导语：如何才能写好一篇卫星通信系统，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
2PID算法中积分项的改进
在PID函数实际应用过程中，为了克服积分饱和现象，通常可以采用积分分离、积分限幅和不完全积分的克服方法。积分分离的实现方法是在偏差值不大时对积分项累加，而在偏差值较大时不对该值累加，这样可以防止偏差大时过大的PID输出控制量，避免了积分饱和现象[6]。积分限幅的基本方法是当积分项累计到某个较大的值时，不再继续对积分值进行累加，保持该积分值不变，下一次的积分值取上一次的积分值，直至出现符号相反的入口值时才继续对积分项进行累加[7]。由此可见，采用不完全积分方法后，积分环节的输出量在第一个周期会迅速的增大，但此后其增长速度不断减慢，最后会趋向一个有限值，然而完全积分是趋向无穷大的。因此完全积分容易出现积分饱和现象，从而导致其特性变差[8]。
3PID算法中微分项的改进
4结论
5结束语
关键词：通信工程，宽带，海事卫星
航海运输行业的发展，能够为贸易工作和国际交流提供便捷，同时有助于拉动我国经济水平的提升。航海运输会面临较多的风险因素，尤其是海上环境变幻莫测，容易导致危险事故的发生，威胁人们的生命财产安全。只有对多种航海数据进行全面分析，明确船舶的航行状况，才能够做好充足的准备工作，防止海事风险的发生。随着技术水平的提升，宽带海事卫星通信系统逐步得到应用，可以充分发挥高通量宽带卫星和地面网络系统的作用，为海航运输提供可靠的保障。通过有效的互联网接入，可以满足工作中的个性化与多元化需求。相较于其他技术而言，该技术在抗干扰性能和稳定性等方面都具有明显的优势，在应用中应该掌握技术要点，制定切实可行的技术方案。
1宽带海事卫星通信系统概述
1.1基本构成
海事VSAT和第五代海事卫星宽带通信系统FX，是当前宽带海事卫星通信系统的基本类型，在提供通信服务时具有全天候、全球性和稳定性等特点，能够对大西洋、太平洋和印度洋等实现全面覆盖，在海陆空的安全通信和日常通信中应用较多[1]。空间卫星在Ka频段运行，包括可旋转高容量荷载和全球荷载，能够通过多个信道和点波束增强系统运行性能，促进通信能力的提升。为了能够有效应对极端天气的影响，关口站数量通常设置为两个。同时在收发及处理信号时借助于移动终端实现，满足互联网访问和视频传输的需求。
1.2系统特点
Ka波段通信是宽带海事卫星通信系统的基本特点，能够保障良好通信宽带，上传5Mbps和下载50Mbps大大提高了传输速率。A、B、M、F终端、第四代卫星FB终端和第五代卫星GX等，是当前移动终端的基本类型，尤其是第五代海事卫星通信系统的应用，使得宽带优势得到体现[2]。
2宽带海事卫星通信系统的优势与技术特点
2.1系统优势
Ka波段的应用，是宽带海事卫星通信系统的基本特点，大大扩大了覆盖范围，宽带速率达到了上行5Mbps和下行50Mbps，满足用户终端的需求。尤其是卫星波束的不同，满足终端在不同场景下的使用需求，通过流畅的切换提高通信质量。在通信热备份保障中，第四代卫星FB的应用效果较好，使得整个系统的功能得到强化。在该系统中还实现了第四代海事卫星通信系统和第五代海事卫星通信系统的融合，在不同服务当中通过自由切换保障通信效率与质量[3]。同时与网络服务设备共同发挥系统功能，网络路由的选择更加快捷，在增强其可靠性的同时，能够获得高速数据。雨衰的增大是由于降雨而引起，会导致五代卫星Ka波段高频信号的传输受到严重影响，此时能够通过识别故障问题，向第四代卫星终端进行自动切换，保障网络路由的良好运行效果。如果降雨停止，那么就会再次完成自动切换，发挥第五代卫星终端的功能。
