發布時間：2022-04-25 04:38:17
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇衛星通信論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1衛星信號復用模塊
衛星信號復用模塊的功能是：將船載北斗收發設備與其原配的控制終端設備進行分離；將信號根據不同策略復用為兩路數據信號；提供與數據采集終端的接口。圖1給出了衛星信號復用模塊與系統的其他部分的連接的方式。其中的北斗衛星通信天線完成北斗信號的收發、導航信號的接收以及雙向數字接口的信號交互；北斗控制終端是國內北斗星通公司開發的多用途控制設備，其功能涵蓋了導航、軌跡錄、報文收發和緊急情況下的報警呼救等；數據采集終端是本系統中的采集數據的收發系統，利用人工輸入海洋資源數據，并通過衛星信道將數據發回北斗整列控制中心。衛星信號復用模塊是各個模塊的通信中樞，完成設備對信道的申請和釋放，并且為各個工作子系統供電，系統對其工作穩定性和可靠性提出了較高的要求。圖2給出了衛星信號復用模塊的內部結構圖。其中RXD_T和TXD_T分別表示RS232電平的北斗衛星天線的數據收發信號；RXD_K和TXD_K表示北斗控制終端的RS232數據收發信號；RXD_C和TXD_C表示數據采集終端的數據收發信號。其結構比較簡單，但是在前期的設計和測試中發現了一系列可靠性問題。長時間地將數據采集終端以在線方式工作會造成衛星天線或者控制終端無法收發數據，因此在設計上采用了回饋電源模式，即當采集器不工作時，切換電路工作于信號直接切換模式，信道不受數據采集器控制。同時還發現當數據采集器不工作時，地線連接會造成數據串擾，所以在設計中采用了地線切換模式，當采集器不工作時將地線斷開。為了進一步提高可靠性，降低干擾，信號切換沒有采用有源的電子器件，而采用了電磁式繼電器，當采集器不工作時系統的信號處于機械切換模式。采取上述措施后，系統無響應和數據通信失敗的現象基本沒有出現。
2控制終端設計
控制終端是數據采集人員的操作設備，其功能是輸入采集的數據并且將數據發送。控制終端采用了ARM9架構的S3C2440作為優秀處理器，利用自主開發的嵌入式操作系統，采用面向對象技術進行開發。其設計的模塊結構圖見圖3。S3C2440優秀板上有SDRAM與NANFLASH，分別用于應用程序的執行和程序的存儲；北斗控制終端接口包含了北斗天線的串行控制口和電源；智能液晶顯示接口通過串口2將優秀板的顯示控制數據傳遞給智能液晶模塊；陣列式掃描接口讀取操作人員的輸入鍵值用于數據控制。控制終端的軟件結構圖見圖4。掃描鍵盤處理模塊驅動陣列式鍵盤，讀取用戶的輸入鍵值，并提交系統處理；智能終端GUI模塊負責用戶的圖形界面處理，主要功能包括控件界面繪制，事件響應以及消息傳遞；GPIO電路驅動模塊用于控制衛星信號復用模塊的北斗信號切換，以及北斗系統電源的管理；偽漢字空間的轉換模塊負責將采集到的數字信號映射到GB2312的漢字空間，以適應北斗衛星通道的數據傳輸；稀疏數組壓縮模塊解決了北斗數據包短，而采集數據量較大的問題，通過自定義的無損壓縮算法，將采集的數據高效率壓縮以適應北斗數據通道的特點；北斗數據編碼解碼模塊負責將處理好的數據以北斗規定的格式編碼和解碼；系統參數管理模塊負責管理存儲在智能終端中的系統參數，以配置不同的應用方案。
3偽漢字編碼方案
北斗衛星通信系統對用戶的級別做了嚴格限制，民用的北斗運營商普遍采用了內容過濾程序，即當發現傳輸內容為GB2312國標碼時，允許數據通過，當發現傳輸內容為非GB2312國際碼時不允許數據通過。數據采集的數據格式不符合GB2312編碼標準，因此在系統設計上遇到了數據無法傳遞的困難。為了解決上述問題，設計了偽漢字編解碼方案。其基本思路是：編碼時將原始的數據流進行分解，分配到多個漢字空間，解碼時從漢字空間提取出數據流，并且將拆分的數據進行合并。GB2312是北斗采用的漢字通信系統，用于民用終端的數據發送。GB2312中每個漢字由2個字節組成，第一個字節的范圍為176~247，而第二個字節的范圍為160~254。因此第一個字節的有效編碼空間為0~71，而第二個字節的編碼空間為0~94。為了簡化算法，將兩個字節的編碼空間都設置在0~63即2的6次方范圍內。實際上將數據看成一個Bit流，將8Bit為單位分解為6Bit為單位，其示例圖見圖5。圖中上方的8Bit的3個字節被看成24Bit的數據，在圖中部分解到4個字節，每個字節為6位，高2位補零。實際上上方的數據與中部的數據從Bit流看來都是24Bit。得到4個字節的6Bit數據后，在每個字節上加上176得到圖5中下部的數據，即偽漢字編碼。該編碼的范圍位于GB2312的范圍內，可用于北斗信號的數據傳送。解碼的過程與編碼的過程相反，不再敘述。在編碼的過程中還會遇到實際問題：圖5中演示的情況屬于比較特殊的情況，輸入的數據的字節數量是3的倍數，輸出的字節數量為4的倍數。現實的數據流不一定滿足上述要求，例如如果輸入的數據是4個字節，輸出需要的字節數是6個字節；如果輸入的是5個字節輸出的需要6個字節。這樣會給編解碼帶來巨大的困難。為了簡化編解碼，可以將數據進行特殊的處理，辦法是在傳遞的數據中增加一個數據的長度指示，并且將數據進行整數倍拼湊。其過程見圖6。在數據的頭部附加了一個長度指示器，其作用是當收到的數據后部附加的有PAD時可以將原始的數據提取出。PAD是附加在有效數據后面的無效數據，PAD的數量根據原始數據長度變化，其數量為0~2個。數據擴展的原則是將數據的整體長度擴展為3的倍數。這樣得到的偽漢字編碼的數據長度就是4的倍數，如此擴展的目的是有利于編碼和解碼。
4北斗數據通訊陣列與系統整體架構
由于北斗系統是軍民兩用系統，并且隨著用戶數量的增加，通信帶寬日益緊張，為了保障系統中的高級用戶權限，對用戶的收發信息的頻度做了限制，平均一分鐘才能發送一條信息。而對于接收信息的頻度卻沒有限制，所以信息的接收相對較快。由于北斗的信息通道采用了無驗證的協議，發送方無法得知接收方是否成功接收數據。為了保證通信的可靠性，本數據采集系統對北斗通信協議進行了改進。具體方法為：發送方發送消息后，從系統中獲取一個隨機變量用于產生延時，如果在規定的時間長度內沒有收到對方發來的驗證數據就繼續發送，直到成功收到接收方的驗證數據報。采用上述協議后，系統通信的可靠性得到了提高，但卻給北斗的通信系統帶來的嚴重負擔。特別是隨著采集系統數量的增加，控制中心的通信負擔日益加大，采集終端數據發送的成功率也大幅下降，嚴重影響了系統的正常工作。為了提高系統的數據吞吐率，利用北斗系統收發速率不平衡的特點設計了北斗衛星陣列，采用了單點接收設備以及多點發送的通信模式。當接受北斗設備收到采集系統來自海上的信息后，根據負載平衡的算法，從發送陣列中選擇一個空閑設備完成數據發送。如果沒有空閑設備就根據負載最少原則獲取北斗發送設備并將數據壓入發送消息隊列。采用北斗陣列和負載平衡算法后，數據的吞吐率提高，系統的反應速度加快，也提高了采集設備的用戶體驗。系統的整體結構見圖7。多個北斗設備通過統一的網關接入北斗應用服務器，相關的控制軟件運行在其上，負載解析和實現北斗設備的控制協議，系統的負載平衡以及將采集的數據回寫到數據庫服務器。系統決策服務器上運行的軟件負責解析數據，分析相關的資源信息，以及GIS的控制信息。Web服務器對通過VPN網關的遠程用戶提供了數據訪問服務，由于數據涉密，對不同的用戶采用了硬件加密的認證模式，數據的傳輸也經過了加密通道的處理。
5實際應用
該研究項目經過多年的研發已經在海洋漁業資源、海洋生態和海洋安全方面得到廣泛應用。為了分析海洋漁業資源，在本終端上設計了漁業捕獲實時報告系統。具體方法是針對漁業捕撈的的各種船型，每種船型選擇常見的50種魚類，將魚類的名稱和圖片寫入終端。船員在捕撈結束后利用本終端將各種魚類的產量通過北斗發送給控制中心。其中的數據不僅有漁獲產量，而且還有捕撈的時間和地點，控制中心將數據記錄入數據庫后，結合相關的港口漁獲數據，以及海洋衛星遙感數據，可以分析海洋魚類的巡游規律，并且指導漁業生產。漁業管理部門也可以了解海洋整體上的生產情況，以便合理地進行生產管理。目前已經在南海生產漁船上安裝了近300套設備，大部分設備工作正常。圖8給出了第二代漁獲采集終端實物，圖9給出了GIS軟件上的安裝了設備的漁船的作業分布圖。該系統還用于漁場預測，結合衛星遙感信號得到的溫度、洋流和葉綠素等相關因素，根據終端傳回的數據，分析漁場并將得到的預報信息通過控制中心發送到終端上，從而指導漁業生產，減少資源消耗，提高經濟效益。圖10給出了漁場預報的樣圖。該設備還用于增值放流工作的檢測：為了保證漁業資源的穩定，需要人工放流魚種。為了跟蹤放流魚種的生長和巡游情況，放流前在部分魚種上留有標志，并且在放流前將標志與魚種信息記錄在數據庫中，當魚被裝有終端的漁船捕獲后，船員將魚的參數和標志編號輸入終端，通過北斗發回控制中心，相關的放流數據就可以進入軟件分析，從而得到放流的效果評估。目前本終端還具有了天氣預報信息的發送以及他國漁船越界捕魚事件報告的功能，可以在漁業安全和保護國家漁業資源等方面發揮作用。
6結束語
北斗衛星船載數據采集系統是針對大面積海洋資源數據采集設計的集成系統，涵蓋了嵌入式系統技術、衛星通信技術、偽漢字編碼技術、數據庫技術、WEB技術以及數據安全技術。研究的內容涉及硬軟件開發技術、通信協議設計技術、編碼技術、GIS技術、數據庫訪問技術以及Web開發技術等各個方面。項目經過樣機研發、小規模測試到大規模推廣等各個階段，目前已經在南海的船舶上得到推廣應用，獲取了大量的南海資源數據，并在數據分析的基礎上產生了一批相關成果。在今后的工作中，該系統將和正在研發的船載無人數據采集系統相結合，將現場采集數據與資源采集數據相融合，進一步研究海洋的規律，為科研和生產服務。
作者：鄧銳王峰陳海生陳亮單位：廣東海洋大學智能工程研究所
1靜止軌道衛星通信資源－任務匹配約束分析
靜止軌道衛星通信資源－任務匹配就是根據通信任務需求，綜合考慮各種約束條件，按照一定規則對衛星資源進行優化配置，制定出滿足衛星應用任務需求的資源分配調度方案［9］。衛星任務規劃方案的合理性和正確性直接關系到任務的完成效果［10］。因此，要實現規劃調度的目標，必須對靜止軌道衛星通信資源調度問題中涉及到的約束條件進行詳細分析。靜止軌道衛星通信資源調度問題的約束規則，可分為2大類共6項，如圖2所示。
1．1靜止軌道衛星通信資源－任務匹配的硬性約束硬性約束是指完成衛星通信必須具備的最基本的條件。包括3項內容，具體為:1)通信資源調度的范圍約束衛星通信首先要求衛星能被衛星無線電通信使用終端“看到”，而這是由衛星天線波束覆蓋范圍決定的，即當衛星無線電通信使用終端處于衛星天線波束覆蓋范圍內時，才能進行通信;否則無法達成通信。2)通信資源調度的時間約束①任務的時間約束。針對某一任務的資源調度時間不能晚于該任務的開始時間，資源調度結束時間不能早于任務的結束時間，且任務對于資源的占用時間不能小于任務執行的持續時間。②資源的時間約束。在春分和秋分期間，靜止軌道衛星由于處在太陽和地球之間，此時太陽帶來的強噪聲將引起通信中斷，即日凌中斷。3)通信資源調度的頻段約束不同衛星、衛星使用終端的工作頻段通常是確定值，而只有處于同工作頻段的衛星和使用終端之間才能建立通信鏈路，提供通信服務，這是衛星通信資源調度問題中的一個硬約束。
