国际规则框架下低轨通信星座的频率使用与部署

<正>2022年是全球低轨通信星座大放异彩的一年。从年初“星链”（Starlink）星座在俄乌冲突中的出色表现，到华为、苹果公司纷纷推出直连低轨卫星的旗舰产品，低轨星座逐步将卫星通信服务带入大众视野。与此同时，约束低轨通信星座使用与部署频率轨道资源的国际规则制修订工作也在如火如荼地进行中。按照国际电联《组织法》和《公约》的规定，所有卫星星座都需要在国际电联规则框架下合法规划、使用及部署无线电频率轨道资源。本文将从低轨通信星座的无线电业务本质出发，探讨在国际规则框架下开展低轨通信星座选频规划、频率使用与部署的具体约束。     

卫星互联网星座的新机遇

<正>地球静止轨道卫星的轨道位于赤道平面内,轨道的日周期和与地球的旋转周期相一致,三个卫星就可以实现接近全球覆盖,从而成功地广泛用于通信和电视转播领域。但这种卫星的轨道高度高,路径损失大,信号有较大的时间延迟,也难于实现完全的全球覆盖。卫星星座是按一定规律布置在地球中、低轨道上的一群卫星。从上世纪90年代开始,由于移动通信和互联网的发展,非地球静止     

采用简单太阳翼指向控制的IGSO星座设计

在对以地球静止轨道（GEO）卫星为基础的全球覆盖通信星座的设计中,提出一种特殊的倾斜地球同步轨道（IGSO）星座,该星座中的卫星可采用与GEO卫星相同的太阳翼对日指向策略,避免了IGSO卫星为实现太阳翼对日指向采用偏航控制而引起的卫星设计复杂性和研制成本的增加。采用网格法对该星座的覆盖特性进行分析计算,结果表明这种IGSO星座可应用于单重覆盖或极区覆盖的任务,而3颗IGSO与3颗GEO卫星共同使用时可实现95%以上的全球通信覆盖率。     

“全球星”的系统设计特点

“全球星”系统是卫星技术相对简单、卫星数量适中、形成星座复杂程度较低的典型。该系统没有星间链路，在卫星上对通信信号不采用复杂的处理技术，可实现投资低、周期短、技术风险小等快、好、省的目标。“全球星”系统空间部分由在1414km低地球轨道的48颗卫星组成。低地球轨道允许实现类似地面蜂窝电话那种低功率手持机卫星个人通信。1星座参数48颗卫星位于倾角52”的圆轨道上，星座由8条轨道平面组成，每个轨道平面6颗卫星，轨道平面间隔为什”。轨道平面内的卫星间隔为600，轨道平面间的卫星相距7．5“。2系统容量在该方案中，用户最小…     

铱星绝地重生

<正>20世纪90年代开始不断涌现提供通信和网络服务的卫星星座,它们是由运行在低地球轨道的小卫星构成。其中运行的有66颗卫星的铱星(Iridium)、48颗卫星全球星(Globalstar)、28颗卫星的专注于货运监控的轨道通信(Orbcomm)。三个星座部署实施后,都因亏损而进行了破产保护。另一个后发的规模更大的用于宽带的互联网接入服务的840颗卫星的"泰利迪斯"(Teledesic)星座(后来调整为288颗卫星),却并未实施就宣告撤消。     

全球空间信息基础设施的发展态势与我国卫星通信的发展思路

1 全球空间信息基础设施的发展态势 星座化覆盖 全球化发展必然要求信息基础设施的全球覆盖.相比于地面信息基础设施,空间信息基础设施,特别是基于星座技术的卫星网络,在覆盖和互通能力方面具有独特的优势.国际移动卫星-2~5(Inmarsat-2~5)、"全球星"(Globalstar)、"铱"卫星(Iridium)、"轨道通信"(Orbcomm),以及正在部署的"另外三十亿人"(O3b)、即将启动的一网公司(OneWeb)和太空探索技术公司(SpaceX)的卫星互联网,都是面向全球的星座通信系统.美国"全球定位系统"(GPS)、俄罗斯"全球导航卫星系统"(GLONASS)、正在建设之中的欧洲"伽利略"(Galileo)和我国的"北斗",都是面向全球的星座导航定位系统.     

