北斗卫星通信技术论文范文-盘古文库

北斗卫星通信技术论文范文

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来源：盘古文库

作者：莲生三十二

2025-09-17

北斗卫星通信技术论文范文第1篇

指导教师:刘瑞华

(中国民航大学新航行系统研究所，天津，300300)

摘要

利用卫星仿真工具包STK，结合国外全球导航系统的技术经验和北斗卫星导航系统目前公布的技术资料，对北斗卫星导航系统的星座设计、卫星可见性、定位精度等方面进行了详细的仿真与分析。STK逼真的图形显示使得北斗卫星导航系统的星座仿真具有良好的可视化效果，通过对卫星可见性及定位精度的分析，结果表明北斗卫星导航系统是一种全球构架下并具有优良区域定位性能的卫星导航系统，能为用户提供高精度的导航定位服务。所做工作为北斗卫星导航系统的建设与应用提供了一定的参考意义。关键词：北斗卫星导航系统;卫星仿真工具包;星座设计;卫星可见性;精度因子中图分类号：V324.2+4 文献标识码：A

联系人：张帆

联系电话：13820636920 联系人：陈杨联系电话：13752019819 电子邮箱：ychen2_04@163.com

Analysis and Simulation of BeiDou Navigation Satellite System

Based on STK

ZHANG Fan CHEN Yang

LIU Rui-hua

( Institute of CNS/ATM, Civil Aviation University of China，Tianjin，300300)

ABSTRACT Combines the technology of the foreign Global Navigation System and some current information, this thesis makes some simulation and analysis on constellation design, satellite visibility and positioning accuracy for Beidou Navigation Satellite System by the Satellite Tool Kit(STK). It shows that Beidou Navigation Satellite System can provides not only global navigation, but also strong Local navigation ability which can be quite efficient and convenient. In addition, this thesis can provide great reference significance to the construction and application of the Beidou Navigation Satellite System. KEYWORDS：Beidou Navigation Satellite System; Satellite Tool Kit(STK); constellation design; satellite visibility; dilution of precision 1 引言

北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System)是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。

基金项目：国家高技术发展计划(863计划)(2006AA12Z313)

1 目前，我国北斗卫星导航系统正处于星座组网建设阶段，根据系统建设总体规划，2012年左右，系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力;2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。因此，对系统进行模拟仿真是我们开展后续工作的前提。鉴于上述背景，本文借助国际著名的仿真分析平台Satellite Tool Kit(以下简称STK)对北斗卫星导航系统的星座设计、卫星可见性及定位精度等方面进行详细的仿真和分析。

2 星座设计及仿真

目前世界主要卫星导航系统均采用Walk- er星座布局。Walker星座由一组运行于相同轨道周期和倾角的圆轨道卫星组成，记为Walker T/P/F每个轨道上的卫星等间距均匀分布，各轨道面间的升交点经度间距也以相同角度平均分布，因此T(卫星数量)=s(同轨道面的卫星个数)×P(轨道面个数)。两条相邻轨道间卫星相对相位由相位参数F确定，F为最东方的卫星至最西方卫星轨道间的“缝隙”数量(360°/T)，F为0到P-1的整数。

卫星导航与卫星通信系统相比，对星座有着大不相同的机和限制，其中最明显的就是需要多重覆盖(即导航应用中需要更多同时可见的卫星)。以GPS系统为例，GPS导航解算最少需要4颗用户可视的卫星，以提供用户确定三维位置和时间所必需的最少4个观测量。因此，GPS星座的一个主要限制是必须一直提供至少4重覆盖。为可靠地保证这种覆盖水平，实际的GPS星座设计为提供4重以上的覆盖，这样即使有一颗卫星出现故障，也能至少维持4颗卫星可见。

对于卫星无线电导航系统(RNSS系统)星座的选择，理论和实践表明，高度在2000km以下的低轨卫星星座是不合适的。分析表明2000km高度的Walker星座卫星数是20000km的Walker星座卫星数的4倍[1]，这将使系统的成本和维持费用猛增。对于高度为20000km的MEO Walker星座，无论卫星总数是24颗，27颗还是30颗，采用3个轨道平面的可用度最高。欧盟伽利略卫星导航系统在进行星座设计时所得出的结论和经验如下[2]：

1)为达到中高等级的性能指标，至少需要24颗卫星。卫星高度对性能指标的影响随卫星数量的增加而减弱。当全球星座卫星数大于等于27颗时，已无需考虑卫星高度对精度的贡献;

2)30颗MEO卫星的星座方案为优，选Walker 30/3/1的星座设计为最优方案。当半长轴大于等于25000km时，均能使垂直与水平精度优于5.5m(可用度优于99.7%);

