通信原理與通信技術(shù)3版第19章

1第19章衛(wèi)星通信技術(shù)219.1衛(wèi)星通信概述19.3通信衛(wèi)星

19.5衛(wèi)星通信的多址技術(shù)19.7GPS系統(tǒng)19.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)19.6衛(wèi)星通信的新技術(shù)19.4衛(wèi)星通信地面站第19章衛(wèi)星通信技術(shù)主要內(nèi)容3衛(wèi)星通信的定義

利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號(hào)，在兩個(gè)或多個(gè)地面站之間進(jìn)行的通信過程或方式。屬于宇宙無線電通信的一種形式，工作在微波頻段。

19.1衛(wèi)星通信概述第19章衛(wèi)星通信技術(shù)4第19章衛(wèi)星通信技術(shù)5目前大多數(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)選擇在下列頻段工作：（1）UHF波段（400/200MHz）；（2）L波段（1.6/1.5GHz）；（3）C波段（6.0/4.0GHz）；（4）X波段（8.0/7.0GHz）；（5）K波段（14.0/12.0；14.0/11.0；30/20GHz）。由于C波段的頻段較寬，又便于利用成熟的微波中繼通信技術(shù)，且天線尺寸也較小，所以，衛(wèi)星通信最常用的是C波段。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)衛(wèi)星通信的工作頻段6衛(wèi)星通信有如下特點(diǎn)：（1）覆蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn)。（2）具有多址聯(lián)接能力。（3）頻帶寬，通信容量大。（4）通信質(zhì)量好，可靠性高。（5）通信電路靈活，機(jī)動(dòng)性好。

衛(wèi)星通信也存在一些不足之處，比如通信傳輸延遲大：由于衛(wèi)星通信傳輸距離很長，其單程距離（地面站A——衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)——地面站B）長約80000km，傳輸延時(shí)約270ms，所以，在通過衛(wèi)星打電話時(shí)，通信雙方會(huì)感到很不習(xí)慣；衛(wèi)星使用壽命短；衛(wèi)星發(fā)射與控制復(fù)雜；存在日凌中斷通信現(xiàn)象等。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)7