1．2靜止軌道衛星通信資源－任務匹配的軟性約束軟性約束是指對衛星通信的質量、取得效益具有影響的約束條件。包括3項內容，具體為:1)通信資源調度的能力約束資源具備的能力(比如帶寬等)必須達到完成任務的最低要求，才能被分配執行任務。2)通信資源調度的質量約束在衛星通信中，無線電波要先后穿越對流層、平流層、電離層等，不可避免的會受到多種因素影響，產生自由空間傳播損耗、大氣吸收損耗和雨衰損耗等，導致通信質量下降，甚至出現通信中斷的現象，特別是降雨對Ku，Ka頻段信號產生衰耗較大［12］。而目前，實際應用中的通信衛星工作頻段大都在C，Ku和Ka頻段。因此，在調度過程中要考慮通信鏈路載噪比、損耗、誤碼率等的影響。3)通信資源調度的優先級約束①任務的優先級約束。任務的價值(重要程度)、緊迫度和執行順序等屬性決定了每項任務具備不同的優先級。②資源的優先級約束。資源的價值、能力和稀缺程度等屬性決定了每個資源也具備不同的優先級。
2靜止軌道衛星通信資源－任務匹配問題模型
在一個多任務的通信環境下，通信資源分配問題可以描述為一個由通信資源和通信任務所構成的數學規劃問題。基于以上對靜止軌道衛星通信資源－任務匹配的約束分析，建立數學模型如下。
2．1問題假設為簡化問題，便于建立數學模型，在不改變問題性質的前提下，做出如下假設:1)所有資源都絕對可靠，即不考慮出現資源性能降低或者故障的情況;2)一個通信資源某一時刻只能為一個通信任務提供服務。3)衛星轉發器均為透明轉發器，不考慮衛星具備星上處理功能;4)所有任務在進行匹配調度前已經確定，不考慮有新任務動態更新的情況;5)任務一旦開始就必須完成，不考慮自然或人為干涉的任務中斷;6)各個任務之間是相對獨立任務，不存在邏輯上的先后關系;7)匹配調度過程中不考慮決策者或者事件固有經驗的偏好因素。
2．2變量約束條件描述1)覆蓋范圍約束衛星覆蓋區域d由波束決定，對于全球波束，覆蓋區域為地球南北緯75°之間與以星下點為中心對地球邊緣張角17．34°所圍成的部分。對于點波束，覆蓋區域d可以通過模型計算得到。若任務區域為D，任務區域必須在覆蓋范圍之內。
2．3目標函數衛星資源調度相關研究中，通常根據任務完成情況確定目標函數［17］。一般的資源－任務調度多數是以產生的綜合收益最大為目標，本文從任務收益和衛星資源使用兩方面考慮調度目標。1)任務調度收益大。即任務收益之和盡可能高，不僅要盡可能調度高收益的任務，而且成功調度的任務數量要多。收益主要根據任務的優先級確定。
3靜止軌道衛星通信資源－任務匹配問題求解思路
根據以上分析可知，靜止軌道衛星通信資源－任務匹配是一個多目標組合優化問題，結合靜止軌道衛星通信資源－任務匹配規則，給出求解該問題的思路，如圖3所示。匹配過程可以描述為:步驟1數據初始化。根據通信任務和衛星資源的描述，進行數據預處理，主要是編號、計算資源覆蓋區域和可用時間，得到任務集合T和資源集合R，進入步驟2;步驟2匹配可行性檢測。對照資源－任務匹配的“硬約束”條件，篩選出可調度任務集Tk。如果Tk為空，則無法進行匹配，終止流程，否則進入步驟3;步驟3選擇任務。從可調度任務集Tk中選出優先級最大的任務Ti，并將Ti移出Tk，進入步驟4。如果已完成的任務數量等于可調度任務總數，則結束整個流程;步驟4選擇資源。根據資源優先級，為選定的任務Ti分配資源Rj，如果資源能夠滿足任務需求，進入步驟5;否則進入步驟6;步驟5資源分配。將資源Rj從R中移出，設置Rj狀態為已調用，并將Rj的處理任務結束時間設為tie，返回步驟3進行循環操作;步驟6資源釋放。選擇剛完成的任務，將其占用的資源狀態設置為可調用，并放回R中，返回步驟4進行循環操作。
4數據仿真
人工智能算法是求解多目標組合優化問題的有效手段，本文采用蟻群算法進行仿真分析。采用MatlabR2010a編程，在Win7系統(硬件配置Core二代2．2GHz，1G內存)計算完成，調度總收益19，經驗證其結果正確，運行時間2．775756s。運行結果如表4所示。
5結束語
結合靜止軌道衛星通信的工作過程和軌道特點，系統分析了在多衛星和多任務通信環境背景下，靜止軌道衛星通信資源與衛星通信任務需求進行匹配調度的約束規則，并提出了問題的優化目標函數，建立了靜止軌道衛星通信資源－任務匹配調度的模型，最后，給出了求解該問題的基本思路，進行了實際仿真，為開展靜止軌道衛星通信資源分配調度算法研究奠定了基礎。
作者：賀寅張海勇任重單位：海軍大連艦艇學院通信系
1技術方案
本系統采用LabWindowsCVI來進行設計與開發，系統軟件框圖如圖2所示。軟件系統由監控界面、參數設置模塊、數據采集模塊、程控命令模塊、數據處理模塊、圖像顯示模塊和數據存儲模塊組成。各模塊功能通過LabWindowsCVI進行模塊化設計。
計算機通過GPIB通信接口對AV4033的功能控制是通過程控儀器標準指令來實現的，程控指令是可以對頻譜儀進行遠端控制的一組特殊格式串，包括儀器設置、通道配置、數據掃描方式、控制輸出、讀取數據、狀態報警、接口設置等指令集。這些指令的發送均是字符串形式,所有的頻譜儀命令都必須符合特殊的語法規則，在應用高級語言進行編程時，程控指令一般是作為一個獨立的參數在調用函數中出現，這類針對遠程控制的函數隨GPIB接口和采用的高級語言的不同而不同，但其程控指令是相同的，AV4033系列頻譜儀的語法命令圖如圖3所示。本文利用程控指令和頻譜儀進行通信時,選擇LabWindowsCVI自帶的GPIB函數庫,可以方便地進行程控命令發送和數據讀取操作。
2應用舉例
衛星固定通信臺站天線口徑大波束窄，對天線伺服系統的自動跟蹤性能要求較高，為確保通信效果，需定期測量衛星天線系統的自動跟蹤性能，傳統的測試方法需用頻譜儀在射頻方艙內測試，且測試結果保持和記錄都不方便，利用本系統可以方便進行遠程測試，而且可以將測試結果保存在數據存儲單元中，方便后續查詢和參考。衛星天線跟蹤性能測試流程如下：（1）調整衛星天線使其對準通信衛星；（2）在監控主機上按下述過程設置頻譜儀；a)按衛星信標頻率設置頻譜儀中心頻率，設置SPAN為0到100KHzb)根據信標信號的電平變化范圍設置Sacle/DIV，以使測量過程中的載波電平變化始終落在頻譜儀的可顯示電平范圍內c)根據信標頻率穩定度，選擇盡可能窄的RBWd)根據載波的峰值頻率和功率，調整頻譜儀的中心頻率和參考電平e)利用鍵盤調窄SPAN，重復4f)重復5，將SPAN調整到最小g)將SPAN置0，使載波顯示譜線作水平運動h)輸入掃描時間，確定掃描長度（3）用手控方式調偏衛星天線的方位角和俯仰角，頻譜儀顯示譜線的電平將隨天線偏離衛星而下降（4）啟動天線自動跟蹤功能，觀察衛星信標電平隨時間的變化，記錄自動跟蹤天線的對星過程以及跟蹤速度和精度（5）存儲記錄數據，重復3、4步驟，多記錄幾次測試結果，分析衛星天線自動跟蹤性能。
3結束語
基于GPIB總線技術構建的頻譜儀可以建立快速、高效的衛星信號測試系統，該系統人機界面更加友好，測試功能更為方便，用戶能夠在值勤終端上方便對頻譜儀進行控制和使用，能夠快速、方便、準確的完成測試任務。
作者：張德文尹訓鋒景丹玉單位：91917部隊
1衛星通信的優勢與劣勢分析
1.1衛星通信具有眾多的優勢（1）電波覆蓋地域比較寬廣。（2）傳輸路數多，通信容量大。（3）通信穩定性好、質量高。（4）衛星通信不受地域限制，運用方式靈活。
1.2衛星通信的一些劣勢主要的方面有：（1）延遲現象比較常見。（2）傳播過程中由于信號較差，容易出現信號中斷的現象。（3）終端產品的選擇面不廣。
2衛星通信產品的多址體制方式的選擇
衛星通信由于具有廣播和大范圍覆蓋的特點，因此，特別適合于多個站之間同時通信，即多址通信。多址通信是指衛星天線波束覆蓋區內的任何地球站可以通過共同的衛星進行雙邊或多邊通信。目前比較常用的兩種衛星通信多址體制方式為：TDM-FDMA（時分復用-頻分多址）和MF-TDMA（跳頻-時分多址）。（1）多址體制方式一：TDM-FDMA。（2）多址體制方式二：MF-TDMA。
3衛星通信在鐵路應急通信中的應用網絡架構
有時候會因為遇到突發性、嚴重的自然災害、人為因素導致其他所有通信手段無法使用時，而應急指揮中心又急需現場相關資料，這時就可以利用衛星通信覆蓋區域廣和快速部署的優勢將信息發送到應急指揮中心。常規衛星系統現場接入方式可以分成兩種：一種是車載型，一種是便攜型，這兩種衛星接入方式可以視現場情況而定。而對于鐵路應急通信人員來說，以上兩種接入方式均可以采用，但在到達應急現場后，還需要在現場對衛星接入設備進行開設，考慮操作使用人員的技術水平和熟練程度，選擇自動對星的車載或便攜衛星設備就顯得非常的方便，可確保快速建立通信鏈路保證通信。
事發現場人員要將信息傳送到應急指揮中心，在鐵路應急衛星通信系統網絡建設時，可根據實際情況需要，按下文所述三種方案進行建設，如圖1所示。
方式一：在中國鐵路總公司應急中心建立衛星地面通信站，這樣就可以通過應急指揮中心收發數據，再通過地面的有線網絡傳輸到需要數據的各路局應急指揮中心。這種方案對于現代網絡資源的應用比較充分，但在遇到一些突發情況時，數據可能無法通過地面有線網絡傳輸到需要數據的各路局應急指揮中心，這就導致可能會出現一些無法預知的情況。
方式二：在各個路局的應急指揮中心建立衛星通信站，這樣就可以在發生狀況時迅速的將數據發送到各路局的應急指揮中心，同時各路局也能夠及時的下達指令，進行相關問題的處理。這樣做的好處是各路局應急指揮中心能及時掌握應急現場狀況，但不利的是其建設費用將會大大增加。
方式三：在中國鐵路總公司應急指揮中心以及各路局應急指揮中心均設置衛星通信站，這樣一來，無論發生什么災害情況，各路局應急指揮中心與中國鐵路總公司應急指揮中心都可以實時掌握事發現場情況。這樣做的好處不言而喻，但其建設費用也無疑會昂貴很多。
4結束語
綜上所述，隨著衛星通信技術的發展和使用成本的降低，及現代化的鐵路應急通信系統的迫切應用需求，建立全國范圍內完整統一的能夠互聯互通的鐵路應急通信衛星網絡是大勢所趨。希望通過本文的簡單分析，能對我國的鐵路應急通信衛星網絡的建設和發展提供一點建議。
作者：程嵐單位：南京凱瑞得信息科技有限公司
1.通用動力公司
