隨著全球海洋探測活動日益頻繁,從深遠海到陸基間利用衛(wèi)星通信實現數據中繼通信的信息速率要求越來越高。衛(wèi)星通信終端需要在惡劣的海洋動態(tài)環(huán)境下將水下載荷獲取的監(jiān)測數據實時回傳到岸基,目前不足10 kbps的通信速率已經滿足不了諸如圖像、視頻等觀測數據的傳輸需求。同時,復雜海況下衛(wèi)星通信終端面臨對星跟蹤困難的問題,傳統(tǒng)“動中通”無法滿足高動態(tài)下的衛(wèi)星快速跟蹤需求。因此,探究海上高速率衛(wèi)星通信終端系統(tǒng)和海上衛(wèi)星快速捕獲跟蹤技術對我國海洋探測具有重大意義。本文主要開展應用于海上浮標的高速率衛(wèi)星通信終端的關鍵技術研究,包括高靈敏度低中頻接收機、快速組合導航、高精度衛(wèi)星載波閉環(huán)跟蹤、擴頻信號快速捕獲等技術。論文主要工作和創(chuàng)新點如下:1.用于海上浮標的高速率衛(wèi)星中繼通信技術研究。首先,針對海上浮標高速率通信需求,綜合考慮衛(wèi)星通信鏈路資源、通信體制、鏈路預算,分別基于我國中繼衛(wèi)星和天通一號衛(wèi)星鏈路資源設計了輕小型化衛(wèi)星通信終端系統(tǒng)。該終端在國內首次實現海上浮標→空中衛(wèi)星→地面岸基間2 Mbps的高速率數據傳輸。其次,為實現終端的輕小型化,提出了一種零中頻結構的高靈敏度低中頻接收機設計思路,采用射頻和數字自... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心)北京市

【文章頁數】：151 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

StarCCM+中浮標運動狀態(tài)仿真模型

第1章緒論11成為全球氣候觀測系統(tǒng)（GCOS）、全球大洋觀測系統(tǒng)（GOOS）、全球氣候變異與觀測試驗（CLIVAR）和全球海洋資料同化試驗（GODAE）等大型國際觀測和研究計劃的重要組成部分[93-96]。美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的國家資料浮標中心（NationalDataBuoyCenter，NDBC）管理的海洋浮標遍布全球，如圖1.2所示，共1423個。其中，遠海海嘯監(jiān)測浮標、TAO浮標、表面浮標等配裝了基于Iridium系統(tǒng)的L波段通信終端Motorola9522B，可實現海上觀測載體和岸站間2.4kbps的數據傳輸[97]。同時，中國海洋研究所與美國西北太平洋國家實驗室研制的定時通信浮標（TimedCommunicationBuoySystem，TCBS）也采用了9522B衛(wèi)星通信終端。9522B通信終端尺寸約為244mm*83mm*36mm，重量為420g，發(fā)射功率可達7W時。此外，美國海軍的潛艇裝備AN/BRA-34s使用L波段中繼衛(wèi)星能實現128kbps~8Mbps的數據通信。圖1.22020年NDBC浮標全球分布圖Figure1.2GlobaldistributionmapoofNDBCbuoyin2020法國的部分海洋觀測浮標則安裝了基于Argos衛(wèi)星的VHF波段中繼通信終端，實現海上載體和岸基站間4.8~9.6kbps碼速率的數據通信任務等。荷蘭Datawell公司的波浪騎士浮標可按需選擇Argos、Orbcomm或Iridium通信終端。Argos通信終端能為大多數長期系泊浮標每天回傳幾千字節(jié)的觀測數據。加拿大AXYS公司的TRIAXYS浮標使用Inmarsat和Iridium衛(wèi)星通信終端。加拿大

第1章緒論12SYDIF環(huán)境觀測浮標采用L波段銥星中繼通信終端實現4.8kbps數據傳輸。上述浮標外觀如圖1.3所示。圖1.3NOAA表面浮標（左）、波浪騎士浮標（中）和TRIAXYS浮標（右）Figure1.3NOAAsurfacebuoy(left),waveriderbuoy(middle)andTRIAXYSbuoy(right)上述各種浮標端通信終端均采用全向天線。（2）船載端衛(wèi)星通信終端船載衛(wèi)星通信終端主要包括集成天線、伺服機構、功率放大器、低噪聲放大器和雙工器的甲板上單元（ADE），甲板下單元（BDE）及同軸電纜。Inmarsat通信終端可以同時支持高速數據傳輸和和話音通話兩種業(yè)務，典型的有Thrane&Thrane公司研制的BGAN便攜終端Explorer527和移動船載終端Sailor500，以及Glocom公司研制的螺旋天線移動船載終端GX-9。上述衛(wèi)星通信終端具體參數如表1.7所示，對應的外觀如圖1.4所示。其中，基于銥星二代系統(tǒng)的Sailor4300通信終端是L波段衛(wèi)星通信性能和可靠性的巔峰，是一套功能全面、內置語音和數據功能的海上專用寬帶終端。表1.7船載衛(wèi)星通信終端參數指標Table1.7Parametersofshipbornesatellitecommunicationterminal特性參數Explorer527Sailor500GX-9Sailor4300衛(wèi)星資源InmarsatInmarsatInmarsat銥星