3)为了进一步提高可用度，应增加在轨备份卫星，而不必进行星座修改。

参考文献[3]指出，北斗卫星导航系统在空间段由5颗GEO卫星和24~30颗MEO卫星组成，位于轨道倾角为55o的3个轨道平面内，运行周期12小时55分钟，是一种全球构架下并具有优良区域定位性能的卫星导航系统。

综合以上讨论的各种因素，选择5GEO+ 30MEO的星座方案，利用STK软件对星座进行建模仿真[4]。在STK自带的卫星数据库中可以查到Beidou1A~Beidou1C这3颗北斗双星导航系统的GEO卫星以及北斗MEO卫星Beidou2A的卫星数据，以其中的Beidou2A为种子星展开Walker 30/3/1星座。同时，考虑到中国及周边地区区域导航的要求，建立两颗位于(86°E、0°N、36000km)和(120°E、0°N、36000km)的GEO卫星。为了保证卫星轨道仿真计算的精度，在计算模型中选取高精度地球引力势模型、大气阻力模型(Harris Priester大气模型)、太阳光压模型等，采用高阶Runge-Kutta- Fehlberg算法积分求解卫星运动方程[5]，最终仿真北斗卫星导航系统的星座分布三维视图，星下点轨迹二维投影分别如图1及图2所示，其中Beidou1A~Beidou1E为5颗GEO卫星，Beidou2A 101~Beidou2A

110、Beidou2A 201~Beidou2A 210及Beidou2A 301~Beidou2A 310分别为对应3个轨道面的30颗MEO卫

2 星。

图1 5GEO+30MEO卫星空间星座图

图2 5GEO+30MEO卫星星下点轨迹图

3 卫星可见性分析

为了及时捕获卫星信号，需预先估计出卫星相对于某一地面站点的进出场时间、可视卫星数目等对于充分了解其运行状况，合理开展相关卫星捕获等具有重要意义[6]。建立某地面站Beijing，其位置信息为(116.388°E、39.9062°N)，分析其在仿真时段内卫星的跟踪状况。

1)单颗卫星跟踪分析。利用STK提供的Access Tool分析工具，以Beidou2A卫星为例仿真时段设定为2007年7月1日12:00至2007年7月2日12:00，时间跨度为24小时。在报告栏选择Access即可获得Beijing站捕获Beidou2A卫星的跟踪时段信息，如表1所示。

表1 Beidou2A卫星对Beijing站进出场时间

Access

Start Time (UTCG)

Stop Time (UTCG)

Duration/s

2/7/2007 05:36:15.607

2/7/2007 12:00:00.000

23024.393 表1中，Access值对应为1，表示在该时段Beidou2A卫星只经过Beijing站上空一次，起始时刻为当天UTC时间5:36:15.607，截至12:00:00，历时23024.393s。

2) 整个星座的跟踪分析。对所有35颗北斗导航卫星进行跟踪分析，可以得到所有卫星对Beijing站的进出场时间，如图3所示。可以看出，大部分卫星在一天内出现1~2次，这

3 也符合北斗卫星导航系统12小时55分钟的运行周期。

图3 35颗北斗导航卫星对Beijing站进出场时间图

3)可见卫星数目分析。利用STK链路工具，新建一个链路分析。将上述Beijing站和北斗导航卫星星座作为链路中的两个对象添加至当前链路，就可以分析仿真时段内任意时刻Beijing站的可见卫星数目，如图4所示。

图4 可见卫星数目图

图4表明，在几乎所有时刻，该地面站点均能同时接收来自北斗系统的13颗以上的卫星，且最多可达18颗。也就是说，满足多重覆盖的要求。

在STK中，卫星的可见性还反映在图形窗口中，三维图形中，可以看到卫星的在轨运行状态，当卫星对地面站可见时，卫星和地面站之间有一条线进行连接，当该卫星不可见时，连线消失，如图5所示。通过三维图形显示，直观形象地描述了地面站对北斗卫星导航系统的可见性。

图5 卫星可见性三维空间显示图

4 定位精度分析

对于大多数用户而言，最关心的是位置精度和给定精度下的可信度。利用北斗卫星导航系统进行定位，其精度主要决定于以下两个因素：其一是所测卫星在空间的几何分布，通常称为卫星分布的几何图形;其二是观测量的精度。位置精度用以下公式表示[7]：

Accuracy=UERE×DOP

(1) 其中，Accuracy为位置精度，UERE为用户等效距离误差，DOP为精度因子，其数值越小，用户定位精度越高。等效距离误差是根据卫星至接收机的路径上的各种因素(如钟差、电离层延迟等)预测的伪距观测值的变化值，精度因子反映卫星的空间几何分布，它是星座大小和轨道参数的一个函数。通常有平面位置精度因子HDOP、高程精度因子VDOP、空间位置精度因子PDOP、接收机钟差精度因子TDOP和几何精度因子GDOP。利用以上各项精度因子，便可以从不同的方面对定位精度做出评价。

