卫星地面应用系统

卫星地面应用系统（精选10篇）

卫星地面应用系统 篇1

0引言

随着遥感技术在气象、灾害、地质勘探和军事上的广泛应用, 卫星地面系统的管理日趋复杂。随着卫星数量和应用需求的增多, 遥感卫星地面系统的规模在不断扩大, 担负的任务越来越重。卫星地面系统由多个分系统组成, 这些分系统负责管理不同的业务, 分系统之间需要信息交互与共享。可是由于这些应用系统相互独立运行, 使得它们之间无法进行充分的信息交流和共享, 导致了众多的信息被封闭在相互独立的应用系统中。在系统之间建立有效的流程管理, 即使它们之间建立起可供数据交流和应用沟通的平台, 构建跨系统、跨平台、跨部门的无缝隙连接。

1遥感卫星地面系统的流程管理

遥感卫星地面系统通过各种业务流程, 如跟踪任务的下发、图像的传输、与中继系统的信息交互、向需求部门提供产品和服务等流程, 来实现其日常业务运行, 这样一来, 地面系统会有大量动态的、分布式的业务需要处理。因此, 业务流程管理技术是优化业务流程、提高流程管理的灵活性、更好地整合地面系统内部和外部资源的技术。

目前, 遥感卫星地面系统的管理方式使得各分系统间的数据不能有效共享, 数据交互的实时性较差, 对于接口的变动修改较大, 给软件测试联调带来了很大的麻烦。随着地面系统担负起管理卫星的任务越来越重, 目前的管理方式已不能很好地适应未来的发展。

Web Service技术对于业务流程管理有着巨大的影响, Web Service是部署在Web上的软件组件或应用程序, 提供了特定的功能服务。拟采用基于Web Services的流程管理技术, 将各个分系统的应用集成起来, 使现有资源得到充分共享。

2Web Service技术

2.1Web服务概述

Web Service是一组分布于网络之上、具有松散耦合特性的可重用软件组件, 用户可以通过Internet标准协议对其进行访问和使用。Web Service具有以下特点:

① 跨平台和开放性。

Web Service采用了开放的标准来定义互操作消息, 这些标准对各种技术的加入都有很高的开放度, 也几乎被当前所有平台所支持;

② 松散耦合。

Web Service具有基于Internet的松散耦合特性, 这是因为使用XML描述其数据和接口, 使用HTTP发送请求和接收响应, 所以具有平台无关和对防火墙透明的特性, 可以在Internet这一完全异构的环境下, 将基于各种平台的应用以服务的形式松散地耦合在一起;

③ 封装性。

Web Service是一种可重用的软件组件, 从语义上将离散的软件功能封装起来, 服务的使用者并不需要了解服务提供者内部的业务逻辑、实现技术以及平台;

④ 可编程性。

Web Service与网站和桌面应用程序不同, 它面向的是开发人员而不是最终用户, 对外提供的是调用接口而不是用户界面, 软件开发人员通过接口获得数据, 集成到自己的应用中。

2.2Web Service体系架构

Web Services是面向对象的技术架构, 支持它的技术有:简单对象访问协议 (Simple Object Access Protocol, SOAP) 、Web Services描述语言 (Web Services Description Language, WSDL) 、通用描述发现和集成协议 (Universal Description, Discovery, and Integration, UDDI) 。Web服务体系结构基于3种角色 (服务提供者、服务注册中心和服务请求者) 之间的交互。交互涉及发布、发现和绑定操作。这些角色和操作一起作用于Web服务构件、Web服务软件模块及其描述。服务提供者定义Web服务的服务描述并把它发布到服务请求者或服务注册中心, 服务请求者使用查找操作来从本地或服务注册中心检索服务描述, 然后使用服务描述与服务提供者进行绑定并调用Web服务实现或同它交互。服务提供者和服务请求者角色是逻辑结构, 因而服务可以表现2种特性。图1给出了这些操作、提供这些操作的组件及它们之间的交互。

Web服务体系结构中的角色包括:

① 服务提供者。

托管访问服务的平台;

② 服务请求者。

寻找并调用服务, 或启动与服务的交互的应用程序。服务请求者角色可以由浏览器来担当, 由人或无用户界面的程序 (例如, 另外一个 Web 服务) 来控制它;

③ 服务注册中心。

这是可搜索的服务描述注册中心, 服务提供者在此发布他们的服务描述。

对于利用 Web 服务的应用程序, 必须发生以下3个行为:发布服务描述、查询或查找。

服务描述以及根据服务描述绑定或调用服务。这些行为可以单次或反复出现, 具体如下:

① 发布。

为了使服务可访问, 需要发布服务描述, 以使服务请求者可以查找它;

② 发现。

在查找操作中, 服务请求者直接检索服务描述或在服务注册中心查询所要求的服务类型;

③ 绑定。

最后一步调用服务。在绑定操作中, 服务请求者使用服务描述中的绑定细节来定位、联系和调用服务, 从而在运行时调用或启动与服务的交互。

要以一种可互操作的方式执行发布、发现和绑定这3个操作, 必须有一个包含每一层标准的Web服务协议栈。图2给出了一个概念性的Web服务协议栈, 上面的几层建立在下面几层提供的功能之上。右侧表示在协议栈中每一层必须满足的需求, 左侧文本表示协议栈的每层所应用的标准技术。

Web服务协议栈的基础是网络层。Web服务被服务请求者调用, 必须是通过网络访问, HTTP凭借其普遍性, 成为了因特网可用的Web服务真正的标准网络协议。第2层是基于XML的消息传递, 它表示使用XML作为消息传递协议的基础, 选择 SOAP作为XML消息传递协议。服务描述层是描述文档的一个协议栈, WSDL是基于 XML 的服务描述的真正标准, 是支持可互操作的Web服务所需的最小标准服务描述, WSDL定义了服务交互的接口和结构, 指定业务环境、服务质量和服务之间的关系。

3基于Web Service的地面系统流程管理

随着地面系统规模的不断扩大, 系统间的数据交互逐渐增多, 接口管理变得更加复杂, 而目前数据交互方式配置繁琐、灵活性较差的特点很难满足地面系统日益增多的需求。随着技术的发展, 遥感卫星地面系统作为复杂系统, 其整合体系从理念上逐步从“面向接口”向“面向服务”过渡。通过以上的分析可以看出, 采用Web Service技术可以很好地实现遥感卫星地面系统各应用系统间流程管理集成应用, 能够增加系统间的互操作性、松耦合性, 增加系统间获取数据的主动性与灵活性, 减少了数据的冗余存储, 简化了接口的交互方式, 具备灵活的扩展能力, 支持随需应变的动态业务需求, 使得地面系统作为一个复杂系统, 能够具有更广泛的数据交互能力、更弹性的应用模式和更强的适应性。

具体实现方案如图3所示。

需要发布服务的指挥控制分系统, 用XML语言撰写WSDL文件对其进行描述, 并将此WSDL发布到UDDI上进行注册, 其他分系统可以根据需要到UDDI上查找需要的WSDL, 生成一个相应的SOAP消息嵌入到HTTP中提出请求, 指挥控制系统根据Web请求给出响应。

指挥控制分系统与其他分系统之间进行数据交互时, 都是通过调用对方的Web Service接口来完成。根据业务流程需求, 将跨分系统之间的数据交互分为基于工作流和基于非工作流2种方式。

3.1基于工作流的数据交互

当指挥控制分系统制定遥感跟踪接收任务完毕, 发送消息通知跟踪接收站1, 跟踪接收站1向指挥控制分系统发送数据请求, 指挥控制分系统根据请求将遥感跟踪接收任务返回给跟踪接收站1。跟踪接收站1收到数据并处理后存储到本地系统的数据库中, 这些数据将作为地面站跟踪接收卫星任务的依据。对于其他地面接收站也是同样的工作方式。

3.2基于非工作流的数据共享

对于非工作流的机制, 即各分系统之间的数据共享, 可以通过各分系统提供标准的Web Service, 使得其他系统根据Web Service接口以及设置的各级用户权限, 主动访问并获取数据, 在此基础上, 利用获取的数据, 可以进一步开发自己的应用。这样使得各分系统的数据能够充分开放和共享, 充分提高数据的利用率, 使得遥感数据发挥其最大效益。

采用Web Service技术, 使得遥感卫星地面系统各分系统之间可以实现跨平台、跨地域的访问。通过这样一个数据交互平台, 实现遥感卫星数据的交互与共享。

4结束语

随着遥感卫星地面系统的不断发展, 有效、实时地进行数据交互, 最大限度地共享已有的信息资源, 将是发展的目标。相对于传统的业务流程管理系统, 基于Web Service的交互接口具有良好的互操作性和灵活的交互机制, 基于Web Service的技术实现遥感卫星地面系统的流程管理应用集成解决方案, 可以有效地解决遥感卫星地面系统内部或与其他外系统间的流程应用的整合和优化, 构建复杂的业务流程, 极大地提高遥感卫星地面系统的运行效率。

摘要：随着遥感卫星地面系统的规模不断扩大, 传统的业务流程管理在协同性和灵活性等方面已不能适应发展的需要。通过对目前流程管理技术优缺点的分析, 以及Web Service技术体系架构的研究, 提出了Web Service技术在遥感卫星地面系统流程管理中的应用方案, 可以有效地解决跨系统、跨平台的无缝联接, 将各个分系统的应用和数据集成起来。

关键词：Web Service,遥感卫星,流程管理,数据交互

参考文献

[1]柳秋玲.基于Web服务的业务流程管理集成应用研究[J].情报杂志, 2007 (1) :51-52.

