40085

ССС: геостационарные, низкие и средневысотные орбиты - принципы построения и их параметры

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В системах спутниковой связи ССС основными показателями определяющим размеры зоны обслуживания качество и энергетику радиолиний являются тип орбиты и ее характеристики. Системы использующие КА на GEO MEO и LEOорбитах Показатель Геостац средне низкие Высота орбиты км 36 000 500015 000 5002000 Количество КА в ОГ 3 812 4866 Зона покрытия одного КА угол радиовидимости 50 от поверхности Земли 34 2528 37 Время пребывания КА в зоне радиовидимости в сутки 24 ч 152 ч 1015 мин Задержка при передаче речи мс Региональная связь...

Русский

2013-10-15

18.08 KB

13 чел.

  1.  ССС: геостационарные, низкие и средневысотные орбиты - принципы построения и их параметры.

В зависимости от вида предоставляемых услуг ССС можно разделить на три

основных класса: речевой (радиотелефонной) связи, пакетной передачи данных

ППД; определения местоположения (координат) потребителей.

В системах спутниковой связи (ССС) основными показателями, определяющим размеры зоны обслуживания, качество и энергетику радиолиний, являются тип орбиты и ее характеристики.

Таблица 1. Системы, использующие КА на GEO-, MEO- и LEO-орбитах

Показатель

Геостац

средне

низкие

Высота орбиты, км

36 000

5000-15 000

500-2000

Количество КА в ОГ

3

8-12

48-66

Зона покрытия одного КА (угол радиовидимости 50), % от поверхности Земли

34

25-28

3-7

Время пребывания КА в зоне радиовидимости (в сутки)

24 ч

1,5-2 ч

10-15 мин

Задержка при передаче речи, мс

Региональная связь

500

100

50

Глобальная связь

600

300

200

Время переключения, мин

с одного спутника на другой

Не требуется

50

10

Геостационарная

Большинство существующих ССС используют наиболее выгодную для размещения спутников геостационарную орбиту, основными достоинствами которой являются возможность непрерывной круглосуточной связи в глобальной зоне обслуживания и практически полное отсутствие сдвига частоты, обусловленного доплеровским эффектом.

Геостационарные спутники, располагаясь на высоте примерно 36 тыс. км и двигаясь со скоростью вращения Земли, как бы "зависают" над определенной точкой земной поверхности, которая располагается на экваторе (так называемой подспутниковой точкой). В действительности положение геостационарного КА на орбите не является неизменным: он испытывает незначительный "дрейф" под воздействием ряда факторов, вызывающих деградацию орбиты.

Однако такие системы имеют ряд недостатков, главный из которых — задержка сигнала. Спутники на геостационарных орбитах оптимальны для систем радио- и телевизионного вещания, где задержки в 250 мс (в каждом направлении) не сказываются на качественных характеристиках сигналов. Системы радиотелефонной связи более чувствительны к задержкам, а поскольку суммарная задержка в системах данного класса составляет около 600 мс (с учетом времени обработки и коммутации в наземных сетях), даже современная техника эхоподавления не всегда позволяет обеспечить связь высокого качества.

К среднеорбитальным спутникам связи МЕО (Mean Earth Orbit) относятся КА с высотой орбиты 5—15 тыс. км. В среднеорбитальной группировке может находиться до 12 спутников, масса которых составляет до 1000кг.

При таких орбитах время видимости одного спутника-ретранслятора доходит до нескольких часов, что позволяет уменьшить количество спутников АО 10— 12 и, кроме того, увеличить углы, под которыми их «наблюдают» абонентские терминалы.

К факторам, способствующим развитию среднеорбитальной спутниковой системы, можно отнести то, что группировка КА находится между двумя разновысотными радиационными поясами естественного происхождения, что позволяет обеспечить большой срок эксплуатации (до 10 лет). Это очень важно, поскольку вывод спутника на сред не высотную орбиту значительно дороже, чем на низкую. В зависимости от высоты расположения группировки КА задержка распространения сигнала колеблется от 40 до 140 мс, но остается при этом незаметной для восприятия речи на слух. Для обеспечения надежной связи в большинстве регионов Земли достаточно сравнительно малого количества спутников — 9 (при увеличении их числа до 12 обеспечивается глобальное обслуживание).

Спутники на низких орбитах обладают значительными преимуществами перед другими КА по энергетическим характеристикам, но проигрывают им в продолжительности сеансов связи и времени активного существования КА. Если период обращения спутника составляет 100 мин, то в среднем 30% времени он находится на теневой стороне Земли. Аккумуляторные бортовые батареи испытывают приблизительно 5 тыс. циклов зарядки/разрядки в год, вследствие чего срок их службы, как правило, не превышает 5—8 лет.

Низкоорбитальные

Выбор диапазона высот от 700 до 2 тыс. км для низкоорбитальных систем неслучаен.

