轨道高度约为504km,可对地球南北纬84o以内的地区实现无缝影像覆盖,回归周期不大于60天,重访周期5天。中国资源三号测绘卫星是三线阵测绘卫星,携带一台多光谱相机以及三台三线阵相机,多光谱相机分辨率高于6 m,三线阵相机的正视相机分辨率高于2.5m,前、后视相机分辨率在3.5m左右,通过对同一地面点不同视角的观测可构成三线阵立体影像。该测绘卫星的主要用途主要是获取全国甚至全世界的高分辨率基础地理信息;用于我国1:5万的立体测绘和1:25万地图的修测;其它还用于国土资源、区域地质以及矿产资源的调查等等,“资源三号”测绘卫星是国产卫星由过去几何定性到高精度定量的里程碑,有着广阔的应用前景。
二、我国卫星测绘及技术的发展展望
我国现阶段正处于卫星遥感事业发展的关键时期,虽然“资源三号”测绘卫星的成功运行有效填补了我国在高精度地理立体信息方法的短缺,但是测绘卫星数量和种类的欠缺仍然制约着我国卫星测绘水平的发展。针对我国测绘卫星技术的这一现状,需要考虑如下发展思路:
(一)重点攻克测绘卫星技术,形成测绘卫星技术体系。1.加强高分辨率、高精度、短重访周期的测绘卫星研究,高分辨率、高精度、短重访周期的测绘卫星是获得空间地理影像资料延续性和稳定性的有力保障,加紧形成卫星高精度几何处理技术体系,以便继资源三号之后我国能研制出更多种类、更高性能的测绘卫星,不断建设和完善我国的测绘卫星体系。2.加强雷达测绘、激光测高以及重力测量的卫星研究。目前,我国在这三方面存在明显的不足,全天候对地观测系统的技术也急需突破,以解决我国空间基准问题和对全球空间地理信息的需求。
(二)加强测绘卫星数据的应用研究。随着我国高分辨率测绘卫星技术的不断完善,所获得的高精度、高分辨率的空间地球信息也会越来越丰富,这就要求相关航测人员重点研究卫星影像数据的区域网平差、平面和立体测图、影像数据并行化处理、以及影像数据的网格化分发服务和应用,并结合各行业的典型示范,加强高分辨率测绘遥感卫星数据的应用,尽可能的令这些数据资源发挥出其最大的效用。
(三)坚持政府主导,促进测绘卫星产业化融合。测绘卫星对于一个国家的经济发展有着不可或缺的作用,现阶段我国的卫星发射与应用还未形成系统的商业化运作模式,所以还只能依靠政府的相关财政拨款投入,针对这种状况我国也可以借鉴国外的先进经验,实现测绘卫星数据的产业化发展。我国高分辨率遥感对地观测系统应坚持走政府主导,并与产业化相结合的道路,将测绘卫星的应用价值、社会经济效益充分的发挥出来,争取尽快形成面向全球市场的我国卫星遥感运行系统。
综上所述,从当前测绘卫星技术的发展现状来看,我国正处于卫星遥感事业发展的关键阶段,正面临着前所未有的机遇和挑战。测绘作为一个卫星遥感应用中的重要领域,资源三号的成功应用填补了我国在轨测绘卫星的空白,其发展前景非常广阔。而且资源三号测绘卫星的研制以及所取得的应用效果也已经达到了世界先进水平,表明我国在测绘卫星技术上还有很大的成长空间,并且完全有能力可以达到世界先进水平。因此航天测绘行业需要借鉴国际先进技术,积极深入地进行测绘卫星的技术攻关,把握机遇,努力探索适合我国国情的自主研发道路,推动卫星测绘事业不断前进,为国民经济发展提供精确、及时、可靠的地理信息和测绘高新技术服务。
参考文献:
(国家新闻出版广电总局2021台,黑龙江 齐齐哈尔 161000)
【摘要】通信技术的发展不仅改变了人们的生活方式,同时对人类社会的进步作出了重要的贡献,在无线通信技术发展的过程中,人们之间的联系也更加紧密,另外对于广播电视卫星通信也有着非常重要的影响。主要通过对无线通信技术相关内容的分析来详细说明无线通信技术对于广播电视卫星通信的影响,以供参考。
关键词 无线通信技术;广播电视;卫星通信
1无线通信技术的现状分析
