“奥德赛”个人移动通信卫星系统

利用无线电手持电话机实现地球上任何两个地方之间的通信是电信工业长期以来追求的目标，利用卫星系统实现这个目标已经为期不远了。目前正在酝酿中的个人移动通信卫星系统的方案不少，其主要区别在于组成系统的卫星数量、功率和运行轨道的不同。通常，当卫星运行高度降低时，卫星的功率可以降低，但组成系统的卫星数量将增加。两个极端是高功率的地球同步轨道卫星或小功率的低轨道卫星（轨道高度为几百公里）。一些富有卫星通信经验的公司正在酝酿中轨道卫星方案。ＴＲＹＶ公司提出的“奥德赛”（Ｏｄｙｓｓｅｙ）系统就属于中轨道方案，该…     

美呼叫公司的全球通信系统─—卫星系统及其关键技术

美呼叫公司的全球通信系统─—卫星系统及其关键技术林来兴美国呼叫公司（Ｃａｌｌｉｎｇ）与其他有关单位创建了一个全球无线电通信网（也称作全球通信系统）。这个将耗资９０亿美元的庞大通信网络由８４０颗低轨道（７００ｋｍ高度）现代小型通信卫星组成，用以覆盖地球...     

移动通信卫星经济性分析

由小型近地轨道卫星组成星座,实现移动通信服务,是卫星通信发展的重要方向。近地轨道卫星和地球静止轨道卫星用作移动通信卫星网,各有其优缺点。文章从经济性角度对两类卫星网进行了比较,重点是对不同高度的轨道(包括低、中、地球静止)的移动通信系统的空间部分成本——卫星星座的研制成本与发射成本进行分析比较,给出了具体的运算公式和计算结果。其结论是:轨道高度越低,卫星网的成本越高;地球静止轨道卫星网的成本最低。但是,决定是否发展小型近地轨道通信卫星网,不能仅考虑经济因素,还要考虑对技术进步的推动作用。     

基于ORBCOMM卫星机会信号的定位技术

为摆脱对全球导航卫星系统（GNSS）的依赖，克服其有意或无意干扰情况下无法工作等问题，可采用机会信号（SOP）实现定位，低轨卫星机会信号具备信号功率高、覆盖性广及无需增建基础设施等优点。提出了利用轨道通信卫星（ORBCOMM）系统实现天基机会信号定位。通过对ORBCOMM卫星机会信号的通信体制进行深入研究，实现了利用ORBCOMM卫星机会信号获取多普勒测量信息，建立了瞬时多普勒定位及其几何精度因子的数学模型，并采用卫星TLE数据结合轨道预测模型获得的卫星轨道信息实现ORBCOMM卫星机会信号定位。实测结果表明:利用ORBCOMM卫星机会信号可实现精度优于140 m的定位。研究成果对基于天基机会信号定位技术的理论研究及应用具有重要意义。      

国内及区域性移动通信卫星方案设想

概要介绍了中国移动卫星通信市场的基本需求;提出了建立中国移动通信卫星系统的一些基本设计考虑,包括系统的设计目标及任务、通信体制的选择、轨道的选择、频段的选择等;并摘要介绍了中国及亚太地区区域性移动通信卫星方案的基本性能参数,如卫星ＥＩＲＰ,ＳＦＤ,Ｇ／Ｔ值等,并证明了利用静止轨道通信卫星进行手持机通信的可行性。     

2014年回顾世界通信卫星

1美国
　　2014年,美国共发射7次通信卫星,共计有13颗通信卫星升空,其中民商用通信卫星11颗,军用通信卫星2颗。值得关注的是,美国轨道通信公司“一箭六星”发射了“轨道通信卫星”（Orbcomm）,壮大了其低轨通信卫星网。而直播电视－14（DirecTV－14）卫星的成功发射,将会为全美民众提供画质更为清晰的4K直播电视服务。     

“全球星”、“铱”、“奥德赛”三个系统的比较

个人全球移动通信卫星是当前以至本世纪末通信卫星发展的热点。截至目前，已经向美国联邦通信委员会（ＦＣＣ）申请频率的所谓“大低轨”移动通信卫星系统已有５个，其中洛拉尔／夸尔康姆（Ｌｏｒａｌ／Ｑｕａｌ－ｃｏｍｍ）公司的“全球星”（Ｇｈｂａｌｓｔａｒ）、摩托罗拉公司的“铱”和ＴＲＷ公司的“奥德赛”三个系统呼声最高，前景看好。本文拟从系统性能、卫星设计、多址体制、手持设备和成本估算５个方面对上述三个大低轨移动通信卫星系统作一较全面的比较。一、系统性能三个系统的性能见表１。由表１可知：１．“奥德赛”系统卫星…     

出口管制使美国通信卫星产业受到重创

1962年,美国利用“电星”（Telstar）卫星第1次把电视信号从欧洲中继到北美洲;1963年,美国发射了第1颗地球同步轨道通信卫星——同步通信-2（Syn—com-2）;1965年4月6日,美国为国际通信卫星（INTELSAT）组织发射了世界上第1颗商用通信卫星“晨鸟”（EarlyBird,即Intelsat-1）。     

