衛星導航與衛星移動(dòng)通信結合發(fā)展與應用構想

標簽：衛星導航 移動(dòng)通信

1 引言

衛星導航技術(shù)的誕生給人類(lèi)社會(huì )信息技術(shù)的發(fā)展注入了新的元素和活力，已廣泛地應用于交通運輸、海洋漁業(yè)、國土測繪、水利水電、減災救災和公共安全等領(lǐng)域，帶動(dòng)了電子、通信、地理信息等相關(guān)產(chǎn)業(yè)和信息服務(wù)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生了顯著(zhù)的經(jīng)濟和社會(huì )效益。

如今衛星導航技術(shù)已與地面移動(dòng)通信技術(shù)相結合，發(fā)展出基于位置的服務(wù)技術(shù)，誕生了車(chē)輛監控系統、基于位置的信息查詢(xún)系統等;同時(shí)還發(fā)展出GPS輔助技術(shù)，即A-GPS技術(shù)?？梢哉f(shuō)未來(lái)衛星導航系統與移動(dòng)通信系統的結合是一個(gè)必然發(fā)展趨勢。

但是由于地面移動(dòng)通信系統依賴(lài)于地面基站的支持，存在一定的覆蓋盲區，特別是在一些偏遠山區和海上，使得衛星導航系統無(wú)法實(shí)現與移動(dòng)通信系統的結合，給用戶(hù)的使用帶來(lái)諸多的不便，如用戶(hù)定位后無(wú)法報告自己所處的位置，指揮調度部門(mén)無(wú)法進(jìn)行監控指揮;用戶(hù)無(wú)法在無(wú)線(xiàn)接入條件下使用基于位置的服務(wù)系統并獲得相應的服務(wù)等，如何克服地面移動(dòng)通信系統的上述不足，更好地實(shí)現衛星導航系統與移動(dòng)通信系統的結合，發(fā)展衛星移動(dòng)通信系統，實(shí)現個(gè)人衛星移動(dòng)通信的普及應用是一個(gè)很好的選擇。

2 國內外衛星移動(dòng)通信的發(fā)展現狀及未來(lái)

世界上現有衛星移動(dòng)通信系統按衛星軌道高度主要分為3類(lèi)。

一是基于地球靜止軌道衛星(GEO)的衛星移動(dòng)通信系統。主要有：

(1) 海事衛星通信系統(Inmarsat系統)，利用太平洋、大西洋、印度洋赤道上空的3顆同步衛星，可進(jìn)行全世界艦船、飛機及車(chē)輛的移動(dòng)通信，是世界上第一個(gè)商業(yè)衛星移動(dòng)通信系統;

(2) Thuraya衛星移動(dòng)通信系統，覆蓋全球40%面積，包括東歐、中東、中亞、南亞、東亞等共99個(gè)國家。衛星設計壽命為12～15年，具有250～300點(diǎn)波束;

(3) ACeS衛星移動(dòng)通信系統，覆蓋西亞、中亞、亞太、俄國及北美等地區50多個(gè)國家。衛星設計壽命為12年，星上使用直徑為12m的大口徑拋物面天線(xiàn)，以確保地面移動(dòng)用戶(hù)手機的正常工作。

二是基于中軌衛星(MEO)的衛星移動(dòng)通信系統。主要有：

ICO衛星移動(dòng)通信系統，覆蓋全球，空間段由12顆MEO衛星組成，其中2顆為備份星，分布在2個(gè)軌道面上，軌道高度10390km。衛星設計壽命12年。該系統主要提供高速數據傳輸，如互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)和移動(dòng)電話(huà)服務(wù)。

三是基于低軌衛星(LEO)的衛星移動(dòng)通信系統。主要有：

(1) 銥星系統(Iridium)，空間段由66顆衛星組成，分成6個(gè)軌道平面，每個(gè)軌道11顆衛星，另有6顆在軌備份衛星。軌道傾角 ，軌道高度780km。衛星設計壽命5~8年;

(2) 全球星系統(Globalstar)，空間段由48顆衛星組成，分成8個(gè)軌道面，每個(gè)軌道面6顆衛星，另有4顆在軌備份衛星。軌道傾角 ，軌道高度1414km。衛星設計壽命7.5年;

(3) ECCO ConstellaTIon，主要為巴西與美國等國服務(wù)的星座衛星移動(dòng)通信系統，空間段由12顆衛星組成，其中1顆為在軌備份衛星。衛星軌道高度約2000km，設計壽命5~7年。計劃第二期將衛星總數增多至35顆，分布在7個(gè)軌道平面上;