2013年11月15日，通用動力C4系統公司宣布，通過移動用戶目標系統赤道地區的衛星，該公司的一對AN/PRC-155單兵電臺成功實現了語音和數據呼叫。該軟件定義電臺配有移動用戶目標系統波形。無論是從北極還是南極的高緯度地區，連通地球赤道靜止衛星都是一個難題，因為這些衛星靠近地平線。由于地球是扁圓的球體，在兩極地區它會變平，因此，地球表面某些區域看不到赤道上的衛星。“在幾近結冰的溫度下，在刺骨的北極寒風里，在地球緯度最高地區，唯有PRC-155單兵電臺才能連接移動用戶目標系統，安全傳送語音和調用數據。”通用動力C4系統公司總裁克里斯?麻茲利這樣評價該系統。這次驗證展示活動于2013年10月中旬進行，涵蓋通用動力公司所描述的多種真實場景，包括在阿拉斯加州安克雷奇和巴羅的固定地點，以及繞整個北極圈飛行的飛機。該公司稱，除了5名參加試驗的人員進行了電話會議，這種雙通道AN/PRC-155電臺還完成了多重一對一語音通話和數據調用。在演示中，數據調用速率達到了64kb/s。通用動力公司進行過多次測試活動，將該公司的單兵攜帶和手持電臺連通移動用戶目標系統。2013年10月份的這次測試為其最新的一次。而在2013年8月，該公司成功通過AN/PRC-155電臺將AN/PRC-154“步”電臺與移動用戶目標系統的一架航空器連通。之前的4月份，該公司基于2012年2月第一次通信驗證展示，通過移動用戶目標系統完成了電臺對電臺的語音和數據測試。2012年的演示只是使用衛星模擬器以及裝載移動用戶目標系統波形的AN/PRC。
2.哈里斯公司“獵鷹”III
哈里斯公司宣布，該公司的AN/PRC-117G“獵鷹”III多波段單兵電臺于2013年12月2日與移動用戶目標系統衛星成功連通。接下來，該公司又在北極圈進行測試，將“獵鷹”III電臺裝在一架貨運飛機上從阿拉斯加飛往北極，然后返回。北極圈地區當前使用的是甚高頻系統。根據該公司提供的數字，有多達30000臺的AN/PRC-117G電臺可以升級使用移動用戶目標系統波形軟件。
3.Alico公司相控陣終端
盡管相控陣天線在雷達應用中很常見，但是在通信領域相對少見。然而，Alico系統公司已經在其寬帶分布式孔徑移動衛星通信系統終端中植入相控陣天線技術，并于2013年6月公布了技術詳情。這種X波段系統顯示，4個小型矩形平板式天線安裝在M1“艾布拉姆斯”坦克和M2“布雷德利”步兵戰車車體頂部四周以及MaxxPro防地雷反伏擊車的出入口四周。對寬帶移動衛星通信相陣天線而言，這種設計考慮非常周全，因為它并沒有在車輛的可視部位增加設備，這樣就可避免炮塔或者車輛上的貨物阻擋信號，也可防止在非常傳統系統的突出部分遮擋信號。這就意味著它能在0°～90°的全半球覆蓋，從而實現0°～360°連續的全方位覆蓋。借助電子束自動轉向功能，該系統實現了自動操作，其電子束可以在100Hz頻率上指向并跟蹤衛星。也就是說，該系統每秒要計算該衛星的相對位置100次。分布式相陣天線還解決了“鑰匙孔”（keynole）以及“常平架自鎖”（gimballock）問題。前者是穩定電子機械天線系統的難題。由于俯仰角不到90°，這樣在頂點處就會有一片空域無法被天線光束覆蓋。后者的問題在于其天線系統俯仰角>90°、<180°，所以當常平架達到其仰角極限時，方位轉臺必須旋轉180°才能繼續跟蹤，因而不能平滑跟蹤經過其頂點的衛星。寬波束可以緩解這個問題，但是高增益天線都是窄波束，必須要有所取舍。在相控陣天線覆蓋重復區域，可以通過電子方式輕松解決。由于設計之初就是為了解決移動中的語音、數據以及流視頻問題，這種全雙向系統可以用于很多衛星通信系統，比如美國的全球寬帶衛星通信系統（WGS）和XTAR系統、西班牙衛星系統（SpainSat）以及英國的天網衛星系統（Skynet）。該系統采用115V交流電或28V直流電，功耗700W，重68kg。
4.埃爾比特公司
2013年9月，以色列艾爾比特公司（Elbit）在倫敦國際防務展上展示了基于MSR-2000系列的下一代天線Elsat2000E。該天線采用新型被動波導平面面板技術，能夠全面覆蓋Ku波段。該公司稱Elsat2000E技術性能有了巨大提升，大大超越了采用印刷電路多成分平板技術的Elsat2000。Elsat2000E新型天線直徑50cm，重15kg，性能和效率是Elsat2000的兩倍。埃爾比特公司稱其具有30Mb/s的下行速率和5Mb/s的上行速率。該公司強調該系統有個關鍵特性，即它有先進的三重跟蹤機制，具備100°仰角能力，因而可以提升移動中的跟蹤和重新鎖定性能。該公司聲稱該系統的G/T比為7dB/K，而這是信號噪聲比方式，是天線能夠接收的信號。該比值越大，從背景噪音中提取微弱信號的效果就越好。和Elsat2100相似，2000E也集成了該公司的InterSky4M軍用戰術衛星通信系統平臺，能夠在視線內、視線外以及超越地平線模式下，提供“無縫”寬帶連接。該系統在機械掃描中結合平板相陣技術，最大限度提升了覆蓋角度。它能夠達成360°全覆蓋，俯仰角度從0°～100°，這是其他系統做不到的。通常情況下，天線系統會采用碟狀天線，這是因為其增益很好，但是由于高度原因極易被探測到。
5.Ibetor公司X波段終端
2014年2月28日，西班牙Ibetor公司在華盛頓哥倫比亞特區2014衛星展上推出了新型的X波段Ib-Stom100X終端，其特點就是低矮不易探測。由于該終端高度只有20cm，該天線系統實現空氣動力的高效能和自由調整(discretion)，同時還能在極端地形情況下高效可靠連通。Ib-Stom100X專為艦船、飛機和地面車輛設計，加入了Ibetor公司設計的天線控制單元（ACU），包括慣性單元（IMU）、同千赫茲雙GPS接收器、三軸陀螺儀、加速計和磁力計。通過這種組合，該系統號稱指向精度提高0.3!，能在移動車輛上獲取衛星信號并能“瞬時”再次找回。能做到這一點，部分原因是由于該系統使用的軟件程序始終讓機械掃描天線指向衛星位置，即使信號受到遮擋仍舊如此。其關鍵參數為瞬間頻率500MHz、G/T比7.5dB/K以及波束中心上行速率高達8Mb/s。依據不同配置，其重量從75～85kg不等。根據Ibetor公司的信息，該系統已在西班牙軍隊服役。
6.Indra公司
西班牙的Indra公司提供了備選方案，它的Sotm解決方案運行在X和Ku波段上，使用低矮天線，并集成慣性導航。通過IP電臺和骨干能力，該系統的衛星通信可為旅、營一級的巡邏部隊提供服務。該系統經過專門設計，可用于任何車輛，甚至可用于小型船只。另外，其可選方案還包括Ku波段擴展頻率（13.75～14.5GHz）、加密、運行時間20min的不間斷電源，還可載有發電機，能夠提供10h電力供應。
7.吉拉特衛星網絡公司
就在Ibetor公司推出低矮天線終端之后，以色列吉拉特衛星網絡公司（Gilat）也緊隨其后，于2014年3月11日推出了“低矮光線衛星隱形光線（RaySatStealthRay）300X-M”。該系統經過專門設計，可與任何X波段衛星配套使用，可用于全球寬帶衛星通信系統（WGS）以及崎嶇道路行駛的車輛。它集成了多種動作傳感器，可以進行準確跟蹤、在最短時間獲取信號以及能夠“瞬間”再次找回信號。該系統經過設計，可以輕易裝到未經改裝的車輛上。它包含一個外置天線，長55.6cm、寬49cm、高25cm、重15kg。另外，它還有內置天線控制單元（ACU），重4.5kg。但是，由于它可以和集成MLT-1000調制解調器一起使用，故不必安裝天線控制單元。吉拉特公司新產品的G/T比為2dB/K，傳輸和接收增益分別是23和25dBi，其接收頻率為7.25～7.75GHz，傳輸頻率為7.9!8.4GHz。SR300系列還包括用于Ku波段和Ka波段的低矮天線。
8.DRS技術公司X46-V認證
2013年5月，隨著DRS技術公司的X46-V終端獲得認證，允許用于美國國防部高性能衛星網絡，該公司已能提供X-波段，為更多的偏遠、分散的軍事單位提供接入全球信息網絡（GIG）。該認證由美國國防部聯合衛星通信工程中心和美國陸軍戰略司令部頒發，從而允許X46-V用戶接入全球寬帶衛星通信系統（WGS），其語音、數據和視頻傳輸速率高達6Mb/s。除了美國部隊，澳大利亞、加大那、丹麥、盧森堡、荷蘭以及新西蘭軍隊都可以使用該系統衛星。另外，由于可以運行K-y以及Ka波段，該系統能為其它商業和軍事衛星提供更大靈活性和冗余能力。該公司還于2013年8月27日宣布，其L-3Linkabit可以提供系列移動衛星通信終端，剛剛升級了Alsat永久移動地球站許可證，可以在美國境內以及其它商業航空器上使用其Ku波段終端。該證書允許的終端包括L-3DatronFSS-4180-LP（0.33×0.46m）、FSS-4180-LC小型孔徑天線（圓周長0.46m），還包括LinkabitMPM-1000網絡中心IP衛星通信調制解調器。美國陸軍的“戰術級作戰人員信息網”（WIN-T）以及美國海軍陸戰隊的“移動網絡”中都采用了L-3終端。
9.全球移動網絡主動布局系統
Elexis公司宣布，在成功將全球移動網絡主動布局系統（Gnomad）集成到“斯特賴克”裝甲車輛之后，公司又將這一經受戰斗考驗的系統擴展到另一美軍的重要平臺，并在美國喬治亞州本寧堡的美國陸軍第7遠征作戰試驗部隊完成安裝。全球移動網絡主動布局系統易于安裝，并且不需要對現有車輛進行改造。該系統包括衛星天線、RF組件以及幾代模塊底盤，使其可以安裝在美國軍用產品目錄內以及商業用等車輛上，比如“悍馬”等。該低矮型天線尺寸為45×35×7in（合114.3×88.9×17.78cm），重量不到25kg，可用于商業和軍事衛星。由于采用開放式架構，該系統可以和許多視線內電臺以及衛星調制解調器共用，并通過解調器實現全雙向語音、數據和視頻通信。通過和超高頻或甚高頻電臺配合，比如和“單信道地面及機載無線電系統”(Sincgars)以及嵌入式GPS共用，該系統能夠在運行圖像中直接嵌入跟蹤藍軍數據。該系統傳送頻率為14.0～14.5GHz、接收頻率為17.7GHz或11.7～12.75GHz，速率分別高達512kb/s和2Mb/s。在30°仰角、23℃情況下，G/T值最低為8dB/k。
10.羅克韋爾?柯林斯公司
羅克韋爾?柯林斯瑞典通信技術公司的終端和薩博公司的四軸穩定平臺結合，從而產生了一種新型的移動衛星通信終端，既可適用崎嶇路面也可用于海上。它可以安裝到輕型越野車輛和小型船只上，也可以安裝在指揮所車輛和中型濱海船只上。這些應用由于速度快、顛簸劇烈、移動幅度大，建立和保持衛星連接非常困難。但是，該系統可以輕易解決這些問題，在高海況下時速高達50節以及崎嶇地形下速度超過40km/h，它都能在1s內自動恢復丟失的連接，同時寬帶通信速率可達10Mb/s。該系統全重約140kg，在20°仰角、11.0GHz情況下，G/T值為19dB/K。
11.泰利斯公司
2010年法國陸軍首次在阿富汗戰場部署移動衛星通信系統，而在馬里，法國陸軍也采用了泰利斯公司開發的設備，將其集成到VAB輪式裝甲車上。由于配備了X、Ku和Ka波段，該系統能夠為部署在偏遠、敵對地區的部隊提供連續不間斷的語音、數據和視頻服務。這些衛星通信系統為戰斗網絡無線電系統提供遠距離通信連通，主要用于法國“維納斯”計劃的甚高頻PR4G網絡，盡管它也可方便地集成到甚高頻/超高頻的系統中。泰利斯公司是最早應用相控陣技術公司之一，而作為主動雷達天線，它具備優越的越野跟蹤能力，集成了現代波形、抗干擾、抗簡易爆炸裝置的發射機，甚至還有防彈天線罩。長期以來移動衛星通信系統不斷革新，毫無疑問，將來還會有更多的新技術應用到該系統中。