信息传播是社会文明发展的重要标志之一,无线通信技术的发展为信息的传播提供了重要的保障,因此无线通信技术的应用也极大程度的提高了人们日常工作生活的质量,同时在信息的获取上也更加方便快捷,人们可以通过各种渠道获得大量的丰富的资源信息,这样就可以即时的掌握最新的信息资讯。特别是随着科学技术不断的发展,网络信息资源以及通信技术也逐步成了人们生活中不可缺少的重要部分,但是通信技术中依然存在着一些问题和不足,还需要我们进一步的加以改进和完善。在网络整合的传输方面,如何将信息资源的配置优化到最佳个是目前人们重点关注的内容。特别是在广播电视卫星应用中,需要以当前的实际需求出发,将用户接入终端的种类达到最大化,这样人们才能够更好的获得更多的信息资源,这对于广播电视行业的发展也将产生非常重要的意义。在以往的广播电视信息传播中,对于信息的传播都只是通过信号的传播来实现的,而电信业务中也仅仅限于语音业务,然而在社会不断发展的过程中,人们对于信息多元化的需求也越来越高,三网合一也成了信息技术发展的必然趋势。通过三网结合的发展,能够更好的为社会提供更多优质的信息资源,而我国的电信行业也正处在这样的一种发展背景下,为了更好的适应环境的变化,我们还需要通过卫星通信技术来加以实现,从而更好的做好信息技术的发展和革新,这样才能够最大限度的保证发展信息资源的重要作用。
2无线微信通信的主要特点分析
无线通信技术的发展也经历了几个不同的时期,在3G通信时代,人们就可以享受到优质的通信服务,而随着科技的不断发展进步,4G网络也必将取代3G网络而成为无线通信的主要技术手段,在4G移动通信技术中利用卫星通信能够更好的连通地面的业务传输网,而移动通信技术在不断发展进步的过程中卫星通信技术也作出了很大的边个,微信通信的发展也必然会与移动通信技术完美的结合在一起。虽然目前很多移动通信业务大多都是3G通信,然而无线通信技术依然需要进一步的加以改进和完善,特别是微信通信技术在3G通信系统中与地面的IMT系统相互联系时,能够更好的实现完美的结合。这样对于促进三网融合也将有着非常重要的作用。特别是在移动通信技术不断发展的过程中,四网合一也开始崭露头角。在通信领域中,3G的各种标准和规范也都已经形成协议并且逐步的走向人们的日常生活,但是也存在着一定的局信息,比如没有全球统一的规范标准,并且3G所采用的语音通信服务依然是2G时代的电路交换,在应用过程中也存在着信号传输受到干扰的情况,这样也就限制了3G通信技术的发展。而4G移动网络出现后,无论是在对信号的传输还是接受上都有着独立的通信路径,并且能够进行实时的定位和跟踪,这样移动网络的无缝连接能力也会大大提高,从而更好的实现高质量、高速率的信息传输。4G移动网络所采用的结构相比3G网络也有所不同,并且在接口上也有多种,通过多借口的传输方式能够更好的形成一个公共的、灵活的平台,这样用户在使用过程中也就避免了受到各种条件的限制。对于未来能否实现4G通信环境,各个国家都兴致勃勃的投入技术研究当中,许多国家还取得了相应的成果。4G通信确实有着非同一般的优势,其高开放性、高频辩利用率和其固定移动二者兼备的特点都让人们深深为之吸引,而且,4G还可以与其他无线访问系统完美结合,这体现了4G通信在安全性、移动性、服务质量方面更大的进步与更高的档次。卫星通信技术作为一种应急通信技术,在抢险救灾等特殊环境之中发挥了巨大的作用,在无线通信系统的发展中,卫星通信技术也至关重要,卫星通信与地面业务传输网络互相补充配合,在高覆盖率的同时能够高效、高速、高质量的传输信息。
3卫星通信技术未来的发展
基于卫星的空间段通信部分和日益完善的地面段通信部分组成了一个完整的复杂混合体系结构。地面段相关技术的发展必将使空间段与地面段的空中接口问题成为下一步研究的关键内容。随着地面通信技术的发展,端到端系统的演进,要使卫星通信保持竞争力,则必须适应不断变化的通信环境,对端到端卫星通信基础设施进行技术改进,将以下需求为目录:(1)在不同的地区不同的区域将资源进行合理、有效、灵活的进行分布。(2)应该建立更多容量高的宽带,使人们大范围使用。(3)让不同的地区不同的区域之间加强联系,有良好的互联性。