利用STK的覆盖分析模块，可以分析单个或星座对象的全局和区域覆盖问题。在进行覆盖分析时，STK不仅可以提供详尽的分析报告和图表，能对覆盖的变化进行同步仿真，而且还会充分考虑所有对象的访问约束，避免计算误差。

对于地面站Beijing，计算仿真时段内该站点各DOP值，并绘制其随时间变化的曲线，如图7和图8所示。

图7 GDOP、VDOP和HDOP随时间变化曲线图

图8 PDOP和TDOP随时间变化曲线图

此外，对全球范围进行覆盖分析，考察DOP值随地理位置的空间变化情况。空间分辨率取1°×1°，分析几何精度因子GDOP随经纬度的变化，如图9和10所示。

图9 GDOP随纬度变化曲线图

图10 GDOP随经度变化曲线图

从图中可以看出，在全球范围内北斗卫星导航系统的GDOP值均在1.7以内，总体上曲线起伏较小，说明北斗卫星导航系统具有良好的系统连续性。GDOP值随经度变化较纬度方向略为显著。在中低纬度地区的GDOP值相对较小且稳定，整体上在1.65左右。由于存在5颗增强区域导航性能的GEO卫星，故在我国及周边地区的经度范围内GDOP较之其他经度范围略小，处于1.30左右，其他经度范围内，GDOP水平在1.60左右。

因此，上述分析表明北斗卫星导航系统的设计在全球范围内具有良好的覆盖品质，同时是一种全球构架下并具有优良区域定位性能的卫星导航系统，能为用户提供高精度的导航定位服务。 5 结束语

STK作为一款先进的卫星工具，具有强大的计算能力、逼真的图形显示、全面的分析功能以及可靠的数据报表等特性。本文借助它对北斗卫星导航系统的星座设计、卫星可见性分析以及定位精度等方面进行了详细的仿真与分析。卫星星座和星下点轨迹的显示具有良好直观的可视化效果。星座中各卫星的进出场时间(跟踪)以及可见卫星数目的仿真对合理有效地开展相关信号捕获工作具有重要意义。从定位精度分析所得的图表报告中可以直观的了解到北斗卫星导航系统在全球范围内具有良好的覆盖品质，是一种全球构架下并具有优良区域定位性能的卫星导航系统，能为用户提供高精度的导航定位服务。

北斗卫星导航系统目前仍处于建设阶段，本文利用STK提供了强大的卫星仿真平台对北斗系统进行了仿真分析，仿真精度还有待于系统完全建成，并投入运行后得到进一步验证。本文所做工作对开拓北斗卫星导航系统应用领域具有一定意义，同时可以为具体的空间任务设计提供相应的参考依据。

参考文献

[1] Paul Massatt, Micheal Zeitzew. The GPS Constellation Design-Current and Projected[C].Proceedings of The National Technical Meeting "NAVIGATION 2000".Long Beach.California,1998:569-574 [2] 系统级的作证文件.欧洲全球导航卫星系统(GNSS-2)比较研究(八)[R].周傲松译.中国空间技术研究院.2001 [3] 谭述森.北斗卫星导航系统的发展与思考[J].宇航学报,2008,29,(2):392-396 [4] 杨颖王琦.STK在计算机仿真中的应用[M].北京,国防工业出版社,2005:87-120 [5] 柴霖,袁建平,方群,等.基于STK的星座设计与性能评估[J].宇航学报,2003,24,(4): 421-423 [6] 代明鑫,张文明,王雪松.基于STK的SAR卫星轨道预报设计与仿真[J].现代防御技术,2008,36(1):5-9 [7] 周广勇,李良良. 基于STK的全球卫星导航定位系统DOP值仿真[J]. 地理空间信息,2009,7(3):102-104

北斗卫星通信技术论文范文第2篇

指导教师:刘瑞华

(中国民航大学新航行系统研究所，天津，300300)

摘要

联系人：张帆

联系电话：13820636920 联系人：陈杨联系电话：13752019819 电子邮箱：ychen2_04@163.com

Analysis and Simulation of BeiDou Navigation Satellite System

Based on STK

ZHANG Fan CHEN Yang

LIU Rui-hua

( Institute of CNS/ATM, Civil Aviation University of China，Tianjin，300300)

基金项目：国家高技术发展计划(863计划)(2006AA12Z313)

2 星座设计及仿真

2)30颗MEO卫星的星座方案为优，选Walker 30/3/1的星座设计为最优方案。当半长轴大于等于25000km时，均能使垂直与水平精度优于5.5m(可用度优于99.7%);

