第三章 衛(wèi)星通信系統(tǒng)

1、船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)第三章 衛(wèi)星通信系統(tǒng)通信容量大、信息質(zhì)量高、作用范圍廣、通信速度快船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)微波通信微波通信短波通信短波通信衛(wèi)星通信以前，常以短波通信和微波中繼通信方式實現(xiàn)遠距離通信。船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)一、什么是衛(wèi)星通信船載站車載站機載站地面站地面站地面站衛(wèi)星的類型船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)赤道軌道衛(wèi)星極軌道衛(wèi)星傾斜軌道衛(wèi)星夾角分類低軌道中軌道高軌道高度分類運動衛(wèi)星靜止衛(wèi)星相對狀態(tài)船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)覆蓋面大，衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)不復雜，存在盲區(qū)，衛(wèi)星數(shù)量有限。 地球同步衛(wèi)星按 夾 角按 高 度赤道軌道（= 00，軌道面與

2、赤道面重）極軌道 （= 900，穿過南北極）傾斜軌道（00 20000 km ）2. 靜止衛(wèi)星靜止衛(wèi)星：赤道軌道，高軌道，衛(wèi)星運行方向、周期與 地球自轉(zhuǎn)方向、周期相同(軌道高度36000km)特 點：船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)衛(wèi)星覆蓋示意圖船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)*星蝕和日凌中斷日凌中斷日凌中斷星蝕太陽、衛(wèi)星、地球 依次排列為一直線地球站天線對著衛(wèi)星的同時也正對著太陽，太陽噪聲最大每年春分、秋分前后，白天中午太陽、地球、衛(wèi)星 依次排列為一直線太陽能電池不工作，蓄電池工作，通信效果受影響春分、秋分前后，夜間條件：原因：時間：條件：原因：時間：船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)二

3、. 衛(wèi)星通信的特點 覆蓋區(qū)域大，通信距離遠 便于多址連接 機動靈活 頻帶寬、容量大 通信質(zhì)量好，可靠性高 通信成本與距離無關 需要先進的空間技術(shù) 有一定的信號延遲 衛(wèi)星壽命短船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)三. 衛(wèi)星通信線路的信道復用 與多址鏈接多路復用方式調(diào)制方式多址鏈接方式分配制度船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)n 具體復用技術(shù) n 同一信道，互不干擾傳輸多路信號， 收端能將各路信號分離多用戶信號的合并和分離FDM （頻分多路）TDM （時分多路）CDMSDM在基帶內(nèi)復用Frequency Division MultiplexTime多路復用方式船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)頻分多

4、路復用（FDM ） 定義 多路信號，用不同載波，同時占用同一個信道進行傳輸。 如何實現(xiàn)？ 頻譜搬移技術(shù) 特點 頻域上分開 時間上重疊 BCH 每一話路帶寬 Br 信道帶寬 21M1MfB r = M B CH4503100450B CH = 4000話音FDM示意圖船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)時分多路復用（TDM） 定義 多路信號，用同一載波，在不同時隙交替占用同一信道進行傳輸。 如何實現(xiàn)？ 收發(fā)雙方同步傳輸 特點 時間上分開 頻域上重疊發(fā)信者發(fā)信者1發(fā)信者發(fā)信者2發(fā)信者發(fā)信者3收信者收信者1收信者收信者2收信者收信者3發(fā)射發(fā)射設備設備接收接收設備設備K1K2同步轉(zhuǎn)換開同步轉(zhuǎn)換開關關傳傳

5、 輸輸 系系 統(tǒng)統(tǒng)1221331幀幀時隙時隙時時 隙隙 分分 配配TDM傳輸示意圖傳輸示意圖t船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)調(diào)制方式n 是指載波如何攜帶信息，或信息以什么方式寄存于載波的某一參量之中船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)多址鏈接方式n 是指衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)的多個地球站利用同一衛(wèi)星，同時進行雙邊或者多邊通信的一種鏈接方式 多址聯(lián)接技術(shù) FDMA（頻分多址） TDMA（時分多址） SDMA（空分多址） CDMA（碼分多址） 在射頻信道復用Frequency Division Multiple AccessTime Space 船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)頻分多址（FDMA ） 定

6、義 衛(wèi)星頻段分成若干互不重疊的部分，分配給各地球站，作為其載波。 FDMA的三種方式 單址載波 多址載波 單路單載波（SCPC） 單路單載波（SCPC） 每個地球站 按需分配 載波。 主要特點 信道利用率高地球站A地球站B地球站C衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶分配f保護頻帶FDMA示意圖Single Channel per Carrier船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)時分多址（TDMA）CA1C1B1R2B2A2C0R1AB基準站R基準子幀Co R1 A1 B1 C1 R2 A2 B2TDMA幀分幀轉(zhuǎn)發(fā)器上分幀排列T衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器時間分配主要特點 ： 衛(wèi)星上一個轉(zhuǎn)發(fā)器，無互調(diào)干擾 需網(wǎng)同步 技術(shù)設備較復雜 船