全球个人卫星通信系统将露端倪

美国“轨道通信公司”（ＯＲＢＣＯＭＭ）将在１９９４年第一季度用空射飞马座火箭发射两颗低轨道数据通信卫星，并将在１９９５年之前用飞马座火箭一箭八星３次发射２４颗相同的卫星，建成由２６颗卫星组网的全球个人卫星数据通信服务网。这种卫星重约３９公斤，发射时呈折叠状态，在轨道上太阳电池帆板和天线展开后，宽２．１米，长３．６米。此全球卫星数据信息服务网是世界上第一个个人卫星通信系统。它可以为世界上几乎所有地方的个人用户提供定位和信息交换等业务，还允许拥有个人电脑的用户使用与该系统有联系的普通通信线路，将电脑…     

三种星座通信系统的竞争态势

三种星座通信系统指的是：（1）小低轨（littleLEO）卫星移动数据传输系统；（2）大低轨（bigLEO）卫星移动电话系统；（3）宽带多媒体通信系统。三种系统中，小低轨系统将首先在1998年开始提供业务。紧跟其后的将是大低轨系统，于1998年底开始提供移动电话业务。最后是Ka频段宽带多媒体卫星系统，它们要到下世纪初才能开始投入应用。现将这三种系统各自的竞争形势作一简述。1小低轨系统在小低轨通信领域，美国轨道通信公司的“轨道通信系统”（Orbcomm）几年来一直被认为处于领先地位，虽然该系统迄今为止还没有获得美国联邦通信委员会…     

LEO/MEO双层卫星网的分层动态路由算法

由低轨LEO(Low Earth Orbit)和中轨MEO(Medium Earth Orbit)卫星构成的双层卫星网络具有较好的组网通信性能.利用MEO和LEO卫星在长、短距通信中的优势,提出一种分层、分布式的双层卫星网动态路由算法.通过控制链路状态信息的洪泛,LEO卫星只需掌握局部拓扑即可完成短距业务通信,长距通信业务则由MEO卫星承载.将星间链路的剩余生存时间因素引入路径权重中,路由计算的路径是综合考虑了时延与持续时间双重因素的最优路径.仿真结果表明该算法在时延、路由开销、网络业务流分布等方面都具有较好的性能,并且易于系统实现.      

一种适于LEO卫星网络的动态源路由算法

针对低轨(LEO)卫星网络拓扑变化有规律、可预知的特点,提出了一种适于LEO卫星网络的动态源路由算法,即自适应路由选择(ARS)算法.它引入逻辑位置的思想屏蔽了卫星移动性对路由选择的影响,使得源卫星只需自身和目的卫星的逻辑位置信息便可以进行路由计算获得最小传播时延路径,避免了收集路由信息所带来的交换开销;同时,根据最小传播时延路径的分布特点提出了一种高效的路径表示方法,用于在IP数据报头中存储所获得的最小传播时延路径,中转卫星可以根据该路径信息转发数据报直至目的卫星,和其他各类源路由算法相比大大降低了路由开销;另外,该算法还针对可能发生的链路拥塞和卫星失效情况提供了保证数据报正常传输的处理方法.最后,将所提出的算法与最小传播时延数据报路由算法(DRA)和Bellman最短路径(SP)算法进行了仿真比较.仿真结果表明,ARS算法在降低路由计算开销和交换开销的同时,保证了数据报的端到端传输时延要求.      

Impact of the orbital eccentricity on the attitude performance before and after the deorbiting phase for Alsat-1

Due to the presence of periodic forcing terms in the gravity gradient torque, orbit eccentricity may produce large response for the roll, yaw and pitch angles. This paper investigates the influence of the orbit eccentricity on the performance of the attitude determination and control subsystem (ADCS) pointing of passive Low Earth Orbit (LEO) satellites stabilized by a gravity gradient boom or having long appendages before and after the deorbiting operation. The contribution of this work is twofold. First, the satellite attitude dynamics and kinematics are modeled by introducing the orbit eccentricity in the equations of motion of a LEO satellite in order to provide the best scenario in which satellite operators can keep the nominal functionality of LEO satellites with a gravity gradient boom after the deorbiting operation. Second, a Quaternion-based Extended Kalman Filter (EKF) is analyzed when the orbit eccentricity is considered in order to determine the influence of this disturbance on the convergence and stability of the filter. The simulations in this work are based on the true parameters of Alsat-1 which is a typical LEO satellite stabilized by a gravity gradient boom. The results show that the orbit eccentricity has a big influence on the pointing system accuracy causing micro-vibrations that affect the geocentric pointing particularly after the deorbiting phase. In this case, satellites have no orbital correction option. The Quaternion-based Extended Kalman Filter analyzed in this paper, achieved satisfactory results for eccentricity values less than 0.4 with respect to pointing system accuracy. However, singularities were observed for eccentricity values greater than 0.4.     