作者：姜天元劉華
1伺服控制單元設計
本天線伺服系統采用高性能DSP+FPGA架構作為系統控制優秀，因DSP具備指令周期短、運算精度高等特點，因此選用高性能DSP芯片TMS320F28335完成天線控制與位置解算功能，從而滿足控制系統的時效性和精確性；又因FPGA具備邏輯單元豐富、集成度高以及工作穩定可靠等特點，因此選用XC2S300E?6PQG208I型FPGA實現DSP外設接口的擴展，即在單片XC2S300E?6PQG208I上完成操控輸入及顯示、數據采集、濾波及控制算法處理，并輸出PWM信號進行電機調速控制，從而滿足天線伺服系統中多電機、多編碼器、多通信接口以及系統操控界面接口的需要。伺服控制單元框圖如圖3所示。由圖3可以看出，系統要實現的控制功能比較復雜，主要體現在：天線姿態、天線地理位置的解算，主天線方位、俯仰角度的閉環運動控制，饋源極化角度的閉環運動控制，衛星位置的存儲，系統限位開關的采集與安全保護單元的聯鎖設計，顯示接口與界面的設計，操控面板的設計等。由圖3還可以看出，系統所有外設接口均通過FPGA進行擴展，并采用了光隔，確保控制單元運行的穩定性和可靠性。
2電機的選型及計算
2.1主天線電機選型及計算
2.1.1天線轉臺加/減速時所需要的力矩式中：W為天線直徑；L為天線寬度方向到回轉軸的距離；I為天線相對于轉軸的轉動慣量；m為天線的總質量；θ為天線傾角。
2.1.2轉臺在風載荷下產生的顛覆力矩（按照天線迎風面最大算）風載荷（20m/s）作用于雷達的最大作用力：式中：ρ為空氣質量密度（取1.2kg/m）；υ為平均風速（20m/s）；Cx為風力矩系數（取1.2）；A為天線風阻反射面積（πR2θ）。考慮到交流伺服電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩定等特點，選擇韓國麥克彼恩交流伺服電機作為主天線方位和俯仰驅動電機，電機參數如表1所示。
2.2極化電機選型及計算極化電機主要用來驅動饋源極化軸。本天線系統采用波紋喇叭作為饋源，重量輕，約5kg左右，且極化軸對速度要求嚴格；而步進電機轉動角度精確，轉角和轉速不受電壓波動和負載變化影響，能實現快速啟動、停止、反轉和改變轉速，因此選型為步進伺服電機，其參數如表2所示。
3衛星通信伺服控制算法
為了實現天線高精度指向衛星，本天線伺服系統采用了粗精對準相結合的方式進行對星，即先利用預設的衛星位置計算出天線理論指向角，實現天線的粗對準；再通過監測信標接收機輸出的AGC電平信號強度，實現天線的精對準。
3.1天線粗對準控制算法天線粗對準控制算法即天線理論指向角的計算，這包括天線俯仰角E、天線方位角A和饋源極化角P的計算。設天線所處地理位置的經度為φ1，緯度為θ，靜止衛星所在經度為φ2，經度差φ=|φ|1-φ2，可計算出天線方位角A、天線俯仰角E和饋源極化角P。計算公式為。在天線粗對準過程中，將目標衛星的軌道信息（衛星的在軌經度）輸入伺服控制單元，利用GPS接收機測得天線所在地的經緯度信息。伺服控制單元進行姿態解算后得到天線對準目標衛星所需要的方位角、俯仰角和極化角，然后驅動各電機運動以實現對衛星的搜索。在對星的過程中同時要利用姿態傳感器不斷檢測天線波束的實際指向信息，得出天線實際角度和理論角度的差值，伺服控制單元根據這些差值驅動天線的方位、俯仰和極化方向的電機不斷轉動，通過不斷地比較，驅動天線最終指向衛星。在天線轉動的同時還要不斷采集信標接收機輸出的AGC電平值的大小，該值也作為一個反饋信號反饋至伺服控制單元，判斷該值與預設電平門限值的大小。當采樣的電平值大于該門限值后，結束粗對準狀態，進入精對準狀態；否則，則需繼續轉動天線進行對準。
3.2天線精對準控制算法天線完成了粗對準后，天線進入能收到信號的范圍，但是收到的信號強度較弱，距離信號最強指向還有一定的角度差。為了使信號接收效果達到最佳，需進行天線精對準。在這一階段，需在粗對準后的位置附近結合信標接收機的輸出電平AGC的大小變化做微動精確跟蹤，最終找到信號最強（AGC電平值最大）的位置作為對準衛星的目標位置。天線精對準控制算法圖如圖4所示。
4好結語
筆者詳述了采用DSP+FPGA架構為控制優秀的車載衛星通信天線伺服系統利用雙軸傾角傳感器和GPS測得的數據為參數來對星的控制算法，并利用信標接收機接收到的AGC電平值大小作為是否準確對星的關鍵，這對降低衛星通信系統成本、提高衛星通信天線對星的快速性和準確性具有一定的工程參考價值。
作者：章百寶陳濤單位：中國兵器工業第五八研究所軍品部
一、衛星通信的網絡
衛星通信網絡由各類地球站與通信衛星構成，通過完成功能予以劃分，它大概包含業務網絡與管理網絡兩部分。現如今衛星網絡當中，上面兩部分內容只做簡單業務呼叫處理與通信鏈路維護工作，功能構成相對比較簡單，對于環境信息感知與用戶相關信息，網絡狀態獲取方面處理的不夠理想。每個衛星通信的網絡可以說是互相獨立的，對信息交互交流都不能很好的完成，造成通信資源利用率很低，多網系的融合與智能化的決策將是可望而不可及的任務。衛星通信網絡當中將認知技術和衛星通信聯網，組建一個衛星通信系統，可以說是現今解決上面所提問題的最佳選擇。
1.用戶的預感知相關技術。用戶的預感知相關技術指的是將用戶個人喜好和通信政策有機融合。不同的人有不同的喜好，在不同的基礎上應合理考慮用戶的個人喜好。在衛星的語音通信當中，用戶保障基本語音業務就可以了。但是在綜合應用領域，不但要將用戶服務質量列入其中，還要對各種抗干擾因素綜合考慮。在視頻通信當中要把用戶對于延遲等各種指標要求也一并納入考慮范圍之內，最終對用戶需求予以滿足。
2.環境的預感知相關技術。衛星通信環境當中雨雪等對部分頻段信號有一定的干擾作用，中心站與遠端站對當地雨雪等信息進行預感，基于雨雪特性與通信軌道估計感知的信息，各類信息集中于中心站，再經中心站分配到各處，給各個站點分配功率與寬帶相關資源。當業務建鏈以后，經遠端站把感知信息報上來，再對鏈路的特性做綜合評估，同一時間對初始建鏈數據庫進行修正，資源分配自主學習功能就此達成，對系統頻譜相關資源的利用率會有很好的提升作用。
二、認知無線網絡技術在衛星通信中未來的發展前景
最近幾年時間，認知無線網絡技術與多媒體相關技術可以說是在衛星通信中的應用展開了一個新局面。衛星無線網絡關鍵的技術研究包含對無線衛星網絡的體系結構的支持，對無線運行網絡的層協議、互聯網規定協議與傳輸層相關協議衛星鏈路要求的支持等等。衛星無線網絡可以說是地面無線技術處于衛星通信相關領域當中的演變及應用，把它視作衛星分組相關業務與減少系統的復雜性一種努力，旨在將大流量的分組數據廉價提供給用戶。伴隨通信技術與認知無線網絡技術不斷發展前行，認知無線網絡技術拓展開來是必然的，衛星通信對認知無線網絡技術的運用也是預期的。在我們國家軍方衛星通信系統當中引用認知無線網絡技術并做以相關研究，是有歷史性的意義的。
三、結語
認知無線網絡技術可以說在地面無線的通信網絡當中發展的如火如荼，但是針對衛星通信方面研究展開的比較遲緩，所以，它發展空間是非常巨大的。認知無線網絡技術在衛星通信中的應用和技術，會對衛星通信行業起到很好的鋪墊作用，對于系統智能化，資源的利用率，通信的成功率，異構網絡的融合，也起到了堅實的后盾作用。
作者：柴思遠單位：北京網御星云信息技術有限公司
1存在的問題及對策
自通信車改裝后投入使用以來，通過近5年來各種規模的應急演練以及2010年玉樹7.1級地震、2013年青海省海西州5.0級地震的實際檢驗，該應急衛星通信車在使用中暴露出來很多的問題，總結情況如下:(1)原有車內設備機柜設計及布局不合理，使得各設備的供電及信號之間產生交叉干擾。其中部分通信設備的散熱條件無法保證，電力線路雜亂無章。在實際使用過程中，不僅存在故障排查困難，同時還有因用電安全引發火災等事故的重大隱患。鑒于上述情況，對機柜內設備進行了重新布局，只保留與衛星通信相關的通信設備及供電設備，將部分周邊設備進行下架處理。(2)原車所用的視頻編解碼器及網絡交換機等設備，經與原廠家聯系后，確認部分產品已停產，另有部分已無法提供維修必須的備品備件。因而通過對此類設備進行維修，使其具備通信功能的做法不可行。因此更換掉原有的解碼器，采用時下主流的視頻會議設備及網絡交換機，以確保應急通信車與指揮中心視音頻信號的安全暢通。(3)原車衛星設備的配置不合理。該車是在原有箱式衛星便攜站的基礎上進行了改進，將便攜站的全套設備安裝于改裝后的依維柯廂式貨車內，天線部分做了車頂安裝。由于車頂天線與功放采用軟波導連接結構，長期風吹日曬會產生老化磨損。破裂后的波導產生微波信號泄漏，造成通信質量下降的同時，對現場操作的工程技術人員也會產生人身傷害。對此采取的策略是:平常不使用時對車輛加蓋防塵遮雨罩，定期檢查軟波導的連接結構，如發現問題及時聯系廠家更換或維修。(4)衛星系統對星時間長或無法正確對星。由于原有衛星系統未配備頻譜儀或衛星信標機等對星設備，使得自動對星動作完成后無法對目標衛星的正確與否進行有效判定。因而，往往造成對不上或對錯星的情況，無法實現正常通信。基于上述情況，對現有設備進行優化。其中，對已停產或無法提供維修服務的設備進行更換;部分尚能使用的設備作為現有鏈路的備份設備;使原有的單通路衛星應急系統升級成為具有一定抗災能力的1∶1備份的衛星應急通信系統。此外，在尋星過程中盡量避免指揮車周圍有高層建筑物、樹木枝葉等阻礙，以免造成衛星波速回波反射［1］。(5)整車配重不合理，集成后車輛右后部偏重，影響車輛行駛的平穩性。因此，在滿足基本通信功能的前提下對車廂設備，車頂衛星系統和后艙供電設備重新合理布局，調整車輛的平衡性。
2對策探索
目前，衛星通信技術是我國大范圍區域內應急通信的主要技術手段，包括VSAT技術系統、BGAN技術系統。短波通信技術在地震應急救援現場的局域通信中也有很大的作用。這類應急通信系統應當具有高信噪比、大容量、高穩定性、全天候、盲區小、抗干擾、多通道、低功耗、小型便攜、高機動性等基本特性［2］。在目前技術水平條件下，應進一步完善通過多種技術系統集成的震后應急通信系統，以解決地震后初期不同情況下地震現場與后方指揮中心的通信。