2.2技术特点
Ka波段的应用，是改善系统性能的关键。尤其是与传统的C、K频段相比较而言，具有多样化的可用频率资源，因此可以满足不同服务功能需求，其频率在3.5GHz左右。对于频率利用率的提升，可以借助于点波束实现，相较于以往而言能够提高20倍，因此能够有效降低运行成本，同时扩大了通信容量。在增益上的优势，也是Ka波段卫星信号的基本特点，因此可以大大减小用户终端的体积，为用户提供便捷。运用Ka波段卫星系统时，需要重视关口站的应用，增强信息网络的整体性，使用户本地化接入和馈电链路频率服用功能得到优化。高效化运用了频率复用和点波束，因此在容量上得到了扩展，在200Gb/s左右[4]。受到地面通信系统工作频率的影响较小，因此有效增强了宽带海事卫星通信系统的抗干扰性能，这也是提高通信质量的关键。雨衰问题的存在，会对系统的应用造成一定限制，因此需要引进先进技术手段进行控制。
3宽带海事卫星通信系统技术的应用措施
3.1视频监控与视频会议
船舶在海上航行时会面临较多的风险因素威胁，只有做好安全管理，才能为人们创造良好的环境条件。应该增进与岸上指挥中心的交流沟通，从而对海上情况进行全面分析，以便采取针对性解决措施。尤其是在遇到海盗袭击等安全问题时，需要加强各部门的安排部署，降低在航行过程中的风险。运用宽带海事卫星通信系统进行视频监控与视频会议，是提升安全性的关键措施。卫星链路传输、船舶本地视频采集、岸上控制及显示，是视频监控系统的主要组成部分。其中，硬盘录像机是该系统中的关键构成，应用于驾驶台当中，通过有效连接舱外云台摄像机，能够达到持续录像的目的[5]。运用视频监控系统，能够在录像保存中真正实现自动化处理，指挥中心能够以远程手段获得录像视频，确保传输的稳定性及高效性。卫星IP网络在实时画面的获取中更具可靠性，能够增进指挥中心和船舶的密切联系，监控视频画面也可以通过家是台中的视频监视器进行获取，防止信息沟通不畅引起的问题。视频会议终端设备在会议室中的应用，可以通过输入船上视频监控画面，连接指挥中心视频会议，因此可以确保会议的顺利开展，通过岸上与海上的交流互动实时掌控船舶的运行状况。
3.2船员WiFi上网
3.3机载卫星宽带接入服务
为了能够提供可靠的全程通信接入服务，应该明确宽带海事卫星通信系统在机舱中的重要性，满足国际航班和国内航班的不同需求。除了能够满足多媒体通信需求，还能够为应急通信、交通管制和飞机导航等工作提供依据，通过可靠的宽带接入，能够使各类信息数据的传输更加高效，包括了客舱乘客状态信息和驾驶舱信息等。无论是乘客还是飞行员，都能借助于宽带海事卫星通信系统实现全面管理，提高卫星通信的性能，通过一个集成包管理多个业务，比如飞行数据、语音、天气预报等。飞前申报和许可、位置报告、短信服务和气象信息的获取等，都会由于宽带海事卫星通信系统的应用而更加便捷。
4结语
宽带海事卫星通信系统包括了空间卫星、关口站和移动终端等各个部分，系统的高效化运转能够有效增强海事工作安全性，实现指挥中心与船舶的密切联系，降低航行的风险隐患。该技术应用了高频段和点波束等，同时具有较大的容量，因此可以保障系统的良好性能。在实践工作当中，主要是通过视频监控与视频会议、船员WiFi上网和机载卫星宽带接入服务等满足工作要求，保障通信传输的质量与效率。
参考文献
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[4]马进华.宽带海事卫星通信在我国的发展与应用[J].中国新通信，2018，20(15):91-92.