19.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)（1）按衛(wèi)星制式可分為：靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)、隨機(jī)軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)和低軌道衛(wèi)星（移動(dòng)）通信系統(tǒng)。（2）按通信覆蓋區(qū)域的范圍可分為：國際衛(wèi)星通信系統(tǒng)、國內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)和區(qū)域衛(wèi)星通信系統(tǒng)。（3）按用戶性質(zhì)可分為：公用（商用）衛(wèi)星通信系統(tǒng)、專用衛(wèi)星通信系統(tǒng)和軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類第19章衛(wèi)星通信技術(shù)8（4）按業(yè)務(wù)范圍可分為：固定業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)、移動(dòng)業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)、廣播業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。（5）按基帶信號(hào)體制可分為：模擬制衛(wèi)星通信系統(tǒng)和數(shù)字制衛(wèi)星通信系統(tǒng)。（6）按多址方式可分為：頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）、空分多址（SDMA）和碼分多址（CDMA）衛(wèi)星通信系統(tǒng)。（7）按運(yùn)行方式可分為：同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)和非同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)。目前國際和國內(nèi)的衛(wèi)星通信大都采用同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)。9衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由空間部分的通信衛(wèi)星和地面部分的地面站、測控系統(tǒng)、監(jiān)控管理系統(tǒng)組成。通信衛(wèi)星和通信衛(wèi)星地面站是直接用來進(jìn)行通信的，測控系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)是為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行而設(shè)置的，如圖19-2所示。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成第19章衛(wèi)星通信技術(shù)10衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工作過程一般情況下，一條衛(wèi)星通信線路要由發(fā)端地面站、上行線路、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、下行線路和收端地面站組成，如圖19-3所示。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)1119.3通信衛(wèi)星按衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)可分為：無源衛(wèi)星和有源衛(wèi)星兩類。按通信衛(wèi)星的運(yùn)行軌道可分為：赤道軌道衛(wèi)星（指軌道平面與赤道平面夾角φ=0°）；極軌道衛(wèi)星（φ=90°）；傾斜軌道衛(wèi)星（0°<φ<90°）。所謂軌道就是衛(wèi)星在空間運(yùn)行的路線。通信衛(wèi)星的種類第19章衛(wèi)星通信技術(shù)12按衛(wèi)星離地面最大高度h的不同可分為：低高度衛(wèi)星h<5000km；中高度衛(wèi)星5000km<h<20000km；高高度衛(wèi)星h>20000km。按衛(wèi)星與地球上任一點(diǎn)的相對(duì)位置的不同可分為：同步衛(wèi)星和非同步衛(wèi)星。同步衛(wèi)星是指在赤道上空約35860.6km的圓形軌道上與地球自轉(zhuǎn)同向運(yùn)行的衛(wèi)星。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)13同步衛(wèi)星中繼的通信范圍利用衛(wèi)星作為中繼站的通信范圍接近于衛(wèi)星天線的波束覆蓋范圍，即衛(wèi)星所照射的地球上的區(qū)域，也稱之為衛(wèi)星視區(qū)。全球波束覆蓋區(qū)的示意圖如圖19-5所示。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)14只需將三顆同步衛(wèi)星適當(dāng)配置，就可建立除兩極地區(qū)（南極和北極）以外的全球性通信，如圖19-6所示。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)15通信衛(wèi)星的組成一個(gè)通信衛(wèi)星主要由天線系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、遙測指令系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)五大部分組成，如圖19-7所示。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)16天線系統(tǒng)主要任務(wù)是定向放射和接受無線電信號(hào)包括：遙測指令天線：用于衛(wèi)星進(jìn)人靜止軌道之前和之后，向地面控制中心發(fā)射遙測信號(hào)和接收地面的指令信號(hào)。這種天線為甚高頻全方向性天線，通常采用傾斜式繞桿天線和螺旋天線等天線。微波天線：接收、轉(zhuǎn)發(fā)地面站的通信信號(hào)，根據(jù)波束的寬、窄分為覆球波束天線、區(qū)域波束天線和點(diǎn)波束天線。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)17通信系統(tǒng)靜止衛(wèi)星的通信系統(tǒng)又稱為通信中繼機(jī)，通常由多個(gè)信道轉(zhuǎn)發(fā)器互相連接而組成。任務(wù)是把接收的信號(hào)放大，并利用變頻器交換成下行頻率后再發(fā)射出去。實(shí)質(zhì)上是一組寬頻帶收、發(fā)信機(jī)，對(duì)其要求是工作穩(wěn)定可靠，附加的噪聲小。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)18衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器通常分為透明轉(zhuǎn)發(fā)器和處理轉(zhuǎn)發(fā)器兩大類。（1）透明轉(zhuǎn)發(fā)器。這類轉(zhuǎn)發(fā)器接收到地面站發(fā)來的信號(hào)后，除進(jìn)行低噪聲放大、變頻、功率放大外，不作任何處理，只是單純地完成轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。