3)为了进一步提高可用度，应增加在轨备份卫星，而不必进行星座修改。

110、Beidou2A 201~Beidou2A 210及Beidou2A 301~Beidou2A 310分别为对应3个轨道面的30颗MEO卫

2 星。

图1 5GEO+30MEO卫星空间星座图

图2 5GEO+30MEO卫星星下点轨迹图

3 卫星可见性分析

表1 Beidou2A卫星对Beijing站进出场时间

Access

Start Time (UTCG)

Stop Time (UTCG)

Duration/s

2/7/2007 05:36:15.607

2/7/2007 12:00:00.000

23024.393 表1中，Access值对应为1，表示在该时段Beidou2A卫星只经过Beijing站上空一次，起始时刻为当天UTC时间5:36:15.607，截至12:00:00，历时23024.393s。

3 也符合北斗卫星导航系统12小时55分钟的运行周期。

图3 35颗北斗导航卫星对Beijing站进出场时间图

图4 可见卫星数目图

图4表明，在几乎所有时刻，该地面站点均能同时接收来自北斗系统的13颗以上的卫星，且最多可达18颗。也就是说，满足多重覆盖的要求。

图5 卫星可见性三维空间显示图

4 定位精度分析

Accuracy=UERE×DOP

对于地面站Beijing，计算仿真时段内该站点各DOP值，并绘制其随时间变化的曲线，如图7和图8所示。

图7 GDOP、VDOP和HDOP随时间变化曲线图

图8 PDOP和TDOP随时间变化曲线图

此外，对全球范围进行覆盖分析，考察DOP值随地理位置的空间变化情况。空间分辨率取1°×1°，分析几何精度因子GDOP随经纬度的变化，如图9和10所示。

图9 GDOP随纬度变化曲线图

图10 GDOP随经度变化曲线图

参考文献

北斗卫星通信技术论文范文第3篇

3月29日至3月30日，中国北斗车载应用产业联盟2013年第一次会议在厦门软件园成功举行。北斗车载应用产业联盟以行业会议、行业论坛的形式促进行业内的技术交流、市场交流和技术审核，以及推动行业与政府的交流，同时促进与海外的信息技术交流。目的在于搭建一个良好的对接平台，实现资本、技术、厂商、科研机构、政府五方资源共享，信息互通。

本次会议主要讨论了“中国北斗车载应用产业联盟章程”，听取了厦门软件企业-厦门雅迅网络股份有限公司对其承担的北斗车载终端应用推广项目情况汇报。审查组进行了厦门雅迅网络股份有限公司生产和测试现场审查、用户使用评价情况审查和应用推广情况审查，审查结果符合北斗车载应用推广合同的要求。

北斗卫星通信技术论文范文第4篇

2010年1月17日凌晨, 北斗二代卫星导航系统的第三颗卫星成功发射。这也预示着北斗二代进入了加速组网阶段。2010年11月1日00:26我国成功将第四颗“北斗二代”导航卫星送入太空。

1“北斗”定位系统的定位原理及系统组成

1.1“北斗”卫星导航系统的定位原理

“北斗一号”卫星导航系统的定位原理与GPS系统不同, GPS采用的是被动式伪码单向测距三维导航, 由用户设备独立解算自己的三维定位数据, 而“北斗一号”卫星导航定位系统则采用主动式双向测距二维导航, 由地面中心控制系统解算供用户使用的三维定位数据。“北斗”卫星是中国“北斗”导航系统空间段组成部分, 由两种基本形式的卫星组成, 分别适应于GEO和MEO轨道。“北斗”导航卫星由卫星平台和有效载荷两部分组成。卫星平台由测控、数据管理、姿态与轨道控制、推进、热控、结构和供电等分系统组成。有效载荷包括导航分系统、天线分系统。GEO卫星还含有RDSS有效载荷。因此, “北斗”卫星为提供导航、通信、授时一体化业务创造了条件。

1.2 系统组成

北斗双星导航系统主要由空间部分、地面中心控制系统和用户终端3个部分组成。空间部分由轨道高度为36000km的2颗工作卫星和1颗备用卫星组成 (一个轨道平面) , 其坐标分别为 (80°E, 0°, 36000km) 、 (1 40°E, 0°, 3 60 00 km) 、 (1 10.5°E, 0°, 36000km) 。卫星不发射导航电文, 也不配备高精度的原子钟, 只是用于在地面中心站与用户之间进行双向信号中继。卫星电波能覆盖地球表面42%的面积, 其覆盖的经度为100°, 纬度为N81°~S81°。

地面中心控制系统是北斗导航系统的中枢, 包括1个配有电子高程图的地面中心站、地面网管中心、测轨站、测高站和数十个分布在全国各地的地面参考标校站, 主要用于对卫星定位、测轨, 调整卫星运行轨道、姿态, 控制卫星的丁作, 测量和收集校正导航定位参量, 以形成用户定位修正数据并对用户进行精确定位。用户终端为带有定向天线的收发器, 用于接收中心站通过卫星转发来的信号和向中心站发射通信请求, 不含定位解算处理功能。