【參考文獻】：
期刊論文
[1]傳統(tǒng)組合導航中的實用Kalman濾波技術評述[J]. 嚴恭敏,鄧瑀.  導航定位與授時. 2020(02)
[2]北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)應用產業(yè)化發(fā)展探討[J]. 張正烜,高亢,郭廣闊,柴偉平.  衛(wèi)星應用. 2019(11)
[3]一種應用于海上浮標的衛(wèi)星中繼通信終端[J]. 饒浩,張巖,張津舟,王錚勐,梁顯鋒,安軍社.  電訊技術. 2019(10)
[4]浮標基海洋觀測系統(tǒng)研究進展[J]. 張少偉,楊文才,辛永智,王瑞星,李晨.  科學通報. 2019(Z2)
[5]海上無線通信中的衛(wèi)星通信應用和發(fā)展前景[J]. 任嘉慧.  中國新通信. 2019(16)
[6]北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的現狀及發(fā)展前景分析[J]. 蘇相琴.  廣西廣播電視大學學報. 2019(03)
[7]Vertical-cavity surface-emitting lasers for data communication and sensing[J]. ANJIN LIU,PHILIP WOLF,JAMES A.LOTT,DIETER BIMBERG.  Photonics Research. 2019(02)
[8]海洋與臺風相互作用研究進展[J]. 周磊,陳大可,雷小途,王偉,王桂華,韓桂軍.  科學通報. 2019(01)
[9]衛(wèi)星通信在海上平臺的普及應用[J]. 邱楓.  數字技術與應用. 2018(12)
[10]衛(wèi)星導航在精確制導武器中的應用與研究[J]. 韓偉,雷紅波,張哲,周維.  飛航導彈. 2018(12)

博士論文
[1]GPS/MIMU深組合技術研究[D]. 苗志勇.哈爾濱工程大學 2016
[2]北斗軟件接收機及慣性/衛(wèi)星超緊組合導航關鍵技術研究[D]. 謝非.南京航空航天大學 2014
[3]GNSS/INS深組合導航理論與方法研究[D]. 陳坡.解放軍信息工程大學 2013
[4]GPS/SINS超緊密組合導航系統(tǒng)的關鍵技術研究[D]. 張濤.哈爾濱工程大學 2010
[5]北斗/微慣導組合導航方法研究[D]. 何曉峰.國防科學技術大學 2009

碩士論文
[1]基于矢量跟蹤的GNSS/INS深組合關鍵技術研究[D]. 李明玉.中國運載火箭技術研究院 2019
[2]基于嵌入式的智能車載終端研究與實現[D]. 張正陽.北京交通大學 2019
[3]車載“動中通”伺服控制系統(tǒng)的研究與設計[D]. 王垚.北華航天工業(yè)學院 2019
[4]MIMU/GNSS組合導航硬件平臺的設計與實現[D]. 鄒明峰.哈爾濱工程大學 2019
[5]基于銥星通信的海洋環(huán)境觀測數據傳輸系統(tǒng)的設計與實現[D]. 單海艷.國家海洋局第一海洋研究所 2018
[6]衛(wèi)星地面應用系統(tǒng)集成測試環(huán)境及測試方法研究[D]. 常立新.電子科技大學 2017
[7]浮標衛(wèi)星通信系統(tǒng)關鍵技術研究與實現[D]. 唐超.國防科學技術大學 2016
[8]機載衛(wèi)星天線自動跟蹤系統(tǒng)控制技術研究[D]. 范強.北京理工大學 2016
[9]一種新型低軌衛(wèi)星跟蹤測角控制系統(tǒng)設計[D]. 蔣金冰.南京郵電大學 2014
[10]車載“動中通”衛(wèi)星通信地球站伺服控制系統(tǒng)的研究與設計[D]. 梁佰祥.南京郵電大學 2012



本文編號：3403100