С одной стороны, на орбитах высотой менее 700 км плотность атмосферы относительно высока, что вызывает колебания эксцентриситета и деградацию орбиты (постепенное снижение высоты апогея). Кроме того, уменьшение высоты орбиты приводит к увеличению числа штатных маневров для сохранения заданной орбиты, а следовательно, к повышению расхода топлива.

С другой стороны, на орбитах выше 1,5 тыс. км, длительная работа электронной бортовой аппаратуры практически невозможна, если не использовать специальных методов защиты от радиационного излучения. Применение же этих методов ведет к существенному усложнению бортовой аппаратуры и увеличению массы КА.

Однако чем меньше высота орбиты, тем меньше мгновенная зона обслуживания, а следовательно, для глобального охвата требуется значительно большее количество спутников. Если низкоорбитальная система должна обеспечить глобальную связь с непрерывным обслуживанием, то необходимо, чтобы в орбитальную группировку входило не менее 48 КА. Период обращения спутника на этих орбитах составляет от 90 мин до 2 ч, а максимальное время пребывания КА в зоне радиовидимости не превышает 10—15 мин

В состав любого связного КА входят следующие элементы: центральный  процессор; радиоэлектронное  оборудование;  антенные  системы;  система  ориентации  и  стабилизации; двигательная  установка;  система  электропитания (аккумуляторы  и  солнечные  батареи). Наземный  сегмент  состоит  из  центра управления системой ЦУС, центра запуска КА, центра  управления  связью  и  шлюзовых станций ШС. ЦУС осуществляет слежение за КА, расчет их  координат,  сверку  и  коррекцию  времени, диагностику  работоспособности  бортовой аппаратуры, передачу служебной (командной) информации  и  т.д.  Данныефункции  управления  выполняются  на  основе телеметрической  информации,  поступающей  от  каждого  КА  орбитальной  группировки.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

10590. Фасады реконструируемых зданий с учетом новых теплозащитных и архитектурно-художественных свойств 2.26 MB
  Фасады реконструируемых зданий с учетом новых теплозащитных и архитектурнохудожественных свойств. Фасадные системы предназначены для использования в новом строительстве а также при капитальном ремонте и реконструкции существующих зданий в целях придания зданию со
10591. Космоцентризм. Античная философия 60.5 KB
  Античная философия: космоцентризм Античная философия возникла в греческих городах-государствах полисах на рубеже VII-VI вв. до н.э. Первая стадия досократовская VIIV вв. до н.э.. Представители: Милетская школа Гераклит Эфесский элейская школа Пифагор и его послед...
10592. Философия Возрождения: антропоцентризм (XV –XVI вв.) 50 KB
  Философия Возрождения: антропоцентризм XV XVI вв. С XV века происходят изменения в социально-экономической и духовной жизни Западной Европы. Она характеризуется возникновением мануфактур техническими открытиями и нововведениями самопрялка ткацкий станок водяное к...
10593. Немецкая классическая философия во второй половине XVIII века 56 KB
  Немецкая классическая философия В Германии во второй половине XVIII века сформировалось новое направление немецкая классическая философия. Ее представители: Кант дуалист Фихте субъективный идеалист Шеллинг объективный идеалист Гегель объективный идеали
10594. Отечественная философия XIX - начала XX веков 82.5 KB
  Отечественная философия XIX начала XX веков Русская философия начинает свое существование с XIX века. Основная тема которая на протяжении почти целого столетия занимала умы русской интеллигенции историческая судьба России ее прошлое настоящее и будущее ее историче...
10595. Предмет и цель математического моделирования 19.24 KB
  Предмет и цель математического моделирования. В развитии различных областей человеческой деятельности математика оказывала и оказывает существенное влияние. Ее роль складывалась исторически и зависела от двух факторов: степени развития математических понятий и ма
10596. Математическое моделирование системы индукционного нагрева 32.53 KB
  Математическое моделирование системы индукционного нагрева. Система индукционного нагрева представляет собой в общем случае источник питания индуктор нагреваемое тело и окружающую среду. Источник питания будь то генератор повышенной частоты тиристорный п...
10597. Тепловая задача. Основные положения. Критерии и числа подобия 67.46 KB
  Тепловая задача. Основные положения. Критерии и числа подобия В настоящее время существует немало как аналитических так и численных методов решения тепловых задач для тел цилиндрической и прямоугольной формы. В случае нагрева тел более сложной формы для решения п...
10598. Методы решения краевых задач. Метод разделения переменных (Метод Фурье) 119.66 KB
  Методы решения краевых задач. Метод разделения переменных Метод Фурье. Метод разделения переменных относится к классическим методам решения линейного дифференциального уравнения теплопроводности. При его применении вначале находится совокупность частных решений...