时间系统和坐标系统:时间系统采用UTC (世界协调时) , 坐标系统采用1954年北京坐标系和1985年中国国家高程系统。未来的北斗卫星导航系统 (COMPASS) 将由分布在3个轨道面上的30颗中等高度轨道卫星 (MEO) 和均匀分布在一个轨道面的5颗地球同步卫星构成。非静止轨道上, 每个轨道面10颗卫星, 其中1颗为备用, 轨道倾角为56°。卫星轨道半长轴约为2.7万km。

2 北斗卫星导航系统的工作过程

地面控制中心向卫星I和卫星II同时发送询问信号, 经卫星转发器向服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号, 并同时向两颗卫星发送响应信号, 经卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接收并解调用户发来的信号, 然后根据用户申请的服务内容进行相应的数据处理。对定位申请, 中心控制系统测出两个时间延迟:即从中心控制系统发出询问信号, 经某一颗卫星转发到达用户, 用户发出定位响应信号, 经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟;和从中心控制系统发出询问信号, 经上述同一卫星到达用户, 用户发出响应信号, 经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟。由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的, 可以由上述两个延迟量计算出用户到第一颗卫星的距离, 以及用户到两颗卫星距离之和。从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面, 和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上;另外, 中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值, 又知道用户处于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。因此, 中心控制系统利用数值地图可计算出用户所在点的三维坐标, 并与相关信息或通信内容发送到卫星, 经卫星转发器传送给用户或收件人。北斗卫星导航定位系统的工作步骤如下。

(1) 地面控制中心向2颗卫星发送询问信号; (2) 卫星接收到询问信号, 经卫星转发器向服务区用户播送询问信号; (3) 用户响应其中1颗卫星的询问信号, 并同时向2颗卫星发送回应信号; (4) 卫星收到用户响应信号, 经卫星转发器发送回地面控制中心; (5) 地面控制中心收到用户的响应信号, 解读出用户申请的服务内容; (6) 地面控制中心利用数值地图计算出用户的三维坐标位置, 再将相关信息或通信内容发送到卫星; (7) 卫星在收到控制中心发来的坐标资料或通信内容后, 经卫星转发器传送给用户或收件人。

3 北斗卫星导航系统与GPS系统的比较

3.1 卫星数量和轨道特性的对比

北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星颗卫星的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星, 轨道赤道倾角55°, 轨道面赤道角距60°。航卫星为准同步轨道, 绕地球一周11小时58分。

3.2 定位原理的对比

北斗导航系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算, 供用户三维定位数据。GPS是被动式伪码单向测距三维导航。由用户设备独立解算自己三维定位数据。“北斗一号”的这种工作原理带来两个方面的问题, 一是用户定位的同时失去了无线电隐蔽性, 这在军事上相当不利, 另一方面由于设备必须包含发射机, 因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。

3.3 定位精度的对比

北斗导航系统三维定位精度约几十米, 授时精度约100ns。GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m, C/A码目前己由25m~100m提高到12m, 授时精度日前约20ns。二代“北斗”可以称为“中国的GPS”, 不过它仍然会比GPS多一个通讯为发展我国二代“北斗”的关键技术提供了准备。定位的“北斗”一号备份卫星上新装载了用于卫星定位的激光反射器, 能够参照其他星, 把自身位置精确定格在几个厘米的尺度以内。这颗卫星已定位成功, 表明这种技术是有效而可靠的。

摘要：本文基于笔者从事导航系统应用的相关工作经验, 以北斗与GPS导航定位系统之间的对比为研究对象, 论文首先分析了北斗卫星导航系统的工作原理, 进而从卫星数量、轨道特性、定位原理、用户容量和定位精度等方面探讨了二者之间的差别, 全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：GPS,北斗,导航,定位,对比

参考文献

[1] 吕伟, 朱建军.北斗卫星导航系统发展综述[J].科技资讯, 2007 (3) .

北斗卫星通信技术论文范文第5篇

【摘要】我国的卫星通信技术在近些年获得了良好的发展，其重要程度也随着时代和经济的发展不断提高，作为支撑社会发展的必要条件，卫星通信技术在军事与应急通讯等领域的作用仍然是及其重要的。卫星通信是目前普及程度较高一种移动通讯技术，被广泛应用与信息通讯、航海、海空、电视广播等相关领域，但卫星通信技术的进一步提升仍需要有关人员不断努力，现通过探析国内卫星通信技术的现状及其发展，提出能够促进卫星通信技术整体发展的可行性对策，为日后同行业的相关研究工作提供一定借鉴和参考。