“高速公路”宽带通信星座计划问世

今年7月14日，休斯通信公司向美国联邦通信委员会（FCC）递交了建立“高速公路”（Expressway）星座系统的申请书。该系统将由14颗地球静止轨道卫星组成，总经费约需39亿美元。这个新式的宽带通信系统将使用KU频段和以前的商业通信卫星从未使用过的V频段（46～56GHZ），它将提供大容量的宽带通信业务，主要为全球的大公司服务。无论从总成本、卫星数量和通信容量哪方面看，该系统均堪称是迄今为止最雄心勃勃的卫星计划之一。“高速公路”星座系统将占用全球的IO个轨道位置，它能以1．5Mbit人的传输速率提供58．8万条高速线路。休斯通…     

面向火星探测的中继通信星座设计

在深空通信中,传统的点对点通信方式已经不能满足远距离信息传输的要求。为给目标探测器提供更长时间的中继通信,针对火星目标探测器正常和应急特殊工作这2种不同的应用场景。分别设计了均匀覆盖和连续覆盖的火星中继星座。中继星座方案由1个轨道面内的3颗中继卫星组成,2个星座采用了不同的卫星相位间隔。     

欧洲O3b星座系统发展现状与分析

正欧洲另外三十亿人(O3b)星座系统是目前全球唯一成功运营的中轨道宽带星座卫星通信系统。O3b星座系统是由欧洲O3b公司运营的一个中地球轨道(MEO)卫星通信系统。O3b公司成立于2007年,其创始人是格雷格·维勒(Greg Wyler),其他投资方包括全球通信卫星运营商欧洲卫星公司(SES)、互联网巨头谷歌公司(Google)、有线电视运营商自由全球公司(Liberty Global)、汇丰银行(HSBC)等,获得累计超过10亿美元     

一网的低轨互联网规划

正2020年的3月20日,就在刚刚成功发射了第二批卫星之后的一个礼拜,世人瞩目的英国低轨道全球宽带通讯卫星运营商一网公司向美国特拉华州破产法院提交了申请,希望能够按照美国破产法第11条申请破产保护。这是一个相当令人意外的消息,就在新冠肺炎疫情爆发之前,一网星座还     

“铱”卫星系统的近期进展

由66颗低地球轨道卫星组成的“铱”卫星星座定于1998年底开始提供全球手持电话业务。该星座系统进展还比较顺利，目前已进人即将发射首批卫星的阶段，但原定的发射计划因火箭的原因将有所推迟。“铱”系统的第一次发射可能在1997年3～4月，这次发射将采用美国麦道公司的德尔他-2火箭，发射场为范登堡空军基地。第一次发射将一次把3颗卫星送入轨道，它们既用于试验“铱”系统的性能，同时也是整个星座中的工作卫星。此后，将继续利用德尔他-2火箭进行两次发射，每次发射5颗“铱”卫星。第4次发射将使用俄罗斯的质子号火箭。中国的“长征”火…     

铱 卫星通信系统

美国摩托罗拉公司推出的“铱”全球个人通信系究,是将地面蜂窝状移动通信技术和空间技术相结合的新一代低轨道移动业务卫星通信系统。它由三个主要部分组成:卫星星座及其地面控制站、关口站和用户终端。     

北斗三号全球系统核心星座部署完成

正新闻:2019年12月16日15时22分,长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心以"一箭双星"方式成功发射第五十二、五十三颗北斗导航卫星。至此,所有中圆地球轨道卫星全部发射完毕,北斗三号全球系统核心星座部署完成。解读:北斗三号卫星星座是我国具有独立知识产权的全球卫星导航系统,星座系统由24颗中圆地球轨道(MEO)卫星、3颗地球静止轨道(GEO)卫星和3颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星组成。     

全球巨型低轨星座通信网络发展、特征与思考

正低轨宽带通信卫星星座的大容量、高速率、全球覆盖特点,要求其星座规模相比低轨移动通信卫星星座的卫星数量呈数量级增长,卫星星座巨型化特征显著。而近年来,以巨型低轨道通信卫星星座为基础的空间宽带通信网络发展进入新的高潮。本文从国际主流巨型低轨星座通信网络的发展入手,阐述了巨型空间互联网系统发展的特征及系统建设面临的挑战,并就我国同类系统未来的方向进行思考。     