2.13G技術的應用據科學統計，不同震級的地震因為釋放能量的大小不同，對震區內的通信環境的影響也有不同的差別。比如，Ms5.0～6.0級地震發生后，震區大部分地面網絡或3G網絡受損普遍輕微，Ms6.0～7.0級地震對地面網絡或3G基站的破壞一般發生在高烈度區，而Ms7.0級以上的地震發生后，地面通信設施基本不可用［3］。應急通信車應根據地震現場的實際情況選擇不同的通信方式，在地面通信設施受損較小的情況下可依托地面網絡或者3G作為信道開展視頻會議、語音通訊、數據傳輸業務，極端條件下使用VAST衛星網絡，這樣可大幅度提高地震應急通訊效率。3G網絡與VAST衛星網絡相比傳輸速度較快，下行速度峰值理論可達3.6Mbit/s，上行速度峰值也可達384kbit/s。國內支持國際電聯確定3個無線接口標準，分別是中國聯通WCDMA、中國移動TD－SCDMA、中國電信CDMA2000。WC-DMA以其技術成熟、終端類型多、速率高、網絡覆蓋好等特點在3種3G網絡中具有明顯優勢，因此可以采用WCDMA技術作為主用3G通信技術，實現應急通信車與指揮中心的3G通信，CD-MA2000或TD－SCDMA可作為備用的3G通信方式。
2.2短波電臺的應用短波通信屬于獨立自主通信，不依賴其他有線和無線通信手段都必須具備的網絡、傳輸線路、中繼體和建筑等基礎運行條件，抗毀能力最強，是實現中、遠程無線聯絡的基本手段［4］。從點對點直通距離看，短波是所有無線通信方式中距離最遠的一種無線通信手段。另外，短波通信設備簡單，可以根據使用要求進行固定設置，也可以個人背負或車載安裝進行移動通信，組網靈活，實時性好，特別是在救災初期常常是主要依賴的通訊工具。因此，我們可以建設一套短波通信網絡，由車載電臺、便攜式電臺組成。車載電臺用于組成指揮所通訊樞紐或作移動通訊使用，選擇使用鞭形天線或雙極天線，這樣可以保證應急通信車在一般行進速度時正常通信，便攜式電臺具有體積小和重量輕等特點，一般采用鞭形天線，利用地波進行近距離通信，主要用于應急通信車無法抵達的陡峭山地災害現場，由應急人員背負便攜式電臺進入地震現場，保障通訊聯絡，實現無盲區通訊。為了解決短波通信網與其他通信的融合問題，同時提高整個短波通信網絡的可靠性，必要時可以配備多網系融合設備，通過該設備可以將短波無線通信和有線通信、衛星通信及超短波通信等通信手段進行融合，通過其他制式的承載網絡，實現對短波系統的延伸和擴展，從而可以大幅度提高通訊效率［5］。
3結語
隨著人們生活水平的發展，經濟密度的提高，地震災害對社會的影響也越來越顯著，如何使地震應急衛星通信車在地震現場更好的發揮作用，不斷提升地震應急衛星通信車對突發地震事件的應急及救援指揮能力，使其具有機動能力強、建立通信鏈路快、集成度高、通信距離遠、通訊方式多樣化、功能強大、減少地形敏感的特點，為新形勢下的災害應急救援工作、防震減災事業做出更大的貢獻，還需要不斷思考和努力，同時也是青海省防震減災工作亟待解決的問題。
作者：楊理臣胡玉郭鵬樊光潔徐瑋陽單位：青海省地震局
1用戶接入
1．1協議基本類型目前CFDAMA基本協議類型有CFDAMA－PA、CFDAMA－RA、CFDAMA－PB等幾種。CF-DAMA－PA的上下行鏈路幀結構和基本的CF-DAMA相同，不同的是協議中的每一個用戶在上行鏈路都有自己的預約請求時隙，系統將該時隙固定的分配給相應的用戶，用戶在這個固定的預約請求時隙中發出請求消息進行預約。CFDAMA－RA的上下行鏈路幀同樣與CFDAMA－PA協議類似，不同的是其控制部分的預約時隙不再是固定分配給用戶或者通過星上調度采用輪詢的方式進行分配，而是用戶終端通過競爭預約的方法來獲取預約請求時隙的位置。CFDAMA－PB的上行鏈路幀結構不同于前面兩種接入方式，如圖2。上行鏈路幀不再劃分為控制部分和數據部分，而是由一系列的數據信息時隙組成，數據信息時隙里面包含有按需分配時隙和自由分配時隙，它們隨機的被安排在上行鏈路幀中，每一個數據信息時隙都對應一個業務分組，各用戶的預約時隙請求信息附帶在相應業務分組上以捎帶的方式發送給星上集中調度器。
1．2性能分析CFDAMA基本接入方式能夠實現較好的時延/吞吐量性能。CFDAMA－PA成功的將按需分配和自由分配結合在一起，采用固定預約時隙分配的形式來保證用戶接入的公平性和實際業務需求量，在信道負荷較低的時候，其平均時延和固定分配方式保持一致，在信道負荷逐漸增大和接入用戶數變化較大時，存在資源利用率下降的問題。CFDAMA－RA在低信道負荷時由于采用的競爭方式進行接入，對信道利用率更高，但對于用戶接入的公平性卻不能保證，并且存在接入過程中的碰撞，在高信道負荷時碰撞概率逐漸增大，平均時延性能也急劇下降。CFDAMA－PB通過對上行數據幀結構的改進，減小了用戶發送預約時隙請求的間隔時間，但隨著信道負荷的增大，某些用戶會因為其他用戶預約請求的資源占用導致無法發出預約時隙請求，同樣不能保證接入的公平性。因此，如何保證用戶的接入時延和接入過程中的公平性，成為本文的一個研究重點。
2CFDAMA－PRI
2．1CFDAMA－PR由于當前網絡數據業務大多突發性較強并且業務類型呈現多樣性，抽象出來這類數據業務流通常用ON－OFF信源模型來表示［5］。而在此信源模型的情況下，數據業務具有很強的突發特性，用戶的預約時隙請求也帶有很強的隨機性和不確定性。基本的CFDAMA接入方式此時由于多次請求造成的再分配策略和預約請求的沖突概率增大，在信道負荷較高和接入用戶數逐漸增大時，其性能受到明顯的影響。CFDAMA－PR協議在用戶時隙申請階段對發送隊列的堆積狀況進行判斷，比較當前時刻和上一時刻發送隊列中數據分組的差值Δ，如果Δ＞0表示當前發送隊列有數據包的堆積，則通過加權的方式向星上調度器發送更多的預約時隙請求［6］。該協議的好處在于實際應用中可以根據用戶發送隊列的堆積情況獲得更多的分配時隙，能在突發數據分組到來情況下實時的將新的數據分組發送出去。因此，本文在CFDAMA－PR的基礎上提出了基于用戶優先級排序的改進協議CFDAMA－PRI，優化星上調度算法，進一步保證接入的時延性能和接入的公平性。
2．2用戶優先級排序在對CFDAMA－PRI優先級排序的詳細描述過程中，設置如下的參數。在衛星收到上行鏈路幀之后，進入星上處理的優先級排序階段。資源調度器的按需分配表如表1所示，每個預約用戶都含有優先級條目，衛星在收到上行幀之后，首先獲取每個用戶的預約時隙數，按照從高到低的順序對用戶進行排序并設置優先級號prinumber_i，優先級號越小代表當前用戶申請的預約時隙數越多，然后根據優先級號從小到大的順序依次將用戶ID填入按需分配表中，因為有預約時隙申請并且foreslots_i＞0的用戶排在按需分配表的前端，所以由表1可以看出，a≤k。如果frame_slotsremain＞0，代表當前還有剩余時隙可供自由分配，此時資源調度器實施按需分配方式，將已經分配過的用戶從按需分配表中刪除，同時在自由分配表中將該用戶移到表的尾端，按需分配完成之后，資源調度器為自由分配表中的用戶輪詢分配剩余時隙，直到將剩余時隙分配完。由于按需分配中用戶的優先級設置，有預約時隙申請的用戶在自由分配表的尾端仍然是按照優先級號從小到大的順序進行排列，這樣可以保證在輪詢的過程中時隙需求量大的用戶仍然可以得到更高的時隙分配權。CFDAMA－PRI的下行幀同樣分為控制部分和數據部分，如圖3所示，資源調度器根據按需分配表中各個用戶優先級號從小到大的順序將響應信息填入相應的時隙中。當用戶收到下行鏈路幀時，時隙請求量越大的用戶就能越快的獲取衛星的分配時隙。
3仿真分析
本文采用OPNET仿真平臺［7］，將基本的CF-DAMA－PA、CFDAMA－PR和改進的CFDAMA－PRI進行對比仿真。具體的仿真參數設置如表2所示。對信道負荷固定但用戶數目變化條件下的仿真結果進行分析，目的是為了得出CFDAMA－PRI的時延性能和在用戶接入公平性方面的優越性。選取信道負荷為0．8，用戶數目依次為5、10、20、40、80，CFDAMA－PA的預約時隙數為20，得到的仿真結果如圖5、圖6所示。由仿真結果可以看出，當系統中用戶數不斷增大時，由于CFDAMA－PA在一個鏈路幀中僅使用了一部分時隙用作預約請求時隙點，那么更多有請求的用戶就無法通過預約時隙點接入鏈路幀，加之信道負荷較大，突發數據強，用戶申請時隙的不確定性也大。如果增大預約請求時隙數的比例也會以犧牲數據時隙為代價，平均時延和隊列的分組累積同樣會增加。CFDAMA－PRI則采用CFDAMA－PR對信源突發數據分組的計算方法，并使用優先級排序的方法對時隙需求量大的用戶給予更高的時隙分配權，確保了用戶的可接入次數，降低了時延，提高了接入公平性。
4結語
本文分析了寬帶衛星通信系統中的CFDAMA接入協議，闡述其原理，分析了CFDAMA相關協議的優缺點，在CFDAMA－PR協議的基礎上提出了用戶優先級排序的改進協議CFDAMA－PRI，以適應當前突發性較強的數據業務流。該協議通過優先級排序的算法，在星上調度的過程中讓時隙需求量越大的用戶獲得更高的時隙分配優先權和更快的接入過程，優化了整個處理流程。最后，在OPNET仿真平臺下選擇突發信源模型下進行對比仿真測試，測試結果表明CFDAMA－PRI協議在突發增強、信道負荷加大的情況下能很好的控制平均時延和隊列分組累計數，具有更好的性能表現，在今后的實際應用中也具備良好的可操作性。
作者：郭爽曹寶劉心迪單位：中國電子科技集團公司第三十研究所
1衛星通信應用軟件無線電技術的設想與展望
衛星通信技術則是由使用圍繞地球的同步/非同步的通信衛星來做一個中間站進行一種遠距離通信的實現方式。它本質上是由微波通信以及航天技術之上發展新穎的無線通信的技術，而衛星通信技術自身采用的無線電頻率為微波頻段。從而產生的衛星通信技術，它的主要特點就是傳輸的距離遠，且頻率高。也因為衛星通信頻帶寬，且頻率高，變化范圍大的重要優點，衛星通信技術在我國的軍事建設和經濟發展等方面都具有深遠的意義。
我國的現今衛星通信技術的發展在擴展新的頻段，加強先可用的頻段的利用率以及現在公用干線的通信網都應該一步步轉向跟隨寬帶化的發展趨勢，能夠準確地利用衛星通信技術來建立我國的衛星寬帶業務以及數字化通信網絡。所以對于衛星通信網技術而言應該逐漸的走向小型化的、智能化的未來方向。從目前我國的計算機科技的水平來看，假設把設備功能全部換由軟件來進行操作實現，那么由于軟件的特點也就是需要按照一條條的指令來運行，就算我們采用多處理器的方式來進行協助共同運算，也沒有辦法真正保障高頻率情況下的處理能夠及時有效，也使得軟件無線電技術在衛星通信領域中的使用范圍明顯受到限制。基于以上原因，以下設計想法是為了能夠讓軟件無線電技術能真正應用在衛星通信方面。
首先我們所有的設備都需要經過模塊化處理，各個模塊分開保證控制功能，以及各個模塊之間的高速數據的交換問題。而信道設備以及接口設備的內部結構信道設備包括調制解調器、信道的編譯碼器和置亂器等，在總的CPU的控制之下，信道設備的具體參數值可以做到由軟件來進行定義處理。而將無線射頻的設備、信道設備和接口設計在衛星通信技術中也是十分關鍵的存在。再來考慮到了衛星通信技術有著多址方式，業務類型廣以及其頻率高且變化區域廣等各種優點，在信道設備和接口設備的設計選用模塊化的設計構思。各個模塊應該能夠各自擁有能定義自身功能的各個軟件接口，而選用的軟件接口更應保證標準化以方便各個不同供應商的生產。然后在各個模塊的具體設計上面，也要根據具體運算量大小，選擇不同的軟件接口功能。再來根據具體的各類應用環境，更加靈活地修改和使用數據幀結構，并且保證以軟件協同硬件兩相結合的方式實現。最后就是設備功能和系統功能的定義要靠網絡管理系統來最終實現。