(电子科技大学成都学院，四川成都611731）
【摘要】本文介绍一种基于北斗的卫星移动通信试验系统。这是一个利用我国北斗卫星的冗余资源的支持话音和低速数据的小容量系统，它可以在某些关键时刻和特殊环境下起到重要而不可替代的作用。同时，在试验系统这一平台上，还可以对下一阶段建立的GEO卫星移动通信系统的关键技术进行试验研究。基于“北斗”的卫星移动通信试验系统将以我国低EIRP的“北斗”导航卫星资源为空间段，建立我国的卫星移动通信试验系统。系统由三部分构成：由我国北斗卫星冗余资源支持的空间段；具有系统接续控制和交换能力、并与地面公用网接口的地面段；以及有较高天线增益的应用段。
关键词北斗卫星；网络结构；空中接口
作者简介：胡曼青（1980—），女，四川成都人，电子科技大学成都学院，讲师，研究方向为通信与信息系统。
1系统总体架构
（1）在分析“北斗”卫星现有冗余资源的基础上，利用“北斗”卫星的转发器作为空间段；
（2）地面段包括综合信关站、地面运控站、信标站等；
（3）应用段包括三类用户终端（便携式、车载式、固定式），实现用户终端之间、用户终端与地面通信网络之间的互联互通。
1.1系统特点
（1）利用我国北斗卫星冗余资源支持的空间段；
（2）具有系统接续控制和交换能力、并与地面公用网接口的信关站；
（3）具有创新型高技术应用的移动终端；
（4）具有移动通信系统空中接口规范、完整的信令体系和安全保密体制。
1.2系统组成
系统由空间段、地面段和应用段组成，见下图：
图1系统组成
空间段：利用北斗卫星所搭载的转发器实现用户与用户、用户与信关站间信号的转发。
应用段：即用户终端，将可识别的信息（语音、数据、短消息）处理成可在空间传输的、符合系统要求的无线信号，并向卫星发射；同时，将卫星发射（转发）来的符合系统要求的空间无线信号接收处理成可识别的信息（语音、数据、短消息）。
用户终端有三种形式：
（1）固定式用户终端：在固定地点使用；
（2）便携式用户终端：可搬移，机动性好；
（3）车载式用户终端：可在运动中使用，实现动中通。
2系统空中接口
2.1系统网络结构
从网络结构上，系统可划分为终端和综合信关站两大部分。终端包含用户识别模块，综合信关站由收发系统、业务控制系统、卫星信号监测管理、移动交换中心等网络部件组成，系统网络体系结构见图2。
图2系统网络架构
用户话音和数据通过业务信道在终端和信关站之间传输，当系统内部终端之间相互通信时，由信关站转发信号，传输路径经历了2跳卫星链路。当卫星终端与网外用户通信时，信号经历1跳卫星链路由信关站的移动交换中心GMSC（GatewayMobileSwitchingCenter网关移动交换中心）与PSTN、PLMN（PublicLandMobileNetworks公共陆上移动网络）和SMC（SortMessageCenter）建立连接。同步轨道卫星通信系统单跳延迟大约270毫秒。
2.2卫星移动终端SMT（SatelliteMobileTerminal）
SMT是基于“北斗”的卫星移动通信试验系统的用户终端，用户使用SMT接入试验网得到所需的通信服务。
为区别试验网内不同的用户，使用用户识别模块UIM（UserIdentityModule）予以识别。每个移动终端都有各自的卫星设备识别号SMEI（SatelliteMobileEquipmentIdentity）。每个移动用户都有自己的卫星移动用户识别号SMSI（SatelliteMobileSubscriberIdentity），分别存储在UIM上和SHLR（SatelliteHomeLocationRegister）上。
2.3综合信关站SGS（SynthesizeGatewayStation）
综合信关站由收发系统、业务控制系统、卫星资源监测与管理、移动交换中心等网络部件组成。
2.3.1收发系统GTS（GatewayTransceiverSystem）
2.3.2业务控制系统GSC（GatewayServiceControl）
GSC是地面信关站的控制部分，它处于GTS和移动业务交换中心GMSC之间。一个GSC可以连接和控制几个GTS，在试验系统中只有一个GTS。它的主要功能是无线信道的管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除，移动台切换管理，话务量统计等。
2.3.3卫星资源监测与管理SRMM（SatelliteResourceMonitor&Management）
卫星资源监控与管理完成对卫星资源的监控与协调管理工作，包括了：卫星频谱与信号监测、卫星工作状况监测与系统管理、运行状况与工作模式管理、信关站与地面运控网进行信息交互与处理、天线与射频状态监视。
2.3.4移动交换中心GMSC(GatewayMobileServiceSwitchingCenter)
移动业务交换中心由软交换SS（SoftSwitch）、AAA（AuthenticationAuthorizationAccounting）服务器、操作维护中心OMC（Operation&MaintenanceCenter）、卫星接入网关SAG（SatelliteAccessGateway）、地面接入网关TAG（TerrestrialAccessGateway）等实体组成。
①软交换SS（SoftSwitcher）