[2]赵艳.基于Web Service接口的信息安全综合审计系统[J].计算机工程, 2007, 33 (14) :145-147.

卫星地面应用系统 篇2

格尔木市清理整顿非法卫星地面接收设施 扩大广播电视有效覆盖工作领导小组办公室

（2013年11月13日）

州文体广电局：

依法严厉打击非法卫星地面接收设施，防止境外敌对势力空中渗透，关系到社会政治大局的稳定，关系到我国意识形态领域的安全，在全市加快推进非法卫星地面接收设施清理整顿工作，是贯彻落实全国“十二五”广播电视村村通工作电视电话会议及全省、全州有关会议精神的重要举措，是推进全市广播电视安全播出工作的重要抓手，是扫除全市广播电视覆盖“盲区”的一场攻坚战役，也是满足广大农牧民群众精神文化生活的根本途径。自今年1月全身启动非法卫星地面接收设施清理整顿工作以来，我市按照国家、省州有关工作要求，紧紧围绕“部署到位、实施到位、成效到位”的要求，抓紧组织实施，以苦干实干的精神、雷厉风行的作风和克难攻坚的干劲，通过六大体系的积极构建，扎扎实实推进了非法卫星地面接收设施清理整顿工作，使全市卫星广播电视管理工作形成了依法管理、有效控制、健康发展的良好局面，现将清理整顿工作开展情况汇报如下：

一、工作开展情况

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（一）加强组织领导，构建高效有序的保障体系

为使专项整治工作取得成效，市委、市政府及时召开格尔木市清理整顿非法卫星地面接收设施扩大广播电视有效覆盖专项工作会议及多次推进会、协调会，成立了以主管副市长为组长，经发、财政、文体广电、工商、公安、民宗、民政、国家安全、各工行委、广电网络等17个单位为成员的专项工作领导小组，下设摸底调查、清理整治、置换安装3个工作小组，制定下发了《格尔木市卫星地面接收设施清理置换工作实施方案》、《格尔木市广播电视进寺院工作实施方案》、《关于深入开展非法卫星地面接收设施入户调查登记造册工作的通知》等一系列文件，统一思想认识，明确部门分工，建立健全上下联动、平级互动的保障体系，着力形成各负其责、分工协作、密切协同、合力推进的良好工作格局，加大清理整治力度，共同推进清理整顿工作顺利开展。

（二）加大工作宣传，构建全方位多角度的宣传体系

清理整顿非法使用、安装、销售卫星地面接收设施专项行动是一项长期而复杂的工作，任务艰巨、涉及方方面面，为营造全市各族群众知悉、支持的清理整顿氛围，市清理整顿工作领导小组充分利用广播、电视、报纸、手机等媒体平台，采取印制宣传单，播发电视宣传标语、公益广告，发送手机短信等形式搞好清理整顿宣传，在全市共印制散发宣传单15000份,张贴《青海省人民政府关于清理整顿非法销售安装使用卫星电视广播地面接收设施的通告》500张，新闻报道60余条，通过全方位、对角度的方式，向广大市民、农牧民群众、僧侣宣传开展此

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次清理整顿置换工作的重大意义。通过层层宣传动员，使政策深入人心、家喻户晓，得到了群众的理解和认可。

（三）摸清清理底数，构建详细准确的数据体系 根据清理置换工作部署，我市按照“分类明确、数据准确、信息无误、不留死角”的原则，于1月起组织广电网络、社区工作人员开展入户调查工作，期间采取多种办法努力克服春节市民返乡、统计设备陈旧等带来的重重困难，高效快捷地完成全市64914户住户的信息调查工作，确定农牧区“户户通”置换7500户，市区有线数字电视置换7915户，并确保每个调查数据均有据可依、详实准确。此外，根据省州市清理整顿卫星地面接收设施工作安排，于今年3月份组织青海省广播电视信息网络股份有限公司工作人员行程2700余公里对格尔木地区42个行政村农牧民情况、农垦集团所属3个公司各连队情况、300个移动信息基站情况及全市数字电视网络布设情况进行了摸底调查，为全面开展清理整顿卫星地面接收设施工作，保障全市各族群众广播电视收看权益不受影响，提供了强有力的数据保障。

（四）强化联动机制，构建双管齐下的清理置换体系

根据省州有关工作，我市按照“一手抓清理、一手抓置换”的思路，加大人员调配力度，会同公安、工商、文化执法等相关单位和各级村委会、社区工作人员，按照“各负其责、互相联动”的原则，积极克服格尔木地区人员情况复杂、入户难度大等困难，在全市范围内联合开展非法卫星地面接收设施清理置换工作，取得了清理非法卫星地面接收设施13000余

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套，取缔违法销售卫星地面接收设施经营户8家，完成“户户通”置换7502户，“村村通”置换314户，有线数字电视置换4237户，总体进度位居全省前列的良好成绩，有效规范了全市广播电视接收设施市场秩序，遏制了非法使用卫星地面接收设施行为，进一步扩大了我市广播电视有效覆盖，更大程度地满足了群众收听收看健康、向上的广播电视节目需求。

（五）探索工作方式，构建高效快捷的创新体系

在清理置换过程中，我市结合工作实际，充分创新方式方法，有力推进了清理置换工作的开展。一是鉴于农牧区群众对村委班子的高度支持和配合，采取与村委班子签订“户户通”清理置换协议的方式，调动各村村委班子参与清理置换工作，为我市在全省率先完成“户户通”清理置换工作奠定了良好的基础。二是根据“户户通”网站白天全国各地登录用户多、信息录入缓慢的实际情况，在晚12点至凌晨6点集中开展用户信息录入工作，取得了良好成效。三是清理置换工作人员根据我市农牧区群众及市区部分打工人员早出晚归的实际情况，采取安装人员、已安装用户“以点带面、呼朋唤友”的方式，带动清理置换工作的快速推进。四是根据格尔木市流动人口多、租房户多的实际情况，领导小组按照格尔木市委市政府统一安排部署，结合青海省广播电视信息网络股份有限公司确定的优惠政策，制定了多项符合格尔木实际、满足群众需求的可操作性强的优惠措施，进一步调动了市区各族群众参与数字电视置换的积极性和配合度，形成了“一户带动多户”的良性连锁反应。

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（六）加强群众服务，构建群众满意的技术体系

在清理整顿过程中，领导小组按照“社会稳定、服务群众”的原则，在加快清理工作的同时，加大安装维护等群众服务，着力构建群众满意的技术体系。一是依照“全面铺开、整村推进”的思路，积极加强前期技术工作筹备，邀请格尔木市广播电视台主持人全程参与“户户通”设备安装调试培训光盘的录制工作，并印制600余张发放给各行政村及农垦集团各连队，对全市两乡两镇42个行政村及农垦集团所属3个分公司100余名具有较高文化水平的技术人员进行了技术培训，并通过首批培训人员的积极带动，进一步扩充42个行政村及农垦集团所属各公司“户户通”安装调试人员队伍规模，为各村及农垦集团各公司全面铺开置换工作提供定了充足的技术人才保障。二是根据全市清理置换工作情况，未雨绸缪，在加强全市网络布局，统筹管网建设的同时，加强有线数字电视安装及维护人员统筹管理，确保置换用户能够在最短时间内安装收看有线数字电视，并及时将新安装的有线数字电视用户纳入维护体系，确保全市新置换的用户在有线数字电视发生故障时能够第一时间得到解决。

