卫星转发器原理
GPS、GSG、北斗及卫星信号模拟器
GPS系统概述 GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。 一、GPS构成 1.空间部分 GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成,它位于距地表20—200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。此外,还有3 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能在卫星中预存的导航信息。GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。 2. 地面控制系统 地面控制系统由监测站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天线(Ground Antenna)所组成,主控制站位于美国科罗拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息,并计算卫星星历、相对距离,大气校正等数据。 3.用户设备部分 用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。其次则为使用者接收器,现有单频与双频两种,但由于价格因素,一般使用者所购买的多为单频接收器。 二、GPS原理 GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。可见GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收
我国人造卫星的种类、发射时间、用途和意义
我国人造卫星的种类 环绕地球飞行并在空间轨道运行一圈以上的无人航天器。简称人造地球卫星。人造卫星是发射数量最多，用途最广，发展最快的航天器。1957年10月4日苏联发射了世界上第一颗人造卫星。之后，美国、法国、日本也相继发射了人造卫星。中国于1970年4月24日发射了东方红1号人造卫星，到1992年底中国共发射33颗不同类型的人造卫星。 在人类发射的数千颗人造卫星中，90%以上是直接为国民经济和军事服务的卫星，称为应用卫星。此外，还有科学卫星和技术试验卫星。应用卫星按其用途可分为空间物理探测卫星、通信卫星、天文卫星、气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星、导航卫星、测地卫星等。 人造卫星一般由专用系统和保障系统组成。专用系统是指与卫星所执行的任务直接有关的系统，也称为有效载荷。应用卫星的专用系统按卫星的各种用途包括：通信转发器，遥感器，导航设备等。科学卫星的专用系统则是各种空间物理探测、天文探测等仪器。技术试验卫星的专用系统则是各种新原理、新技术、新方案、新仪器设备和新材料的试验设备。保障系统是指保障卫星和专用系统在空间正常工作的系统，也称为服务系统。主要有结构系统、电源系统、热控制系统、姿态控制和轨道控制系统、无线电测控系统等。对于返回卫星，则还有返回着陆系统。 人造卫星的运动轨道取决于卫星的任务要求，区分为低轨道、中高轨道、地球同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道，大椭圆轨道和极轨道。人造卫星绕地球飞行的速度快，低轨道和中高轨道卫星一天可绕地球飞行几圈到十几圈，不受领土、领空和地理条件限制，视野广阔。能迅速与地面进行信息交换、包括地面信息的转发，也可获取地球的大量遥感信息，一张地球资源卫星图片所遥感的面积可达几万平方千米。 在卫星轨道高度达到35800千米，并沿地球赤道上空与地球自转同一方向飞行时，卫星绕地球旋转周期与地球自转周期完全相同，相对位置保持不变。此卫星在地球上看来是静止地挂在高空，称为地球静止轨道卫星，简称静止卫星，这种卫星可实现卫星与地面站之间的不间断的信息交换，并大大简化地面
JJF1471《全球导航卫星系统(GNSS)信号模拟器校准规范》解读
JJF1471- 2014《全球导航卫星系统(GNSS)信号模拟 器校准规范》解读 【来源/作者】中国计量报【更新日期】2015-1-10 23:24:22 一、规范制定背景及目的 1.GNSS信号模拟器 在和卫星导航相关的科研、应用等过程中，仅依靠全球导航卫星系统(GNSS)接收机(以下简称“接收机”)来接收导航卫星信号的方式，会受到(如可视卫星数、天气、电磁环境等)诸多不可控因素影响科研、验证工作的进度和效率，并且受条件限制，无法得到多样化的导航卫星状态场景来满足需求。因此，利用GNSS信号模拟器来模拟各种导航卫星信号就成为首选项。GNSS信号模拟器(以下简称“模拟器”)是GNSS系统信号发生器，能够根据运动载体的状况，提供全球导航卫星系统信号仿真，精确模拟产生载体能够收到的GNSS卫星信号。卫星星座包括GPS、GALILEO、GLONASS、BDS等，可用在GNSS接收机的研发、生产和计量过程的各个环节，可对接收机的捕获、跟踪和测量准确度进行测量鉴定，是GNSS接收机校准过程中的关键计量器具。 图1为信号模拟器的基本结构和工作原理。数学仿真控制软件对导航卫星、信号传输环境和接收用户进行建模，模拟导航系统全星座的运行和用户的运动状态，运算产生信号模型参数，通过这些信号模型参数控制生成真实的动态导航射频信号。射频信号生成模块根据仿真计算得到的电文与各模拟通道的模型控制参数，按照各导航系统接口控制协议(ICD)要求，生成各种卫星导航射频信号。
卫星通信复习提纲2014..
