第三章 衛(wèi)星通信系統(tǒng)

1、船舶通信與導(dǎo)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(dǎo)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。 船舶通信與導(dǎo)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(jī)載 站 地面站 地面站 地面站 衛(wèi)星的類型 船舶通信與導(dǎo)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(yùn)動(dòng)衛(wèi)星 靜止衛(wèi)星 相對狀態(tài) 船舶通信與導(dǎo)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(fù)雜， 存

2、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(yùn)行方向、周期與 地球自轉(zhuǎn)方向、周期相同(軌道高度36000km) 特 點(diǎn)： 船舶通信與導(dǎo)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(dǎo)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(shí)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

3、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(shí)間： 條件： 原因： 時(shí)間： 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 二. 衛(wèi)星通信的特點(diǎn) 覆蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn) 便于多址連接 機(jī)動(dòng)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(guān) 需要先進(jìn)的空間技術(shù) 有一定的信號(hào)延遲 衛(wèi)星壽命短 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 三. 衛(wèi)星通信線路的信道復(fù)用 與多址鏈接 多路復(fù)用方式 調(diào)制方式 多址鏈接方式 分配制度 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) n 具體復(fù)用技術(shù) n 同一信道，互不干擾傳輸多路信號(hào)， 收端能將各路信號(hào)分離 多用戶信號(hào)的合并和分離 FD

4、M （頻分多路） TDM （時(shí)分多路） CDM SDM 在基帶內(nèi)復(fù)用 Frequency Division Multiplex Time 多路復(fù)用方式 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 頻分多路復(fù)用（FDM ） 定義 多路信號(hào)，用不同載 波，同時(shí)占用同一個(gè)信 道進(jìn)行傳輸。 如何實(shí)現(xiàn)？ 頻譜搬移技術(shù) 特點(diǎn) 頻域上分開 時(shí)間上重疊 BCH 每一話路帶寬 Br 信道帶寬 21M1M f B r = M B CH 450 3100 45 0 B CH = 4000 話音FDM示意圖 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 時(shí)分多路復(fù)用（TDM） 定義 多路信號(hào)，用同一 載波，在不同時(shí)隙 交替占用同一

5、信道 進(jìn)行傳輸。 如何實(shí)現(xiàn)？ 收發(fā)雙方同步傳輸 特點(diǎn) 時(shí)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(shè)備設(shè)備 接收接收 設(shè)備設(shè)備 K1 K2 同步轉(zhuǎn)換開同步轉(zhuǎn)換開 關(guān)關(guān) 傳傳 輸輸 系系 統(tǒng)統(tǒng) 122133 1幀幀 時(shí)隙時(shí)隙 時(shí)時(shí) 隙隙 分分 配配 TDM傳輸示意圖傳輸示意圖 t 船舶通信與導(dǎo)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(dǎo)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(gè)地球站利用同一衛(wèi)星， 同時(shí)

6、進(jìn)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(shí)分多址） SDMA（空分多址） CDMA（碼分多址） 在射頻信道復(fù)用 Frequency Division Multiple Access Time Space 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 頻分多址（FDMA ） 定義 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(gè)地球站 按需分配 載波。 主要特點(diǎn) 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(hù)頻帶 F

7、DMA示意圖 Single Channel per Carrier 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 時(shí)分多址（TDMA） C A1 C1 B1 R2 B2 A2 C0 R1 A B 基準(zhǔn)站R 基準(zhǔn)子幀 Co R1 A1 B1 C1 R2 A2 B2 TDMA幀 分幀 轉(zhuǎn)發(fā)器上分幀排列 T 衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器 時(shí)間分配 主要特點(diǎn) ： 衛(wèi)星上一個(gè) 轉(zhuǎn)發(fā)器，無 互調(diào)干擾 需網(wǎng)同步 技術(shù)設(shè)備較 復(fù)雜 船舶通信與導(dǎo)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(gè)窄 波束，每個(gè)波束 覆蓋地球表面一 定區(qū)域。 主要特點(diǎn) 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??；衛(wèi)星控