二、存在的问题和不足

尽管我市在前期开展的清理整顿卫星地面接收设施中取得了良好成效，但扔存在以下几个方面的不足：

一是个别成员单位主要领导对本次清理整顿非法卫星地面接收设施工作的重要性认识不足，工作开展力度不够。二是部分已清理置换区域出现反弹。一方面在治理过程中对

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非法安装的地面卫星接收设施拆除不彻底，出现了居民自行拆除后再次安装的反弹现象；另一方面仍有非法销售、安装地面卫星接收设施现象存在，源头治理还有待加强。三是尽管我市数字电视置换标准为全省最低，但市区部分收入较低的群众及小旅社经营户等对于拆除非法卫星地面接收设施安装有线数字电视仍然有一定的抵触心理。

三、下一步工作安排

1、在完成农牧区7500户“户户通”和314户“村村通”清理置换的基础上，按照省州竣工验收有关标准，进行自查，完善五联单等资料的收集整理，确保通过验收，并加强与省“户户通”办公室的沟通衔接，争取在格尔木地区设立“户户通”维护机构，争取“户户通”后续维护经费，做好格尔木地区的“户户通”设备安装维护工作，确保农牧民群众的广播电视收看权益。

2、在完成3000户数字电视置换任务的基础上，继续加大全市范围内的清理置换宣传工作，加强公安、工商、文体广电综合执法力度，加快卫星地面接收设施清理进度，重点做好东村、三角地区及河坝地区的有线数字电视清理置换工作，力争于年内全面完成市区有线电视通达区域卫星锅清理置换工作。

地面卫星天线几何位置的计算 篇3

地面天线几何的位置是指需要传输信息的卫星相对于地面站或地球站的空间坐标，其值由三个量来确定的。通常取卫星到地面天线的距离d，地面天线指向卫星的仰角γ和方位角φ。在这里仰角 实际上是地球站所在平面与卫星视线间的夹角，而方位角需要确定基准0°的位置，按常规0°位处于赤道上空的卫星而言，波束指向偏南方向，为方便计算，以正南方位为0°，若以常规正北计算，需加上180°。方位角推算习惯上以逆时针为正值，顺时针为负值，若以正南为基，则方位角偏东为正值，而正南偏西为负值，附图（a）中展示地面天线几何位置确定的方法。

图中表明了地面天线G相对于卫星S的几何位置，其中h是卫星相对于赤道对应位置的距离，即静止卫星的高度，通常设h=35786 km。若以地球核心作为球坐标的原点，则从地球核心到卫星的距离为h+R，式中R是地球半径。而卫星到地面站的间距为d，显然，可引用三角中的余弦定律来得到

在这里角∠β是 △SOG中对d的张角，其值可通过球面三角有关公式，用经、纬度来求得。鉴于地理经、纬度的交角是一个直角，为此，由卫星在地球上的对应点S和地面站G所处经度沿伸到赤道的位置点G，所形成的球面直角三角形△S'G'G中∠ S'G'G=90°(附图1(b))。若引用球面直角三角形公式(“Hand book of Mathematical Tables and Formulas” MCGRAW Hill Book Company 1973见31页)，可找到

式中θ是北纬度，α是相对经度，即卫星经度αS和地面站经度αG的相位差 α= αS- αG 。把式(2)代入式(1)中，可得

引用球面三角有关公式，可得

式中φ角是方位角，以正南方为基准来换算。上式的另一种写法为

采用简单三角变换可求得地面天线的仰角γ

若取地球平均半径R=6370km，卫星高度h=35786km，则 ，上述几个公式可简化成

以南京地区为例，南京所在的地理位置为东经118.78°，北纬32.7°，若接收今年7月5日发射的中星6B (China Set-6B)通信广播卫星，它处于东经115.5°，引用式(7)、（8）、（9）来计算南京地球站天线相对于中星6B的坐标，在这里θ=32.7°，α=αs-αG=115.5°-118.78°=-3.28°，为此

在实际操作时总是用地磁方向来确定南、北，虽然地磁的两极接近于地球的地理两极，但并不完全重合，所以方位角要引入磁偏角作一些修正，但由于地磁极位置并不完全固定，会产生一定的漂移，所以在实际工作中，为了最佳确定仰角和方位角，可根据所接收信号载波电平来调整，例如用中频载波电平指示所接收信号强弱或监测信标电平大小来调整天线方位角和仰角。当然必须断开中频自动增益控制。若地面天线对准卫星波束，相应中频载波或信标电平最大，说明天线位置已调到最佳值，这类调整是微调，为此，在操作时要精细进行才能取得最佳效果。目前地球站均有自动跟踪系统，只要大体方位对好，系统就能发挥作用，无需手动操作。

卫星地面应用系统 篇4

国家级农情遥感监测系统、沙尘暴的卫星遥感监测与灾情评估系统、数字城市空间信息管理与服务系统、全国城乡规划和风景名胜区规划管理动态信息系统、气象卫星与海洋卫星综合应用系统等一批行业运行系统相继建成, 为各级部门了解和及时掌握情况提供信息支撑。

一、开发工具的选择

(一) 数据库管理软件的选择。

在管理信息系统的数据库选择上当前市面上最流行的三种数据库Access、SQL Server和Oracle。Access数据量规模较小, 一般适用于小型管理信息系统;SQL Server一般适用于中等规模管理信息系统;Oracle基本上都是应用在比较大型的管理信息系统和网站上[1]。

(二) 程序开发语言的选择。

对于软件来说, 程序开发语言是至关重要, 它是软件得以实现的基础。因此在这里, 我选择了Java作为这个系统的开发语言。

二、数据库设计

(一) 数据库概念结构设计。

对于开发数据库应用系统而言, 大致可分为数据库设计和应用程序设计两部分。数据库的合理设计可以提高数据存储效率, 保证数据的完整一致。要设计出一个性能良好的数据库应首先充分了解用户各个方面需求, 包括现有的以及将来可能增加的需求。

(二) 数据库逻辑结构设计。

数据库设计的目的, 是将概念结构转化为某种数据库系统所支持的实际数据。因此数据库概念结构设计完毕后, 应该进行数据库逻辑结构设计。数据库的设计采用自底向上的设计方式, 先设计各个表及其数据项, 然后设计整体数据库逻辑结构。

三、系统详细设计与实现

(一) 系统流程分析。

通过上面的分析和介绍, 系统功能和结构的基本框架已经可以确定了, 接下来就应该开始进行系统详细设计, 并最终通过Java实现本系统。本系统流程比较简单, 首先进行用户登录, 用户登录检验成功后, 就进入系统。

公共服务系统网站服务软件提供可视化查询、检索界面供用户查询、浏览数据。具有一定权限的合法用户登录公共服务系统网站服务软件, 可以使用网站服务软件提供的各信种功能浏览、查询产品的元数据息。

(二) 系统的设计与实现。

进入系统就是系统的主窗体。用户选择不同的操作后, 系统会对数据库进行相应的操作, 并显示出效果。

登陆界面:本窗体是系统运行的第一个窗体, 功能比较简单, 主要是完成登录用户的验证功能, 通过与数据库信息对比, 确定当前欲登录用户是否合法。

用户界面:登录成功后就是系统的主界面。主界面分是列出相应界面的下拉列表条, 能进入相应的用户模块界面, 订单管理模块界面, 内容管理模块界面。

订单服务界面:登陆成功后选择订单服务下拉列表条则进入订单服务界面, 该界面主要是对产品订购情况的统计和展示。

内容管理界面:内容管理界面主要是展示相关新闻信息, 并对其信息进行修改、添加、删除和发布等功能。

附件管理界面:附件管理界面主要是展示相关的附件信息, 并对其信息进行修改、删除、下载和上传新的文件等功能[2]。

系统配置界面:系统配置界面主要是显示相关数据, 并对其进行数据添加, 对每条信息进行修改和删除。

总结

本论文基于软件工程的思想, 详细地讲述了遥感卫星地面网站服务系统的设计过程。本系统采用客户机/服务器 (C/S) 结构, 主要是辅助航天地面工作人员工作。在本系统的辅助下, 航天地面工作将有很大的提高。通过本系统, 提高了航天地面工作人员工作对信息统计的准确性和及时性, 在一定程度上也推动了遥感卫星的进一步发展。

参考文献

[1]姚峥.浅谈新时期社区服务网络系统建设[J].中国信息界, 2010.