【关键词】卫星通信;发展;现状;对策

随着近些年卫星通信技术的不断发展和我国综合国力的壮大，国内通信卫星的质量、数量以及通信终端已逐渐适应通信市场的基本需求，同时涌现出大量新兴的通信技术（LTE、WiMAX之类），为我国移动通信技术整体水平与实力的提高创造了有利条件。虽然卫星通信比这些新的移动通信技术起步要早，但是其超远的通信距离和大容量的系统仍然具有较高的应用价值，为全面了解卫星通信的组成及应用情况，促进卫星技术的进一步发展，有必要对卫星通信的发展历程与现状进行研究与分析。

1. 卫星通信技术概述

简单来说，卫星通信是利用人造卫星来转发电波的一种通信手段，以卫星为中继站，用于实现用户之间的实时通信。卫星通信系统主要由三部分构成，即：地面段、空间段以及用户段，其地面段包括卫星控制中心、网络控制中心、信关站，作用是控制通信网络的运行并将移动终端接入核心网;空间段指卫星，负责转法无线电波;用户段可根据使用情况分为车载用户、手持用户、机载用户或舰载用户等。该项技术特点鲜明，优点是通信范围与容量大、具有较高的传输质量，能够实现全球通信，其缺点也是显而易见的，如：传输延时较大、通信及时性较低等。但目前为止卫星通信在各个领域的应用仍具有重要意义，尤其是信息时代的不断发展，以5G技术为主的相关科技给了卫星通信技术更大的发展空间，其卫星定位功能在移动端上得到广泛的应用，导航定位、测距、测速等功能也大幅提高了手机等移动端的实际应用效果。

2. 国内卫星通信发展现状

2.1 宽带多媒体领域

近些年卫星通信技术的发展让宽带多媒体逐步走向成熟，作为信息技术的重要部分，宽带多媒体的服务与技术水平离不开卫星通信的帮助，二者关系密切、相辅相成，而卫星通信的量能指标与传输效率决定着宽带多媒体技术的发展空间，随着卫星通信水平的不断提高，宽带多媒体的整体水平也会获得明显的进步，从而更好地满足用户的使用需求。

2.2 卫星电视直播领域

在当今科技与经济迅猛发展的时代背景下，卫星通信技术当中的卫星电视直播领域也进入了全面发展的快车道，相关设备（卫星电视、数字电视等）的广泛普及让用户的生活娱乐水平进一步提升，卫星电视直播也获得了更好的发展，这样的良性发展直接刺激并扩大了当前的市场需求，以体育赛事的直播和综艺节目的直播为例，用户对于这种网络直播类型节目的观看需呈上升趋势，从某种意义上来说，卫星电视直播领域的良好趋势也是对卫星通信的未来发展提供助力。

2.3 快速增长的消费需求

如果从社会性质的角度来看，可以将卫星通信技术列为特殊性质的公益服务行业，尤其是最近几年卫星通信的服务性逐渐提升，其行业发展已经和当前的市场消费需求密不可分，也就是说一旦市场消费需求发生膨胀，那么卫星通信的发展趋势就越好，反之，市场消费需求紧缩，则会导致行业发展迟滞。当前卫星通信技术已经与日常生活深度融合，成为社会发展的重要组成部分，社会对于卫星通信技术的需求日益激增，可以明显的体现在定位导航、远程视频等功能上。对通信行业长远发展而言，社会消费需求的逐渐膨胀既是一种全新的挑战，又是难得的机遇，只有把握住机会借此提升技术水平，才能更好的为广大消费者群体提供优质的服务。

2.4 特殊行业中的应用

卫星通信技术水平的改良和完善，使其随之加强了与各行业之间的发展与融合程度，除常规行业以外，一些特殊行业也开始逐渐重视并加强卫星通信技术的应用，如：国防军事领域。行业的特殊性限制了其对于可靠程度的高要求，对卫星通信系统的稳定性、保密性应予以高度重视，提升其实用性和流畅性，确保卫星通信的价值得以发挥，但是从实际效果来看，卫星通信技术确实在此领域取得了一定成效，但是要将卫星通信的实际价值尽可能地应用在特殊行业的发展，必须从根本上完善卫星通信技术，使其在满足特殊行业发展需求的基础上不断提升自身的技术水平。

3. 国外卫星通信发展现状

我国卫星通信行业起步较晚，相比之下，部分西方发达国家的卫星通信技术要更加完善，国际化水平和系統性的发展模式更加成熟，甚至出现卫星通信设备跨国联合制造的情况，都是值得我国参考和关注的重要内容。当前卫星通信行业最为发达的国家非美国莫属，其行业产值占据相当大的市场份额，培养出了很多大型的企业，这些企业又为美国提供了一定的客户群体，使其拥有相对稳定的卫星通信行业的市场空间。现通过卫星固定通信、卫星移动通信和卫星广播三部分分析国外卫星通信的基本发展情况，为国内卫星通信的发展提供参考。