伴隨著因特網大面積普及及現在移動網絡的迅猛發展，衛星通信技術絕對會在未來迎來更進一步的發展機會。現在我國逐漸采用自主研發的通信衛星為主體，來建立完善的衛星通信系統。軟件無線電技術作為一個可利用在衛星通信方面的技術來說，也一定會伴隨衛星通信的腳步，成為加速我國科技發展的重要技術。
2結語
通過以上的詳細分析以及深入探討，我們可以清楚的得知，在我們現今的軟件無線電技術之上，對軟件無線電技術在衛星通信領域內的應用的設想已經不僅僅是一種可能，而是一種具有可操作性和實現性的想法。而對于未來的軟件無線電技術在衛星通信及其他方面廣泛使用來說，只要能有更多想法與結構概念，這種大范圍應用也指日可待。
作者：胡志明單位：新疆公安廳特偵隊
1衛星通信系統組成及工作過程
1.1衛星通信系統組成衛星通信系統由兩段組成，即地面段和空間段。
1.1.1空間段空間段包括通信衛星以及地面用于衛星控制和監測的設施，即衛星控制中心，及其跟蹤、遙測和指令站，能源裝置等。
1.1.2地面段地面段包括所有的地球站，這些地球站通常通過一個地面網絡連接到終端用戶設備，或直接連接終端用戶設備。地球站的主要功能是將發射的信號傳送到衛星，再從衛星接收信號。地球站根據服務類型，大致可分為用戶站、關口站和服務站3類。
1.2衛星通信系統的工作過程衛星通信系統地球站中各個已調載波的發射或接收通路經過衛星轉發器轉發，可以組成多條單跳或雙跳的雙工或單工衛星通信線路，整個通信系統的通信任務就是分別利用這些線路來實現的。單跳單工的衛星通信系統進行通信時，地面用戶發出的基帶信號經過地面通信網絡傳送到地球站。在地球站，通信設備對基帶信號進行處理使其成為已調射頻載波后發送到衛星。衛星作為中繼站，接收此系統中所有地球站用上行頻率發來的已調射頻載波，然后進行放大和變頻，用下行頻率發送到接收地球站。接收地球站對接收到的已調射頻載波進行處理，解調出基帶信號，再通過地面網絡傳送給用戶。為了避免上下行信號互相干擾，上下行頻率一般使用不同的頻譜，盡量保持足夠大的間隔，以增加收發信號的隔離度。
2衛星通信所使用的頻率
衛星通信所用的頻率大多是C頻段和Ku頻段，但是由于業務量急劇增加，這兩個頻段乃至1—10GHz的頻段都顯得過于擁擠，所以必須開發更高的頻段。現已開發出Ka（26—40GHz）頻段，其帶寬是3—4GHz，遠大于上述兩個頻段。
3衛星通信的基本參數
3.1有效全向輻射功率：也稱等效全向輻射功率，其定義為發射機發出的功率與天線增益的乘積。
3.2噪聲系數和等效噪聲溫度：噪聲系數，定義為接收機的輸入信噪比與輸出信噪比的比值，它用來表示接收機噪聲性能的好壞。根據噪聲理論，電子元器件內部的電子熱運動和電子不規則的運動都將產生噪聲，而且溫度越高，噪聲越大。所以接收機的噪聲可用等效噪聲溫度來衡量。等效噪聲溫度是假設接收機輸入端接一等效電阻，該電阻在一定溫度下與該系統實際產生的噪聲溫度相同的熱噪聲。
3.3載噪比：衛星通信線路中的載波功率與噪聲功率之比，是決定衛星通信線路性能的最基本的參數之一。
3.4地球站的品質因數，定義為接收機天線增益與接收端系統噪聲溫度之比。
3.5衛星轉發器飽和通量密度：表示衛星轉發器的靈敏度，其基本含義是，為使衛星轉發器單載波飽和工作，在其接收天線的單位面積上應輸入的功率。
3.6門限載噪比：為保證用戶接收到的話音、圖像和數據的質量達到一定要求，接收機所必須得到的最低載噪比，也是門限載噪比的含義。
4衛星通信與互聯網
互聯網是全球最大的多媒體商用網絡、信息庫和數字媒體。互聯網和數字技術的發展使得所有信息內容都在網上實現，特別是數字音視頻技術使得可以在互聯網上看電視聽廣播[3]。由于衛星通信具有三維無縫覆蓋能力、遠程通信、廣播特性、按需分配帶寬，以及支持移動性的能力，成為互聯網擺脫自身諸多問題的一個重要途徑，也是向全球用戶提供寬帶綜合互聯網業務的最佳選擇[4]。基于衛星的互聯網是衛星直播、數字音視頻、互聯網的有機結合，作為一個開放、寬頻、實時廣播的網絡平臺，可以提供以下服務。
4.1寬帶互聯網接入，可根據使用者的需求，通過地面網絡和衛星線路回傳。
4.2多媒體服務，比如網頁內容投遞、內容鏡像、緩存、數字電視、商務電視、流式音視頻、軟件分發(更新)、遠程教學、信息商亭等。
4.3交互式應用，如視頻點播、網上學習、網上游戲等。衛星通信與互聯網結合能夠帶來很多益處，同時也應注意到，衛星系統和現有互聯網地面基礎設施之間的結合存在著互操作性問題，再設計和實現基于衛星的互聯網時還存在許多技術挑戰。
5衛星通信與導航定位系統
該系統是以人造衛星為導航臺的星基無線定位系統，其基本作用是向各類用戶和運動平臺實時提供準確、連續的位置、速度和時間信息。目前該技術已基本取代無線電導航、天文測量和大地測量，成為普遍采用的導航定位技術。擁有此技術及能力，國家就會在政治、軍事和經濟等諸多領域占據主導地位，因此世界各大國不惜花巨資發展這一技術。1958年美國為解決北極星核潛艇在深海航行和執行任務中的精確定位問題，開始研究軍用導航衛星，命名為“子午儀計劃”，從1960年起就取消了無線電導航，第二代導航系統即———GPS(GlobalPositioningSyitem)便應運而生。俄羅斯的GLONASS(GlobalNavigationSatelliteSystem)是繼GPS之后又一全球衛星導航系統，歐盟與歐空局也開發了新一代衛星導航系統———伽利略（Galileo）系統，習慣上稱其為3G（GPSGLONASSGalileo）系統。我國的導航定位技術始于GPS，從2000年10月開始，我國發射了多顆導航衛星，命名為北斗衛星導航系統，現已覆蓋我國及周邊地區，預計2020年前后覆蓋全球。
6衛星與激光通信
衛星與激光通信是利用激光光束作為信息載體在衛星間或衛星與地面間進行通信。經過多年探索，衛星激光通信已取得突破性進展，逐步成為開發太空、利用廣闊的宇宙空間資源提供大容量、高數據率、低功耗通信的最佳方案，對于國防及商業應用都具有極大的價值。其原理是信息電信號通過調制加載在光波上，通信雙方通過初定位和調整以及光束的捕獲、瞄準和跟蹤建立起光通信鏈路，然后在真空和大氣中傳播信息。其組成有激光光源子系統、光發射/接收子系統、APT子系統和其他一些輔助系統，其工作過程如下：
6.1發射過程。使用不同的激光器，產生信號光和信標光。經準直系統對激光進行光束準直后，具備了合適的發射角，2束光由合束器合成1束光，然后經分光片、精對準機構和天線發射出去。
6.2接收過程。接收到的光經過天線和分光片后，信標光一部分到達粗對準探測器，由粗對準控制器控制和驅動電路控制粗對準機構，完成粗對準和捕獲；信標光另一部分經精對準機構、分光片、分束片到達精跟中蹤探測器，由精對準控制器控制精對準機構，完成雙方的精確對準和跟蹤。信號光由信號光探測器檢測。
7衛星與量子通信
衛星搭載量子通信技術，能夠使人們借助外太空的衛星平臺，建立星地高效自由空間量子信道，實現量子保密通信、星地量子糾纏分發、量子隱形傳態實驗。我國擬在近期發射量子通信衛星，在衛星平臺應用量子技術的能力將達到世界領先水平。
7.1星地量子通信通過自動跟蹤瞄準系統在高速相對運動的地面站和衛星終端之間建立高效穩定的量子信道，地面站隨機發送H/V和+/-四種偏振狀態的單光子信號；接收端接收量子信號，并隨機選擇H/V或+/-基矢對單光子信號進行測量；測量到足夠的量子比特后，接收端將通過經典信道通知發射端其每次測量所用的基矢，拋棄所用基矢不一致的測量結果；接收端再將基矢選擇一致的測量結果取一部分在經典信道公布出來供發射端校驗。通過這一過程就可以在星地之間建立安全的量子密鑰。
7.2星地糾纏分發將糾纏光源放在衛星上，通過搭載在衛星平臺上的望遠鏡系統和自動跟瞄系統同時與兩個地面站之間建立量子信道。將糾纏光子對的兩個光子分別發送給兩個地面站，兩站在滿足類空間隔條件下分別對糾纏光子對進行獨立測量，觀測量子糾纏現象。
7.3星地量子隱形傳態地面量子信源產生一對糾纏光子，其中一個光子通過地面發射端傳輸給衛星，另一個放入量子存儲器中存儲起來。空間量子通信平臺將接收到的光子態和未知量子態進行聯合Bell態測量，同時將測量結果通過經典信道傳輸給地面系統。地面系統將另一個糾纏光子從量子存儲器中讀出來，并根據空間量子通信平臺的測量結果進行相應的幺正變換，從而得到空間量子通信平臺的未知量子態。
通過利用空間平臺中轉，我們可以在地球上的任意兩點之間建立量子信道。在傳輸過程中，光子的傳輸距離可達數萬公里甚至更遠。只要能夠實現將糾纏光傳出大氣層，配合星載平臺技術和光束精確定位技術，就可實現覆蓋全球的量子通信系統。衛星通信是通信技術、計算機技術和航天技術相結合的重要成果，在國際通信、國內通信、國防通信、移動通信以及廣播電視領域均有廣泛應用，已成為最強有力的現代通信手段之一。
作者：劉旭生單位：鶴壁無線電四廠工程中心
1衛星通信過程中主要應用的技術
1.1衛星通信CDMA技術衛星通信CDMA技術是根據用戶需要和衛星的特點，用功率控制的手段實現導頻信號的幅度變化，降低用戶對星上功率的要求，減少多址干擾。衛星通信CDMA技術可利用多個衛星分集接收信息實現網絡傳遞，大大降低了系統內耗和干擾的出現，改善了上星通信信息傳輸的可靠性。衛星通信CDMA技術具有優越的抗干擾性能、很好的保密性和隱蔽性、連接靈活方便等特點，使之成為衛星通信中關鍵的技術優秀。
1.2衛星通信MPLS網絡體系MPLS網絡體系可以將IP路由的控制和第二層交換無縫地集成起來，是目前最有前途的網絡通信技術之一。衛星通信MPLS體系結構分為用戶層、接入層、優秀層三部分，其中，用戶層包括衛星手持移動終端、小型專用局域網用戶、其他網絡用戶等。各結構和網絡體系將信息有效綁定、標注和轉發，實現衛星的通信功能。
1.3衛星通信的抗干擾技術衛星運行在外太空，電磁環境復雜，統一受到太陽風、強磁暴等空間環境影響，導致出現信息干擾和信息失真，衛星通信的抗干擾技術主要依靠衛星傳輸鏈路中不同的抗干擾設備和系統完成其功能，抗干擾設備和系統主要有DS/FH混合擴頻、自適應頻域濾波、猝發通信、時域適應干擾消除、基于多用戶檢測的抗干擾、自適應信號功率管理、自適應調零天線、多波束天線、分集抗干擾、變換域干擾消除、糾錯編碼和交織編碼抗干擾技術等。在軟硬件共同的作用下阻斷電磁干擾、過濾雜波、屏蔽信號污染、實現程序監視等功能。
2衛星通信技術的發展趨勢
2.1通信衛星體積的發展趨勢通信衛星體積正在向大型化和微型化兩個方向發展。其一，各國把通信衛星體積建造得越來越大，以便實現高靈敏和強處理能力。其二，各國推出小型通信衛星，用多顆小衛星組網構成衛星通信網絡代替單顆大衛星，具有方便發射和成本低廉等優點。
