Принципы построения спутниковых радиосистем и особенности

Классификация радиосистем с искусственными спутниками Земли

СТРУКТУРА ЛЕКЦИИ И МЕТОДИКА ЕЕ ИЗЛОЖЕНИЯ

По учебной дисциплине

ЛекцИя №8

«Информационное обеспечение безопасности мореплавания»

Тема лекции: «Принципы построения спутниковых радиосистем»

Учебный класс: ЭС-41д, Эс-42д, ЭС -43д

время: 2-3 час.

Место: 51 ауд.

Учебная и воспитательная цель: «Формирование у студентов целостного представления об основных видах информационного обеспечения безопасности мореплавания»

Учебные вопросы и распределение времени:

Вступление..................................................................................................5 мин.

1. Классификация радиосистем с искусственными

спутниками Земли……………………………………………………….20 мин.

2. Принципы построения спутниковых радиосистем............................25 мин.

3. Особенности организации спутниковой радионавигационной

службы……………………………………………………………………25 мин.

Выводы и ответы на вопросы.....................................................................5 мин.

Учебно-материальное обеспечение: проектор, слайды.

Учебная литература:

1. Алексишин В.Г., Козырь Л.А., Короткий Т.Р. Международные и национальные стандарты безопасности мореплавания. - Одесса: «Латстар», 2002. - 257с.

2. Золотов В.В., Фрейдзон И.Р. Управляющие комплексы сложных корабельных систем.- Л.: «Судостроение», 1986. - 232с.

3. Вагущенко Л.Л. Интегрированные системы ходового мостика. - Одесса: «Латстар», 2003. - 170с.

4. Акулов О. А. Информатика: базовый курс: учеб. пособие для студентов. - М.: «Омега-Л», 2005. - 552 с.

5. Фадюшин С.Г. Компьютерные технологии в судовождении. - Владивосток: Изд. Мор. гос. ун-т, 2004. - 83 с.

6. Лукянчук А.Г., Михайлюк Ю.П. Работа в системах спутниковой радионавигации. - Севастополь: Изд. СевНТУ, 2007.- 190с.

Лекция начинается с короткого вступления, в котором доводится тема, ее значение в подготовке специалиста, целевая установка и план. Так же во вступлении доводится рекомендуемая литература и ее краткая характеристика.

В основной части лекции при определении очередного вопроса плана, формулируется его связь с обеспечивающими учебными дисциплинами и будущей деятельностью специалиста.

Все спутниковые радиотехнические системы классифицируются по принадлежности к конкретной радиослужбе, которая определяется её назначением. В настоящее время сохраняется разделение спутниковых радиослужб (рисунок 1.1), введенное Регламентом Радиосвязи. Однако в силу ряда причин (как технических, так и исторических) это разделе­ние уже не в полной мере соответствует реальной структуре современ­ных спутниковых систем, и границы между традиционными службами постепенно стираются. Например, персональные наземные станции удаленных пользователей, работающие в СВЧ диапазоне, формально относятся к классу фиксированной спутниковой службы, но по своему назначению и выполняемым функциям они приближаются к подвижной спутниковой службе.

Системы фиксированной спутниковой службы предназначены для обеспечения связи между стационарными пользователями. Перво­начально они разворачивались исключительно для организации магист­ралей большой протяженности и региональной связи. Такие системы используются в сетях электронной коммерции, обмена банковской ин­формацией, торговых складов, централизованного спутникового теле­визионного вещания и др. В последнее время в системах фиксирован­ной службы все чаще применяется оборудование персональной связи и интерактивного обмена информацией (в том числе через Internet). Для этих систем выделены диапазоны частот: С (4 / 6 ГГц), Кu (11 / 14 ГГц) и Ка (20 / 30 ГГц).

Услуги этой службы предоставляют пять крупных международных организаций "Intelsat", "Интерспутник", "Eutelsat", "Arabsat" и "Asiasat", и около 50 региональных и национальных компаний.

Как правило, в фиксированной спутниковой службе используются геостационарные искусственные спутники Земли (ИСЗ). Пропускная способность каждого из них составляет от 12 до 35 тыс. телефонных каналов, то есть через 25 спутников системы "Intelsat" передаются при­мерно две трети международного телефонного трафика. Наземный сег­мент включает в себя около 800 крупных станций, размещенных в 170 странах мира.

Системы подвижной спутниковой службы (ПСС) появились значительно позднее, чем системы фиксированной спутниковой службы по причинам низкой энерговооруженности подвижных объектов и более сложных условий их эксплуатации (влияние рельефа местности, огра­ничения к размерам антенн и др.).

Рисунок 1.1- Классификация спутниковых радиослужб

Если стационарные наземные станции обеспечивают достаточно устойчивую связь при рабочих углах радиовидимости ИСЗ около 5°, то для подвижных абонентов надежную связь можно гарантировать только при более значительных углах радиовидимости. При увеличении утла радиовидимости ИСЗ над линией горизонта возрастает уровень прини­маемого сигнала за счет уменьшения длины трассы и снижаются зами­рания сигнала, обусловленные как влиянием рельефа местности, так и поглощением в тропосфере.