也就是說，它對(duì)工作頻帶內(nèi)的任何信號(hào)都是“透明”的通路。如圖19-8所示。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)19（2）處理轉(zhuǎn)發(fā)器。指除了信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)外，還具有信號(hào)處理功能的轉(zhuǎn)發(fā)器。主要包括對(duì)數(shù)字信號(hào)再生，使噪聲不會(huì)積累，對(duì)不同的衛(wèi)星天線波束之間進(jìn)行信號(hào)交換，更高級(jí)的信號(hào)變換和處理如上行FDMA變?yōu)橄滦械腡DMA信號(hào)識(shí)別等。如圖19-9所示。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)20遙測指令系統(tǒng)遙測:在地球上測試衛(wèi)星的各種設(shè)備的工作情況，包括表示有關(guān)部分電流、電壓、溫度等工作狀態(tài)的信號(hào)；來自各傳感器的信息；指令證實(shí)信號(hào)以及作控制用的氣體壓力等等。上述各種數(shù)據(jù)通過遙測系統(tǒng)送往地面監(jiān)測中心，這些數(shù)據(jù)傳送的方法與通信過程相似，即先通過多路復(fù)用、放大、編碼等處理后，再調(diào)制和傳輸。指令系統(tǒng):包括對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行姿態(tài)和位置控制的噴射推進(jìn)裝置的點(diǎn)火控制指令，行波管高壓電源的開、關(guān)控制指令，發(fā)生故障的部件與備用部件的轉(zhuǎn)換指令，以及其它由地面對(duì)衛(wèi)星內(nèi)部各種設(shè)備的控制指令等等。指令信號(hào)由地面的控制站發(fā)出，在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)被分離出來。經(jīng)檢波、解碼后送至控制設(shè)備，以控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施指令。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)21控制系統(tǒng)位置控制系統(tǒng)消除“攝動(dòng)”的影響，以便使衛(wèi)星與地球的相對(duì)位置固定。利用裝在星體上的氣體噴射裝置由地面控制站發(fā)出指令進(jìn)行工作的。姿態(tài)控制系統(tǒng)使衛(wèi)星對(duì)地球或其它基準(zhǔn)物保持正確的姿態(tài)，即衛(wèi)星在軌道上立著還是躺著。衛(wèi)星姿態(tài)是否正確，不僅影響衛(wèi)星上的定向通信天線是否指向覆蓋區(qū)，還會(huì)影響太陽能電池帆板是否朝向太陽。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)22電源系統(tǒng)給衛(wèi)星上的各種電子設(shè)備提供電能要求體積小、重量輕和壽命長。常用的電源有太陽能電池和化學(xué)能電池。平時(shí)主要使用太陽能電池，當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入地球的陰影區(qū)（即星蝕）時(shí)，則使用化學(xué)能電池。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)2319.4衛(wèi)星通信地面站地面站的分類（1）按站址特征分類。分為固定站、移動(dòng)站（如艦載站、機(jī)載站和車載站等）、可拆卸站（短時(shí)間能拆卸轉(zhuǎn)移地點(diǎn)的站），在固定站中，根據(jù)規(guī)模大小可分為大型站，中型站和小型站。（2）按G/T值分類。國際上把G/T≥35dB/K的地面站定為A型標(biāo)準(zhǔn)站，把G/T≥31.7dB/K的站定為B型標(biāo)準(zhǔn)站，而把G/T＜31.7dB/K的站定為非標(biāo)準(zhǔn)站。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)24（3）按用途分類?？煞譃槊裼?、軍用、廣播、航海、實(shí)驗(yàn)等地面站。（4）按天線口徑分類。分為1米站、5米站、10米站以及30米站等等。（5）按傳輸信號(hào)的特征分類?？煞譃槟M通信站和數(shù)字通信站。25地面站的組成一個(gè)典型的雙工地面站一般包括天線系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、信道終端系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、伺服跟蹤系統(tǒng)、地面接口及傳輸系統(tǒng)等組成，如圖19-10所示。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)26天線系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)、接收信號(hào)和跟蹤衛(wèi)星決定地面站容量與通信質(zhì)量的關(guān)鍵組成之一只包括天線、饋線和跟蹤設(shè)備三個(gè)部分發(fā)射系統(tǒng)終端系統(tǒng)送來的基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，再經(jīng)過上變頻和功率放大后饋送給天線發(fā)往衛(wèi)星。接收系統(tǒng)將天線系統(tǒng)收到的由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)下來的微弱信號(hào)進(jìn)行放大、下變頻和解調(diào)，并將解調(diào)后的基帶信號(hào)送至終端系統(tǒng)。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)27終端系統(tǒng)對(duì)經(jīng)地面接口線路傳來的各種用戶信號(hào)分別用相應(yīng)的終端設(shè)備對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換、編排及其它基帶處理，形成適合衛(wèi)星信道傳輸?shù)幕鶐盘?hào)；將接收系統(tǒng)收到并解調(diào)的基帶信號(hào)進(jìn)行與上述相反的處理，然后經(jīng)地面接口線路送到各有關(guān)用戶。電源系統(tǒng)對(duì)所有通信設(shè)備及輔助設(shè)備供電。監(jiān)控系統(tǒng)通過監(jiān)控臺(tái)監(jiān)測各種設(shè)備是否發(fā)生故障、主要設(shè)備的工作參數(shù)是否正常等，便于及時(shí)處理，以及有效地對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)管理。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)2819.5衛(wèi)星通信的多址技術(shù)多址聯(lián)接是指在衛(wèi)星的覆蓋區(qū)內(nèi)，各地面站通過同一個(gè)衛(wèi)星，同時(shí)分別建立相互之間的通信線路而實(shí)現(xiàn)的各地面站之間通信的一種方式。常用的多址聯(lián)接方式有頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）、空分多址（SDMA）和碼分多址（CDMA）。