(4)端口之间的设备应该提供先进的混合型的业务,使其能够更好的进行定位及对于数据的掌控。(5)实施多样化的卫星通信系统,增加其数量及容量。(6)运用的数据线要求是具有高效性能的。同时,卫星传输为更好地服务于市场的业务需求,应把重点集中在改进用户端的传输特性上,使之在所有卫星系统所可能采用的频带上应用。而改进的关键是要能提供比现有系统所能提供的更小、更完整、更友好的用户终端,并提供具有固定用户可比的数据速率。利用多颗卫星同频段和不同频段于同一轨道工作,以提高空间段服务的可靠性和传输容量,能增加卫星的竞争力。对有效载荷进行有效改进,比如天线、星上数字技术、卫星再配置能力,行波管放大器等的改进,以及数据中继性能改进也将起到积极作用。从卫星设施的网络看,将大力改进网关J险能,尤其应集中于传输和接收过程中更高的处理能力和减小开销上。对于在L和S波段上的移动业务,须使下一代移动终端既能用于地面骨干网通信,也能同时用于卫星骨干网通信,把研究重点放在地面中继和卫星节点间互相结合的问题上。现有的通信技术正在融合到下一代移动网络中,在这一趋势下,IP技术继续在移动网络中处于主流地位。卫星通信目前已经在多种渠道进行发展,将地面上的很多业务向结合、联通。
4总结
无线通信技术对于人类的发展有着重要的意义。虽然通信技术已经足够科技化、先进化,但是在发展的同时也存在着缺点。一些地区的无线通信容量不够大、覆盖的范围不够广等问题。这些问题的产生需要我们进行有效的改进。信息化不断覆盖,通信技术目前已经实施“三网合一”向“四网合一”转化的局面。有电视、固定电话、因特网这三网相结合转为电视、固定电话、因特网、移动业务这四项。移动业务风生水起,跟着三网共同结合。渐渐形成了移动4G的移动发展区域将会越来越通信大。给通信技术带来更多的效益。
参考文献
[1]赵旦峰,王杨,廖希.异步双卫星MIMO系统中的空时编码方案[J].北京航空航天大学学报.
【关键词】 远程教育;流媒体技术;卫星通信技术
【中图分类号】G252.24 【文献标识码】A 【文章编号】1001-4128(2010)10-0174-02
在我国,提高教育现代化、信息化水平,大力发展现代远程教育是《面向2l世纪教育振兴计划》的重要内容。利用互联网上的文本、语音、图像、视频等共享数据资源以及国家数字网进行远程教育,又是穷国办大教育的战略性措施。从中央到地方政府,都非常重视远程教育。根据我国基础教育的实际,教育部决定从2001年起用5到10年间在全国中小学普及信息技术教育,全面实施“校校通”工程,以信息化带动现代化,努力实现基础教育跨越式的发展。实施“校校通”工程,可以有多种方式,但对于经济欠发达地区和贫困山区建立远程教育基地,实现“校校通”工程和教育信息化,最好的办法是建立卫星地面接收站,运用数字卫星接收站设备接收及利用教育信息资源。这种投资少、见效快的办法,是一个非常适合我国发展远程教育的捷径。
随着Internet的发展,流媒体(Streaming Media)越来越普及,流媒体技术已逐渐成为互联网中视音频传输的核心技术,这一新技术的出现影响着人类的学习和生活,给远程教育带来了新的动力和生机。同时也对我们现有的基于Internet的网络教育提出了新的挑战。但现有的网络速度较慢,不能很好地支持流媒体的应用。而卫星通信网络能拥有很宽的带宽,故我们可以将两种技术有机的结合起来为我们的教育服务。流媒体―卫星相结合的远程网络教育突破了时间、空间的限制,实现随时随地授课;内容丰富涉及音视频、动画、图文、多媒体课件和名师上课的实际课堂实录等多种形式;较强的交互性和真实性大大促进了人类的有效学习。本文试图通过自己的实践,谈谈流媒体技术和卫星通信在远程教育中的应用以及之间的结合。
1 流媒体技术
1.1 流媒体的界定及其特征