卫星通信复习提纲 一绪论 1、卫星通信的基本概念，特点 概念：卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。 特点：⑴通信距离远，且费用与通信距离无关。 ⑵覆盖面积大，可进行多址通信。 ⑶通信频带宽，传输容量大。 ⑷机动灵活。 ⑸通信线路稳定可靠，传输质量高。 2、卫星通信系统和线路组成。 系统：地球站、通信卫星、跟踪遥测及指令系统、监控管理系统 线路：发端地球站，上行传播路径、通信卫星转发器、下行传播路径、收端地球站
3、地球站的组成，卫星通信地球站收发系统与地面微波中继站的比较。 天馈设备、收发信机、终端设备、天线跟踪设备以及电源设备 4、卫星通信的基本原理。 经市内通信线路送来的电话信号，在地球站A的终端设备内进行多路复用（FDM/TDM），成为多路电话的基带信号，在调制器中对中频载波进行调制，然后经上变频器变换为微波频率f1的射频信号，在经功率放大器、双工器和天线发向卫星。这一信号经过大气层和宇宙空间，信号强度将受到很大的衰减，并引入一定的噪声，最后到达卫星。在卫星转发器中，首先将载波频率f1上行信号经低噪声接收机进行放大，并变换为载波频率较低的下行频率f2的信号，再经过功率放大，由天线发向收端地球站。 5、通信卫星转发器分类： ⑴透明转发器 ⑵处理转发器：①信息处理转发器 ②空间交换转发器
6、卫星通信的工作频率，理想频段。 C ：6/4GHz Ku:14/11 GHz 、14/12 GHz 二 调制技术 1、 调制的分类，影响数字调制方式选择的主要原因。 ⑴分类：模拟调制、数字调制 ⑵原因：设计目的、通信体制、信道特性 2、 模拟调制 1）频率调制 ⑴目的：增加传输带宽，得到大的调制制度增益，有利于地球站接收机获得较高的载噪比 （CNR ），或给定CNR 可以减少卫星转发器的功率。 ⑵带宽和信噪比增益计算(结合第7章线路计算)。 P 21 2）压扩技术：原理，框图。 类似自动增益控制。信号经整流并反馈到输入（或输出）端，控制输入（或输出）信号电平。 压缩器是一个可变增益放大器，它压缩话音信号的动态范围，并使电路对弱话音信号的增益高于强话音信号的增益，因此，在含有噪声的信道中，提高了原来低电平话音信号的功率，从而使整个话路的信噪比得到改善。 扩展器对被压缩器提高的信号功率进行衰减，使它恢复到原来的信号电平。 3 、功率有效数字调制 1）QPSK 调制，解调原理 ⑴直接调相法 ①4PSK 信号的产生(π/4体系)。 AB (a )
人造卫星宇宙速度教案Word版
人造卫星宇宙速度 平谷区平谷中学分校李招娣 教学设计思路： 本节重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，介绍了三个宇宙速度的含义．本节内容是万有引力定律在天体运动中的具体运用，是航天科学技术的理论基础．引导学生运用科学的思维方法，探究人造卫星的发射原理，进行知识的正向迁移，顺利、流畅地推导第一宇宙速度，有助于培养学生的发散思维、逻辑思维，发展的分析推理的能力．另外，学生通过了解人造卫星、宇宙速度，也将产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感． 学习任务分析： 通过对前几节知识的学习，学生对曲线运动的特点、万有引力定律已有一定的了解．在此基础上，教师通过设计问题情境，引导学生探究，获得新知识． 学习者分析： 尽管学生对天体运动的知识储备不足，猜想可能缺乏科学性，语言表达也许欠妥，但只要学习始终参与到学习情境中，激活思维，大胆猜想，敢于表达，学生就能得到发展和提高． 教学目标： 一、知识与技能 了解人造卫星的发射与运行原理，知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．了解人造卫星的运行原理，认识万有引力定律对科学发展所起的作用，培养学生科学服务于人类的意识． 二、过程与方法 学习科学的思维方法，发展思维的独立性，提高发散思维能力、分析推理能力和语言表达能力． 三、情感态度与价值观 在主动学习、合作探究的过程中，体验和谐、民主、愉悦的学习氛围，在探究中不断获得美的感受不断进步． 学习科学，热爱科学，增强民族自信心和自豪感． 教学准备： 多媒体电脑及相关软件．
人类进入了航天时代．这节课我们就来学习人造地球卫星 方面的基本知识． § 3.4 人造卫星宇宙速度 进行新 课 问：离地面一定高度的物体以一定的初速度水平射出，由 于重力作用，物体将做平抛运动，即最终要落回地面．但如果 射出的速度增大，会发生什么情况呢？ 思考 演示牛 顿设想原理 图 一、人造地球卫星 由于抛出速度不同，物体的落点也不同．当抛出速度达 到一定大小，物体就不会落回地面，而是在引力作用下绕地球 旋转，成为绕地球运动的人造卫星． 那么，速度多大时，物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的 卫星呢？ 观察、分析 引导学 生讨论 二、宇宙速度 下面讨论人造卫星绕地球运动的速度．假如地球和人造卫 星的质量分别为M和m，卫星的轨道半径和线速度分别为r 和v，根据万有引力提供向心力，可解出 对于近地人造卫星，卫星的运转半径约等于地球半径R， 可求出： 将引力常量G＝6.67×10-11N·m2/kg2和地球质量M＝ 5.98× 1024kg 及地球半径 R＝ 6.37× 106m 代入上式，可求 得 讨论并推 导
