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(xiàn)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)實時回傳到岸基,目前不足10 kbps的通信速率已經(jīng)滿足不了諸如圖像、視頻等觀測數(shù)據(jù)的傳輸需求。同時,復(fù)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(shù)對我國海洋探測具有重大意義。本文主要開展應(yīng)用于海上浮標(biāo)的高速率衛(wèi)星通信終端的關(guān)鍵技術(shù)研究,包括高靈敏度低中頻接收機、快速組合導(dǎo)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(shù)。論文主要工作和創(chuàng)新點如下:1.用于海上浮標(biāo)的高速率衛(wèi)星中繼通信技術(shù)研究。首先,針對海上浮標(biāo)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(yù)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(shè)計了輕小型化衛(wèi)星通信終端系統(tǒng)。該終端在國內(nèi)首次實現(xiàn)海上浮標(biāo)→空中衛(wèi)星→地面岸基間2 Mbps的高速率數(shù)據(jù)傳輸。其次,為實現(xiàn)終端的輕小型化,提出了一種零中頻結(jié)構(gòu)的高靈敏度低中頻接收機設(shè)計思路,采用射頻和數(shù)字自... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心)北京市

【文章頁數(shù)】：151 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

StarCCM+中浮標(biāo)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(biāo)中心（NationalDataBuoyCenter，NDBC）管理的海洋浮標(biāo)遍布全球，如圖1.2所示，共1423個。其中，遠海海嘯監(jiān)測浮標(biāo)、TAO浮標(biāo)、表面浮標(biāo)等配裝了基于Iridium系統(tǒng)的L波段通信終端Motorola9522B，可實現(xiàn)海上觀測載體和岸站間2.4kbps的數(shù)據(jù)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(biāo)（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(xiàn)128kbps~8Mbps的數(shù)據(jù)通信。圖1.22020年NDBC浮標(biāo)全球分布圖Figure1.2GlobaldistributionmapoofNDBCbuoyin2020法國的部分海洋觀測浮標(biāo)則安裝了基于Argos衛(wèi)星的VHF波段中繼通信終端，實現(xiàn)海上載體和岸基站間4.8~9.6kbps碼速率的數(shù)據(jù)通信任務(wù)等。荷蘭Datawell公司的波浪騎士浮標(biāo)可按需選擇Argos、Orbcomm或Iridium通信終端。Argos通信終端能為大多數(shù)長期系泊浮標(biāo)每天回傳幾千字節(jié)的觀測數(shù)據(jù)。加拿大AXYS公司的TRIAXYS浮標(biāo)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(biāo)采用L波段銥星中繼通信終端實現(xiàn)4.8kbps數(shù)據(jù)傳輸。上述浮標(biāo)外觀如圖1.3所示。圖1.3NOAA表面浮標(biāo)（左）、波浪騎士浮標(biāo)（中）和TRIAXYS浮標(biāo)（右）Figure1.3NOAAsurfacebuoy(left),waveriderbuoy(middle)andTRIAXYSbuoy(right)上述各種浮標(biāo)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(gòu)、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(shù)據(jù)傳輸和和話音通話兩種業(yè)務(wù)，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(shù)如表1.7所示，對應(yīng)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(nèi)置語音和數(shù)據(jù)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(shù)指標(biāo)Table1.7Parametersofshipbornesatellitecommunicationterminal特性參數(shù)Explorer527Sailor500GX-9Sailor4300衛(wèi)星資源InmarsatInmarsatInmarsat銥星

【參考文獻】：
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本文編號：3403100