2.2衛星移動通信技術方興未艾衛星移動通信是指利用衛星實現移動用戶間或移動用戶與固定用戶間的相互通信。隨著頻譜擴展、數字無線接入、智能網絡技術的不斷發展，衛星移動通信在向衛星個人通信方向演進，用手持機可實現方便接入衛星移動通信網，進行衛星移動通信。
2.3衛星互聯網技術興起將衛星通信網絡轉化為互聯網中數據上下交換的鏈路，可將電話撥號、局域網等其他通信鏈路作為上行數據鏈路，還可以將下載和傳輸作為下行數據鏈路，利用衛星的特點實現地面隨時連接互聯網絡。
2.4衛星通信向寬帶化發展為了滿足衛星通信系統用戶對大數據量和高負荷的需求，衛星通信技術已向拓展直EHF頻段發展，擴大頻段的容量，大大減輕現有頻譜擁擠現象，減少受電磁現象影響引發的信號閃爍和衰落，提高了衛星的抗干擾能力。使衛星通信部件尺寸和重量大大縮小和減輕，方便衛星搭載更多的通信設備。
2.5衛星通信光通信化發展衛星光通信是利用激光進行衛星間通信，達到降低衛星通信系統設備質量和體積，提高衛星通信保密性等目的。
3結語
綜上所述，衛星是一種在高空運行，在獨特角度進行通信、測量、遙感等諸多科學的研究和服務社會的工作。衛星通信技術具有通信容量大、傳輸質量高、覆蓋面積廣、方便組網和抗地理環境制約能力強等諸多優點，成為新時期通信行業發展的一個主要方向，衛星通信技術方便建立與外界的通信聯系，通過數據、視頻信息和語音信息的傳輸實現信息的交換，增加通信的能力、提高通信的質量，滿足不同用戶的差異性通信需要。衛星通信技術主要包括：CDMA、MPLS和抗干擾等主要技術，做好衛星通信工作必須從上述的技術入手，在把握衛星通信技術發展的大方向的前提下，才能做好衛星通信的相關工作。
作者：于甄忠單位：哈爾濱中科智能樓宇工程有限公司
1硬件設計
1．1硬件組成硬件部分主要由單片機主控、監控和切換矩陣3部分組成。單片機通過識別本控和遠控開關的工作模式，根據串口中斷送來的控制信號對在線工作的設備進行操作，同時和數據采集器Nport通信，發送參數注入指令，監控機按指令將正確參數注入到優先級最高的備用設備，完成倒換開關的控制。硬件系統的組成如圖2所示。單片機是主控部分［7］的優秀，主要完成本控/遠控的判斷及主要程序的執行、射頻設備的倒換以及與監控機的通信，實現電路的選通、面板顯示等功能。其主要包括單片機外圍輔助電路、輸入輸出口驅動電路、射頻切換控制數據口、中頻切換控制數據口、4線RS－485串口通信電路、外部指示燈控制電路及電源電路。監控部分通過網口與數據采集設備通信，輪詢設備的當前工作狀態，依據設備工作狀態向單片機發送調整信息，并進行參數的注入，實現智能切換單元的遠程控制競爭－冒險”現象而導致系統崩潰。切換矩陣通過控制元件完成切換控制。開關矩陣中選擇了可控功率大、損耗小的PIN管作為優秀控制器件。由于吸收式PIN開關改善了端口駐波，“開”與“斷”狀態下的駐波較好，兼顧系統的穩定性，在此選擇吸收式PIN開關［9］。
1．2硬件電路功能模塊根據功能模塊劃分，實際電路分為5個模塊:CPU接口電路模塊、串口通信模塊、鍵盤控制模塊、液晶驅動模塊及PIN開關切換控制模塊。①CPU接口電路模塊CPU接口電路主要完成外圍電路的控制。外圍電路主要包括晶振電路、外部復位電路、JTAG接口電路及電源指示電路。設計中采用AVR公司的ATMEL6450單片機，此類單片機擁有68個雙向I/O口，同時具有64K字節的Flash，2K字節的EEP-ROM，4K字節的RAM，滿足設計需求。②串口通信模塊串口通信模塊用來完成單片機與計算機的通信，實現計算機在遠控模式下對整個切換網絡的控制，選用MAX1482器件完成雙工通信。③鍵盤控制模塊設計中選用74C922鍵盤控制集成電路模塊，運用12個鍵組合完成所有的設置功能，采用中斷方式實現與單片機的數據交換和控制。④液晶驅動顯示模塊液晶顯示模塊選用LCM128645zk模塊，該模塊主要特點是內帶8000多GB1/2中文漢字字庫液晶顯示模塊，串行/并行兩用接口。設計中采用并行傳輸模式，由指令位(DLFLAG)來選擇8－BIT或4－BIT接口，單片機配合(RS，R/W，E，DB0．．DB7)完成傳輸動作。⑤PIN開關切換控制模塊PIN開關采取自主研制，選用吸收式PIN開關改善端口駐波。通過單片機的3個I/O管腳直接控制單刀6擲開關，單刀3擲開關則是先通過74HC139譯碼器譯碼，然后通過74LS04后作為中頻PIN開關的控制信號。
2軟件設計
2．1軟件結構設計智能切換單元的軟件部分［10］通過對中/射頻切換單元和射頻設備定期輪詢［11］，經串口或網口從硬件獲取數據信息，將提取到的狀態信息進行分析、統計綜合、決策，根據優先級策略控制切換單元和射頻設備的參數，完成監控和切換。單片機作為控制優秀，通過中斷完成相關功能。不斷查詢中斷口是否有信號輸入，從而觸發不同動作。單片機控制的主流程及中斷子程序流程如圖3所示。監控機通過不斷輪詢射頻設備的工作狀態，驗證在線設備是否故障。在線設備故障時，監控機根據備用設備的優先級選擇設備，同時向單片機發出狀態調整信號，完成設備倒換后，監控機會對故障進行記錄和壓縮，以備用戶查詢。在線設備正常工作時，監控機繼續輪詢設備工作狀態。
2．2各功能模塊設計軟件模塊主要分為串口數據通信、數據傳輸與存儲、綜合處理和設備狀態顯示4個模塊。①串口數據通信模塊通過串口服務器與被控設備通信，以輪詢的方式采集各設備的上報數據，并發送控制命令。②數據傳輸與存儲模塊該模塊將接收到的設備上報數據進行解封裝，提取出設備狀態參數，將其保存并傳遞給綜合處理模塊進一步處理;將綜合處理模塊發出的設備控制命令封裝后送至串口數據通信模塊。③綜合處理模塊綜合被控設備的狀態參數，分析得出系統配置狀態，將所有狀態信息傳送至設備狀態顯示模塊。手動模式下，處理用戶的各種操作，完成用戶管理、設備控制命令發送和日志記錄查詢等功能;自動模式下，當檢測到在線射頻設備故障時，按優先級策略控制切換單元實現切換，并設置備份射頻設備頻率和衰減等參數，完成自動切換功能。射頻設備切換優先級策略如表1所示。④設備狀態顯示模塊將各種信息(系統配置狀態和設備狀態參數等)以圖形化的方式顯示在軟件的各功能界面上。
3切換策略和邏輯關系
3．1切換策略①射頻設備切換策略3站射頻設備之間切換需建立正確的切換機制［12］，避免“競爭－冒險”而導致系統崩潰。默認情況下，各地球站射頻設備都將一臺設為備用，此設備的優先級最高。平時管理中，A站對應射頻設備1和射頻設備2，B站對應射頻設備3和射頻設備4，C站對應射頻設備5和射頻設備6。當A站主用1出現故障時，倒換優先級2為最高，另外2站的備用設備也設置響應的優先級。每一臺設備對于3個站都具有不同的優先級，如表2所示。②本控/遠控切換策略從本控狀態切換至遠控狀態后，鍵盤按鍵(除設置鍵)不起作用;從遠控狀態切換至本控狀態后，串口進行有選擇性地執行指令，僅對查詢命令回應當前狀態。
3．2切換的邏輯關系①聯動切換邏輯關系切換矩陣是實現射頻設備倒換的關鍵部分，矩陣中3個單刀6擲中頻PIN開關和3個單刀6擲射頻PIN開關依據邏輯關系進行動作，實現射頻設備的主備切換，如表3所示。M1、M2和M3分別表示3個站中頻單刀6擲PIN開關6個管腳的某一個，N1、N2和N3分別表示3個站射頻單刀6擲PIN開關6個管腳的某一個，要保證射頻設備正常倒換，中頻和射頻PIN開關要實現聯動。②交叉切換邏輯關系在一般情況下，智能切換單元進行聯動切換，各站終端設備始終和各站射頻設備配合使用。但在特殊情況下，需要各站終端設備與射頻設備交叉使用，交叉使用的切換邏輯如表4所示。
4結束語
地球站智能切換單元的引入，合理調配了地球站系統資源，提高了關鍵設備的使用效率，解決了關鍵環節故障導致衛星通信系統癱瘓的難題，消除了主備設備同時故障導致系統崩潰的隱患。同時，智能切換單元操作簡單，切換迅速，為提高系統穩定性提供了一種便捷高效的解決方案。采用基于優先級的切換策略，結合射頻設備頻率和衰減的自動修正，可迅速可靠地實現地球站主備設備的自動切換。
作者：孟學軍趙艷朝林賀單位：西安衛星測控中心
1運營管理平臺設計方法
平臺在設計上主要分為兩大部分，分別為Sever端和Client端。它們以數據庫作為中間連接橋梁，如圖1所示。圖1平臺整體架構Sever端程序主要功能是同步數據，衛星通信系統的GAC記錄文件由GAC服務器運行的定時腳本傳輸至FTP服務器，Sever端得到GAC記錄文件后再結合操作人員編寫的帶寬更改文件，處理后得到通信機上下線記錄，并錄入數據庫。其中GAC記錄文件為txt格式文件，這些信息經過服務器端處理過會形成信息完整的通信機上下線記錄。Client端程序根據運營需要，對特定或全部通信機在指定時段的上線時間進行結算，并生成供參考的計費結果，還可以同時生成用于遞交給客戶的臨時用星確認表。
2運營管理平臺的實現
2．1開發環境的選擇程序代碼的編譯環境為MicrosoftVisualC++2008，它可以高效開發Windows應用，尤其是Office的應用，數據庫采用MySQLSever5．0，其使用的SQL語言是用于訪問數據最常用的標準語言，它有著速度快、體積小、代碼開源等特點，特別時候想節約成本的中小型企業［4］。另外還需要具有FTP上傳及下載功能的傳輸工具LibCURL。
2．2數據同步算法設計2Mbps專用池在線時間的計算是本平臺的優秀部分。2Mbps專用池是一種總帶寬為2Mbps的捆綁復用模式，同屬于一個池的通信機，只要有一臺在線就記為該池在線，只有當所有通信機都下線才記該池下線，該算法屬于遞歸調用，具體計算過程如圖2所示。
