主頁（http://www.130131.com）：動中通：移動中的衛(wèi)星地面站通信系統(tǒng)

衛(wèi)星“動中通”是新興概念，美國稱“Satcom on the move” 這一概念不是傳統(tǒng)意義上的衛(wèi)星移動通信業(yè)務(wù)（MSS），因?yàn)閲�際電聯(lián)（ITU）早有定義，將衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)分為兩類，一類是衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)（FSS）另一類是衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)（MSS），并且劃分了各自通信使用的衛(wèi)星頻段。

簡介

根據(jù)傳統(tǒng)定義，現(xiàn)在所說的衛(wèi)星“動中通”是無法簡單的歸屬在FSS 或MSS下面的，原因在于，F(xiàn)SS使用的頻率是C、Ku、Ka等，特點(diǎn)是傳輸帶寬大傳輸速率高固定通信傳輸視頻等寬帶信息；MSS使用的頻率是L、S頻段的，特點(diǎn)是傳輸帶寬小傳輸速率低可移動通信傳輸語音數(shù)據(jù)等窄帶信息；而現(xiàn)在的衛(wèi)星“動中通"是為了滿足用戶通過衛(wèi)星在動態(tài)移動中傳輸寬帶視頻信息的需求產(chǎn)生的新應(yīng)用，使用固定軌道衛(wèi)星的Ku頻段進(jìn)行移動通信傳輸寬帶視頻信息，綜合了FSS和MSS的優(yōu)勢的一種新業(yè)務(wù)應(yīng)用。

動中通是“移動中的衛(wèi)星地面站通信系統(tǒng)”的簡稱。通過動中通系統(tǒng)，車輛、輪船、飛機(jī)等移動的載體在運(yùn)動過程中可實(shí)時跟蹤衛(wèi)星等平臺，不間斷地傳遞語音、數(shù)據(jù)、圖像等多媒體信息，可滿足各種軍民用應(yīng)急通信和移動條件下的多媒體通信的需要。 　動中通系統(tǒng)很好地解決了各種車輛、輪船等移動載體在運(yùn)動中通過地球同步衛(wèi)星，實(shí)時不斷地傳遞語音、數(shù)據(jù)、高清晰的動態(tài)視頻圖像、傳真等多媒體信息的難關(guān)，是通信領(lǐng)域的一次重大的突破，是當(dāng)前衛(wèi)星通信領(lǐng)域需求旺盛、發(fā)展迅速的應(yīng)用領(lǐng)域，在軍民兩個領(lǐng)域都有極為廣泛的發(fā)展前景。

2系統(tǒng)構(gòu)成

“動中通”是由衛(wèi)星自動跟蹤系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)兩部分組成。

3跟蹤系統(tǒng)

衛(wèi)星自動跟蹤系統(tǒng)是用以保證衛(wèi)星發(fā)射天線在車體運(yùn)動時對衛(wèi)星的準(zhǔn)確指向。其主要設(shè)備有：

(1)天線座，采用卸載和儲力方式減小天線傳動時的負(fù)載慣量。

(2)伺服，采用位置環(huán)或速度環(huán)控制方式，使用模擬硬件提高電路響應(yīng)速度，減小伺服 跟蹤系統(tǒng)的動態(tài)滯后誤差。

(3)數(shù)據(jù)處理，使用專用的數(shù)學(xué)解算平臺，對誤差信號、載體的動態(tài)信號進(jìn)行處理，解算出天線的控制信號。

(4)載體測量，使用捷聯(lián)慣導(dǎo)測量組合測量出載體的變化量，使其反應(yīng)在天線跟蹤上。其中，激光陀螺是在光學(xué)干涉原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型導(dǎo)航儀器，成為新一代捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)理想的主要部件，用于對所設(shè)想的物體精確定位。石英撓性擺式加速度計是由熔融石英制成的敏感元件，撓性擺式結(jié)構(gòu)裝有一個反饋放大器和一個溫度傳感器，用于測量沿載體一個軸的線加速度。光纖陀螺三軸慣測組合由三個光纖陀螺儀和三個石英撓性擺式加速度計組成，可以實(shí)時地輸出載體的角速度、線加速度、線速度等數(shù)據(jù)，具有對準(zhǔn)、導(dǎo)航和航向姿態(tài)參考基準(zhǔn)等多種工作方式，用于移動載體的組合導(dǎo)航和定位，同時為隨動天線的機(jī)械操控裝置提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。主要性能：加表精度 1×10-4g；光纖陀螺精度(漂移穩(wěn)定性)≤1°/h；標(biāo)度固形線性度≤5×10-4。