流媒体是一种基于宽带技术的视频、音频实时传输技术,这个实时传输技术也被称作流式传输技术,简称流技术。在 Internet/Intranet中使用流式传输技术进行传输的媒体就称为流媒体,流媒体可以看作是流技术应用的具体体现。流技术在开始传输数据后首先在使用者端的电脑上创造一个数据缓冲区,在数据应用前预先下载一段数据作为缓冲,当网络实际连线速度小于应用所耗用数据的速度时,程序就会取用这一小段缓冲区内的数据,从而避免应用的中断。流技术根据实现原理不同,分为顺序流式传输和实时流式传输两种。流技术在流媒体上的具体应用是把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放上网站服务器,流技术能够按照特定的顺序将文件发送出去,允许用户一边下载一边观看、收听,而不必等到压缩文件下载完后才观看。目前在流媒体上使用的流技术主要是实时流式传输技术。
1.2 常见流媒体格式和协议
①即时串流通讯协议(Real Time Streaming Protocol,RTSP)
Real Networks公司协助建立的一个用来传送串流媒体的开放网页标准。RealNetworks公司在Real System系统中率先实现了RTSP标准协议通信。RTSP协议通信是一种有状态的通信,在语法及操作上均与HTTP/1.1 很相似。目前,Real Server通过标准的实时传输协议RTP和Real数据传输协议RDT两种数据包格式将流媒体数据发送到RTSP客户端。
②实时媒体系列(Real Media:RealAudio、Real Video和Real Flash)
Real Networks公司的Real Media系列包括三类媒体格式,自1995年至今,Real Media已经成为业界公认最好的流媒体/接收解决方案。
③微软媒体服务协议(Microsoft Media Server Protocol,MMS)是Microsoft公司为自己旗下的Windows Media量身定做的流媒体服务协议,由于Microsoft公司的影响力,它的应用十分普遍。
④高级流媒体格式(Advanced Stream Format,ASF)
微软制订的一种数据格式,音频、视频、图像以及控制命令脚本等多媒体信息通过这种格式,以网络数据包的形式传输,实现流式多媒体内容。
除此以外, Quik Time Movie文件格式同样也属于流媒体格式,在相同速度下,它的质量应该是最好的。同时由于它完全兼容PC和苹果机,很多游戏的宣传录像都采用.mov 文件。同样的,Flash文件也是一种流媒体,它支持实时传送,网上风行的大量以.SWf为后缀的MTV文件都是它的杰作。
⑤资源预订协议(RSVP)
RSVP(Resource Reserve Protoco1)是一种支持多媒体通信的传输协议,它在无连接协议上提供端到端的实时传输服务,为特定的多媒体提供端到端的Qos协商和控制功能,以减少网络传输延迟。
2 同步卫星通信系统
2.1 同步卫星通信系统及其特点
卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星在空中起中继站的作用,即把地球上行站发上来的电磁波放大后再返送回地球下行站。地球下行站则是卫星系统与地面公众网的接口,地面用户通过地球下行站出入卫星系统形成链路。由于静止卫星在赤道上空35786Km,它绕地球一周时间恰好与地球自转一周(23小时56分4秒)一致,从地面看上去如同静止不动一般。三颗相距120°的卫生就能覆盖整个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信。最适合卫星通信的频率是1~10GHz频段。为了满足越来越多的需求,已开始开发应用新的频段如12GHz,14GHz,20GHz及30GHz等频段。
卫星通信的主要特点如下:
2.1.1 优点:
①通信范围大,只要卫星发射的波束覆盖的范围均可进行通信,且通信费用于距离无关,这一点很适合我国的山区远程教育。
②不易受陆地灾害影响较大。
③建设速度快。
④易于实现广播和多址通信。
⑤可以自发自收进行监控。