7、舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)空分多址（SDMA） 特征 衛(wèi)星有多個窄波束，每個波束覆蓋地球表面一定區(qū)域。 主要特點 要求衛(wèi)星功率大；系統(tǒng)通信容量大；衛(wèi)星對其它地面系統(tǒng)的干擾小；衛(wèi)星控制要求高。SDMA示意圖地球站 12地球站 11地球站1n地球站m1地球站m2地球站mn衛(wèi)星（含轉(zhuǎn)換開關）點波束1點波束m船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)限全球波束覆蓋（Inmarsat F F、B B、C C、D D、E E、M M） POR Tel: 872 TLX:582 AOR -W Tel: 874 TLX:584 Mini-MMini-M覆蓋區(qū) AOR-E Tel

8、: 871 TLX:581 IOR Tel: 873 TLX:583船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)分配制度n 進行信道分配的目的，是為了提高衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的信道利用率預分配方式按需分配方式船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)總部N“INMARSATINMARSAT”意為意為 國際海事衛(wèi)星組織國際海事衛(wèi)星組織始創(chuàng)與1979年，我國是創(chuàng)始成員國之一，目的是通過空中人造衛(wèi)星，為航行在全球海域內(nèi)的各國船舶提供便利可靠的通信服務。1994年更名為“國際移動衛(wèi)星國際移動衛(wèi)星”，成為全球唯一的能夠為海、陸、空及遇險與安全衛(wèi)星移動通信提供服務的國際組織。船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)INMARSAT系統(tǒng)的組

9、成及作用系統(tǒng)組成：空間段、地面站、移動地球站船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)SAT（通信衛(wèi)星）： 中繼轉(zhuǎn)發(fā)，四顆靜止衛(wèi)星，四顆備用衛(wèi)星覆蓋洋區(qū)。監(jiān)測跟蹤衛(wèi)星，獲取衛(wèi)星參數(shù)（姿態(tài)、穩(wěn)態(tài)、燃料消耗等）。TTC地面衛(wèi)星測控站：SCC衛(wèi)星控制中心：根據(jù)TT&C送來的參數(shù)，調(diào)整、控制衛(wèi)星，保證正常工作?？臻g段船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 四顆衛(wèi)星無縫隙覆蓋除南北極地區(qū)外的全球區(qū)域 重疊區(qū)內(nèi)的用戶可靈活選擇不同的衛(wèi)星 目前使用的是第三、四代衛(wèi)星船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)地面站NCC：網(wǎng)絡控制中心LES/CES：岸站NCS：網(wǎng)絡協(xié)調(diào)站 協(xié)調(diào)和管理本洋區(qū)的通信、發(fā)布廣播業(yè)務、發(fā)送TDM

10、載波、處理遇險。監(jiān)控、協(xié)調(diào)、控制整個網(wǎng)絡（4 個洋區(qū)）的通信。分配、建立、監(jiān)控、管理信道；網(wǎng)絡服務（受理啟用申請、環(huán)路測試、 性能測試、計費等）；監(jiān)視并接收遇險信息。 承擔通信接續(xù)處理的網(wǎng)關，移動站與陸地公網(wǎng)的接口。每個系統(tǒng)有其自己的NCS，每個系統(tǒng)的每一個洋區(qū)有一個NCS船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)移動地球站包括各種船載、車載和機載等衛(wèi)星通信設備，可以通過衛(wèi)星、岸站和國際國內(nèi)的通信交換網(wǎng)，實現(xiàn)與陸上用戶之間的互相通信，也可實現(xiàn)移動地球站間的相互通信船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)INMARSAT系統(tǒng)在GMDSS中的作用1.可實現(xiàn)船至岸遇險報警2.可實現(xiàn)岸至船遇險報警3.可實現(xiàn)搜救協(xié)調(diào)

11、通信4.可實現(xiàn)常規(guī)通信船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)第三節(jié) EGCEGC系統(tǒng)及EGC業(yè)務 世界航行警告業(yè)務Enhanced Group Calling近洋沿海遠洋A1、A2海區(qū)NAVTEX岸臺播發(fā)A3A4海區(qū)EGC系統(tǒng)播發(fā)HF NBDP 播發(fā)EGC系統(tǒng)NAVTEX系統(tǒng)相互結(jié)合構(gòu)成完整的MSI業(yè)務EGC系統(tǒng)的主要作用：向系統(tǒng)的主要作用：向A3海區(qū)提供海上安全信息和船隊信息海區(qū)提供海上安全信息和船隊信息船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)系統(tǒng)組成： EGC系統(tǒng)信息提供部門Inmarsat C系統(tǒng)EGC接收機信息播發(fā)：在NCS TDM公共信道上播發(fā)船隊網(wǎng)信息MSI信息信息提信息提供部門供部門SES

12、EGC接收機接收機NCSLESInm-C系統(tǒng)系統(tǒng)船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)EGC接收設備分類：Egc Only 可發(fā)遇險信息Log Out 可收EGC信息2類C站的二種工作模式 EGC系統(tǒng)C站分類0 類（標準的EGC接收機） 1 類（標準C站，不能收EGC信息）2 類（標準C站+EGC，不能同時工作）3 類（標準C站+EGC，且能同時工作）合用模式（收CES電文時，不能收 EGC，空閑時收）EGC接收模式（只能收EGC信息）Inm-CEgc Only船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)預先定義的某海域預先定義的某海域經(jīng)緯度表示的海域經(jīng)緯度表示的海域如：如： 矩形和圓形海域矩形和圓形海域