卫星导航信号模拟器在海军工程大学的使用案例
卫星导航信号模拟器在海军工程大学的使用案例 关键词：卫星信号模拟器,卫星模拟器,卫星导航信号模拟器 卫星导航信号模拟器在海军工程大学成功使用，卫星导航信号模拟器模拟GPS定位导航授时信号，用于组合导航接收的研发、生成、检定。同时也选配测试评估软件系统，对学术实验里的船舶定位及运动轨迹的面模拟提供了极大的技术后盾。 GPS卫星导航信号模拟器是支持GPS卫星仿真信号，同时支持模拟时间信息及定位运动轨迹的各种信号输出，能满足卫星接收机的测试需求，可替代国外高昂GPS模拟器。 模拟器使用的优势 1、多频化，多频是车载和船用卫星接收机未来发展的必然方向。可以实现多系统多频点卫星信号组合仿真的模拟器将成为必然趋 势。 2、高精度、高动态化，随着卫星接收机性能的提升和软件无线电理论的发展和新型模拟器架构的提出,卫星信号模拟器的授时精 度及定位轨迹精度也会随之提高,以实现高性能接收机的算法和功能验证。 3、真实化、实时化，卫星模拟器提供的仿真信号越接近实际卫星的信号就越能验证接收机的真实工作性能,这就需要其融入仿真 的信号中,未来模拟器将更多地要求任意时空的实时仿真,单一的 录播转发式的卫星信号仿真最终将被淘汰,录播将作为辅助功能存在。
4、小型化、专业化、标准化针对不同市场的需求,更为专业的接收机验证模拟器和小型嵌入式模拟器将分别占据高低端市场。另一方面,国内对于接收机已经实施了部分标准,模拟器作为一种标准的信号源也需要一个行业标准进行规范。多家研究院所现在都在拟定模拟器的规范,以期申报为国家标准。 5、与测试系统融为一体的“硬件在环”仿真未来的模拟器将提供多样的标准化接口,提供与被测系统的交互,构成完整的闭环测试回路,在验证接收机性能的同时验证定位数据处理和使用方案的可行性。 6、软件、硬件和AGHS架构模拟器互补并存软件模拟器价格相对低廉,信号建模和调理方法灵活、简便易行;硬件模拟器具有实时性高、可实施“硬件在环”仿真和接收机系统进行整体测试等优 势;AGHS架构模拟器则各取其半。在未来一段时间里,这种“三足鼎立”之势不会改变。 7、成为接收机检定的标准源我国现行接收机检定手段多依赖于标准检定场的各种基线,然而标准检定场对于场地地质、视野及周边环境有较高要求,建设维护费用高昂,且检定场易受基线向量误差、点位漂移误差、天气等诸多不确定因素影响。卫星模拟器可以为接收机提供时空无约束的仿真信号,在未来将逐步取代检定场基线成为接收机检定的标准工具。 卫星模拟器同时也可以用在和卫星相关的实验中，如导航定位设备，电子围栏设备，共享单车，共享汽车等应用环境。在这些实验场
GNSS卫星信号转发器应用与原理
GNSS卫星信号转发器应用与原理 在科学技术的发展下，卫星定位技术也在不断发展。如今卫星定位技术已经发展的非常成熟，卫星定位技术已从军用发展到了民用方面，比如导航定位、同步时钟、手机、行车记录仪、共享汽车、轮船、气象观测等都需要用到卫星定位技术。 卫星定位技术在民用使用方面主要还是授时为主，卫星定位给人们提供精确时间信息，但卫星定位技术也有它的不足地方，比如卫星信号会受到电磁干扰、天气影响、遮蔽物影响，但如果在空旷的地方接收卫星的效果就比较好，但在封闭的空间如封闭车内、隧道、地下停车场，混凝土建筑物里，高大密集的楼宇，金属的空间，封闭的生产车间等都会导致卫星信号降低甚至没有卫星信号，虽然这些场景都会影响卫星信号，但是卫星信号对于人们生活中影响不是很大，但在工业生产、科研装备、应用测试中影响就很大，所以为了解决这一难题西安同步电子科技有限公司研制出了SYN2308型GNSS卫星信号转发器，该设备是一款低成本高增益GNSS卫星信号转发系统，能够接收GPS、GLONASS、BeiDou、Galileo等卫星信号，可满足特殊环境对卫星信号的需求。 当生产车间进行工业生产或科研实验时，如果需要接收卫星信号，但又因为场地面积过大或使用环境比较隐蔽，从而导致卫星信号衰减甚至没有卫星信号，这就需要用到SYN2308型GNSS卫星信号转发器，它可以将卫星信号从室外引入室内或接收不到卫星信号的地方，其工作原理是卫星天线将接收到的信号通过同轴电缆传送至