8、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(guān)） 點(diǎn)波束 1 點(diǎn)波束 m 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 船舶通信與導(dǎo)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: 871 TLX:581 IOR Tel: 873 TLX:583 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 分配制度 n 進(jìn)行

9、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(yù)分配 方式 按需分 配方式 船舶通信與導(dǎo)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(wù)。1994年更名為 “國際移動(dòng)衛(wèi)星國際移動(dòng)衛(wèi)星”， 成為全球唯一的能夠?yàn)楹！?陸、空及遇險(xiǎn)與安全衛(wèi)星 移動(dòng)通信提供服務(wù)的國際 組織。 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) INMARSAT系統(tǒng)的組成及作用 系統(tǒng)組成：空間段、地面站、移動(dòng)地球站 船舶通信與導(dǎo)航 13船

10、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。 空間段 船舶通信與導(dǎo)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(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 地面站 NCC： 網(wǎng)絡(luò)控制中心 LES/CES： 岸站 NCS： 網(wǎng)絡(luò)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(wù)、發(fā)送TDM載波、處理遇險(xiǎn)。

11、監(jiān)控、協(xié)調(diào)、控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)（4 個(gè)洋區(qū) ）的通信。 分配、建立、監(jiān)控、管理信道； 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（受理啟用申請、環(huán)路測試、 性能測試、計(jì)費(fèi)等）； 監(jiān)視并接收遇險(xiǎn)信息。 承擔(dān)通信接續(xù)處理的網(wǎng)關(guān)，移動(dòng)站與陸地公網(wǎng)的接口。 每個(gè)系統(tǒng)有其自己的NCS，每個(gè)系統(tǒng)的每一個(gè)洋區(qū)有一個(gè)NCS 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 移動(dòng)地球站 包括各種船載、車載和機(jī)載等衛(wèi)星通信設(shè)備，可以通過衛(wèi)星、岸站和國際國內(nèi)的 通信交換網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與陸上用戶之間的互相通信，也可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)地球站間的相互通信 船舶通信與導(dǎo)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(shí)現(xiàn)船至岸遇險(xiǎn)報(bào)警 2.可實(shí)現(xiàn)岸至船遇險(xiǎn)報(bào)警 3

12、.可實(shí)現(xiàn)搜救協(xié)調(diào)通信 4.可實(shí)現(xiàn)常規(guī)通信 船舶通信與導(dǎo)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(wù) 世界航行警告業(yè)務(wù) Enhanced Group Calling 近洋 沿海 遠(yuǎn)洋 A1、A2海區(qū)NAVTEX岸臺(tái)播發(fā) A3 A4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(wù) 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(duì)信息海區(qū)提供海上安全信息和船隊(duì)信息 船舶通信與導(dǎo)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(jī) 信息播發(fā)： 在NCS TD

13、M 公共信道上播發(fā) 船隊(duì)網(wǎng)信息 MSI信息 信息提信息提 供部門供部門 SES EGC接收機(jī)接收機(jī) NCS LES Inm-C系統(tǒng)系統(tǒng) 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) EGC接收設(shè)備分類： Egc Only 可發(fā)遇險(xiǎn)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(biāo)準(zhǔn)的EGC接收機(jī)） 1 類（標(biāo)準(zhǔn)C站，不能收EGC信息） 2 類（標(biāo)準(zhǔn)C站+EGC，不能同時(shí)工作） 3 類（標(biāo)準(zhǔn)C站+EGC，且能同時(shí)工作） 合用模式（收CES電文時(shí)，不能收 EGC，空閑時(shí)收） EGC接收模式（只能收EGC信息） Inm-CEgc Only 船舶通信與導(dǎo)航 13船

14、舶電氣技術(shù)專業(yè) 預(yù)先定義的某海域預(yù)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 普通廣播尋址（全呼） 向本洋區(qū)的所有移動(dòng)終端播發(fā)信息。 CNID碼尋址（群呼） 向相同CNID的移動(dòng)終端組播發(fā)信息。 個(gè)別尋址（單呼） 向某一個(gè)移動(dòng)終端播發(fā)信息。 區(qū)域?qū)ぶ?向 特定區(qū)域 的所有移動(dòng)終端播發(fā)信息。 EGC信息發(fā)送的尋址方式 船舶通信與導(dǎo)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(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) EGC信息的接入 等等 級(jí)級(jí) 碼碼業(yè)業(yè) 務(wù)代務(wù)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(wù)的業(yè)務(wù)的2 位