卫星地面应用系统 篇5

《广播电视管理条例》（国务院令第228号）第二十六条：“安装和使用卫星广播电视地面接收设施，应当按照国家有关规定向省、自治区、直辖市人民政府广播电视行政部门申领许可证。进口境外卫星广播电视节目解码器、解压器及其他卫星广播电视地面接收设施，应当经国务院广播电视行政部门审查同意。”

申请设置境外卫星电视广播地面接收设施的申报条件：

（1）级别较高、规模较大的教育、科研、新闻、金融、经贸等确因业务工作需要的单位；

（2）三星级或国家标准二级以上的涉外宾馆；

（3）专供外国人和港、澳、台人士集体办公或居住的公寓等。

申请设置境外卫星电视广播地面接收设施的申报材料：（1）教育、科研、新闻、金融、经贸等确因工作需要接收境外电视节目的单位，由本单位提出书面申请，上级主管部门签署意见，同时提供证明本单位工作确需接收境外卫星电视节目的材料；（2）《设置卫星电视广播地面接收设施申请表》；（3）宾馆饭店应提供国家旅游行政管理部门评定三星级或国家标准二级以上涉外宾馆的有关证明材料；（4）涉外房地产提供“涉外房地产外销证”；（5）来华经营、工作、定居的境外人员应提供“境外人员有效护照”、“境外人员暂住证”、“房产证”、“租房协议”等复印件。

卫星地面应用系统 篇6

1 卫星地面站的组成

自从第一类人类卫星升空后,人造卫星就逐渐被应用到通信系统中。1965年,第一个商用通信卫星被送入到了大西洋上空同步轨道中,自此之后,静止卫星被应用商业通信。近年来,随着科技的高速发生,卫星已经被广泛应用到多项通信领域中。卫星通信系统个主要由地面站和卫星两部分组成,下面就卫星地面站的组成进行重点分析与介绍。

卫星地面站通产有以下六个系统共同组成:(1)天线系统,地面站天线在外观上像一口大锅,通常直径大小在10-30m之间,面向通信卫星,起主要由馈电部分、天线本身等分共同组成。(2)发射系统,将需要输送的信号,通过合理的调制,将其添加到工作波段的载波上,用功率对其进行适当放大,然后通过天线将调制后的信号进行发送,完成对信号的输送。(3)接收系统,主要用于对卫星信号进行接收,然后对信号进行放大与检波,最后再将信号发送到系统的终端。(4)终端系统,主要由电视终端设备和数据终端设备共同组成。(5)通信监控系统,在具体应用过程中,主要负责对地面站内的所使用的各种设备的监控,以及要定期测试,从而确保卫星站的正常运行。(6)电源系统,主要负责地面站上所有设备在运行过程中需要的电能。

2 短波发射技术

短波技术的比较突出的优点,就是可以在复杂的地理环境下实现远距离传送,目前短波发射技术已经在地面卫星站上得到了广泛的应用。短波发射技术在具体应用中,就是利用电磁波中波段较小的区域完成对信号的发射与传递,利用大气中的电力层完成对信号的发射,并且返回到地面,这也使得短波信号在应用过程中具有不稳定特征,具体应用过程中,容易受到天气、时间、空间等多方面因素的影响,也有可能会因为各种因素,导致通过短波发生的信号强度受到损伤。虽然短波发射技术存在一定缺点,但是其优点也显而易见,大气中的电离层不会消失,因此短波的传输信号并不会消失,短波不会因为担心失去介质而无法传输,并且短波网络覆盖面更广,通讯成本低,因此在地面卫星站发射技术中得到了广泛的应用,并得到了快速推广,为卫星通信技术的发展提提供了有利的支持。

3 地面卫星站中对发射技术的应用

3.1 调频广播发射机

3.1.1 特点

调频广播地面卫星站在信号发射过程中采用的方式为短波发射,这种方式在具体应用一项最大的优点就是信号比较稳定,信号不会受周围环境的影响,从而发生“传音”的情况,同时因为短波信号比较强大,因此在传输过程中,不会别被其它信号打断或消弱。

发射出的信号在传递过程中势必会受到电气设备、自然障碍物、电磁污染的干扰,但是调频电视或广播在接收这些信号时,会对信号进行适当的剔除与筛选,将没有信号提出,留下有用的信号,通过这种方式在一定程度上提高了信号的抗干扰能力。

调频广播地面为卫星站的一个最大特特点就是频道的带宽比较广阔,在信号的发送与接收过程中,可以依据实际情况,对带宽进行科学合理选择,这提升了信号发生的成功率,同时也提高了信号的传递质量。特别在一些地理环境比较差的区域,通过变频的方式,可以将信号传送到更偏远的地方。

3.1.2 工作过程

将现场录制或事先录制好的声音节目,设置频道和发射信号,然后依据实际情况,调制出最佳的发射调频,利用发射机发生电磁信号,声音信号会在电磁号的携带下传送到各个区域内。

在发射型号过程中,为了确保型号的传递质量和传递效率,可以利用信号放大器对信号进行适当放大,或者将已经调制好的型号频率进行适当更改,然后将信号送到发射天线,然后通过辐射的方式将信号发送出去。在信号具体发射过程中,技术人员应当对特定区域的信号进行收集,并对收集到的信号进行针对性分析,依据反馈到信息,对发射信号进行适当修正,最终就得到了我们所听到的声音。

3.1.3 参数的测量

量测调频广播参数,工作人员在工作中,随意选取调制信号,对选取的信号进行计算,获取型号的幅值和功率值,然后对频率进行计,最后将频率值直接输入到频谱仪中,然后对频谱仪中的信号进行适当对比。如果分析过程中,发现频率之间的偏差较大,需要将信息反馈给发射机,然后依据具体情况对发射机的功率进行适当调整,再测量发射信号,最终完成对残波与基波的比值。

3.2 GPS伪卫星发射

GPS伪卫星可以发生与GPS信号十分相似的一种信号,这类型号在具体运行过程中也经常通过短波完成信号发射,定位的精准度很高。

GPS系统导航在地特点的位置进行定位时,起定位的精准性很大长程度上依赖观测到的空间几何分布和卫星的数目。但是,从实际情况来看,在密封的室内或偏远的山区,GPS系统能够接收到的信号很弱,因此将会导致GPS系统无法正常工作。在这些地区,通常只有不足三颗卫星可供跟踪器使用,这将导致定位的精准度急剧下降。而利用伪卫星则可以很好的解决这一问题。

(1)设计伪卫星发射机。利用BPSK调制技术对伪卫星所发出的信号进行调制,将其体调制到载波上。伪卫星在发射过程中主要完成的功能是生产编码,并把编码调制到载波上,并完伪卫星信号的发生。

在伪卫星发射机中的天线模块的主要功能是完成伪卫星信号的发射。通过左旋圆级的方式对天线进行极化,螺旋周数为7周,升角大小为13°,特征阻抗大小为143.2欧姆,辐射半径大小则为0.031m。对伪卫星的总体工作流程进行总觉,具体流程如下:采用频率为2 4 M H Z晶振进行伪卫星信号发射,利用频率合成器生成1023MHZ系统时钟,同时在具体操作过程中为基带/中频模块和射频模块提供始终源输出。此外,基带中的频模块采用的为EPGA芯片,生成编码和导航电文,将扩频之后的数据码输送到频率频率合成器,通过BPSK进行合理调制,生产16.386MHZ频率信号。

(2)测试伪卫星发射信号。在测试伪卫性发射机时钟模块过程中,需要测试的内容输出的时钟信号和输出的晶振。通过测试伪卫星发射信号的实验结果不难发现,时钟信号与晶振模块之间存在的频率误差都处于正常范围内,在具体测试过程中,并没有发现始终模块在运行过程中出现任何的异常情况。在测试伪卫星发射机基带中的模块时,需要对载波波形、编码波形、编码的行为等内容等特征进行详细的测试。第一,编码是由0和1共同组成的二进制编码,波形为方波,波在振动过程中也程正弦形态,实际的措施结果与实验结果相一致。第二,当编码出现变跳时,载波的相位也会发生跳动,载波的变跳与编码变跳相比,会存在一定的时延,这一延时主要是因为AD9854流水线延时所产生的。