13、普通廣播尋址（全呼） 向本洋區(qū)的所有移動終端播發(fā)信息。 CNID碼尋址（群呼） 向相同CNID的移動終端組播發(fā)信息。 個別尋址（單呼） 向某一個移動終端播發(fā)信息。 區(qū)域?qū)ぶ?向 特定區(qū)域 的所有移動終端播發(fā)信息。 EGC信息發(fā)送的尋址方式船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)矩形海域圓形海域船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè) EGC信息的接入等等 級級 碼碼業(yè)業(yè) 務代務代 碼碼地地 址址 碼碼頻頻 度度 限限 碼碼文本顯示體文本顯示體EGC業(yè)務的業(yè)務的2位數(shù)字表征位數(shù)字表征地地 址址播發(fā)次數(shù)播發(fā)次數(shù)文本格式。目前文本格式。目前“00”有效，國際五號碼（有效，國際五號碼（IANo5） EGC 業(yè)務二

14、級選擇 ： 用接入碼進入LES EGC業(yè)務系統(tǒng)； 用C碼具體選擇播發(fā)的EGC信息 C碼的組成： C1 C2 C3 C4 C5 EGC業(yè)務分類安全網(wǎng)（Safety NET）：播發(fā)海上安全信息（MSI）船隊網(wǎng)（Fleet NET）：播發(fā)船隊管理和公共信息 0：常規(guī)：常規(guī) 1：安全：安全 2：緊急：緊急 3：遇險：遇險船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)1212例1： EGC 業(yè)務 C 碼為 1：22：123：03：00說明什么？ 安全等級為 _ 信息種類為 _ 通過 _ 網(wǎng)播發(fā) 尋址方式為 _ 播發(fā) _ 次 輸出文字格式為 _船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè) EGC業(yè)務特點 EGC 業(yè)務覆蓋范圍廣

15、（準全球覆蓋）可靠性高（不受氣候、環(huán)境影響）方便靈活（可選擇接受）費用低 （有許多免費業(yè)務）保密強（二級選擇）重重 疊疊 區(qū)區(qū)大風警告、遇險報告每顆衛(wèi)星不定時發(fā)氣象預報、航行警告規(guī)定衛(wèi)星，定時發(fā)船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 設置： 船位、海區(qū)、電文種類 接收：緊急和遇險電文（聲光報警，需人工復原） 日常和安全電文（蜂鳴聲，打印后鳴聲停） 管理：定時清理、打印電文 EGC 接收機 EGC接收機的功能連續(xù)接收NCS公共TDM信號，并能處理EGC電文；自動識別個別尋址和由操作員選定的海域范圍；自動識別CNID碼尋址（操作員應做相應設置）；自動響應加載或取消CNID碼。 EGC接收機的使用重復發(fā)

16、信息，不重復打印船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)第四節(jié) 衛(wèi)星搜救系統(tǒng)及EPIRB船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)COSPAS/SARSAT系統(tǒng)是利用近極軌道衛(wèi)星進行搜救定位的系統(tǒng)，適用于海、陸、空遇險事件的搜救業(yè)務。系統(tǒng)的組成1.1.示位標示位標2.2.極軌道衛(wèi)極軌道衛(wèi)星星3.3.區(qū)域用戶區(qū)域用戶終端終端4.4.執(zhí)行控制執(zhí)行控制中心中心船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)1.1.示位標示位標示位標航空示位標（ELT） 121.5MHz個人陸用示位標（PLB）船用示位標（EPIRB） 406MHz船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)低近極軌道衛(wèi)星 衛(wèi)星組成同步軌

17、道衛(wèi)星相互補充 定位原理衛(wèi)星和示位標相對運動 衛(wèi)星所收遇險信號頻率發(fā)生變化 由多普勒頻移曲線、衛(wèi)星軌道參數(shù)、時間算出位置利用多普勒頻移 任務變頻、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)2 2. .極軌道衛(wèi)星極軌道衛(wèi)星船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)低近極軌道衛(wèi)星 低近極軌道上共有4顆衛(wèi)星（2顆cospas衛(wèi)星，2顆sarsat衛(wèi)星），分布在4個軌道平面上。 提供兩極區(qū)域覆蓋。 具有定位功能。 由于衛(wèi)星相對于信標是連續(xù)運動的，所以極少發(fā)生信標信號被阻擋。船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè)同步軌道衛(wèi)星 同步軌道上共有5顆衛(wèi)星，除兩極外全球覆蓋 實時轉(zhuǎn)發(fā)，無報警延時 無定位功能MSGINSATGOES-EGOES-WGOES-9船舶通信與導航13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 工作模式收后轉(zhuǎn)發(fā)/存儲一定時間后再轉(zhuǎn)發(fā)全球覆蓋 延時報警實時模式實 時 模 式存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式存儲