利用TLE数据分析LEO卫星轨道异常的新方法——————综合判据法

及时准确地发现在轨卫星的轨道异常意义重大. 通过有效的异常算法, 能够找出发生轨道异常的碎片或航天器, 为空间碎片碰撞预警系统分析和验证碰撞事件提供数据支持. 通过对利用TLE (Two Line Elements)数据分析LEO在轨卫星轨道异常的方法研究, 提出了一个利用单个卫星相邻根数时间差控制加综合判据的判别方法. 分析表明, 相对于取单一因素阈值的判别方法, 综合判据法能够最大限度地减少漏判, 并且保持相对较高的判断准确率.      

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。     

NeQuick G model based scale factor determination for using SBAS ionosphere corrections at low earth orbit

A space-based augmentation system (SBAS) provides real-time correction data for global navigation satellite system (GNSS) users near ground. In order to use the SBAS ionosphere correction for low Earth orbit (LEO) satellites, the correction should be scaled down for the LEO altitude. This scale factor varies with ionosphere distribution and it is hard to determine the value at LEO in real time. We propose a real-time scale factor determination method by using Galileo GNSS’s NeQuick G model. A LEO satellite GPS data and SBAS data received on ground were used to evaluate the performance of the NeQuick G derived variable scale factor. The NeQuick G derived scale factor shows a significant accuracy improvement over NeQuick G model or pre-determined constant scale factor. It improves a vertical positioning accuracy of the LEO satellite. The error mean reductions of the vertical positioning over NeQuick G and the constant scale factor are 31.5% and 11.7%, respectively.     

基于TLE的Starlink星座第一阶段部署情况分析

近年来,随着卫星技术的快速发展和低轨（low earth orbit,LEO）卫星宽带互联网建设需求的不断增加,低轨大规模星座发展日新月异。针对Starlink星座初始化部署问题,首先论述了“星链”（Starlink）星座现状,分析在轨卫星高度变化。然后利用公开的两行轨道根数（two-line element,TLE）,从卫星发射入轨、轨道面分布两个方面,简要分析了Starlink星座的部署情况,给出升交点的变化规律;同时仿真分析了Starlink星座对地面的覆盖性能。最后,给出星座轨道面和相位分布、故障卫星处置以及可见卫星数量。所分析的结果以期为中国未来部署大规模LEO星座的建设提供借鉴。     

Differential code bias estimation based on uncombined PPP with LEO onboard GPS observations

Differential Code Bias (DCB) is an essential correction that must be provided to the Global Navigation Satellite System (GNSS) users for precise position determination. With the continuous deployment of Low Earth Orbit (LEO) satellites, DCB estimation using observations from GNSS receivers onboard the LEO satellites is drawing increasing interests in order to meet the growing demands on high-quality DCB products from LEO-based applications, such as LEO-based GNSS signal augmentation and space weather research. Previous studies on LEO-based DCB estimation are usually using the geometry-free combination of GNSS observations, and it may suffer from significant leveling errors due to non-zero mean of multipath errors and short-term variations of receiver code and phase biases. In this study, we utilize the uncombined Precise Point Positioning (PPP) model for LEO DCB estimation. The models for uncombined PPP-based LEO DCB estimation are presented and GPS observations acquired from receivers onboard three identical Swarm satellites from February 1 to 28, 2019 are used for the validation. The results show that the average Root Mean Square errors (RMS) of the GPS satellite DCBs estimated with onboard data from each of the three Swarm satellites using the uncombined PPP model are less than 0.18 ns when compared to the GPS satellite DCBs obtained from IGS final daily Global Ionospheric Map (GIM) products. Meanwhile, the corresponding average RMS of GPS satellite DCBs estimated with the conventional geometry-free model are 0.290, 0.210, 0.281 ns, respectively, which are significantly larger than those obtained with the uncombined PPP model. It is also noted that the estimated GPS satellite DCBs by Swarm A and C satellites are highly correlated, likely attributed to their similar orbit type and space environment. On the other hand, the Swarm receiver DCBs estimated with uncombined PPP model, with Standard Deviation (STD) of 0.065, 0.037 and 0.071 ns, are more stable than those obtained from the official Swarm Level 2 products with corresponding STD values of 0.115, 0.101, and 0.109 ns, respectively. The above indicates that high-quality DCB products can be estimated based on uncombined PPP with LEO onboard observations.     

基于认知无线电的GEO与LEO卫星频谱共存

随着新的宽带多媒体业务的发展，宽带无线频谱的需求日益增长。同时，低轨道（LEO）卫星由于其传输损耗低、传播时延小而被大规模部署。为了更好地利用频谱资源，卫星通信系统普遍采用高轨道（GEO）卫星与LEO卫星频谱共存的方案来提高频谱利用率。在频谱共存的过程中，提出了一种基于动态阈值的能量检测与波束跳跃相结合的算法，以减小LEO对GEO卫星的干扰。首先对LEO卫星的信噪比进行估计并实时选择最优阈值，然后利用基于动态阈值的能量检测算法对GEO卫星信号进行判别，最后根据判断的结果进行波束调整。仿真结果表明，提出的基于动态阈值的能量检测算法的检测误差明显低于传统的基于固定阈值的能量检测算法和基于二阶循环统计量的频谱感知方法。当信噪比低于-10dB的情况下，检测误差低于0.2；而当信噪比高于-5dB时，检测误差趋近于0。