4通信系統(tǒng)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)的作用是使電視信號上行傳輸?shù)叫l(wèi)星，并由轉(zhuǎn)發(fā)器下行傳送到地面衛(wèi)星接收裝置。其主要設(shè)備有：編/解碼器、調(diào)制/解調(diào)器、上/下變頻器、高功率放大器、雙工器和低噪聲放大器。

5工作原理

載體在移動過程中，由于其姿態(tài)和地理位置發(fā)生變化，會引起原對準(zhǔn)衛(wèi)星天線偏離衛(wèi)星，使通信中斷，因此必須對載體的這些變化進(jìn)行隔離，使天線不受影響并始終對準(zhǔn)衛(wèi)星。這就是天線穩(wěn)定系統(tǒng)要解決的主要問題，也是移動載體進(jìn)行不間斷衛(wèi)星通信的前提。

“動中通”自動跟蹤系統(tǒng)是在初始靜態(tài)情況下，由GPS、經(jīng)緯儀、捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)測量出航向角、載體所在位置的經(jīng)度和緯度及相對水平面的初始角，然后根據(jù)其姿態(tài)及地理位置、衛(wèi)星經(jīng)度自動確定以水平面為基準(zhǔn)的天線仰角，在保持仰角對水平面不變的前提下轉(zhuǎn)動方位，并以信號極大值方式自動對準(zhǔn)衛(wèi)星。在載體運(yùn)動過程中，測量出載體姿態(tài)的變化，通過數(shù)學(xué)平臺的運(yùn)算，變換為天線的誤差角，通過伺服機(jī)構(gòu)調(diào)整天線方位角、俯仰角、極化角，保證載體在變化過程中天線對星在規(guī)定范圍內(nèi)，使衛(wèi)星發(fā)射天線在載體運(yùn)動中實(shí)時跟蹤地球同步衛(wèi)星。該系統(tǒng)跟蹤方式有自跟蹤和慣導(dǎo)跟蹤兩種。自跟蹤是依靠衛(wèi)星信標(biāo)進(jìn)行天線閉環(huán)伺服跟蹤；慣導(dǎo)跟蹤是利用陀螺慣導(dǎo)組合敏感載體的變化進(jìn)行天線跟蹤。這兩種跟蹤可根據(jù)現(xiàn)場情況自動切換。當(dāng)系統(tǒng)對星完畢轉(zhuǎn)入自動跟蹤后，以自跟蹤方式工作；與此同時，慣導(dǎo)系統(tǒng)也進(jìn)入工作狀態(tài)，并不斷輸出天線極化、方位和俯仰等數(shù)據(jù)。當(dāng)由于遮擋或其它原因引起天線信標(biāo)信號中斷時，系統(tǒng)自動切換到慣導(dǎo)跟蹤方式。同時，利用先進(jìn)的移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳輸廣播電視信號，達(dá)到現(xiàn)場轉(zhuǎn)播效果。

“動中通”車能在20～100km/h的行駛速度下通過衛(wèi)星雙向傳送數(shù)字電視信號，保障運(yùn)動載體在移動過程中不間斷進(jìn)行寬帶多媒體衛(wèi)星通信。各級路面載體最大行駛速度見附表。

6系統(tǒng)特點(diǎn)

“動中通”在直播中有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)在轉(zhuǎn)播過程中采用自主跟蹤方式跟蹤衛(wèi)星，充分利用了衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)域大、抗干擾能力強(qiáng)、線路穩(wěn)定的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、點(diǎn)對主站移動衛(wèi)星的通信；

(2)“動中通”車具有靈活、機(jī)動的轉(zhuǎn)播特點(diǎn)，能確�？焖佟�實(shí)時的靜態(tài)和動態(tài)現(xiàn)場直播；

(3)自動重捕時間短，駛出通信盲區(qū)后能快速恢復(fù)通信；

(4)與OFDM“無方向”移動微波設(shè)備相比，“動中通”車無需收、發(fā)設(shè)備操作人員在惡劣環(huán)境條件下工作，節(jié)約了人力、物力，而且減小了電磁輻射污染；