15、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(hào)碼（有效，國際五號(hào)碼（IANo5） EGC 業(yè)務(wù) 二級(jí)選擇 ： 用接入碼進(jìn)入LES EGC業(yè)務(wù)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(wù)分類 安全網(wǎng)（Safety NET）：播發(fā)海上安全信息（MSI） 船隊(duì)網(wǎng)（Fleet NET）：播發(fā)船隊(duì)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(xiǎn)：遇險(xiǎn) 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 12 12 例1： EGC 業(yè)務(wù) C 碼為 1：22：123：03：00 說明什么？ 安全

16、等級(jí)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(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) EGC業(yè)務(wù)特點(diǎn) EGC 業(yè)務(wù) 覆蓋范圍廣（準(zhǔn)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(fèi)用低 （有許多免費(fèi)業(yè)務(wù)） 保密強(qiáng)（二級(jí)選擇） 重重 疊疊 區(qū)區(qū) 大風(fēng)警告、遇險(xiǎn)報(bào)告每顆衛(wèi)星不定時(shí)發(fā) 氣象預(yù)報(bào)、航行警告規(guī)定衛(wèi)星，定時(shí)發(fā) 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 設(shè)置： 船位、海區(qū)、電文種類 接收：緊急和遇險(xiǎn)電文（聲光報(bào)警，需人工復(fù)原） 日常和安全電文（蜂鳴聲，打印后鳴聲停） 管理：定時(shí)清理、打印電文 EGC 接收機(jī) EGC接收機(jī)的功能

17、連續(xù)接收NCS公共TDM信號(hào)，并能處理EGC電文； 自動(dòng)識(shí)別個(gè)別尋址和由操作員選定的海域范圍； 自動(dòng)識(shí)別CNID碼尋址（操作員應(yīng)做相應(yīng)設(shè)置）； 自動(dòng)響應(yīng)加載或取消CNID碼。 EGC接收機(jī)的使用 重復(fù)發(fā)信息，不重復(fù)打印 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 船舶通信與導(dǎo)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(dǎo)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(jìn)行搜 救定位的系統(tǒng)，適用于海、陸、空遇險(xiǎn)事件的搜 救業(yè)務(wù)。 系 統(tǒng) 的 組 成 1.1.示位標(biāo)示位標(biāo) 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

18、控制執(zhí)行控制 中心中心 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 1.1.示位標(biāo)示位標(biāo) 示位 標(biāo) 航空示位 標(biāo)（ELT） 121.5MHz 個(gè)人陸 用示位 標(biāo)（PLB） 船用示位 標(biāo)（EPIRB） 406MHz 船舶通信與導(dǎo)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 同步軌道衛(wèi)星 相互補(bǔ)充 定位原理 衛(wèi)星和示位標(biāo)相對運(yùn)動(dòng) 衛(wèi)星所收遇險(xiǎn)信號(hào)頻率發(fā)生變化 由多普勒頻移曲線、衛(wèi)星軌道參數(shù)、時(shí)間算出位置 利用多普勒頻移 任務(wù) 變頻、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā) 2 2. .極軌道衛(wèi)星極軌道衛(wèi)星 船舶通信與導(dǎo)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(gè)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(biāo)是連續(xù)運(yùn)動(dòng)的， 所以極少發(fā)生信標(biāo)信號(hào)被阻擋。 船舶通信與導(dǎo)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(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)，無報(bào)警延時(shí) 無定位功能 MSG INSAT GOES-E GOES-W GOES-9 船舶通信與導(dǎo)航 13船舶電氣技術(shù)專業(yè) 工作模式 收后轉(zhuǎn)發(fā)/存儲(chǔ) 一定時(shí)間后再轉(zhuǎn)發(fā) 全球覆蓋 延時(shí)報(bào)警 實(shí)時(shí)模式 實(shí) 時(shí) 模 式 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式