SYN2308型GNSS卫星信号转发器，GNSS卫星信号转发器接收到卫星信号后，对信号进行放大滤波分配，再用天线覆盖至收不到信号的地方。这样就能解决大型车间、实验室或者一些特殊环境对卫星信号的需求，保证了工业生产的正常运转。该设备是由GPS北斗卫星天线，GNSS卫星信号转发器、发射天线组成。其工作原理如图： GNSS卫星信号转发器，信号稳定性价比高，并且携带方便操作简单，可以再多种工作环境下应用，尤其地下停车场，矿井，机舱、发射舱、隧道等特殊场景下得到广泛应用。GNSS卫星信号转发器还可以应用在卫星定位产品研发测试，如卫星导航、轮船、汽车导航、授时设备、航空航天。 本文章版权归西安同步所有，尊重原创，严禁洗稿，未经授权，不得转载，版权所有，侵权必究！
卫星通信
,卫星通信 卫星通信是以卫星作为中介的一种通信方式，是在地面微波中继通信和空间电子技术的基础上发展起来的，具有通信距离远、覆盖范围广、不受地面条件的约束、建站成本与通信距离无关、灵活机动、能多址连接且通信容量较大等优点，在全球许多领域应用效果很好，尤其在军事上具有重要的应用价值。 我国卫星通信现状 （1）固定业务 1972年，我国开始建设第一个卫星通信地球站，1984年成功地发射了第一颗试验通信卫星，1985年先后建设了北京、拉萨、乌鲁木齐、呼和浩特、广州等5个公用网地球站，正式传送中央电视台节目。此后又建成了北京、上海、广州国际出口站，开通了约2.5万条国际卫星直达线路；建设了以北京为中心，以拉萨、乌鲁木齐、呼和浩特、广州、西安、成都、青岛等为各区域中心的多个地球站，国内线路达10000条以上。专用网建设发展非常迅速，人民银行、新华社、交通、石油天然气、经贸、铁道、电力、水利、民航、中核总公司、国家地震局、气象局、云南烟草、深圳股票公司以及国防、公安等已建立了20多个卫星通信网，卫星通信地球站（特别是甚小孔径终端VSAT已
达万座。 我国还有INTERNET服务提供商（ISP）提供的网络和其他较小的卫星通信网络。另外，用户达万个的“金桥”工程卫星通信网也正在积极建设中。 （2）卫星电视广播业务 1984年，“东方红”卫星发射成功，开创了我国利用卫星传送广播电视节目的新纪元。 目前，中央电视台4套、教育台、新疆、西藏、云南、贵州、四川、浙江、山东、湖南、河 南、广东、广西、河北等十几个省级台的电视节目和40多种语言广播节目已上卫星传送， 已有卫星电视地面收转站十万个，电视专收站(TVRO) 约30万个。部分系统采用了比较先进 的数字压缩技术。 实践证明，卫星电视广播具有服务区域大、传播远、质量高、投资省、见效快和经济 效益高等一系列优点，是提高我国（特别是边远山区）电视广播节目覆盖率最有效、最先 进的技术手段。我国的卫星通信和电视广播网已初具规模，在国民经济、国防和教育等领 域发挥着越来越重要的作用。 （3）卫星移动通信业务
人造卫星基本原理
人造卫星的基本原理 参考、摘录自——王冈 曹振国《人造卫星原理》 一、关于椭圆轨道 在地球引力的作用下，要使物体环绕地球作圆周运动，那么必须使得物体的速度达到第一宇宙速度。如果卫星所需的向心力恰好和其所受万有引力相等，则它将作圆周运动。若其所需向心力大于地球引力，这是物体的运动轨迹就变成椭圆轨道了。物体的速度比环绕速度（作圆周运动时的速度）大得越多，椭圆轨道就越“扁长”，直到达到第二宇宙速度，物体便沿抛物线轨道飞出地球引力场之外。 因为发射卫星和飞船时，入轨点的速度控制不可能绝对精确，速度大小的微小偏离，和速度方向与当地的地球水平方向间的微小偏差，都会使航天器的轨道不是圆形二是椭圆形，椭圆扁率取决于入轨点的速度大小和方向。 二、卫星运动轨道的几何描述 尽管开普勒定律阐明的是行星绕太阳的轨道运动，它们可以用于任意二体系统的运动，如地球和月亮，地球和人造卫星等。 假定地球中心O 在椭圆的一个焦点上 a ——椭圆的半长轴 b ——椭圆的半短轴 >11.2km/s-抛物线 >16.7km/s-双曲线
c e ——偏心率 a c e = P e ——近地点 A p ——远地点 P ——半通径)1(2 2 e a a b P -== Y w ——轴与椭圆交点的坐标 f ——真近点角，近地点和远地点之间连线与卫星向径之间的夹角 E ——偏近点角 只要知道了卫星运行的椭圆轨道的几个主要参数：a ，e 等，卫星在椭圆轨道上任一点（r ）处的速度就可以计算出来： )12( a r v - = μ 其中2μ=GM （地心万有引力常数） 椭圆轨道上任一点处的向径r 为：)cos 1(E e a r -= 近地点向径：)1(e a r p -= 远地点向径：)1(e a r A += 所以，近地点r 最小，卫星速度最大e e a v -+? = 112 μ 远地点r 最大，卫星速度最小e e a v +-? = 112 μ 卫星或飞船入轨点处的速度，通常就是近地点的速度，这个速度一般要比当地的环绕速度要大；而椭圆轨道上远地点速度则比当地的环绕速度要小。 圆形轨道可以看成椭圆轨道的特殊情况。即a=b=r ，所以 r GM r v = = 2 μ A
GPS信号模拟器卫星状态参数的算法研究(精)