(5)信號傳輸過程的節(jié)點(diǎn)減少，提高了轉(zhuǎn)播質(zhì)量和可靠性；

(6)能降低大范圍、復(fù)雜場景直播過程的運(yùn)行成本。

然而，受目前技術(shù)的限制，“動中通”仍存在一些不足，主要是：

(1)在轉(zhuǎn)播環(huán)境比較復(fù)雜(建筑物太高、太多，橋梁、山區(qū)等)的情況下，會出現(xiàn)信號中斷現(xiàn)象；

(2)用兩輛“動中通”車傳送不同電視圖像信號，在圖像播出時不易做到無閃點(diǎn)連接(兩車同時遇到閃點(diǎn))；

(3)“動中通”車與移動信號采集車之間信號傳輸不易(兩車的方向、位置在不斷變化)。

7注意事項

實(shí)際中，天線的選型比較重要。直徑大的天線各種參數(shù)指標(biāo)高，對信號的傳輸有利；直徑小的天線運(yùn)動慣量小，易于提高機(jī)械操控的精度。綜合來看，以目前的技術(shù)水平，用1.2m的Ku天線是比較合適的。

因?yàn)榘l(fā)射天線對衛(wèi)星是有指向誤差的，對于1.2m的Ku天線，載體在運(yùn)動中跟蹤天線的設(shè)定誤差要小于0.1°。另外，饋源也要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)跟蹤，垂直和水平極化隔離度要大于30dB，才能在不干擾其它轉(zhuǎn)發(fā)器的情況下保證有效的發(fā)射功率。

由于受空中各種攝動力的影響，衛(wèi)星的位置在不斷地漂移，其姿態(tài)也在細(xì)微地改變，這些都會加大指向誤差。因此，檢測衛(wèi)星信標(biāo)信號的變化，對精確跟蹤衛(wèi)星會有很大的幫助。

由于在實(shí)際轉(zhuǎn)播中不能限制載體運(yùn)動(方向、位置、速度、旋轉(zhuǎn)的變化)，所以信號要 通過一個高頻滑環(huán)輸送到“饋源”上。高頻滑環(huán)的質(zhì)量將直接影響到發(fā)射信號質(zhì)量，因而必需選擇高質(zhì)量的高頻滑環(huán)。<BR>由于發(fā)送信號的衛(wèi)星天線在車內(nèi)的工作狀態(tài)是三維運(yùn)動的，信號是通過高功放放大后，經(jīng)過軟波導(dǎo)輸送到天線饋源上發(fā)送出去的。所以，為了提高發(fā)射效率，軟波導(dǎo)不能太長，高功放必須安裝在天線的基座上隨天線一起運(yùn)動。這就要求高功率放大器必須具有良好的抗震動性能、體積盡量小、重量盡量輕，只有使用全固態(tài)高功放才能滿足這一要求。

為了在轉(zhuǎn)播體育節(jié)目中達(dá)到廣播級電視運(yùn)動圖像質(zhì)量，衛(wèi)星信號傳輸速率需約6Mb/s。從實(shí)際測試效果上看，除存在暫短的衛(wèi)星鏈路遮擋(天線與衛(wèi)星之間有物體遮擋)外，在一級公路上以70km/h行駛時，移動車可以準(zhǔn)確而不間斷地發(fā)送信號，圖像主觀質(zhì)量評價優(yōu)于3級。

“動中通”車用于直播會遇到暫短鏈路遮擋問題，所以轉(zhuǎn)播方案中要著重考慮彌補(bǔ)措施。因?yàn)?ldquo;動中通”能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對多點(diǎn)的衛(wèi)星通信，所以要預(yù)先設(shè)計，當(dāng)某一顆星被遮擋時，發(fā)射天線應(yīng)快速鎖定另一顆星。當(dāng)然，直播時最好有兩輛“動中通”車同時提供信號，再加上其它素材畫面的實(shí)時插入，從而做到有效畫面的無縫連接，提高轉(zhuǎn)播質(zhì)量。

“動中通”技術(shù)運(yùn)用于廣播電視轉(zhuǎn)播具有明顯的優(yōu)勢：機(jī)動靈活，技術(shù)環(huán)節(jié)少，覆蓋面積大；它可以降低直播系統(tǒng)的復(fù)雜性；提高直播技術(shù)的可靠性和安全性；節(jié)省直播過程的運(yùn)行費(fèi)用。經(jīng)過不斷地改進(jìn)、探索和實(shí)踐，“動中通”技術(shù)將會更好運(yùn)用于現(xiàn)場轉(zhuǎn)播，更快捷地為廣大觀眾提供更生動的電視畫面。