⑥同一信通可用于不同方向和不同区域。
2.1.2 缺点:
①由于两地球站间电磁波传播距离有近72000Km,信号传输有较大延迟。
②10GHz以上频带受降雨雪的影响。
③天线易受太阳噪声的影响。
2.2 同步卫星通信系统设计方案的考虑
2.2.1 卫星通信系统选择的整体考虑
从国内外卫星通信系统在远程教育中的应用来看 ,卫星通信发展至今已有很多种类,但传统的卫星通信系统都是面向网络的,中间要通过地面的电信网络后再与用户相连,这样设计的流媒体远程教育系统依然不能避开地面网络的传输速度较低和传输费用高的颈瓶限制,故我们选用VSAT地球站,VSAT除了具有普通卫星通信网络的特点之外,它还有其自身的优越性:
①VSAT是面向用户的,它不通过地面网络,避开了地面网络的缺点。
②VSAT的天线采用的是小口径天线,安装非常方便,且价格低。
③VSAT的智能化(包括操作智能化、接口智能化、支持业务智能化、信道管理智能化等)功能强,便于一般的人们操作、使用。
从以上VSAT所具有的特点我们可以看出,采用VSAT方案非常适合于像我国这样经济相对落后且地貌广阔、人民分散居住的国家普及和发展远程教育。
2.2.2 卫星传输方案的考虑
①传输速率:目前,中央级的广播电视图象质量标准,在不降低质量的前提下,用MPEG-2压缩编码标准,速率应大于5Mbps。作为教学活动考虑,快速运动的图像并不多。为节省频带起见,图像和语音压缩编码后的速率控制在2Mbps左右,已能满足教学的要求。由于计算机网络技术的迅速发展,教师已开始舍弃传统的黑板,采用网络浏览器调用讲稿以及通过网络,直接调用多媒体课件,所以在已有的图像、语音通道外,附加了一个数据通道(2~19.2kbpB)用以传送教师的文稿等内容,但总的速率仍控制在2MbpB左右。
②传输波段:C波段由于传播条件好,器件实现难度较小,已被广泛使用。但现在频段已很拥挤,加之天线尺寸较大,也有不利的一面。近年来,Ku波段技术已趋成熟,且设备比较轻巧,天线尺寸小,便于构建系统,总体建设费用也不贵,考虑用Ku波段是可行的。Ku波段的最大缺点是雨衰严重,易造成系统接收不稳定。但采取适当措施,如上行功率控制等,可减少中断、质量严重下降等概率事件。
③卫星带宽:由于图像、语音及数据广播的总速率控制在2Mbps左右,租用2MHz多一点的卫星带宽(QPSK调制)即能满足。为了开通VSAT系统,另租用1MHz多带宽,满足数家校外站与主站之间的交互。这样,总的带宽为4MHz。
④管理系统:由于系统与现有的公共信息网有区别,是为了申请接受远程教育的人而提供其学习的教育系统,所以应附设了地址加密系统。同时要达到教育的目的,根据需要,有目的的播放。
3 基于同步卫星通信技术的流媒体远程系统设计
该系统由一个中心站和多个接收站组成,中心站将各种流媒体信息汇接处理成高速的数据码流,经调制、上变频放大后由大型天线向卫星发送。接收站利用小口径天线VSAT接收卫星转发的信号,解调取出授权的信息,提供给面向用户的各种应用。
4 基于同步卫星通信技术的流媒体远程教育特点
4.1 能提供高质量的视频效果。使用HTTP传输模式,当远端学生浏览一段视频录像时,由于网络带宽不稳定,视频在传输过程中的质量无法得到保证。但基于卫星通信网络的流媒体远程教育能很好的解决这个问题,使远端学生自始至终享受赏心悦目的教学图像。
4.2 下载时间短、与文件大小无关。视/音频流不需全部下载到客户端就可播放,延时时间很短,且与流媒体文件的大小无关,只与流媒体服务器、客户机和网络的性能有关。
4.3 客户端操作简单、交互性强。视/音频流既可用流媒体播放器播放,又能嵌入在Web的网页中播放,并提供回绕、快进或暂停等交互操作,直观方便。
4.4 传输费用低,覆盖面积广,不易受地区经济差异或网络运营商的影响,有利于我国远程教育的普及和发展,对于我国国民素质的提高和职业教育的发展有很大帮助。
5 结束语