4 结语

地面卫星站发射机技术随着信息技术的快速发展已经在多个领域中都得到了广泛的应用,从事实际应用情况来看,取得了一定的成绩,但是仍然存在一些问题有待解决。因此,在日后在对地面卫星站发射技术进行应用过程中,必须要加强对其的研究,使其能够更好的为人们服务。

摘要：地面卫星站在具体运行过程中需要发射机技术的支持。随着科技的高速发展,现阶段我国地面卫星站服务范围越来越广泛,同时服务质量也得到了进一步提升。本文首先对地面卫星站的组成进行了介绍;其次,分析了短波发射技术;最后,重点阐述了地面卫星站中对发射机技术的应用,希望文中内容对相关工作人员的工作能够有所帮助。

关键词：地面卫星站,短波发射,发射机技术

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卫星地面应用系统 篇7

关键词：KU,卫星,信号,质量

卫星通信在当前社会中有着广泛的应用, 并且在民航体系中的地位更是牢不可摧。这种以人造通信卫星作为信息中继站, 为地球上的无线电通信站之间实现微波通信的工作方式, 具有频率高、电平大, 并且对于远距离通信有着良好的支持表现。对于民航工作环境而言, KU卫星环境本身保持全网同步状态, 各个地面站通过加入该网络体系来实现通信传输任务。就目前的状况看, 该系统使用亚洲四号地球同步轨道通信卫星, 采用先频分再时分 (MF-TDMA) 的复用方式展开工作, 并且一直表现良好。

1 KU卫星系统中的工作现状分析

我国的民航KU波段微信通信网络始建于2005年, 并且于2007年7月正式投入运行使用, 其能够在整个通信网络中实现任意两个地球站之间的单跳通信支持服务, 并且能够有效支持话音、数据广播、基高频以及雷达等多种业务形式。从总体上看, KU波段卫星系统的工作质量以及可靠度相对较低, 但是考虑到其对于民航系统的重要价值, 多年来一直在不断地完善过程中。

就目前的状况看, 为了能够有效实现KU卫星通信网络载波优化的任务, 当前相关部门和技术人员一直都在针对KU卫星通信系统进行着不断的调整。通常的优化网络的方法包括多个方面:首先, 如果总体带宽保持一定, 则会降低载波的突发速率来实现载波之间保护间隔的增加。这种方法本质上是减少了载波时间占用的带宽范围, 其能够在对既有的网内载波频率实现有效保持和维持的基础上, 实现网络载波的优化, 对于降低干扰有着很强的价值, 并且对应的相关设备中心频率都不需要作出修正。还可以考虑将贷款系统从当前的1.2调整到1.39, 这样如果突发速率保持不变, 则当前的54MHz转发器能够最多容纳21个等带宽载波。这种方式对于当前我国民航KU波段微信系统中, 全网用户三个分组覆盖不同转发器频段的实际工作状况保持一致, 因此其可行性较高。

2 KU卫星信号质量影响因素分析

卫星通信系统, 相对而言是一个庞大的体系, 每一个环节在工作的过程中都有可能会受到某些外界因素的影响, 而来源于不同方面的影响, 必然会对整个卫星通信体系的工作状态以及其输送信号的质量产生影响。想要切实提升整体KU波段卫星体系的工作质量, 使其更好地服务于我国民航工作系统, 就必须进一步切实和深入地了解每一个工作环节中可能存在的影响因素。

从总体上看, 能够对KU卫星通信系统形成影响的因素, 大体可以分为两个主要方面。

2.1 自然因素

由于在卫星通信系统中, 卫星是重要的信号中继设备, 因此卫星的工作状态应当首先考虑在内。由于卫星工作在太空中, 因此能够对其工作状态以及信号质量施加影响的因素也主要来源于太空, 重点有星蚀和日凌两个方面。由于卫星在太空中主要依赖太阳能进行工作, 因此如果卫星和太阳中间存在阻隔, 就会造成卫星因为电能不足而导致工作状态不佳, 信号质量下降。通常月球的运行对于卫星的影响相对较小, 通常可以不予考虑而由卫星自有蓄电池予以支持, 但是地球所带来的影响, 出现在每年的春分和秋分前后, 此时的星蚀最长可以达到72分钟, 这个时间段超过了卫星自由储能设备能够支持的电量供给, 因此会给卫星的工作带来一定挑战。通常的做法是在这个时间段内关闭卫星上的部分设备, 仅保留必须的工作活动开启, 尽最大可能保留电能, 维持卫星的工作。因此这期间的信号状态是必须得到充分关注并且考虑进通信体系中来。而对于日凌, 同样也发生在春分和秋分季节中, 这是指这个季节中会有一个角度, 卫星刚好位于太阳和地球之间的连线上, 此时卫星地面站天线在对准卫星的同时也对准太阳, 使太阳产生的强大的电磁波直接投射在地面站天线上, 从而对地面站形成一个巨大的噪声源, 进一步导致无法有效接收相应的卫星信号。通常而言, 接收频率越高, 天线口径越大, 则日凌持续时间越短。因此在发生日凌的时间段内, 应当注意对相应的信号频率进行调整, 合理选择和使用, 将日凌的危害降低到最小。

对于卫星通信系统而言, 除了卫星本身会面临的影响因素以外, 地面站同样会因为暴雨、暴雪、浓雾等恶劣天气, 影响到通信信号的质量。常见的影响包括雨衰和雪衰。这种自然环境的影响, 本质上是因为空气中本身的复杂成分, 造成信号的传输过程中损耗以及噪声两个方面的急剧增加, 尤其是当天线仰角较小时, 此种影响更加显著。在民航的KU波段卫星通信系统中, 这种因为恶劣天气而造成的信号损耗问题时有发生, 相对常规的做法是需要在针对KU波段的相应参数留有较大余量, 并且对卫星KU波段转发器天线的波束图进行优化设计, 也可以对卫星接收系统进行合理的设计以减少降雨降雪等天气因素所产生的影响。

2.2 系统内部因素

对于KU卫星系统而言, 其内部所给信号质量带来影响的, 主要为地面站相关设备。包括Modem板、ODU、中频电缆等因素在内的诸多地面设备, 都需要在日常的工作中展开深入的分析和维护, 确保能够切实有效地发现隐藏于整个系统中的潜伏故障并且加以排除。对于Modem板的监控, 能够有效发现其上线状态是否正常, 常规则通过中频自环判断Modem板的故障与否;对于ODU而言, 常见的故障则是因为其电源部分故障而导致ODU系统无法正常展开工作, 并且也存在因为其自带风扇故障而导致其温度过高而自行保护性关闭。在实际工作中依据ODU的告警状态即可展开有效判断。

3结论

对于KU卫星系统而言, 在实际工作中除了对上述两个主要的方面展开分析, 还应当加强对于实际人员工作过程、系统设备调试状态以及通信网络细节等方面的考证, 切实发现不足之处并且展开改进, 唯有如此才能切实推动KU系统的自身成长, 成为民航工作环境中的有力支持。

参考文献

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[2]张红旗.基于贪婪算法的卫星地面站资源调度方法[J].无线电工程, 2010 (12) .

浅谈卫星地面站天线的防护 篇8

天线工作于露天场所, 长期受到外界环境的影响, 风沙雷电、雨雪冰灾, 以及太阳照射等都会对天线精度、使用寿命和可靠性造成负面的影响。因此天线防雨、防雪、防雷、防太阳辐射是天线防护的主要内容。下面分别介绍如何对卫星地面站的天线进行防护。

2 天线防太阳辐射

广电系统卫星地面站的天线大多数为抛物面天线, 类似一个太阳能的接收器, LNB头的安装位置就处在接受辐射能量最大的位置, 在阳光照射强烈的时候, 会引起LNB头的噪声温度上升, 造成不必要的噪声和干扰。同时, 天线的表面涂层在热能的作用下, 会变质或受到腐蚀, 极端的情况下甚至可能被融化。

卫星中心上行天线使用C波段9m直径的环焦天线, 天线型号为CTI.A90R1-C, 上行频率fu=5.975GHz, 下行频率fD=3.750GHz。C波段天线对抛物面的光洁度要求不高, 所以涂层脱落影响不大, 但是频率更高的Ku、Ka波段的天线, 其对表面光洁度的要求较高, 涂层脱落对信号接收有较大影响。目前, 在天线表面加装天线罩的方法可以有效地保护天线不受阳光和雨雪的侵扰, 但是由于受到天线罩工程造价的影响和本身的性能特点限制, 我们卫星中心没有采用。