第19章衛(wèi)星通信技術(shù)29頻分多址（FDMA）衛(wèi)星通信系統(tǒng)使用的頻分多址是將通信衛(wèi)星使用的頻帶分割成若干互不重疊的部分，再將它們分別分配給各個(gè)地面站。各個(gè)地面站按所分配的頻帶發(fā)送信號(hào)，接收端的地面站根據(jù)頻帶識(shí)別發(fā)信站，并從接收到的信號(hào)中提取發(fā)給本站的信號(hào)。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)30時(shí)分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)的時(shí)分多址是把衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的工作時(shí)間周期性地分割成互不重疊的時(shí)間間隔，即時(shí)隙?Tk分配給各地面站使用。

各地面站可以使用相同的載波頻率在所分配的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送信號(hào)，接收端地面站根據(jù)接收信號(hào)的時(shí)隙位置提取發(fā)給本站的信號(hào)。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)31碼分多址（CDMA）在碼分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，各個(gè)地面站所發(fā)射的載頻信號(hào)的頻率相同，并且各個(gè)地面站可同時(shí)發(fā)射信號(hào)。但是不同的地面站有不同的地址碼，該系統(tǒng)靠不同的地址碼來區(qū)分不同的地面站。各個(gè)站的載波信號(hào)由該站基帶信號(hào)和地址碼調(diào)制而成；接收站只有使用發(fā)射站的地址碼才能解調(diào)出發(fā)射站的信號(hào)，其他接收站解調(diào)時(shí)由于采用的地址碼不同，因而不能解調(diào)出該發(fā)射站的信號(hào)。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)32空分多址1.衛(wèi)星上安裝多個(gè)天線，這些天線的波束分別指向地球表面上的不同區(qū)域。2.不同區(qū)域的地面站所發(fā)射的電波在空間不會(huì)互相重疊，即使在同一時(shí)刻，不同區(qū)域的地面站使用相同的頻率來工作，它們之間也不會(huì)形成干擾。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)3.即用天線波束的方向性來分割各不同區(qū)域的地面站的電波，使同一頻率能夠再用，從而容納更多的用戶。33空分多址方式有以下三個(gè)特點(diǎn)（1）由于空分多址方式必須采用窄波束的天線，衛(wèi)星天線的輻射功率集中，有利于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器和地面站采用固體功率器件而變得小型化。（2）由于利用了多波束之間的空分關(guān)系，提高了抗同波道干擾的能力。（3）空分多址方式要求衛(wèi)星的位置和姿態(tài)高度穩(wěn)定，以保證天線窄波束的指向準(zhǔn)確。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)3419.6衛(wèi)星通信的新技術(shù)VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)VSAT是“VerySmallApertureTerminals”（甚小口徑終端）的英文縮寫。一般的衛(wèi)星通信系統(tǒng)用戶在利用衛(wèi)星通信的過程中，必須要通過地面通信網(wǎng)匯接到地面站后才能進(jìn)行。對(duì)于有些用戶，如銀行、航空公司、汽車運(yùn)輸公司、飯店等就顯得很不方便，這些用戶希望能自己組成一個(gè)更為靈活的衛(wèi)星通信網(wǎng)，并且各自能夠直接利用衛(wèi)星來進(jìn)行通信，把通信終端直接延伸到辦公室和私人家庭，甚至面向個(gè)人進(jìn)行通信，這樣就產(chǎn)生了VSAT系統(tǒng)。VSAT系統(tǒng)代表了當(dāng)今衛(wèi)星通信發(fā)展的一個(gè)重要方向，它的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了衛(wèi)星通信設(shè)備向多功能化、智能化、小型化的方向發(fā)展。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)35VSAT系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)）是由一個(gè)主站和若干個(gè)VSAT終端組成的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。主站也稱為中心站或樞紐站，它是一個(gè)較大的地面站，具有全網(wǎng)的出、入站信息傳輸、交換和控制功能。VSAT系統(tǒng)終端，通常指天線尺寸小于2.4m，由主站應(yīng)用管理軟件高度監(jiān)測和控制的小型地面站。VSAT系統(tǒng)主要用來進(jìn)行2Mbps以下低速率數(shù)據(jù)的雙向通信。VSAT系統(tǒng)中的用戶小站對(duì)環(huán)境條件要求不高，可以直接安裝在用戶屋頂上，不必匯接中轉(zhuǎn)，可由用戶直接控制，安裝組網(wǎng)方便、靈活。VSAT系統(tǒng)工作在14/11GHz的KU頻段以及C頻段。系統(tǒng)中綜合了分組信息傳輸與交換、多址協(xié)議、頻譜擴(kuò)展等多種先進(jìn)技術(shù)，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)、語言、視頻圖像、傳真、計(jì)算機(jī)信息等多種信息的傳輸。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)36移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)移動(dòng)衛(wèi)星通信（MSS）是以VSAT和地面蜂窩移動(dòng)通信為基礎(chǔ)，是空間衛(wèi)星多波束技術(shù)、星載處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的綜合運(yùn)用，是更高級(jí)的智能化新型通信網(wǎng)，能將通信終端延伸到地球的每個(gè)角落，實(shí)現(xiàn)“世界漫游”。它充分展現(xiàn)了衛(wèi)星通信的優(yōu)勢和特點(diǎn)，使電信網(wǎng)發(fā)生質(zhì)的變化。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)37

