衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信
利用人造衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制編碼字母、數(shù)字、符號以及數(shù)字化聲音、圖像信息的遠(yuǎn)距離傳輸、交換和處理,又稱衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸。在衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸中,處于環(huán)繞地球軌道上的衛(wèi)星作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊欢耍òl(fā)送端、接收端或中繼站),能與地面直接進(jìn)行無線電通信的覆蓋面很大。因此衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸是實(shí)現(xiàn)地球上遠(yuǎn)距離信息傳輸、處理的有力手段。
衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞娇煞?4類:
①利用通信衛(wèi)星作為中繼站實(shí)現(xiàn)地球上點(diǎn)與點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸,稱為衛(wèi)星通信。這是用得最多的衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸方式。處于同步軌道上的通信衛(wèi)星大約能覆蓋地球表面的40%,使覆蓋區(qū)內(nèi)的任何地面、海上、空中的通信站都能同時(shí)相互通信。在赤道上空的同步軌道上等間隔地分布 3顆靜止衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)除兩極部分地區(qū)外的全球通信。高緯度地區(qū)還采用大傾角、遠(yuǎn)地點(diǎn)達(dá) 4萬公里的大橢圓軌道通信衛(wèi)星。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星部分和通信站組成。衛(wèi)星部分還包括處于地面的衛(wèi)星測控站,用于控制衛(wèi)星相對地球靜止不動(dòng),以簡化通信站的天線跟蹤系統(tǒng)。對通信衛(wèi)星的姿態(tài)須進(jìn)行較精確的控制,以保證天線波束始終對準(zhǔn)覆蓋區(qū)。實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)發(fā)(即由甲地通信站把信號發(fā)往衛(wèi)星,再由衛(wèi)星發(fā)向乙地通信站,實(shí)現(xiàn)甲乙兩地的通信)的關(guān)鍵設(shè)備是轉(zhuǎn)發(fā)器,多采用行波管功率放大器。衛(wèi)星通信的主要發(fā)展趨勢是采用頻率復(fù)用技術(shù)、引入更高頻段和發(fā)展衛(wèi)星上的信息處理技術(shù)。通信衛(wèi)星可以傳輸電話、電報(bào)、傳真、數(shù)據(jù)和圖像,廣泛用于國際、國內(nèi)或區(qū)域通信、軍用通信、海事通信和電視廣播以及航天器的跟蹤和數(shù)據(jù)中繼等方面。到80年代初期,衛(wèi)星通信已承擔(dān)三分之二的洲際通信業(yè)務(wù)和幾乎全部的洲際電視傳輸。
②將衛(wèi)星感測到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)降孛?,包括衛(wèi)星遙測和衛(wèi)星遙感。衛(wèi)星遙測是將衛(wèi)星及其內(nèi)部主要的工作狀態(tài)、性能參數(shù)實(shí)時(shí)或延時(shí)地發(fā)射到地面的技術(shù)。各種科學(xué)衛(wèi)星、技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星和應(yīng)用衛(wèi)星都向地面發(fā)射遙測數(shù)據(jù),以便地面上及時(shí)了解衛(wèi)星工作情況。衛(wèi)星遙感是將裝在衛(wèi)星上的遙感裝置和觀測儀器所獲取的信息傳輸?shù)降孛娼邮拯c(diǎn)的技術(shù)。氣象衛(wèi)星用遙感器探測地球大氣的氣象要素和天氣數(shù)據(jù);天文衛(wèi)星用科學(xué)儀器觀測宇宙天體和其他空間物體;資源衛(wèi)星用遙感器獲得地球資源的圖像信息;偵察衛(wèi)星利用光電遙感器或無線電接收機(jī)搜集地面、海洋或空中目標(biāo)的情報(bào)。
③地面測控站向衛(wèi)星發(fā)送指令信息的數(shù)據(jù)傳輸,又稱衛(wèi)星遙控。一般衛(wèi)星都需通過無線電多路信道向其傳輸控制信息,用以控制衛(wèi)星的工作狀態(tài)和參數(shù)變化,保證衛(wèi)星按地面要求工作。
④各類航天器經(jīng)過數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星與地面之間的數(shù)據(jù)傳輸。處于地球靜止軌道上的跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)地球站對中、低軌道航天器的跟蹤、遙控信息,同時(shí)又實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)人造衛(wèi)星、航天飛機(jī)、載人飛船和空間站等各類航天器發(fā)回地面的遙測、遙感和通信的數(shù)據(jù)。
衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)是:
傳輸距離遠(yuǎn)、通信容量大、質(zhì)量好、可靠性高、靈活機(jī)動(dòng)。它不受地理和氣候條件限制,只要在衛(wèi)星天線波束覆蓋區(qū)內(nèi)設(shè)站,即可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信通常以計(jì)算機(jī)為中心,通過衛(wèi)星線路與遠(yuǎn)程終端直接相連形成聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。遠(yuǎn)程終端所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能及時(shí)地傳輸?shù)街醒胩幚頇C(jī)處理,處理后的結(jié)果又能立即返回遠(yuǎn)程終端。衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與地面數(shù)據(jù)通信網(wǎng)連接,即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)國家或世界范圍的聯(lián)網(wǎng)。如果各個(gè)點(diǎn)都裝有計(jì)算機(jī),并與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)結(jié)合到計(jì)算機(jī)網(wǎng),則各點(diǎn)可以使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信在高密度的大容量干線通信方面面臨著激光光纖電纜通信的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。后者光波波長短,頻帶極寬,具有通信容量更大的優(yōu)勢。但與光纖電纜通信相比,衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信仍具有地理上不受限制、通信距離遠(yuǎn)和分配靈活等優(yōu)勢。