位于湖南广电大楼东裙楼楼顶的天线, 部分出现反射面涂漆层剥落的现象。天线抛物面材料为铝合金, 支架材料为碳钢, 铝合金在大气中比较稳定, 几乎不受腐蚀的影响, 但是碳钢材料在大气中较易被腐蚀, 尤其是湖南气候潮湿, 更需要定期维护。最近, 在对天线进行维护时, 使用了BJ86-36常温型白色马路划线漆做面漆, 对天线支架及抛物面进行防锈处理, 收到较好的效果。

3 天线防雷

天线防雷, 主要包括防直击雷和感应雷两个方面。

直击雷, 是指雷电直接击在建筑物、动植物上, 因电、热效应和机械力效应等造成损害。位于湖南广电大楼东裙楼楼顶的卫星天线群, 处于大楼顶部避雷针的保护范围内, 可以不考虑直击雷的防护问题。为保险起见, 仍然在东裙楼顶北侧和南侧各架设一根高约5m避雷针, 并将天线基座与楼顶铺设的防雷带之间用扁钢连接, 经测量, 防雷带接地电阻为0.5Ω左右, 符合国家标准。

感应雷, 又分为静电感应雷和电磁感应雷两种。静电感应雷指的是带电积云接近地面时, 在架空线路导线和其它导电凸出物顶部感应出的大量电荷引起的;电磁感应雷指的是在雷电放电通道周围激起的变化磁场, 该磁场可在临近的导体上感应出很高的电动势。在同等条件下, 导线长度越长, 感应雷造成的危害越大, 天线与小信号机房之间的连接信号线, 其长度普遍在20-150m之间, 需要针对感应雷的危害做相应的防护。卫星中心采用了架空碳钢板线槽对信号线进行无间隙屏蔽。先用角钢在楼顶做支架, 然后用碳钢板焊接凹槽, 凹槽之上有盖板, 除预留部分活动盖板外, 相邻的两块盖板直间用扁钢焊接。架空线槽有两种规格:一种为槽宽60cm、高18cm、支架高40cm, 另一种槽宽20cm、高18cm、支架 (均用5#角钢制作) 高20cm。架空碳钢板线槽需定期做防锈处理, 由于该线槽离地面较近, 且容易积水, 因此在维护时, 我们涂用了两层漆, 用湘江牌F53-31红丹酚醛防锈漆做底漆, 用BJ86-36常温型白色马路划线漆做线槽面漆, 且在线槽内部使用常温型深灰色马路划线漆做防锈处理。

4 抗干扰系统在天线防雨衰中的应用

雨衰是降雨或积雨云造成信号衰减的现象, 当电波穿过降雨的区域时, 雨滴会对电波产生吸收或散射, 因此造成信号衰减。雨衰对电波产生的影响主要是吸收衰减, 大部分变现为热损耗, 因此积雨云、下雨、积雨、下雪和积雪等天气现象都会造成雨衰。

雨衰的形成实际分三个阶段:第一阶段是积雨层至天线的接收面或反射面, 这是一个漫长并且受各种因素影响的过程, 是造成雨衰的主要因素;第二阶段是天线接收面或反射面直接沾挂和留存雨雪造成的影响;第三阶段是高频头防水罩上沾挂的雨水对信号传输的影响。

国际上比较有名的防雨雪产品天王雨盾, 可以有效减少喷涂部位的雨雪沾挂, 实际上是减少了第二和第三阶段信号衰减的影响, 对第一阶段却没有任何改善作用。虽然, 已被美国列为禁止出口的高科技产品, 但只是在野外条件下比较实用, 对卫星中心来说, 这种产品难于获得、价格高昂, 并且意义不大。

与野外条件相比, 卫星中心有稳定、充足的电源供应, 可以利用抗干扰系统增加发射功率, 有效抵消第一阶段雨衰的影响, 保证安全播出。湖南广电卫星中心抗干扰系统原理简图如图1所示。

抗干扰系统工作原理如下:当自环接收正常, 其它三个天线接收电平低于下限电平以下时, 说明转发器受到干扰, 抗干扰计算机自动增加功率, 直到接收电平回复到正常水平, 并自动上报总局指挥平台计算机;如果自环接收和其他三个天线的接收电平都低于下限电平, 说明是高功放出现故障, 不能正常上行信号, 此时将无法增加发射功率;异地接收的主要作用是防止飞机对接收的干扰, 而出现功率误提升。抗干扰系统同时具备手动增加功率的功能, 一旦转到手动模式, 将不会自动提升功率。

在利用抗干扰系统应对雨衰时, 须将系统转到手动模式, 因为湖南卫视与上海文广共用一个转发器, 为防止功率提升过大影响上海文广的正常播出, 需密切观察频谱监测屏幕, 上海文广与湖南卫视的频谱应该高度保持基本一致, 这表明地面接收设备接收的两者信号强度基本一致或者说上传至卫星转发器的信号强度基本一致。手动调增益, 每次可增加或减少1dB, 通常卫星中心正常的上行功率为200W (53dB) 。根据多年使用经验, 在应对雨衰时, 上调功率一般不超过400W (56dB) ;应对影响较大的雪衰时, 一般不超过800W (59dB) 。

5 喷水除冰雪系统在天线防冰雪中的应用

与通常认为的积雪覆盖天线表面, 导致信号吸收和衰减造成雪衰的概念不同, 湖南广电系统的大口径天线需要应对的是积雪在天线表面坍塌导致抛物面外形改变和积雪融化后在低洼处二次结冰造成的危害, 其中二次结冰不仅造成抛物面外形改变, 还因为冰的重量导致天线变形。与均匀覆盖天线表面的积雪引起的吸收衰减相比, 积雪表面坍塌和二次结冰的情况, 其危害更加严重, 会导致天线主瓣特性大幅度改变。使用2.4m直径天线所做的试验表明, 积雪溶化后在天线低洼处二次结冰后, 信号会减弱, 甚至中断, 即使将发射功率增加到正常发射功率的十倍, 仍然不能正常上行到转发器上。

湖南冬季下雪的特点是雪下得猛, 融化得也快, 在下雪的过程中很容易发生积雪白天融化, 晚上结冰的情况。湖南的雪又湿又重, 不同于北方干雪可以用鼓风机吹走。因此, 针对湖南气候特点, 在使用抗干扰系统应对雪衰的同时, 又增加了喷水除冰雪系统, 该系统可利用水流融化积雪, 融化后的雪水通过抛物面的缝隙自然流到屋顶, 然后通过排水系统流走。

喷水除冰雪系统原理图如图2所示, 该系统具备冷水/热水两种供水模式, 在特别寒冷的时候, 可以使用中央空调管道的热水进行喷淋, 具备常压/水泵加压两种喷淋模式, 根据雪的大小情况选择。为防止供水管结冰, 采用泡沫包覆绝热的方式进行防护, 同时在系统最低点设置放水阀, 在工作完毕后, 将管道的水放空, 管道与集水环连接的部分使用一段长约2m的软管, 方便天线调整姿态。

集水环是两端封闭的半圆环形管道, 如图3所示, 在中央有一个进水口, 安装在天线抛物面较低一侧, 并在大约210o范围内均匀分布7个喷头, 利用喷头喷水方向的不一致性, 可以大致将整个抛物面覆盖。

一般在开始下雪时, 需要通过抗干扰系统提高功率, 同时打开喷水除冰雪系统, 用自来水常压喷淋, 如果积雪情况严重, 可打开水泵增压喷淋, 如果气温很低, 有结冰危险时, 可以打开中央空调热水进行喷淋。在有些时候, 下雪的开始阶段没有及时打开喷水系统, 经过一段时间后, 9m直径天线的积雪已经比较厚了, 这时打开喷水系统, 可能会导致积雪坍塌, 从而使信号质量严重下降甚至中断。为防止出现这种情况, 可以使用高压水枪先对7.3m备用天线人工除雪, 除雪完毕后, 启动备用天线, 然后再对9m直径天线除雪, 除雪完毕, 再恢复到正常工作状态。