低軌道（LEO）衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)衛(wèi)星離地面高度較低，約為765km低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)與地面蜂窩式移動(dòng)電話系統(tǒng)的基本原理相似，都采用劃分小區(qū)和重復(fù)使用頻率的方法進(jìn)行通信；不同的是低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)相當(dāng)于把地面蜂窩式移動(dòng)電話系統(tǒng)的基站安裝在衛(wèi)星上。低軌道衛(wèi)星體積小，重量輕，只有500kg左右，利用小型火箭就可以發(fā)射，便于及時(shí)更換有故障的衛(wèi)星，有利于提高系統(tǒng)的通信質(zhì)量和可靠性。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)38中軌道（MEO）移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)有代表性的MEO衛(wèi)星系統(tǒng)主要有Inmarsat-P（ICO，中高度圓形軌道）、TRW公司提出的Odyssey（奧德賽）、歐洲宇航局開發(fā)的MAGSS-14等。其中ICO和Odyssey兩個(gè)系統(tǒng)的星座和地面設(shè)施極為相似，采用了相同的軌道高度、幾乎相同的傾角和多波束天線。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)39靜止軌道（GEO）移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)靜止軌道移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)與低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的區(qū)別之處在于，它是利用靜止衛(wèi)星進(jìn)行移動(dòng)通信。用戶可以使用便攜式的移動(dòng)終端，通過同步通信衛(wèi)星和地面站，并經(jīng)由通信網(wǎng)中轉(zhuǎn)，進(jìn)行全球范圍的電話、傳真和數(shù)據(jù)通信。目前，海事衛(wèi)星（INMARSAT）系統(tǒng)是世界上能對(duì)海、陸、空中的移動(dòng)體提供靜止衛(wèi)星通信的唯一系統(tǒng)。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)40圖19-15是幾種特殊衛(wèi)星。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)4119.7

GPS系統(tǒng)GPS系統(tǒng)從根本上來講屬于一種通信系統(tǒng)。

GPS是英文NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem的字頭縮寫NAVSTAR/GPS的簡稱。意思是利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測時(shí)和測距，從而構(gòu)成全球定位系統(tǒng)?，F(xiàn)在國際上已經(jīng)公認(rèn)將這一系統(tǒng)簡稱為“全球定位系統(tǒng)”。GPS是美國為滿足陸?？杖姾兔裼貌块T對(duì)導(dǎo)航越來越高的要求而提出的一個(gè)技術(shù)解決方案。該方案是由分布在6個(gè)互成60度軌道平面上的24顆衛(wèi)星（每個(gè)軌道平均分布4顆衛(wèi)星）組成。其中21顆為工作衛(wèi)星，另外3顆作為備用。這樣的衛(wèi)星布置基本上可以保證在地球上的任何一個(gè)位置能同時(shí)觀測到4顆衛(wèi)星。其工作衛(wèi)星分布示意圖見圖19-16。第19章衛(wèi)星通信技術(shù)42第19章衛(wèi)星通信技術(shù)43

GPS系統(tǒng)由三大部分組成，即GPS衛(wèi)星，地面控制系統(tǒng)和用戶GPS接收機(jī)。GPS衛(wèi)星由洛克韋爾國際公司空間部研制，重774kg，主體呈柱形，直徑1.5m，底部裝有多波束定向天線，能發(fā)射波段的信號(hào)，其波束方向圖基本上能覆蓋半個(gè)地球。衛(wèi)星軌道長半軸為26609公里，偏心率為0.01，傾角為55度，衛(wèi)星高度20200公里，運(yùn)行周期為12小時(shí)，設(shè)計(jì)壽命7年。

利用衛(wèi)星定位和導(dǎo)航，首先必須知道衛(wèi)星的位置。地面控制系統(tǒng)測量和計(jì)算每顆衛(wèi)星的星歷，編輯成電文發(fā)送給衛(wèi)星，然后再由衛(wèi)星實(shí)時(shí)地播放給用戶，也就是所謂的廣播星歷。GPS系統(tǒng)的地面控制系統(tǒng)由1個(gè)主控站、3個(gè)注入站和5個(gè)監(jiān)測站組成。和第19章衛(wèi)星通信技術(shù)44根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，接收機(jī)有多種分類。按編碼形式可分為：有碼接收機(jī)和無碼接收機(jī)。按通道方式可分為：時(shí)序接收機(jī)、多路復(fù)用接收機(jī)和多通道接收機(jī)。按所用器件可分為：模擬接收機(jī)、數(shù)字接收機(jī)和混合式接收機(jī)。按性能高低可分為：X型接收機(jī)、Y型接收機(jī)和Z型接收機(jī)。按用途不同可分