GPS信号模拟器卫星状态参数的算法研 究 GPS信号模拟器卫星状态参数的算法研究 类别：通信网络 1 轨道参数的计算模拟器的一项关键任务就是要连续生成导航电文，包括星历、历书和UTC数据。其中，通过GPS接收机接收或从GPS的官方网站上下载得到的历书和UTC参数满足模拟器的设计要求，但接收或下载得到的星历数据则需经过外推。本节即利用摄动力方程以及拉格朗日行星运行方程推导计算了星历数据中的6个轨道参数(a，e，i，Ω，ω，M)，并对其进行仿真验证。 1.1 轨道参数的计算将V在轨道参数上展开，根据拉格朗日行星运行方程对其求导，最终可得时刻历元t对应的6个轨道参数：式中：X(t0)为初始历元t0对应的X值，其中X∈(a，e，i，Ω，ω，M)；X(t)为仿真历元t对应的X值；a为椭圆轨道长半轴；e为椭圆轨道偏心率；i为轨道面倾角；Ω为升交点赤径；ω为近地点角距；M为平近点角；p=a(1-e2) 为带，J2扰动项的轨道平均角速度最终，历元时刻t对应的所有星历数据均可通过上述6个轨道参数计算得到。 1. 2 仿真验证图1为从IGS网站下载得到的2005-4-20，0：0：0.00历元时刻的RINEX格式的星历文件，设定用户接收机位置(经度、纬度、高程)为(113°19′00″E、39°00′08″N、100 m)，各轨道面相对赤道平面约为55°倾角。通过推导计算图3中所有参数，可以得到不同轨道面的GPS星座分布图、卫星地迹随时间的变化规律和GDOP值，上述3组仿真结果证明外推得到的卫星轨道参数符合模拟器的性能要求。 1. 3 GPS星座分布图图2为历元时刻2005-4-20，0：00：0.00的轨道参数对应的GPS卫星星座分布图。该图表明，6个轨道面以60°间隔均匀分布，每个轨道平面上以90°间隔均匀分布4颗工作卫星。从而外推得到的卫星星座分布符合真实GPS卫星星座分布。图3为外推得到的1号卫星的仰角(实线)和方位角(虚线)在2 4 h内随时间的变化规律。由图可知，1号卫星的运行周期为11 h58″，地面观察者可以在第二天提前4′在地球上同一地点看到同样一颗卫星。这里仅图示了一颗工作卫星仰角和方位角的变化规律，其他工作卫星的仰角和方位角也符合同样的变化规律。如图所示，外推确定的卫星的仰角和方位角随时间的变化规律与真实GPS卫星变化规律相符。图4为外推得到的星座分布的GDOP值。在该仿真过程中，每隔1 800 s计算一组轨道参数，所得GDOP值在1.5和5之间。因此，外推得到的轨道参数对GPS接收机可用。综上，外推得到的6个轨道参数确定的卫星星座分布及变化规律符合真实GPS卫星运行规律，其计算方法满足GPS信号模拟器的设计及性能要求。 2 结论通过对作用在GPS卫星上的地球中心引力以及主要摄动力进行分析，本文给出了GPS卫星6个轨道参数的外推计算方法。最后通过仿真计算，说明了计算得到的卫星轨道参数满足模拟器的设计及性能要求。
卫星通信基础原理测试题 含答案
卫星通信基础原理测试题 单位:_________ 姓名:___________ 分数:___________ 一、填空题（每空2分，共64分） 1 乐、电话会议、交互型远程教育、医疗数据、应急业务、新闻广播、交通信息、船舶、飞机的航行数据及军事通信等。 2、我国自目前全球共有地球同步静 止轨道卫星约。 3 4 5、SkyBridge2002年开始运行，通过 80 6、VSAT 7、在VSAT通信中，一般常用的调制解方式有 8、按卫星的运转周期以及卫星与地球上任一点的相对位置关系不同， 9
10、另外还有 的正常工作。 二、不定项选择（每题2分，共10分） 1、超级基站采用的卫星是（A ） A、同步静止轨道卫星 B、中轨卫星 C、倾斜同步轨道卫星 2、自动寻星天线室外部分包括（ ABC ） A、卫星天线 B、LNB C、BUC D、GPS 3、中国移动应急抗灾超级基站的网络拓扑结构为（ D ） A、环形 B、链型 C、网状 D、星型 4、VOIP超级基站无法对星通常会检查哪些参数（ ABCD ） A、极化角 B、方位角 C、俯仰角 D、信标频率 5、通过下列哪个命令可以查询iDriect设备的发送功率（ B ） A、rx power B、tx power C、tx cw on D、rx frequency 三、判断题（每题1分，共6分） 1、按轨道平面与赤道平面的夹角不同，可分为赤道轨道卫星、极轨道卫星和倾斜轨道卫星（√） 2、VOIP超级基站站点一律采用自动寻星天线。（√） 3、超级基站在配置时采用一套硬件，单逻辑基站配置。（x） 4、通信卫星是卫星通信系统中最关键的设备，一个静止通信卫星主要由5个分系统组成（√） 5、VSAT系统一般工作在Ku波段或C波段。（√）
高中物理人造卫星变轨问题专题
高中物理人造卫星变轨 问题专题 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-