实践表明, 通过抗干扰系统和喷水除冰雪系统的配合, 即使面对2008年那样严重的雪灾和冰冻情况, 也可以保障安全播出。

6 结语

卫星地面应用系统 篇9

第5 代移动通信系统( 5G) 已经成为国内外移动通信领域的研究热点。2013 年初欧盟在第7 框架计划启动了面向5G研发的METIS项目,由包括华为公司等29 个参加方共同承担; 韩国和中国分别成立了5G技术论坛和IMT - 2020 ( 5G) 推进组,“863”计划也分别于2013 年6 月和2014 年3 月启动了5G重大项目一期和二期研发课题[1]。目前,世界各国正就5G的发展愿景、应用需求、候选频段、关键技术指标及使能技术进行广泛的研讨,力求在2015 年世界无线电大会前后达成共识,并于2016 年后启动有关标准化进程[2]。

目前传统的移动通信和5G的研究中很少有人考虑到卫星的应用。然而卫星具有覆盖范围广、覆盖波束大、组网灵活和通信不受地理环境限制等优点,可以在陆地蜂窝覆盖不到的边远地区、山区、河海、空中和空间实现移动通信[3]。因此在研究5G时,在地面网络中融入卫星网络来弥补地面网络的不足将十分必要。

本文综合国内外最新研究成果,借鉴软件定义网络和网络功能虚拟化的思想,将星地网络从核心网角度融合,利用卫星网络的优点解决了地面网络不易解决的问题。

1 国内外研究现状

由于5G技术过于新颖,学术界和产业界还没有对其进行定义,相关诸如国际电信联盟( ITU) 等国际通信标准机构及全球3GPP、Wi MAX等移动通信论坛也没有给出正式的技术定义,使得5G技术至今还没有一个清晰的概念。国际上,欧洲针对新一代接入网提出了CRAN架构,采用软件定义网络( SDN) 和网络功能虚拟化( NFV) 技术,希望将接入网实现基站池化。国内IMT - 2020( 5G) 推进组提出了号称“三朵云”的5G网络架构,将整个网络分为接入云、控制云和转发云,实现多网融合与核心网的控制与转发分离。以上二者在研究5G时都没有相关卫星移动网络描述。

2 网络架构

文献[4 - 6]中指出5G在峰值速率、用户容量和数据流量等方面的需求指标,本文认为5G还应有全球无死角覆盖、永远在线、融合网络和开放架构易扩展、易配置等特征,为解决这些技术要求,提出了一种卫星网络与地面网络融合的5G网络架构,在地面网络架构中融入卫星网络,不同于以往简单地使用网关互联,本文所提出的架构考虑从核心网的角度来实现卫星网络和地面移动网络的融合,即卫星网络和地面移动网络共用一个核心网。

软件定义网络恰恰体现了网络中的控制与转发分离的思想,将核心网使用SDN和NFV技术把各个网元的功能实体实现软件化,可以解决2 张网络在核心网融合方面的问题。结合国内外最新最热成果,利用SDN和NFV技术将卫星移动网络融合到5G网络架构中,提出了一种新的网络架构方案,如图1 所示。

新架构主要由以下几部分组成:

用户终端: 双模模式,有卫星模式和地面模式。分别相应地接入卫星基站和地面基站,接入基站时采用基于竞争的随机接入。

基站: 有卫星基站( S-e Node B) 和地面基站( Ge Node B) 。基站的主要功能与LTE类似,主要有:

① 无线资源管理: 包括所有与无线承载相关的功能,如无线承载控制、无线准入控制、无线接口的移动性管理、终端上下文调度以及动态资源分配等[7,8]。

② IP包头压缩: 通过对IP数据包头的压缩有助于无线接口的有效利用,否则这将是一个不小的开销,特别对于像Vo IP这样的小数据包来说。

③ 安全性: 所有通过无线接口发送的数据包都需要加密。

核心网: 由核心网处理云和核心网转发云组成。处理云是控制面,负责处理所有控制信息。包含软件实现的移动性管理实体( MME) 、策略与计费规则功能单元( PCRF) 、归属签约服务器( HSS) 、IP多媒体子系统( IMS) 、Tt T交换控制功能( Tt TSCC) 、鉴别、授权、计费单元( AAA/QOS) 、SGW和PGW的控制功能SGW-C和PGW-C。转发云在处理云的控制下负责所有的业务数据的转发。

本架构中的核心网借鉴软件定义网络的思想和云计算的思想,将核心网分为核心网处理云和核心网转发云,实现转发与控制的分离。构造一个新的核心网架构,使其能够提供最大的灵活性、开放性和可编程能力。

软件定义网络思想的应用使封闭的架构变得开放,为集中化、精准化地扩展和配置核心网提供了方便[9]。控制处理面功能对计算资源需求较大,可以逻辑地集中部署并使用虚拟化技术。转发面功能不集中部署,单纯做转发,具有简单、稳定和高性能等特性。控制处理面功能集中化,转发面功能设备通用化,从而具有更灵活的资源调整及网络控制能力。云计算是一种运用于中央控制服务器上的技术,主要是在中央服务器上储存数据和执行应用。云计算的使用可以极大地提高核心网运行效率,也可有效地融合卫星网络与地面网络。

本架构中地面基站采用光纤拉远的方式进行大面积分布式布局,所有基站互相联通同时又统一连接到核心网处理云和核心网转发云。此架构中卫星网络与地面网络在核心网的角度实现融合,打破了传统2 张网络独立运行或利用网关互联的架构基础,提高了网络性能和用户体验。

在5G网络中,卫星网络是地面移动网络一个强有力的补充,在地面网络未覆盖到的地方,可以由卫星网络为移动用户提供移动通信服务。在卫星网络与地面网络同时覆盖的区域,由于考虑到卫星网络的资源有限和延时较大等特点,还是优先选择地面网络。

3 新网络架构的主要信令流程

3. 1 终端注册

终端开机获取本机信息后需要向网络进行注册。

终端先判断出自己所处的环境,继而判断出是使用卫星网络模式还是地面网络模式,然后选择正确的模式向网络注册。5G网络架构注册流程如图2所示。

流程说明如下:

① 随机接入过程。随机接入过程需要基站和终端的协作下共同完成,基站的主要工作就是接收来自不同终端的前导信息和接入信息,终端的主要工作就是发送前导信息和随机接入信息。

② 基站收到注册请求信令,信令中携带主机信息( 包含主机号、主机MAC地址和使用模式等) ,基站将其打包处理成ip协议信令转发至核心网处理网元。

③ 核心网处理网元发起对终端的认证、鉴权和安全密钥分发等过程。

④ 核心网返回注册响应信令,为终端分配ip地址。5G网络中终端永远在线,除非终端主动退网,否则不会丢失ip地址。

3. 2 终端呼叫

终端呼叫根据应用场景不同可以分为以下几种情况: ① 卫星网络终端呼叫卫星网络终端; ② 卫星网络终端呼叫地面网络终端; ③ 地面网络终端呼叫卫星网络终端; ④ 地面网络终端呼叫地面网络终端。

5G网络架构终端呼叫信令流程如图3 所示。

流程说明如下:

① 呼叫发起信令。在呼叫开始时终端1 只知道终端2 的主机号,所以呼叫发起信令携带的是终端2 的主机号、终端1 的主机号和ip地址等信息。

② 信令到达核心网,核心根据用户注册表查出终端2 的IMSI号和ip地址等信息,再根据终端2 的最后一次位置更新来对终端2 进行呼叫。

③ 寻呼到达终端2,终端2 上报自己的当前状态。

④ 连接建立成功信令向终端1 通知终端2 的主机号和ip地址。

⑤ 核心网处理网元为2 个终端建立业务链路。

⑥ 呼叫结束后,终端1 上发呼叫结束信令,上报核心网处理网元通话结束,核心网处理网元拆除业务链路,释放信道资源。

4 仿真实现

在本架构中由于卫星网络与地面网络的双重覆盖,所以会有3 种不同的通信方式,分别是卫星网络与卫星网络通信、卫星网络与地面网络通信以及地面网络与地面网络通信。在仿真测试时,主要测试了终端注册能力以及网络融合后卫星网络与地面网络的通信能力。

核心网采用软件模拟的方式,运行在虚拟机上。基站与终端采用思博伦的Landslide测试工具模拟[10,11,12]。信道模拟器模拟信道链路,时延采用260 ms。

4. 1 终端注册

注册测试框图如图4 所示。

测试结果如下:

① 在既有卫星信号又有地面基站信号时,4 个终端通过地面基站注册到核心网;

② 切断终端与地面基站的链路,只有卫星信号时,4 个终端通过卫星基站注册到核心网;