洛马公司的天基红外系统-高轨卫星的研制取得重大进展

该公司已经完成并交付了一个复杂的、高性能通信子系统，该子系统是天基红外系统-高轨卫星星座首颗地球静止轨道卫星红外载荷的组成部分，这在该项目上具有重大里程碑意义。这个通信子系统将在“天基红外系统”中发挥重要作用，它能够从红外载荷向作战人员提供抗干扰、生存力强的通信，提供覆盖全球的导弹发射探测和防御数据。这个子系统还能通过与地面站的持续交互通信对卫星提供安全的指挥与控制。     

摩托罗拉公司建议实行经营许可证分配法

摩托罗拉卫星通信公司和罗拉尔·盖尔通信卫星服务公司达成一项协议，向美国政府推荐他们的联合建议，制订低轨道通信竞争系统经营许可证的分配法，在这些低轨道通信系统中有美国的６６颗“铱”卫星星座和４８颗“全球星”星座。他们建议只分配给合格的系统，在可及范围内的频率。移动通信频率和无线电定位的频率都应使用Ｌ频段，上行用１６００～１６２６．５兆赫、下行用２４８０．５兆赫～２５００兆赫。摩托罗拉和铱公司希望只限非地球同步轨道系统业务频谱的分配。这样可减轻地球同步轨道系统的竟争机会和压力。摩托罗拉公司建议实行经…     

美轨道通信公司3颗二代星出故障

<正>美国轨道通信公司近期发射的"第二代轨道通信"(OG2)低轨卫星编队又有3颗卫星中断了通信,若不能抢救回来将使其第二代星座卫星数量比原计划减少三分之一。4月份以来几乎每月一起的故障致使这些卫星一颗颗停止工作,但公司称,这尚未导致通过这些卫星向用户提供的机器对机器和物联网数据服务陷于瘫痪。由于原定的18颗卫星目前只有12颗在正常工作,轨道通信公司正在规划批量较小的第三代卫星,来填补所出现的空白。公司     

基于参考轨道的Walker星座相对相位保持策略

针对高轨道Walker全球星座相对相位保持问题,在分析星座几何结构演化规律基础上,提出了一种基于动态调整参考轨道的星座相对相位保持策略.该参考轨道的半长轴取星座所有卫星的平均轨道半长轴的平均值,通过计算各卫星相对参考轨道的相对相位偏差以及变化率,而后根据有关维持的约束条件来选择合适的卫星进行站点保持,使得所有卫星的相对参考轨道的相位偏差不超过允许值.当一旦有卫星进行了站点保持,则参考轨道就重新统计确定.文章通过一个12颗MEO卫星构成的Walker-δ星座的分析算例,表明这种相对保持策略可以减少星座的站点维持次数.本文提出的方法可以为我国今后卫星导航星座的维持提供参考.     

全球卫星移动通信星座天基星间链路测控方案

针对全球卫星通信星座的测控问题,提出了利用静止轨道卫星作为天基测控网对低轨全球通信星座卫星进行测控的方案,在GEO轨道布置3颗地球静止轨道卫星,建立GEO轨道卫星与LEO星座卫星之间的星间链路来传输测控信息,再将这些信息转发至相应的地面测控站,分析了测控链路的传输指标,评估了星间测控链路的双向传输性能,最后通过仿真分析验证了采用3颗静止轨道卫星组成的天基测控网能够大幅拓展单纯依靠传统陆基测控网的测控可见弧段,其24h测控弧段覆盖率是后者的8倍,总测控时间比后者提升大约10倍.     

低轨导航增强卫星星座设计

针对目前全球低轨卫星快速发展的现状,对低轨导航增强卫星星座设计方法进行了详细的研究。首先推导了轨道高度与可视球冠的关系,结合太空垃圾分布,从覆盖范围、经济性及碰撞风险几方面联合确定了轨道高度。然后推导了用户仰角与轨道倾角的关系,分析了实现南北极点覆盖的轨道倾角。接着结合铱星星座,推导出单一星座构型无法实现全球范围内均匀的可见星和精度衰减因子（Dilution of Precision,DOP）值分布。最后提出了一种组合低轨卫星星座设计方法。结果表明,该方法设计的组合星座在实现全球覆盖的同时,能够实现可见星数量与DOP值在全球范围内的均匀分布。