3.1 卫星固定通信发展

总体来说，卫星固定通信的发展状况在最近几年主要呈现出一种膨胀的态势，为行业整体发展提供了良好的助力。但是国际市场上几乎处于一种由四大公司（SES公司、欧洲通信卫星公司、电信卫星公司、Intelsat卫星公司）占据卫星通信行业主体的垄断现象，这四家主要的卫星通信公司起步较早，因此具有稳定的客户群体，行业总收入的70%以上均被其收入囊中，无论是整体的卫星通信技术水平还是卫星频率轨道等资源的利用效果都是极为可观的。但是一些小型的卫星通信公司受到上述四大公司的影响极为严重，发展规模和进程都不理想，难以打破垄断，从而获取更高收益。

3.2 卫星移动通信发展

通常情况下，由卫星提供给用户便捷的、可移动的通信服务被称为卫星移动通信，卫星移动通信的发展前景和空间极为广阔，现阶段的卫星移动通信随着业务覆盖面的增大发展速度也在逐渐上升，以目前国际上卫星移动通信的发展形势来看，未来一段时间之内，卫星移动通信势必会朝着高速卫星宽带与低速率数据传输相结合的方向发展。

3.3 卫星广播发展

在卫星通信行业当中，卫星广播可以说是相当重要的一部分内容，卫星广播的产值甚至达到了行业整体的75%以上，而且目前良好的市场环境也给了卫星广播更大的发展空间，使其仍以每年10%左右的增长速度稳定提升，这种持续稳定的增长趋势与卫星广播技术的不断完善和高清电视的大量普及是分不開的。以“探索发现”频道为例，其作为卫星广播的明星频道拥有极为庞大的公众影响力，目前国际电视广播领域存在着5000个以上的卫星广播频道，这些电视频道不但充实了人们的生活，还为生活和娱乐带来极大的便利。

4. 应用卫星通信技术的发展对策

要全面促进我国卫星通信技术的发展，就必须先从政府部门决策抓起，充分发挥其引导优势，同时加大研发与创新的投入，完善卫星通信的管理体系与市场运营机制，让下游服务质量获得提升，再通过对通信设备的优化与升级，逐步实现我国卫星通信的持续发展策略。

具体实施步骤要先由政府部门出台相关的政策，将现有的资源分配不均的问题有效解决，这样有助于部分经济较为落后的地区加速卫星通信发展进程，让不同地区都能够实现均衡发展。而卫星通信作为一种多元化技术的整合体，通常需要定期投入研发与创新成本，提高基础设施的处理能力并改善卫星通信的实际应用效果，这也是我国在如此复杂的国际形势下减小与发达国家之前差距和提升自身现代化建设水平的重要措施。其次，卫星通信行业的消费群体逐渐多元化，部分企事业单位甚至个人也开始成为卫星通信的消费用户，只有从实际出发，改善并加强卫星通信的市场化建设及发展水平，才能满足当前的市场需求，这也离不开科学、合理的卫星通信管理体系，确保卫星通信体系的标准和规范性，就可以起到全方位监管并制约卫星通信系统的重要作用，从而推动行业整体发展。最后，卫星通信技术满足多元化社会需求的前提是配套的先进设备，积极推广并应用全新的工艺、材料等打造出性能优异的卫星通信设备能够发挥出卫星通信技术更大的优势。

结论：我国大力投入高新技术的研发成本，为社会进步和发展作出了巨大贡献，卫星通信技术的服务性与应用价值得到充分体现，在社会生产的诸多领域的重要性已经不言而喻，虽然卫星通信在部分领域面临传输延时大这样的问题，但是能通过信息同步、数据压缩等技术有效解决，直接从根本上改善通信水平。以行业发展的角度则需要科研人员的不断创新与分析，在卫星通信目前的技术基础上不断优化与改良，促进我国卫星通信行业持续发展，使卫星通信技术的价值进一步提升。

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作者简介：陶亮，现任沈阳市消防救援支队信息通信处高级技师职务干部。主要研究消防信息化、灭火救援应急通信、计算机软件和应用。

北斗卫星通信技术论文范文第6篇

【摘要】本文以卫星通信干扰技术为研究对象，通过对卫星通信技术可能面临的干扰技术类型的和相关抗干扰技术方案的分析，结合现代卫星通信抗干扰技术的革新和发展趋势，在克服现有卫星通信抗干扰技术的不足的基础上，试图探索出一种能整合运用多种有效抗卫星通信抗干扰技术的优化卫星信号处理的新型卫星通信体制，推动卫星通信抗干扰技术的理论研究。