③ 切断终端1 和终端2 与地面基站的链路,切断终端3 和终端4 与信道模拟器的链路。终端1 和终端2 通过卫星基站注册到核心网,终端3 和终端4 通过地面基站注册到核心网。

4.2卫星网络终端与地面网络终端通信

通信测试框图如图5所示。

2 个终端分别以卫星模式和地面模式注册到核心网。入网后分别得到的ip地址为: 终端1: 183.12. 16. 33; 终端3: 183. 12. 16. 34,终端1 可与终端3正常通信。ping包示意图如图6 所示。

本实验主要证明了: ① 在融合架构中,在卫星网络与地面网络同时覆盖的区域,系统优先选择地面网络; ② 融合架构中,处于卫星网络的终端1 可以与处于地面网络的终端2 正常通信。

5 结束语

本文提出的卫星网络与地面网络融合的5G网络架构,将卫星网络和地面移动网络融合设计,充分利用了卫星网络的优势来弥补地面移动网络不足。而在核心网方面的扁平化处理,控制与转发分离的方式不仅极大地提高了核心网的性能,而且简化了各种信令处理流程。

摘要：为解决5G的全球无死角覆盖、永远在线和融合网络的要求,提出了一种卫星网络与地面网络融合的5G网络架构,并设计了在此架构下的终端接入和呼叫的信令流程。在新架构中地面网与卫星网共用一套核心网,以核心网的角度来实现融合,打破了传统2张网络独立运行或利用网关互联的架构基础,提高了用户体验。实验结果表明,星地网络在核心网角度融合具有良好的系统性能,用户可无差别地使用卫星网络和地面网络。

关键词：5G,网络架构,核心网,信令流程

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卫星地面应用系统 篇10

1 要充分认识做好管理工作的重要性和必要性

卫星地面接收设施管理工作关系到国家的政治安全、信息安全和社会稳定, 因而必须引起足够重视, 采取有效措施, 加以防范。广播电视行政部门要把卫星地面接收设施管理工作作为一项重点工作来抓, 并列入重要议事日程, 建立相关工作管理制度, 以严格的工作纪律作为保障, 每年初召集广播电视执法人员及各乡镇广播电视站工作人员开一次专项工作会议, 强调抓好卫星地面接收设施管理工作的重要意义, 使干部职工在思想上充分认识到工作的重要性和艰巨性, 明确职责和任务, 确保卫星地面接收设施管理工作顺利开展。

2 要在提高队伍素质上下功夫

现代社会是法制社会, 广播电视法规条例是事业不断发展的保障, 能否正确运用这些法规条例非常关键, 过去我们的执法人员在工作过程中不能按照法规程序办事, 结果引起群众不满, 给工作造成被动, 究其原因是某些执法人员的业务素质太低造成的, 因此必须狠抓业务培训。为了搞好培训, 我局多次聘请法制讲师对执法人员分批培训, 使每个学员熟练掌握《行政处罚法》、《广播电视管理条例》、《卫星电视广播地面接收设施管理规定》、《卫星地面接收设施接收外国卫星传送电视节目管理办法》, 把学习成绩纳入年度考核之中, 实践证明, 通过培训学习, 执法队伍的整体业务素质和执法水平有了大幅度提高。

3 要在加大宣传力度工作上取得效果

大多数农村群众由于地处偏僻, 信息闭塞, 文化程度低, 思想观念较落后, 法制意识淡薄, 对我们的管理不理解、不配合、不支持。例如, 我们在一次检查管理工作中, 个别群众存在模糊认识, 思想上不接受, 行动上不配合, 说“电视节目是从天空卫星接收的, 你们管不着, 还没听说看电视还要受人管呢”, 与管理人员争吵不休, 围观群众也跟着起哄, 接着就出现了围攻、殴打管理人员的局面, 严重阻碍了管理工作的正常进行, 究其原因主要是前期宣传工作没有做好, 这就要求我们在宣传管理上要加大力度, 宣传方式要多样灵活, 我局先后出动人力, 在乡镇村主要交通路口刷写大幅法规宣传标语100余条, 车载广播进村宣传, 散发传单1万多份, 张贴通告文件200张, 征得市 (县) 政府部门支持, 下达文件到乡 (镇) 政府部门, 利用乡 (镇) 政府召开工作会议的机会, 作为一项会议内容宣传到各村干部, 由村干部召开村民大会宣传贯彻到群众中。采取何种方式应根据具体情况而定, 目的就是要把法规政策宣传到每个群众, 达到深入人心。实践证明, 经过艰苦努力搞好宣传工作, 使我局的普查管理工作取得明显效果。

4 要在改革机制的同时搞好普查管理工作

卫星地面接收设施用户大多居住在边远山区, 给普查工作带来相当大的困难, 必须采取切实可行的办法和措施, 首先要改革用人机制和分配机制。实践告诉我们, 过去那种干与不干一个样、干多干少一个样的“大锅饭”模式, 严重挫伤了部分职工的积极性, 因此要打破旧模式, 引入竞争上岗、奖优罚劣、奖勤罚懒的激励机制。实施人员聘用制, 竞争择优上岗实行责任目标和效益工资制, 每月完成任务者可以提取效益工资, 没有完成者扣除当月补助或奖金, 通过改革, 使大家认清形势, 树立起危机意识、责任意识, 变压力为动力, 使之有效地调动工作人员的积极性。其次要改进工作方法, 提高工作效率和质量。例如在普查工作中, 我们根据用户分散的特点, 把整个执法队伍按乡镇区域分片划分, 任务分解, 落实到人, 并在所分区域内积极争取乡 (镇) 政府部门领导干部的支持和协调, 争取村级干部的支持和配合, 给普查工作铺平了道路, 扫清了障碍从而使工作健康有序顺利开展, 实行分片管理后, 管理费收缴进度比往年同期有较大增长, 极大地鼓舞了大家的信心。最后要认真做好登记人档工作, 普查人员走村人户首先应向群众讲明政策, 然后登记用户的姓名、详细地址、收视节目内容、收视对象范围、收视星号等, 并且与用户签订使用责任保证书, 要求其严格遵守有关广播电视法规和保证书上载明的内容, 同时严格按国家标准收取使用卫星地面接收设施管理费用。每个月底普查管理人员向档案管理人员报送普查的详细情况, 档案管理人员把下面报送来的详细普查情况况输入微机, 完善档案以备今后查阅使用。

5 要在加大稽查力度同时搞好文明执法

在卫星地面接收设施管理工作中, 有些群众存在侥幸心理, 能避则避、能抗则抗, 有些思想道德品质较低的群众对管理工作不仅不支持不配合, 还要阻碍扰正常管理, 有些甚至谩骂、殴打、围攻执法人员, 却意识不到自己的行为是违法的, 为此, 就必须加大稽查度搞好文明执法。一是重在依法管理。作为优秀的广播电视执法人员必须严格依照法律法规进行管理决不能乱收费、乱罚款, 该出示证件的必须出示, 该2人以上执法的绝不能少于2人, 必须严格遵循《广播电视管理条例》、《行政处罚法》、《广播电影电视行政处罚程序暂行规定》等有关法规, 依照程序认真执, 出现行政复议和赔偿案件按《行政复议条例》和《国家赔偿法》的程序进行。二是重在公平、公正执法。“法律面前人人平等”, 执法人员必须以法律为准绳, 不能凭个人的好恶和对用户的印象办事, 必须维护广播电视法规的尊严和国家利益不受侵害, 如针对安装、销售市场管理, 严格执行安装、专营《许可证》制度, 积极与工商部门配合对不法经营商户坚决予以打击, 该没收的要没收, 该罚款的要罚款, 该取缔的要坚决取缔。三是重在监督。不仅要在系统内部建立监督机制, 还可以设立举报中心, 接受社会各界监督, 这一方面有助于对违法违规者给予全面打击, 另一方面有助于提高执法人员自身素质, 更好地做到客观公正、文明执法、依法办事。实践证明, 经过依照法定程序严格文明执法、群防群治, 使其管理工作取得了明显好转。

综上所述, 卫星地面接收设施管理工作任重而道远, 在管理工作中还会遇到新的困难, 但只要我们积极探索新思路, 采取新举措, 寻求新途径、新办法, 与时俱进, 不断创新, 必能卓有成效地推进卫星地面接收设施的管理工作向前发展, 取得新突破, 再上新台阶。