|
跟踪和数据中继卫星系统(TDRSS)
跟踪和数据中继卫星系统(TDRSS)进一步扩大了卫星通信的应用范围,使卫星通信由作为地面远距离通信的一种主要手段扩大为各种空间飞行器与地球站之间中继通信的一种新手段。跟踪和数据中继卫星相当于把低面上的测控站移到了中继卫星相当于把地面上的测控站移到了35786Km高度的地球静止轨道,一颗卫星可观测到大部分在近地空域内飞行航天器,两颗卫星组网可基本覆盖整个中、低轨道空域。为此,两颗TDRS卫星和地面上单个测控终端站所组成的TDRSS系统,可以取代配置在世界各地由许多测控站构成的航天测控网。
卫星导航定位系统
卫星无线电定位业务是地面物体通过无线电和卫星沟通进行测距或测速,计算出自己在地球上的位置,根据位置坐标及其它变化的信息,判断自己的航向。卫星定位系统的出现,解决了大范围、全球性、高精度和快速定位的问题。
1960年,美国为海军建立了子午仪(Transit)导航系统,利用单星多普勒频率测量定位原理,定位一次需要的测量为2分钟以上。定位精度对运动舰船为200m至80m;而对固定点可达100m至0.1m。在六七十年代,子午仪导航系统不仅在舰船上被普遍应用,同时也用于陆地上基点的坐标测定,但是该系统定位次数较少,确定一次需要时间太长,不能适应快速运动的目标(如飞机),定位精度尚需提高。
1978年,美国开始实施导航星全球定位系统(GPS),它是一种以卫星为基础的无线电导航系统,空间段由18-24颗分布于高度为20200km的6个轨道面的卫星组成。卫星运行周期为11小时58分,卫星辐射F1(1575.4MHz)及F2(1277.6MHz)两个频率。信号采用码分多址。卫星靠伪随机码共分,F1调制民用粗(CA)码及军用精(P)码;F2只调制精码。粗码容易捕获,定位精度30m。目前对非授权用户施加有人为干扰(SA)技术,精度下降为100m。精码另行加保密(AS)技术,精度高,且可用双频解电离层传播误差(约几米),定位精度达1m。粗码帮助精码捕获,使捕获时间缩短为2s。
全球各地的用户随时可见4颗以上的卫星,捕获星上发出的CA码,计算自己的位置,定位时间短、精度高。GPS星上有准确时钟,可同时用于定时和时间同步。但GPS主要为军方使用,精码度分严格保密。GPS于1994年3月9日正式建成。系统建成后美国政府许诺10年内取消SA干扰。
俄罗斯(前苏联)1982年2月正式向国际电信联盟提交通知书,宣称GLONASS系统将于同年5月开始部署。其宗旨是为全世界范围内的飞机提供无线电导航,也可供国内的船只导航。GLONASS的24颗卫星分布在轨道高度为19100km的三个轨道面上,卫星运行周期为11小时15分钟。卫星发射F1及F2只调制精码。粗码容易捕获,定位精度30m,没有施加人为干扰(SA)技术。
GPS和GLONASS的广泛应用证明了卫星导航技术成熟和可行。但各国民间用户对依靠某一个国家军方控制的导航系统(不论GPS或者GLONASS)总是不放心,因此国际民航组织设计了一种分三步走的方案设想--第一步先使用GPS或GLONASS,或GPS+GLONASS;第二步由民间筹建GPS/GLONASS的广域增强系统(WAAS)或区域性增强系统(RAAS);第三步由民间增发多国或国际控制的导航卫星。
这种称为GNSS发展的“体制进程”,是在承认GPS和GLONASS已经存在的前提下,首先把GPS和GLONASS作为主体使用,然后逐步增加民间成分,在增发民间卫星的基础上逐渐减少对某一国军方控制系统的依赖,最终试图实现一个民间化,国际化的GNSS星座。实际上这是一种国与国之间协调,军用民间之间协调、全球性政策缓冲和国际谅解基础上实用的可行办法。
但是这个方案遭到美国国防部的指责。于是,美联邦航空局(FAA)提出WAAS,但WAAS给美国和国际安全带来威胁。后来,美国国防部表示“暂时同意按计划实施WAAS,但WAAS能否投入使用取决于该系统的试验结果和政府、军队高层部门和评估意见”。此外,国防部还保留根据试验结果在战时或在特定地域对WAAS信号进行干扰的权利。
欧盟目前在卫星导航领域的作用只限于参与欧洲静止轨道重复覆盖导航系统(EGNOS)的新计划。打算在两颗Inmarsat-3卫星中租用其导航设备包,作为GPS和GLONASS定位信息的备份信号,以提供额外的可信度。
中国的卫星导航定位系统(北斗一号)具有将通信与导航结合在一起的能力,它是采用两颗位于80°E和140°E地球静止轨道卫星双向测距加数字化高程地图定位,并可双向数据报文通信,系统自含差分定位功能,以提高导航定位精度。用户机与卫星间上下行信号用国际电联规定的卫星无线电测定业务标准(RDSS)L/S频段,卫星到中心站链路用标准C频段。其服务范围包括我国大陆及东南海域,属区域性系统,可以发展成为准全球性系统(用六颗卫星)。这个系统的投资比较少,适合我国当前经济能力和各有关方面的需求,在需要导航定位与移动数据通信相结合的场合更是有的放矢。北斗导航定位系统比GPS、GLONASS多了一个数据通信的功能,所以它的用途要宽广很多。
对地观测卫星系统
卫星对地观测技术是一种信息技术,自1959年美国水手号飞船的宇航员用手持相机在空间轨道上对地球拍摄 |
|