(4) Ellipso(橢圓軌道衛星移動(dòng)通信系統)?？臻g段由17顆低軌衛星組成。其中10顆衛星分布在2個(gè)橢圓軌道面上，軌道傾角 ，近地點(diǎn)632km，遠地點(diǎn)7604km。另外的7顆衛星分布在一個(gè)高度為8050km的圓軌道面上;

(5) Orbcomm(軌道衛星通信系統)?？臻g段由28顆衛星組成，另有8顆備份衛星。分布在5個(gè)軌道面上，第1軌道面2顆衛星，軌道高度 736/749km;第2～4軌道面上每個(gè)布設8顆衛星，軌道高度775km;第5軌道面2顆衛星，軌道高度700km。該系統主要用于商務(wù)信息傳送、緊急呼叫及尋呼等數據業(yè)務(wù)。

我國在衛星移動(dòng)通信系統建設方面落后于國外，目前沒(méi)有建立自主的衛星移動(dòng)通信系統，但是我國的航天、交通和信息產(chǎn)業(yè)等部門(mén)，積極參與國際衛星移動(dòng)通信系統的投資建設和在中國的運營(yíng)，例如我國交通部在ICO衛星移動(dòng)通信系統的建設投資中就占到了總投資的7.2%，是ICO公司董事會(huì )的董事。隨著(zhù)我國經(jīng)濟發(fā)展和科技水平的不斷提高，建立我國自主的衛星移動(dòng)通信系統已成為必然。但是如何發(fā)展是值得我們認真思考的問(wèn)題?？紤]到我國的大衛星平臺技術(shù)相對成熟，且我們和國外在衛星移動(dòng)通信技術(shù)方面仍有一定的差距，需要建投資少見(jiàn)效快的系統，因此從我國國情出發(fā)，我認為應該優(yōu)先發(fā)展基于地球靜止軌道的衛星移動(dòng)通信系統，這種系統建設周期較短，技術(shù)復雜度較小，能夠很快地投入市場(chǎng)運營(yíng)，取得一定的經(jīng)濟效益。同時(shí)用戶(hù)終端必須做到手持，這樣市場(chǎng)前景才會(huì )更加廣闊。由于衛星移動(dòng)通信手持式終端機發(fā)射EIRP和接收G/T值都較小，衛星與用戶(hù)終端之間信號傳輸距離遠，損耗較大，因此要大幅提高衛星上發(fā)射天線(xiàn)EIRP值和接收天線(xiàn)的G/T值，這是基于地球靜止軌道衛星的移動(dòng)通信系統的一項關(guān)鍵技術(shù)和難題，但是可以很好地解決，Thuraya衛星移動(dòng)通信系統的用戶(hù)手持式終端就做得很小巧。

在發(fā)展基于地球靜止軌道的衛星移動(dòng)通信系統的基礎上，可以根據我國國情適當發(fā)展基于中低軌道衛星的移動(dòng)通信系統，用以帶動(dòng)小衛星技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。

3 我國未來(lái)衛星導航與衛星移動(dòng)通信的結合應用

在衛星導航領(lǐng)域，我國從社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展和國家安全角度出發(fā)，正大力發(fā)展自主的衛星導航定位系統，即北斗衛星導航系統。并采取三步走的戰略，第一步先利用兩顆地球同步軌道衛星建立起北斗衛星導航試驗系統，第二步再建立起大區域覆蓋的北斗衛星導航系統，第三步預計到2020年建立起全球覆蓋的北斗衛星導航系統。這一發(fā)展戰略完全符合我國國情。

隨著(zhù)北斗衛星導航系統的研制建設，極大地帶動(dòng)了我國衛星導航終端的研發(fā)制造技術(shù)，已經(jīng)完全擺脫了衛星導航終端(包括GPS接收機)完全依賴(lài)進(jìn)口的局面，而且具有完全自主知識產(chǎn)權的北斗用戶(hù)終端(包括RNSS和RDSS)芯片已誕生，并逐步進(jìn)入市場(chǎng)應用推廣，特別是北斗RDSS用戶(hù)終端芯片的研發(fā)成功，使得北斗衛星導航試驗系統用戶(hù)終端的體積、功耗和成本價(jià)格大幅度降低，促進(jìn)了目前北斗衛星導航系統的應用，也為我國衛星導航產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展起到了推動(dòng)作用。

相信今后隨著(zhù)我國衛星導航和衛星移動(dòng)通信技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，衛星導航和衛星移動(dòng)通信系統在用戶(hù)終端級的結合應用為期不遠。未來(lái)的用戶(hù)終端將是集衛星導航和衛星移動(dòng)通信于一體，實(shí)現無(wú)覆蓋盲區的導航定位、語(yǔ)音通信、數據傳輸以及精確授時(shí)等功能，能夠用來(lái)應對各種突發(fā)的自然災害，更好地服務(wù)于我國經(jīng)濟社會(huì )的發(fā)展。