完成移动呼叫接续、控制、无线资源和移动性管理等功能，是卫星移动通信试验网的核心，同时也是与地面固网和实验网的接口设备。
②AAA服务器
认证：用户在使用网络系统中的资源时对用户身份的确认。
计费：网络系统收集、记录用户对网络资源的使用，以便向用户收取资源使用费用，或者用于审计等目的。
AAA服务器含卫星归属位置寄存器SHLR（SatelliteHomeLocationRegister）与地面移动网的HLR类似，SHLR是用来存储本地用户位置信息的数据库，每个卫星移动用户必须在某一个SHLR登记，不同之处是试验网将卫星移动设备标识寄存器集成到SHLR之中。登记的主要内容有：用户号码、移动设备号码、位置信息、业务信息等。试验系统暂不考虑卫星访问位置寄存器SVLR（SatelliteVisitorLocationRegister），但设计时应该留有扩充的空间。
③地面接入网关TAG
地面接入网关实现与地面PSTN，PLMN和短消息中心的接口，信令转换，业务合成、分解、存储和传输的实体。地面接入网关实现试验系统与地面其它网络的多种业务转换和互通。
④卫星接入网关SAG
卫星接入网关是业务控制分系统GSC和移动交换中心GMSC的接口实体。
⑤操作管理中心OMC
OMC是网络拥有者对全网进行监测和操作的功能实体。
2.4系统接口定义
2.4.1UIM－SMT接口
卫星移动终端SMT到用户识别模块UIM接口，SMT在注册、实现双向鉴权、加密、信息存储时要与UIM交互信息和数据。
2.4.2S－Um接口
2.4.3Am接口
Am接口是信关站内部GTS和GSC之间的内部接口。
2.4.4A接口
A接口是卫星地面信关站和GMSC之间的接口，该接口携带关于信关站的管理、呼叫处理和移动性管理等信息。采用SIP和RTP协议分别传输信令和业务数据，通过TCP/IP承载传输。
2.4.5R接口
R接口为GMSC与AAA之间的接口，GMSC通过该接口向AAA服务器和SHLR查询被叫卫星移动用户的选路信息，以便确定呼叫路由，呼叫时对用户进行鉴权，并在呼叫结束时向AAA发送计费信息。试验系统的SHLR与信关站放在一起。
2.4.6P接口
为综合信关站的地面接入网关与地面网络的接口，传递业务及控制信息。
2.5系统通信体制
为了适应卫星资源，试验系统采用CDMA通信体制。前向信道（卫星到终端）和反向信道（终端到卫星）各占用不大于8MHz频谱带宽。见图3。
前向和反向信道采用扩频方式，将2.4kbps的数据经成帧、编码、交织、加密处理后，由扩频序列将频谱展宽。
前向信道由以下信道组成：
PICH（PilotChannel）：前向导频信道，为参考信道，终端由它获取相干解调及同步信息；
SCH（SynchronizationChannel）：同步信道，发送定时参数，系统参数；
PCH（PagingChannel）：寻呼信道，用于寻呼用户，发送短消息和系统消息；
BCH（BroadcastChannel）：广播信道，为终端提供广播业务；
DSCH（ForwardDedicatedSignalChannel）：前向专用信令信道，传送专用信令，在通信过程中传输交换信令；
TCH（TrafficChannel）：业务信道，承载语音和短消息业务，试验系统使用1～30条。
反向信道由以下信道组成：
RACH（RandomAccessChannel）：反向随机接入信道，用于终端发起呼叫、被叫和注册时传输信令；
RTCH（ReversedTrafficChannel）：反向业务信道，承载语音和短消息业务；
RDSCH：（ReversedDedicatedSignalChannel）：反向专用信令信道，用于通信过程中交换信令。
前向信道采用正交的Walsh码区分用户和控制信道，码片速率4.9152Mcps，调制方式为QPSK，信道编码为1/3卷积编码。
反向信道采用随机码区分用户，码片速率4.9152Mcps，调制方式为HPSK，信道编码为1/3卷积编码。
图3系统通信空中接口
3系统工作原理
系统的工作原理见图4。
用户终端对语音、数据、短消息进行信息处理、基带处理、射频处理形成频率为L的射频信号后，由天馈单元发向卫星。
卫星接收到用户所发的信号后，进行放大、变频、滤波等处理，经C波段天线发向信关站。
在综合信关站中，由专用C波段天线接收卫星发来的入站信号，经低噪放、下变频处理成中频信号（70MHz），经中频分路后送往两个16路解调器，解调后数据接入本地局域网，通过信令处理与软交换完成与对方用户的连接，建立通信信道。
图4系统工作原理
图5移动用户间呼叫基本流程
信息经信关按协议处理后送往交换机，交换机将数据送往两个16路调制器，调制器完成对数据的信息处理、基带处理、扩频调制后，形成中频为70MHz的已调合路信号（2个中频，各含16路），送往中频合路器，合路后经上变频处理成S波段信号，经高功率放大（HPA）后，由S波段天线发向卫星。卫星收到信关站所发的信号后，进行放大、变频，处理成频率为L1/L2的射频信号发向用户。用户端接收到卫星所发来的微弱信号后，经低噪放（LNA）、变频处理成频率为70MHz的中频信号，经解调、信道处理、信息还原后得到对方所发的语音、数据、短消息等信息格式。
终端接入流程举例，见图5。
4结束语
［1］李锐.对卫星通信及卫星信道的论述[J].中国新技术新产品，2009(13).