基于同步卫星通信技术的流媒体远程系统的设计和实现给远程教育带来了强大的生机,它对于营造学校教学氛围、实现师生之间的良好交互起了革命性的作用。随着Internet基础环境的不断改善和卫星通信技术的不断提高,流媒体技术必将在各领域广泛发挥作用,给学习、生活、工作带来极大的便利,为我国的远程教育迎来一个崭新的春天。
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当今世界,随着大规模集成电路和光导纤维的应用,各种现代化的通信系统得到了长足的发展,由于卫星通信传播速率较高,而且组网灵活,不仅能对地面网络起到补充和完善的作用,而且可以自成一体,构成天基网络,它在国际通信、国内通信、国防通信、移动通信和广播电视等领域得到了广泛应用。本文首先论述了卫星通信技术的相关概念及其系统组成,在此基础上探讨了通信产业的现状及发展趋势。
关键词:
卫星通信;移动通信;通信技术;中继站;测控系统
1引言
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波,是在微波通信和航天技术基础上发展起来的一门无线通信技术,在现代通信中占有重要的地位,信息技术的发展与它密切相关。卫星通信可以无缝覆盖三维空间,适合多个固定或移动用户及固定与移动用户之间信息的传递,因此广泛应用于国内,国际通信,军事通信,电视广播等领域。
2卫星通信系统的工作原理及基本组成
卫星通信系统主要由以下几个部分组成,分别为测控系统,通信卫星,监管系统及地球站,其中测控系统负责测量和控制通信卫星的运行轨迹,起着中继站作用的通信卫星,接收所有地面站发来的射频信号,然后经过放大和变频处理,将信息传送到地球站,地球站的功能是将要传送的基带信号经过处理变为射频信号,发送给通信卫星,接收卫星信号并解调出对应传送的基带信号,并将该信号通过地面网络传给用户,监管的职责是确保整个系统的安全性和稳定性,对应的组成框图如图1。
3卫星通信的特点
(1)优点:通信距离远,覆盖区域大,频带宽,容量大,成本与通信距离无关,且作为传送信号的卫星,由于远离地面,浮于太空,受自然环境和人为因素的影响相对较小,因此传输的数据可信度高,此外它还不受时空限制,因此灵活性更高。
(2)缺点:长距离传输会产生相应的延迟,10G以上的信号会受到降雨的影响,而出现失真,伴随太阳剧烈运动产生的噪声会与有效信号叠加,出现信息受损甚至无法传送。
4卫星通信系统的分类及应用
按照运动状态的不同,可以分为同步和运动通信系统,依据覆盖范围标准分为国际卫星,国内卫星和区域卫星系统三种,按所用频段划分为特高频,超高频,极高频和激光卫星通信系统,按基带信号体制分为模拟和数字通信系统,按卫星转发能力分为无源和有源系统,由此可以看出卫星通信在很多方面发挥着重要作用,前景广阔。下面重点叙述卫星通信在军事和商业方面的应用:
(1)卫星通信在军事领域内的应用
卫星通信技术在军事领域的应用集中表现在拥有高端科技实力的各国相继秘密发射各种用途的军事卫星,以完成侦察,导航,测地,拦截的功能,美国的DSCS-Ⅲ卫星就是典型的军用通信卫星,DSCS-Ⅲ卫星呈立方体形,三轴稳定,重量约为1042kg,拥有一副指向太阳的帆板,卫星上装有多波束天线,以接收不同波段的信号。新近研究的军用卫星对应的攻击,毁伤,抗干扰及生存能力等参数指标随着科技的发展进一步提高,以此实现扩大用途,全天候、全天时实时传输信号的目的。
(2)卫星通信在商业领域内的应用
越来越多的卫星通信技术随着商业化而进入日常的生活,许多发达国家相继发射了数以百计的高质量,大功率,长寿命的商用卫星,广泛应用于电信服务、广播电视、内部专网、数据采集等领域,以满足经济的增长和科教的发展。
5卫星通信的发展趋势