Первоначально станции подвижной спутниковой службы разраба­тывались как системы специального назначения и были ориентированы на ограниченное число пользователей. Они использовали геостационар­ные ИСЗ и предназначались для создания ведомственных и корпора­тивных сетей связи с удаленными и подвижными объектами (судами, самолетами, автомобилями и т. д.), для организации связи в государст­венных структурах, в районах бедствия и при чрезвычайных ситуациях.

Качественный скачок в развитии подвижной спутниковой службы произошел в связи с внедрением цифровых методов передачи данных и благодаря появлению проектов спутниковых систем на базе ИСЗ на низких орбитах. Так как орбиты таких спутников близки к поверхности Земли, то появилась возможность использовать вместо традиционных сложных наземных пользовательских станций простые и дешевые мало­габаритные терминалы с небольшими антеннами.

Сейчас в мире насчитывается более 30 национальных и междуна­родных (региональных и глобальных) проектов, использующих ИСЗ на низких орбитах. Наиболее известны "Globalstar", "Iridium", а также рос­сийские "Гонец" и "Сигнал".

Однако переход на низкоорбитальные и среднеорбитальные систе­мы нельзя считать генеральной тенденцией развития мобильной спут­никовой связи. Несмотря на все достоинства последних, традиционные системы, использующие ИСЗ на геостационарных орбитах, не собира­ются сдавать свои позиции, о чем говорят последние разработки, на­пример, для систем "Inmarsat" и "Intelsat".

Регламентом радиосвязи для систем подвижной спутниковой службы выделены диапазоны частот до 1 ГГц, а также полосы частот в диапазонах L (1,5/1,6 ГГц) и S (1,9/2,2 и 2,4/ 2,5 ГГц)- В перспективе разработчики этих систем намерены использовать более высокочастот­ные диапазоны Ка (20/30 ГГц) и EHF (40...50 ГГц).

В настоящее время сохраняется деление систем ПСС по видам пе­редаваемой информации на сети радиотелефонной связи ("Inmarsat-A, -В и -М", "AMSC", "MSAT", "Optus", "AceS") и системы передачи дан­ных ("Inmarsat-C", "Omnitracs", "Euteltracs", "Prodat").

Радиовещательная спутниковая служба предназначена для приема телевизионных и радиовещательных программ и является глав­ной службой систем спутникового непосредственного телевизионного и радиовещания.

В настоящее время все системы телерадиовещания строятся на ба­зе геостационарных спутников. В этой области телекоммуникаций, где основное требование к системе - сплошное покрытие обслуживаемых территорий, преимущества спутниковых систем перед другими средст­вами связи проявляются в наибольшей степени.

Одним из важных направлений развития телерадиовещания явля­ется интерактивное телевидение, которое позволяет удовлетворить ин­дивидуальные запросы пользователей путем трансляции по спутнико­вым каналам заказных телепрограмм, а также предоставления возмож­ностей интерактивного обмена в процессе телепередач. В таком случае пользователь из пассивного потребителя вещательной информации пре­вращается в активного участника программы.

Персональная спутниковая служба обеспечивается многими спутниковыми системами - как с геостационарными спутниками, так и с ИСЗ на более близких орбитах. Эти системы ориентированы на пре­доставление персональной радиотелефонной и пейджинговой связи в глобальном масштабе через наземные станции сопряжения. Общей тенденцией развития таких систем является объединение в общую сеть ра­диотелефонных спутниковых и сотовых сечей различных стандартов (GSM, AMPS, CDMA и др.), а также предоставление максимально воз­можного набора услуг (передача данных, телексов, факсимильных со­общений, определение местоположения и пр.).

Обслуживание абонентов этих сетей осуществляется в масштабе реального времени, что достигается за счет применения корректируе­мых орбитальных группировок из 48...66 спутников. Для связи с або­нентами используются L и S диапазоны частот. К этим системам отно­сятся сети "Iridium" и "Globalstar".

Спутниковая служба радиоопределения включает спутниковую радионавигационную службу, которая позволяет пользователю по сиг­налам ИСЗ определить свои координаты на поверхности Земли или в околоземном пространстве.

Для решения этих задач сегодня используются несколько десятков различных спутниковых глобальных и локальных радионавигационных систем. Наиболее значимыми из глобальных систем являются "GPS Navstar" и Глонасс". Их орбитальные группировки включают по 24 спутника на наклонных синхронизированных круговых орбитах. Пере­дача навигационных сигналов производится ИСЗ в двух диапазонах частот 1,55...1,61 ГГц и 1,22... 1,28 ГГц. Точность определения коорди­нат по этим сигналам достигает десятков метров, а при использовании корректирующих земных станций может быть повышена на несколько порядков.

Другой важной задачей службы радиоопределения является обна­ружение судов и самолетов, терпящих бедствие. В этой области наибо­лее распространенной сегодня является международная глобальная сис­тема "Kocпac-Sarsat". Сигналы аварийного радиомаяка передаются при попадании в зону радиовидимости на низкоорбитальные спутники сис­темы, запоминаются на борту и ретранслируются на наземные станции приема и обработки информации. Точность определения координат по сигналам аварийных радиомаяков "Kocпac-Sarsat" в диапазоне 406 МГц составляет около 5 км.

Как правило, современные системы спутниковой службы радиооп­ределения используют полосы частот ниже 40 ГГц и негеостационарные спутники.

Дата добавления: 2014-01-05