鉴于大家对工科论文十分关注，我们编辑小组在此为大家搜集整理了“ 数据通信微小卫星星座系统的发展及应用 ”一文，供大家参考学习!
1 引言数据微小卫星星座系统以其独特的优势及广阔的发展前景,在国家新兴战略产业中将扮演无法替代的重要角色。首先,数据微小卫星星座集采集、传输、传感器为一体,为政府、行业以及个人提供灾害预警、灾情评估、实时信息查询以及指挥决策咨询; 其次,数据微小卫星星座系统可以实现低成本、小型化终端、大地域实时信息感知,应用于对地遥感(实现高精度对地观测量的监控)、位置监控等方面。根据信息获取的方式,可以将对地遥感分为直接感知和间接感知两种,目前所有对地遥感卫星都属于间接感知,而直接感知又叫原位探测,是在目标点上放置传感器,直接采集监测点的状态信息,其信息的精确程度和实时性都优于间接感知。目前可以用于对地观测的状态量几乎包罗万象,从大类上可以分为物理、化学、生物、人文等,这些大类里又包括诸如长度、高度、质量、时间、位置、速度、加速度、颗粒度、反射率、折射率、温度、压力、湿度、浓度、剂量、频率、幅度、密度及个数等状态量。上述状态量的传感器市场上已很完善,有现成的商品可利用。
主要问题是缺少广地域实时的数据传输手段,数据微小卫星星座系统以其低廉的价格、广域的覆盖、小型化的终端为特点,是实现上述需求的有效和唯一手段。数据微小卫星星座系统是以安装在地面的传感器获得的信息为数据来源,利用微小卫星星座实现广地域的实时、快速监测和预警,满足政府、行业以及个人对突发危险部位的快速预报,从而减少灾害给国家和人民生命财产的损失。与地面传输手段相比,基于卫星的数据采集和传输业务具有以下优势: 覆盖广域性:可以实现大地域、空域和海域的无缝覆盖; 业务完存性:不受地理环境、地质灾害、天气灾害等限制; 应用灵活性:实现单点对多点、多点对多点的实时数据传输; 运营高效和低建设成本:微小卫星星座成本相对较低,地面监控设备简单,系统维护和管理成本低。
此外数据微小卫星系统在军事领域的应用也独具特色。除了具有以上所述的优点以外,还具有突发通信,隐蔽性强,终端体积小,可到达手持终端级别,携带方便,装备费用较低等优点。再者,小卫星定型后生产周期短,系统在战时可以临时部署,机动性强,省去了在轨维护和战备耗损。此外,还可以有多种发射方式,便于快速部署, 并节约成本。由此可见,数据微小卫星星座系统在灾害监测、环境保护、商业和军事等应用等领域可以发挥地面手段无法替代的作用。目前国外已经有多个数据小卫星星座投入运营。本文结合国外相关系统发展情况分析了发展国内类似系统的意义和需求,提出了发展目标和建设内容以及一些具体的方案设想。
2 国外发展情况 2·1 “轨道通信”系统“轨道通信”(ORBCOMM)系统是美国ORB- COMM公司拥有的全球数据通信卫星系统。ORB- COMM系统是专门针对双向短数据传输的商业化低轨卫星星座,1997年投入使用。由美国轨道通信公司和加拿大Teleglobe公司合伙经营。星座由36 颗星组成,轨道高度825km,单星重量43kg。用户段主要有两种类型:一种是用于偏远地区的固定点的数据采集和传输;另一种用于移动载体的双向数据通信。 ORBCOMM业务包括传输管道、仓库和建筑设备的监测,跟踪拖车、铁路火车、集装箱运输船等移动设备,以及娱乐、商业、军事和移动市场的双向数据通信。例如:美国法律规定在偏远地区的传输管道每20km就必须设置一个监测腐蚀和连接的传感器,为了满足要求,管理部门可以通过付费卫星系统随时进行监测。ORBCOMM卫星与地基传感/ 发射系统相结合,可跟踪移动设备,监视作业条件并且传播短数据、高优先级的用户信息。
2·2 “高级研究与全球观测卫星”系统 “高级研究与全球观测卫星”(Argos)系统是法国和美国联合建立的,利用低轨卫星传送各种环境监测数据,并对测量仪器的运载体进行定位。为高纬度地区的水文、气象监测仪器提供了一种很好的通信手段。我国从1985年开始利用Ar- gos系统传送海洋水文气象观测数据和定位。随后进行了Argos卫星发射平台(简称PTT)的研制,现已在极区浮标、中国ARGO剖面浮标、海表面漂流浮标等方面获得应用,并取得了很好的应用效果。目前Argos系统已经发展到第三代,Argos-2可以传送32~256bit的用户数据,而Argos-3可以传送512~4 608bit的用户数据。Aprize系统阿派斯(Aprize)系统为美国AprizeGlobal公司所有,为全球范围的行业公司和交通运输部门提供移动和固定监控终端的窄带数据传输业务。该公司利用商业化小卫星星座,运行AprizeStar网络,开发用户设备,包括传感器、通信机以及增值服务,推广行业应用,例如集装箱、油罐、化学品库等现场实时跟踪和监测,车辆的行驶路线跟踪。