人造卫星变轨问题专题 (一) 人造卫星基本原理 绕地球做匀速圆周运动的人造卫星所需向心力由万有引力提供。 轨道半径r 确定后，与之对应的卫星线速度 r GM v = 、周期 GM r T 3 2π =、向心加速度2r GM a =也都是唯一确定的。如果卫星的质 量是确定的，那么与轨道半径r 对应的卫星的动能E k 、重力势能E p 和总机械能E 机也是唯一确定的。一旦卫星发生了变轨，即轨道半径 r 发生变化，上述所有物理量都将随之变化（E k 由线速度变化决定、E p 由卫星高度变化决定、E 机不守恒，其增减由该过程的能量转换情 况决定）。同理，只要上述七个物理量之一发生变化，另外六个也必将随之变化。 (二) 常涉及的人造卫星的两种变轨问题 1. 渐变 由于某个因素的影响使原来做匀速圆周运动的卫星的轨道半径发生缓慢的变化（逐渐增大或逐渐减小），由于半径变化缓慢，卫星每一周的运动仍可以看做是匀速圆周运动。
解决此类问题，首先要判断这种变轨是离心还是向心，即轨道半径r 是增大还是减小，然后再判断卫星的其他相关物理量如何变化。 1) 人造卫星绕地球做匀速圆周运动，无论轨道多高，都会受到稀薄 大气的阻力作用。如果不及时进行轨道维持（即通过启动星上小型发动机，将化学能转化为机械能，保持卫星应具有的状态），卫星就会自动变轨，偏离原来的圆周轨道，从而引起各个物理量的变化。这种变轨的起因是阻力。阻力对卫星做负功，使卫星速 度减小，卫星所需要的向心力r mv 2减小了，而万有引力2 r GMm 的 大小没有变，因此卫星将做向心运动，即轨道半径r 将减小。 由基本原理中的结论可知：卫星线速度v 将增大，周期T 将减小，向心加速度a 将增大，动能E k 将增大，势能E p 将减小，有部分机械能转化为内能（摩擦生热），卫星机械能E 机将减小。 为什么卫星克服阻力做功，动能反而增加了呢？这是因为一旦轨道半径减小，在卫星克服阻力做功的同时，万有引力（即重力）将对卫星做正功。而且万有引力做的正功远大于克服空气阻力做的功，外力对卫星做的总功是正的，因此卫星动能增加。根据E 机=E k +E p ，该过程重力势能的减少总是大于动能的增加。
人造卫星问题专题
人造卫星问题专题 一. 教学容： 人造卫星问题专题 二. 学习目标： 1、掌握人造卫星的力学及运动特点。 2、掌握地球同步卫星的特点及相关的题目类型。 3、强化对于人造卫星问题中典型题型的相关解法。 考点地位： 人造卫星问题是万有引力定律应用部分的难点问题，是近几年高考命题的热点，这部分容综合性很强，从高考出题形式上分析，突出了对于卫星的发射、运转、回收等多方面的考查，人造卫星问题中涉及到的同步卫星的定位，人造卫星问题中的超重失重问题，人造卫星与地理知识与现代科技知识的综合问题，都是近几年高考考查的热点问题，2007年全国各地的高考题目中，2007年单科卷第16题是以大型计算题目形式出现的，2007年天津理综卷的第17题理综卷的第17题均以绕月探测工程为物理背景以选择题形式出现。 三. 重难点解析： 1. 人造地球卫星的发射速度 对于人造地球卫星，由，得，这一速度是人造地球卫星在轨道上的运行速度，其大小随轨道半径的增大而减小，但是，由于在人造地球卫星发射过程中火箭要克服地球引力做功，所以将卫星发射到距地球越远的轨道，在地面上所需的发射速度就越大。 2. 人造卫星的运行速度、角速度、周期与半径的关系 根据万有引力提供向心力，则有 （1）由，得，即人造卫星的运行速度与轨道半径的平方根成反比，所以半径越大（即卫星离地面越高），线速度越小。 （2）由，得，即，故半径越大，角速度越小。 （3）由，得，即，所以半径越大，周期越长，发射人造地球卫星的最小周期约为85分钟。 3. 人造卫星的发射速度和运行速度（环绕速度） （1）发射速度是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度，并且一旦发射后就再也没有补充能量，被发射物仅依靠自身的初动能克服地球引力做功上升一定高度，进入运动轨道（注意：发射速度不是应用多级运载火箭发射时，被发射物离开地面发射装置的初速度）。
卫星电视广播的工作原理
卫星电视广播的工作原理 电视节目由电视台通过卫星地面发射站，用定向天线向太空中的卫星发射电视信号（上行频率为f1），卫星转发器接收来自地面的电视信号，经过放大、变换等一系列处理，再用下行频率f2向地面服务区转发电视信号。这样，服务区内众多的地面卫星接收站便可接收到电视台发出的电视节目。通常一颗卫星上装有24个以上转发器，每个转发器可以转发一套模拟电视节目或4~8套经数字视频压缩的电视节目。 目前世界各国卫星电视广播普遍采用C频段（3.7~4.2GHz）和Ku频段（11.7~12.75GHz）。由于C频段是和地面通信业务共用的，所以为了避免卫星电视信号对地面通信业务的干扰，卫星发射到地面的功率通量密度受到限制（一般EIRP=36dBW）左右。为保证接收图像质量，通常采用口径为1.8~3.0m的接收天线。Ku频段的特点是频率高、频率范围宽、信道容量大，是卫星电视广播的优选频段。卫星发射Ku频段到地面，其功率通量密度不受限制（一般EIRP=50dBW）。加上信号波长短，同样口径天线的增益要比C频段高，因而采用较小口径的天线（0.5~1.2m）就能获得满意的图像。这是世界各国卫星电视广播的发展方向。 