【关键词】卫星通信干扰抗干扰系统

现代卫星通信由于具有多种独特的通信优势，如通信范围广、通信数据质量高、通信组网方便、通信系统投资成本低、可有效克服复杂地理环境等优势，因此在军事和其他特殊行业领域应用范围十分广。卫星通信系统的种种优点能有效满足军事通信的保密性和抗干扰性要求，然而卫星通信系统也会面临通信干扰的潜在危险，需要进一步发展和完善通信系统的抗干扰技术方案和体系。

一、卫星通信面临的潜在的干扰

卫星通信系统主要分为上行链路和下行链路，上行链路面临的潜在干扰是主要是电磁干扰，如陆地固定式干扰机、机载干扰机和干扰卫星发射的干扰电磁信号，下行链路主要面临的是飞航式、机载式通信电磁干扰，但是下行链路被干扰时，干扰源在覆盖范围和信号干扰强度上都较小。因此卫星通信系统的上行链路干扰处于相对薄弱环节。上行链路面临的干扰依据不同的划分标准可以划分为多种不同的干扰类型。如按照干扰的形成方式可以划分为欺骗式干扰、压制式干扰和搅扰式干扰；按照干扰信号的频谱形式可以换分为瞄准式信号干扰、部分频带式信号干扰、扫频式信号干扰和阻塞式信号干扰等。西方发达国家的通信干扰技术的频率范围是0.5GHz到20GHz之间，干扰信号的脉冲峰值功率甚至可以达到10万W级上，干扰类型众多。

二、卫星通信常用的抗干扰技术

卫星通信抗干扰的主要目标是对信息数据、信息载体和信息传播方式进行有意识的处理，从而有效提高通信接收端的输出信干比，提升信号的抗干扰能力，使卫星通信系统能高效实现有用信息的传递。卫星通信抗干扰技术主要有：通信扩展频谱技术、通信抗干扰天线技术和编码调制技术等。

（1）天线抗干扰技术。

由于卫星通信网络空间跨度很大，通信很容易受到干扰，因此卫星通信抗干扰的核心方案之一就是完善和优化通信卫星的覆盖结构，以便即使某一方向受到强烈的通信干扰，仍然能保障我方天线能顺利接受卫星通信信号。具体的天线技术包括多波束天线技术（MBA）、智能天线技术和自适应调零天线技术等。MBA最大的优点是能灵活控制卫星发射天线指方向，尤其是相控阵MBA，可灵活选择卫星天线的波束形态以有效提高通信抗干扰能力；自适应调零天线主要原理是通过自适应加权来调整和优化天线阵，尽可能地降低卫星通信受干扰程度；智能天线技术则主要是在自适应天线的抗干扰技术基础上，通过优化阵列信号处理并利用数字波束形成技术来降低信号受干扰程度。

（2）扩展频谱抗干扰技术。

与传统的无线通信通过扩频与天线阵列技术结合的抗干扰技术不同，卫星通信的抗干扰技术对扩频的技术要求更高，因此卫星通信的核心抗干扰技术之一就是扩频抗干扰技术。扩频抗干扰技术一般分为直接序列扩频技术（DS）和调频技术（FH）。直接序列扩频技术可将接收到的信号进行解扩转化为窄带信号，窄带干扰信号也可被解扩为宽带信号，再通过窄带滤波器进行能量滤除，有效降低信号干扰度。而FH技术则通过在多种载波频率之间进行随机切换的方式进行抗干扰，相对于DS技术，调频在带宽较宽的情况下更为实用。

（3）编码调制抗干扰技术。

当卫星通信系统的数据遇到差错控制的问题是需要FEC技术进行解决—前向纠错。前向纠错可利用的FEC码主要是卷积码。当卫星通信遇到干扰时，可采用级联编码方案进行解决，该技术拥有两种简单级联码，相对于单一码有更多的编码增益。而卫星通信抗干扰可利用包括恒包络调制方式、PSK技术、连续相位调制方式、格状编码调制技术等调制方式进行抗干扰调制。针对不同的频段信号采用相应的调制方式可以有效提高卫星通信系统的抗干扰容限。

三、建构完善的卫星通信抗干扰技术体系

卫星通信抗干扰技术是卫星通信系统安全运行的保障，必须加强完善的抗干扰技术体系的研究。现代卫星通信抗干扰技术主要朝优化星上信号处理、综合运用多种抗干扰手段并且由灵活的组网能力和业务的抗干扰体系方向建设。智能天线技术要加强相控阵多波束天线技术和盲波束形成技术的研究以获得理想波束；加强混合扩频和自适应扩频技术的研究，提高通信扩频抗干扰能力；加强衛星通信信道研究，寻求最优通信信号调制方式；加强对抗复杂干扰时频的干扰低效算法研究，同时加强可有效整合多种卫星通信抗干扰技术的信号传输方案的研究，建构出完善的卫星通信抗干扰技术体系。