当前,国际上卫星通信业务主要朝两方面发展:一方面是在传统的VSAT基础上开发新产品,其次是研制更高频段的新型卫星通信系统,并力争对现有系统进行相应的改善,以满足宽带性能的提升及手持终端的扩展,从单独组网到多网互连是未来卫星通信发展的总趋势。固定通信,直接广播,移动通信的彼此互融及电信与有线电视网的相互渗透,未来的卫星通信必将是包含众多系统的混合网络,伴随光信息处理,智能化星上网控,新发射工具和新轨道技术的实现,真正具有天,地一体化全球无缝覆盖的功能,同时众多优秀的产品和服务将继续对产业的发展起着引领和促进作用。
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基于卫星通信的远程医疗系统以广播通信卫星系统作为远程医疗系统主要通信信道,地基通信系统为补充。系统具有多个小型卫星上行站、接收站,在发达的城市医疗专家中心设固定卫星上行站主站,医疗被服务点设卫星站从站。医疗服务点可以通过现有可靠的地基通信系统,例如IP网、移动电话网、微波站等与卫星站通信。也可以将卫星站系统架设在医疗服务点旁边。多组点对点远程医疗服务时,可以同时利用多路卫星信道。
附图为系统结构拓扑图。
系统组成
1、广播通信卫星与卫星站系统
卫星通信的使用的卫星系统,可以是高轨道同步广播通信卫星,也可以基于多个低轨道小型专用卫星VSAT(Very Small Aperture Terminal)组成的卫星网。VSAT地球站是一种天线口径很小的卫星通信地球站,又称微型地球站或小型地球站。其特点是天线直径很小(一般为0.3-2.4米),设备结构紧凑、固体化、智能化、价格便宜、安装方便、对使用环境要求不高,且不受地面网络的限制,组网灵活。
卫星地面站可借用广播电视或电信等系统固定卫星地球站,或使用便携式的卫星发射接收系统(移动卫星转播车等)。卫星地球主站通过卫星网关、编码器,条件接收发送设备,DVB/IP复接器,调制器,变频器发送设备,接收设备,变频器,解调器等设备与卫星链路相接。如果在移动中设施如:汽车、远洋船只、大型航空器上,还必须具有能进行实时跟踪的天线自动定位系统。
2、呼叫中心系统
医疗服务对象使用Internet、电话、传统书信等一切方式联系呼叫中心寻求帮助。呼叫中心承担整个远程医疗的医疗专家中心与医疗专家中心,医疗专家中心与医疗服务对象的联络。根据医疗服务对象的需求,分层次组织各地远程医疗专家中心工作。呼叫中心可以进行初步咨询,对需要卫星通信的远程医疗进行安排。
3、医疗服务系统
所有能够参加远程会诊的医疗专家中心安装远程医疗专家端软、硬件。需要会诊时,由申请会诊方向医疗专家中心发出会诊需求援助申请。请求确认后,安排医疗专家参加会诊。在整个会诊过程中,专家会诊终端与其它远程会诊终端随时保持音频和视频的联接,再辅以屏幕取景、白板共享等数据工具,使得多方的沟通更加流畅。医疗服务系统由以下几部分组成:
(1)医疗电子数据采集诊断系统:如采用数字成像仪、超声测探自动记录仪采集高分辨率的X光片、CT扫描图等;
(2)视频通信系统:提供面对面的可视化实时通信系统,进行视频会议、卫星电话通信等;
(3)远程操作控制系统:如机器机械手等外科手术操作设备;
系统应用
1、医疗卫星电视
在自然灾难地区和流行疫情突发的“热点”地区,医疗卫星电视不仅将提高易出事故的地区医疗服务的质量,而且解决一定数量的其它迫切问题,如:视频广播紧急训练和提高整个地区医疗人员的某些方面技能水平 。外科手术。组织在线指导讲解与关于医学的专题研究和会议。
2、提供点对点医疗服务
在紧急状态下,利用卫星网络为海洋远洋船只、航天飞行器上提供医疗服务。医疗专家不但进行远程诊断,还可以通过远程操作的机器人机械手来直接进行手术治疗的服务。
基于卫星通信的远程医疗系统可以解决许多患者各种困难。如:因为地理、经济因素不便与到医院治疗;因为跨国签证原因无法到治疗;因为年老需要家庭照料不愿离开家乡;因为病情危重无法转移异地治疗。
3、医疗资料汇集、广播
在地理分散的各地区,可建立本地医疗服务的子数据中心,汇集本地远程医疗服务需求;集中上传到远程医疗专家服务中心。远程医疗专家服务中心通过卫星不断进行医疗信息数据广播,提供解决的各地医疗服务需求的数据、方案。