为了充分利用频段内的无线电频率，防止相互干扰，又将每个频段内分成若干频道。如果不采用数字视频压缩技术，由于每两个相邻频道之间的频率间隔均为19.18MHz，而卫星下行的电视信号带宽一般都大于20MHz，这样相邻频道间的信号频带就相互重叠，形成相互干扰。因此，邻国或相邻地区之间，常采用不同频道和不同极化方式进行卫星电视广播。通常是将相邻两个频道号的单、双号分别按水平极化和垂直极化（或左旋圆极化和右旋圆极化）方式工作，以削弱相邻频道之间的相互干扰。 数字频带压缩技术 通常，卫星上一个转发器只能传送一套模拟电视节目，而租用一个卫星转发器的年租金约为150~200万美元。如果采用数字频带压缩技术，则一个转发器便可同时传送多套电视节目（例如4套），无疑将大大节省每套节目所需的费用，而且由于电视信号的数字化，还将大大提高电视图像的质量。此外，对数字电视加扰加密也比较简单易行，从而可以实现收费电视业务。 电视广播中心制作好的中央电视台第3、5、6、7频道的4路PAL制电视节目和一个辅助数字通道分别送到码率压缩编码器，再送入四相移调制器（QPSK），输出70MHz中频（IF）信号，光缆、微波传送到中国电视广播地球上行站，经上变频、高功放（HPA），由天线发往卫星。我国于1996年8月1日利用亚洲2号卫星Ku频段正式开始了经数字视频压缩的节目传送任务。在接收站只要以相反过程进行接收、解调、解码、D/A变换等视频处理，就可以在电视机上显示出原有的电视图像了。 卫星电视广播的地面接收 由于卫星转发器的体积和质量都受到严格限制，转发器的发射功率一般在几十瓦到160多瓦。经过3.6万千米传输到达地面，信号能量受到很大衰减，同时混入了各种噪声。为了接收如此微弱的信号，卫星地面接收站必须采用方向性极强的天线来收集信号能量，并通过低噪声微波放大器的放大、变换，然后输入卫星电视接收机，观众才可以收看（听）到电视图像和声音。 最近几年，卫星电视直播产业在美国、欧洲和亚太地区已得到迅速发展，这类向家庭直播的卫视接收天线口径一般在0.45m左右。我国的卫星电视广播主要面向城市地区，为提
人造卫星基本原理
人造卫星的基本原理 参考、摘录自一一王冈曹振国《人造卫星原理》 一、关于椭圆轨道 在地球引力的作用下，要使物体环绕地球作圆周运动，那么必须使得物体的速度达到第一宇宙速度。如果卫星所需的向心力恰好和其所受万有引力相等，则它将作圆周运动。若其所需向心力大于地球引力，这是物体的运动轨迹就变成椭圆轨道了。物体的速度比环绕速度（作圆周运动时的速度）大得越多，椭圆轨道就越扁长”直到达到第二宇宙速度，物体便沿抛物线轨道飞出地球引力场之外。 因为发射卫星和飞船时，入轨点的速度控制不可能绝对精确，速度大小的微小偏离，和速度方向与当地的地球水平方向间的微小偏差，都会使航天器的轨道不是圆形二是椭圆形，椭圆扁率取决于入轨点的速度大小和方向。 二、卫星运动轨道的几何描述 尽管开普勒定律阐明的是行星绕太阳的轨道运动，它们可以用于任意二体系统的运动，如地球和月亮，地球和人造卫星等。 假定地球中心0在椭圆的一个焦点上 a――椭圆的半长轴 b -- 椭圆的半短轴 c -- 偏心距，即椭圆焦点到对称中心的距离。 e -- 偏心率 Pe --- 近地点 Ap --- 远地点 P――半通径 Yw——轴与椭圆交点的坐标
f――真近点角，近地点和远地点之间连线与卫星向径之间的夹角 E -- 偏近点角 只要知道了卫星运行的椭圆轨道的几个主要参数：a, e等，卫星在椭圆轨 道上任一点（r）处的速度就可以计算出来： 其中二GM （地心万有引力常数） 椭圆轨道上任一点处的向径r为： 近地点向径： 远地点向径： 所以，近地点r最小，卫星速度最大 远地点r最大，卫星速度最小 卫星或飞船入轨点处的速度，通常就是近地点的速度，这个速度一般要比当地的环绕速度要大；而椭圆轨道上远地点速度则比当地的环绕速度要小。 圆形轨道可以看成椭圆轨道的特殊情况。即a=b=r，所以 又因为，所以： 这就是运行轨道的环绕速度公式。 三、人造卫星的轨道参数（轨道根数） 对于人造地球卫星轨道的形状、大小、在空间的方位以及卫星在特定时刻所处的位置，人们通常用一些特殊的量来描述，这些量”被称为轨道参数”最 常用的是经典轨道常数，即开普勒轨道常数，用来描述在空间中的卫星的轨道。可以用这些常数递推出卫星在过去或将来的位置。有以下六个： 1.轨道倾角i――赤道平面与卫星轨道平面间的夹角 2.升交点赤经Q―-春分点（以地球为中心观察：太阳从南半球王北半球运动时，跟地球赤道平面相交的点）到卫星升交点（卫星由南半球往北半球穿过赤道平
卫星平台虚拟化--满足多种卫星移动通信需求的必然选择