2．3平臺的實現流程及內存分配Sever端程序首先備份、更名上一次使用的GAC記錄文件、帶寬更改記錄文件，然后登錄FTP服務器下載最新的GAC記錄文件和帶寬更改記錄文件，再登錄MySQLSever建立各數據庫與母表，同時導入GAC記錄文件和帶寬更改表，建立通信機分立帶寬更改表，選出本輪數據同步需要更新的GAC記錄，根據需要進行掉線情況過濾并進行通信機分立上下線計算及2Mbps專用池上下線計算，最后編譯時間戳記錄文件LastUpdate．ini并斷開MySQL連接。該段程序用于描述時間的數據類型time_t實際為_int64的64位整數，time_t變量初始化時必須調用time(0)賦值為當前時刻的“歷史秒”，即從1970－01－0100:00:00到當前時刻歷經的秒數。tm是一個結構體，包含若干計時單位的序數(年序數以1900年為0、月序數以1月為0、日序數以1日為1)，用于記述相對于從1900－01－0100:00:00到當前時刻歷經的時間。計算兩筆GAC記錄時間差的方法是:從GAC記錄中讀出的時間字符串賦值給tm結構體變量，調用mktime()函數將兩個GAC記錄時間的tm結構體變量記述的時刻分別轉化為time_t變量，再調用difftime()函數將兩個time_t變量的差值計算出來。VC用于處理時間的數據類型豐富多樣，選擇適當的數據類型和處理函數可以事半功倍。MYSQL_RES和MYSQL_ROW是MYSQLAPI內置的數據類型。MYSQL_RES類型變量擔負了SELECT存儲語句查詢結果的任務。MYSQL_RES類變量在使用完成后需調用mysql_free_result()進行內存回收，而在實際開發中，根據上下文不一定能判定一個MYSQL_RES類型變量初始化(或經上一次內存回收)后是否被使用過，而如對初始化后未經使用的MYSQL_RES類型變量進行內存回收，可能會引發錯誤導致程序異常退出。經權衡，決定在開發中放棄對MYSQL_RES類型變量回收內存的設計，犧牲一定的空間換取可靠性。MYSQL_ROW類型變量實際是二維指針，使用時要特別注意SE-LECT語句的查詢結果究竟有多少列，如果越界訪問使得該二維指針超出查詢結果的列數，會導致程序異常退出。Client端可以查詢數據庫，選出在指定時段內歸屬欲結算項目的通信機列表，同時查詢在指定時段內欲結算項目的有效租用合同，接著結合計時計費結果的框架將查詢的上下線結果填入表格，并按帶寬小計時長計入臨時數據庫表便可完成計時計費結果文件。最后讓VisualC++程序控制Word自動化客戶端生成用星確認表，這里要通過使用OLE－DB(ObjectLinkingandEmbeddingDatabase)技術，它提供了對包括對關系數據庫和非關系數據庫在內的所有文件的統一接口。自動化客戶端可以理解為模擬人工進行的編輯操作，對編輯目標文檔需要進行的操作序列，可逐條列出，然后分解成每一個鍵入(或點選，拖動)的操作，幾乎每一個分解操作，都對應了自動化客戶端程序的一行指令。自動化客戶端的性能卓越，可以在一兩秒內完成數十頁含表文檔的編輯工作。Office的自動化客戶端編程中，最常遇到COleVariant和CComVariant兩種數據類型:COleVariant類是對VARIANT結構的封裝，當對象構造時首先調用VariantInit進行初始化，然后根據參數中的標準類型調用相應的構造函數，并使用VariantCopy進行轉換賦值操作，當VARIANT對象不在有效范圍時，它的析構函數就會被自動調用，由于析構函數調用了VariantClear，因而相應的內存就會被自動清除。CComVariant提供了很多構造函數來對VARI-ANT能夠包含的多種類型進行處理。CComVariant沒有提供針對VARIANT包含的各種類型的轉換操作符，必須直接訪問VARIANT的成員并且確保這個VARIANT變量保存著期望的類型。
2．4平臺實現界面介紹根據如上所述對平臺的設計思想和方法，利用MFC分別實現出了人機交互的Sever端和Client端，其界面如圖3－4所示。Sever端除了選擇系統類別、開始結束時間功能，主要還能實現清空數據庫、開始同步數據及暫停、備份、還原等功能。Sever端正常都是在運行狀態的，未遇故障時是不停運的。Client端中首先要輸入用戶信息、設備信息、項目信息及租用信息，利用“新建”和“刪除”按鈕可添加或刪除這些信息。在界面的左邊有搜索功能，只要輸入設備信息、項目信息或租用信息的關鍵詞就可在下面的列表框里顯示出相關的信息。按鈕“導入帶寬信息”實際就是導入上文所說的帶寬更改記錄文件，導入成功后便可實現右下角的計時計費功能，把結果以Excel表格形式生成到指定路徑下，還能同時生成Word版用星確認表。
3結束語
本文介紹了衛星通信運營管理的基本任務，由此給出了運營管理對數據處理的思路和方法，設計出了運營管理平臺，實現了對運營項目的自動化管理，彌補了對衛星帶寬的使用情況只能由人工來核算的缺陷。本平臺在工程應用中已處于試運行階段，需求已經能全部實現，且結果正確可靠。
作者：夏正國沈曉東駱貴新單位：南京信息工程大學電子與信息工程學院南京中網衛星通信股份有限公司
一、通用航空領域應用
通用航空是指除從事公共航空運輸（客運或貨運）以外的民用航空。通用航空具有機動靈活、快速高效等特點，作業項目覆蓋了農、林、牧、漁、工業、建筑、科研、交通、娛樂等多個行業，主要是在3000m以下空域飛行。通用航空的具體內容包羅萬象，我們熟知的通用航空有以下幾種：航空攝影、醫療救護、氣象探測、空中巡查、人工降水等。其他類型包括海洋監測，陸地及海上石油服務，飛機播種，空中施肥等。另外公務機飛機和私人飛機都屬于通用航空范疇之內。與地面交通類比，通用航空客比作出租車運營；民航公司可比作公交運輸。我國是農業大國，通用飛機的廣泛應用是發達國家農業現代化的一個重要方面。西部地區與資源優勢由于交通不便而長期得不到發揮，交通已成為制約西部地區經濟發展的瓶頸，西部大開發需要通用航空。據民航局預測顯示，預計未來5～10年，我國需要各類通用航空飛機10000到12000架，通用航空飛機數量的年均增長率將達到30%，通用航空及其帶動的產業將形成一萬億元人民幣以上的市場容量。隨著中國經濟的發展，公務飛行、商用飛行、空中游覽、私人駕照培訓，正受到越來越多人的青睞，在市場需求的推動下，通用航空服務的領域將出現快速的發展。在有這樣巨大發展前景的市場中，衛星通信的應用將是不可或缺的解決通信需求的方案之一，在面對挑戰同時，衛星通信只有抓住機遇努力滿足市場需求，創新開拓應用服務于這一領域。
二、民用航空使用頻率規劃
（Ku/Ka/L頻段可應用范圍）依據《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》，民用航空無線電頻率使用和業務主要分為：1）制式無線電臺是指為確保航空器的安全，在制造完成時必須安裝在其上的無線電設備。2）非制式無線電臺是指制式無線電臺以外的無線電臺。如:機載客艙衛星通信電臺。3）航空移動業務是指在航空電臺和航空器電臺之間,或航空器電臺之間的一種移動業務。營救器電臺可參與此種業務；應急示位無線電信標電臺使用指定的遇險與應急也可參與此種業務。4）航空電臺是指用于航空移動業務的陸地電臺。在某些情況下，航空電臺也設在船舶或海面工作平臺上。衛星通信在民用航空應用中又主要劃分為駕駛艙（前艙）和客艙（后艙）。駕駛艙（前艙）通信需要高度完整性和快速響應的安全和正常通信，屬于衛星航空移動（R）業務，主要分為空中交通服務部門用于空中交通管制、飛行情報與報警的安全相關通信，以及航空器承運人進行的、會影響到空中運輸的安全、正常和效率的通信[航空運行管理控制通信（AOC）]。民航局《航空公司運行控制衛星通信實施方案》中推薦使用的衛星通信系統有海事衛星通信系統、銥星系統和Ku衛星系統。客艙(后艙)通信是為航空承運人的私人通信[航空行政通信（ACC）]服務，以及公眾通信[航空旅客通信（APC）]。目前在國際上使用的客艙（后艙）通信系統主要有海事衛星通信系統、Ku衛星系統及Ka衛星系統。具體使用頻率規劃如表1所示。
三、民用航空的衛星通信網絡運營系統現狀
1.衛星網絡與資源目前國際民航駕駛艙（前艙）衛星通信多使用的是L和S頻段衛星通信系統，采用衛星移動通信使用的L、S頻段。而衛星移動通信系統的建設是一項復雜的系統工程，國內尚無自建的商用衛星移動通信系統投入運行。國內正在使用或準備使用的商用衛星移動通信系統都是由國外運營商提供的服務。國外商用衛星移動通信系統主要包括：海事衛星系統（Inmarsat）、銥星系統（Iridium）、全球星ICO系統（Globalstar）、亞洲蜂窩衛星系統（ACes）和Thuraya等。具體所用衛星移動通信系統具體所用頻率范圍如表2所示。在客艙（后艙）衛星通信應用方面，中國衛通集團公司目前擁有12顆在軌衛星，可以提供以覆蓋中國及周邊地區的Ku頻段衛星通信服務資源，并計劃在2015年，達到擁有15顆以上在軌衛星。在衛星頻率資源使用上將形成C、Ku與S、L、Ka頻段相結合，固定廣播通信衛星與移動廣播通信衛星結合，覆蓋范圍廣、用途多樣的衛星空間段資源體系。中國衛通現有運營在軌衛星情況如表3所示。考慮到航空運輸飛行國際、國內航線的特點，從衛星資源的服務能力來看，尤其是至今我國沒有自主可管可控，用于飛機駕駛艙（前艙）衛星通信的L和Ka頻段衛星網絡系統；即使是Ku頻段衛星，目前我國自主運營的衛星服務能力，不論是覆蓋范圍，還是軌道頻率資源，也遠遠不能適應滿足我國航空市場發展衛星通信需求。這既是對我國衛星通信運營服務提出的挑戰，更是開拓衛星通信服務業務的機遇和發展應用潛力。
2.用戶終端設備由于我國在這方面應用起步晚，再加上用于航空領域的準入門檻制約，目前用于駕駛艙（前艙）衛星通信的L頻段終端系統設備，以及用于后艙（客艙）衛星通信的Ku和Ka頻段終端系統設備，全部是由國外廠商提供，幾乎全面占領我國終端系統設備市場。民航飛機上衛星通信設備的制造門檻很高，除了要遵循現行技術標準，還要得到國際有關機構認可，為了國家信息安全的需要，國內廠商在這一領域還需要努力追趕，有所作為。駕駛艙（前艙）衛星通信的L頻段終端系統設備主要有：霍尼韋爾,柯林斯，泰雷斯公司等。后艙（客艙）衛星通信的Ku和Ka頻段終端系統設備主要有：Row44，Panasonic，GoGo，Aerosat等。后艙（客艙）衛星通信終端天線系統如圖4所示。的通信系統多數是高頻和甚高頻通信系統，衛星通信的應用多是使用銥星系統，海事衛星，Globalstar,Thuraya,ACeS等衛星系統，以及與這些衛星系統相配的L頻段在軌衛星系統的終端設備。駕駛艙（前艙）衛星通信終端設備如圖5所示。
3.網絡運營和用戶業務管控從國家戰略安全考慮，在航空運輸飛行網絡運營和用戶業務管控方面，更需要建立可管可控的航空衛星通信網絡運營和用戶業務管控系統。系統網絡運行管理主要是負責管理、監控和維護機載通信全系統，實時對全網系統涉及衛星、地面網絡和終端設備等工作狀態進行管理、監控，實時對運營網絡中業務用戶使用情況，進行本地或者遠程、監控、維護和計費結算等管理，對網絡運營和業務運營數據進行存儲、備份管理，對網絡運營中出現的包括衛星系統、終端設備和用戶使用等問題，進行實時分析排查，及時警示和問題預先發現等必要的日常維護，保障全網絡系統運行安全正常。民航衛星通信業務橫跨通信信息傳輸服務和民用航空飛行運輸服務，在相關系統設計規范、業務運營管理、設備準入等方面，必須同時滿足國家對民航飛行安全，信息通信網絡傳輸安全，信息內容安全和數據存儲安全規定要求。民航衛星通信涉及國家信息安全，有必要在網絡運營和用戶業務管控方面在滿足國家相關法規要求前提下，做到完全自主，實現業務運營可管可控。
四、結論
目前民航飛機駕駛艙（前艙）衛星通信使用占95%份額，后艙（客艙）衛星通信應用只占5%份額。但是據預測，隨著衛星寬帶通信推廣應用，在飛行中對涉及飛行安全類似電子飛行數據包等大數據的實時傳輸要求，以及個人移動終端公眾通信服務應用需求的進一步猛增，在使用衛星帶寬方面，將出現后艙（客艙）超過駕駛艙（前艙）衛星通信應用的狀況。雖然目前無論是衛星網絡覆蓋還是衛星通信設備，我國都存在著一定差距，但是機遇與挑戰永遠是并存，我們面對的是一個巨大潛在的亟待開發市場，衛星通信應緊緊跟蹤其發展趨勢，并抓住這一機遇，拓展衛星通信應用新領域。
作者：柴勇單位：中國衛通集團有限公司