王京/WANG Jing 1赵明/ZHAO Ming 1高镇/GAO Zhen 2 （1.清华大学，北京100084；2.天津大学，天津300072） (1.Tsinghua University,Beijing 100084,China; 2.Tianjin University,Tianjin 300072,China) 收稿日期：2015-01-10网络出版时间：2015-02-22基金项目：国家高技术研究发展（“863”）计划（2012AA01A502） DOI:10.3969/j.issn.1009-6868.2015.02.009 网络出版地址：https://www.wendangku.net/doc/e93836670.html,/kcms/detail/34.1228.TN.20150222.1739.014.html 卫星平台虚拟化——满足多种卫星移动通信需求的必然选择 Virtualizing the On-Board Platform for Multi-Purpose Mobile Satellite Communication Systems 中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：1009-6868(2015)02-0039-005 认为虽然中国卫星移动通信市场巨大但卫星资源紧缺，因此充分利用有限 的卫星平台，最大限度满足不同军民通信应用需求并支持多种传输体制，是中国发展卫星移动通信系统必须要解决的重要问题，而卫星平台虚拟化是解决这个矛盾的有效途径。基于此，提出了一种基于快速傅里叶变换（FFT）的虚拟化设计方案，为推动卫星平台虚拟化研究提供参考。虚拟化； 星载平台；卫星移动通信The market for mobile satellite communication is huge in China,but satellite resources are very limited.A key issue in the development of mobile satellite communication in China is the efficient utilization of the satellite platform to satisfy the requirements of different military and public applications.Virtualization of the on-board platform is an effective way of addressing this issue.In this paper,we propose a virtualization design based on FFT.This design can be a reference for on research on-board platform virtualization. virtualization;on-board platform;mobile satellite communication 摘要：关键词：Abstract:Key words:卫星移动通信星载平台应适应多种应用场景和传输体制 未来卫星移动通信星载平台应具备灵活的空/时/频资源调配能力基于快速傅里叶变换处理的虚拟化设计是提高星载平台综合利用 率的有效途径 卫 星移动通信系统具有覆盖区域广、受地形地貌影响小和不受 自然灾害影响等特点，非常适合偏远地区通信、特种行业应用、边海防防务、境外通信和重大灾害中的应急通信等应用[1-6]。卫星移动通信系统的这些优势对于中国显得尤为重要。首先，中国幅员辽阔，但地区发展不均衡，很多中西部地区由于人口密度低，并没有被地面移动通信网络所覆盖。第二，近年来中国突发事件与自然灾害频发，突发事件及灾情发生地 点往往由于地面网络设施的破坏不能进行有效的通信覆盖，从而影响事件处理和救灾抢险。第三，中国有广阔的领空和领海，而近年来与之相关的领土纷争愈演愈烈，因此加强这些区域的通信覆盖对于领土安全、保障边防公安正常执法、保护渔业与海上石油开采作业的安全运行都十分重要。另外，卫星移动通信可与地面系统相辅相成，共同构建天地互联一体的移动通信系统，逐步形成一个战略新兴高技术产业，并支持移动互联网乃至物联网这一新兴战略产业的发展，支持和推动国家经济社会的持续健康、和谐发展。 鉴于上述卫星移动通信系统对 中国的重要性，中国从“十二五”开始加大了卫星移动通信系统的研发力度，并在综合考虑技术储备、系统建设成本、社会经济效益及轨位资源等因素的基础上，确定了优先发展静止地球轨道（GEO ）卫星系统的战略。目前，中国正沿着“军民结合”的思路，开始第一代GEO 卫星移动通信系统的建设以及下一代GEO 卫星移动通信系统的关键技术攻关。 如上所述，卫星移动通信系统建立以后，将对中国各个方面的全面发展产生重要的推动作用。但是问题也随之而来，不同应用场景，如偏远地区民用覆盖、海上通信服务、航空通信服务、军队作战通信服务（包括 ZTE TECHNOLOGY JOURNAL 392015年4月第21卷第2期Apr.2015Vol.21No.2 中兴通讯技术
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