［2］谭述森.北斗卫星导航系统的发展与思考[J].宇航学报，2008(02).
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关键词：QoS；卫星通信技术；关键技术
现今，网络在人们的生活中已经成为了不可替代的角色，通信、娱乐、购物等都依赖于网络进行，这导致传统的地面互联网覆盖无法很好地满足人们不断变化的需求。卫星所具备的覆盖面是非常广的，在利用卫星的基础上构建了卫星通信系统，以便于满足人们的需求。卫星通信系统在进行数据传输时，速度是非常快的，但是随着业务量及人们对质量要求的提升，卫星通信系统需要利用相应的关键技术来保证QoS。
1卫星通信系统OoS要求
所谓QoS，是指在一个或多个对象的集体行为上的一套质量需求的集合。在对数据传输的速度和可靠性进行描述时，应用的就是服务质量参数，比如吞吐量、传输延迟、错误率等。有限性是网络资源一个显著的特征，这促使用户在使用网络资源时，存在一定的竞争性，由此就产生了服务质量，对于服务质量的外在体现，最为明显的就是网络业务，当网络业务比较多时，说明服务质量比较高。服务质量需要进行提升，有效的手段就是提升网络资源的利用效率。卫星通信网络在提供服务时，包含保证和尽最大努力两种，所谓保证，是指用户在使用网络时，网络能够提供QoS保证，通常会通过确保QoS度量来实现保证；而尽最大努力，QoS保证参数并不是一定要由网络明确的提供。
2卫星通信系统协议体系结构
在当前的互联网中，采用的协议标准为TCP/IP协议，因此，卫星通信系统在进行协议体系结构的构建时，也应该以TCP/IP协议结构为基础，同时，结合自身的特点，科学的进行修改和扩充。具体说来，协议体系结构包含5个层次：应用层，主要的功能是进行各种业务的处理；传输层，主要的功能是进行控制，控制的对象有流量、拥塞等，保证数据包的正常传输；网络层，制定相应的路由策略；物理层，主要的功能是进行功率控制、定向天线等。在整个数据传输的过程中，通过各个层功能的发挥，促进数据包传输的实现，在传输的过程中，每个层都需要进行QoS保证，以便于保证QoS的质量，促进卫星通信系统的发展。
3基于QoS保证的卫星通信系统关键技术
3.1物理层传输技术
随着通信技术的发展，人们在进行数据传输时，逐渐提升了传输速度的要求。用户在利用卫星通信系统进行数据传输时，传输速度多由Ku波段和C波段来完成，不过随着人们要求的提升，这两个波段的传输速度已经无法满足要求，基于此，就需要在进行数据传输时，采用更高的波段。对此，卫星通信系统采用了信道编解码技术，即使在信道条件比较差时，所具备的传输速度依然比较高，由此一来，各种多媒体业务的QoS要求就能够很好地被满足。对于不同的宽带多媒体业务来说，其对传输质量的要求也是不相同的，为了很好地满足各种类型多媒体的要求，在进信道编码时，采用的为差错控制编码，这种编码的速度可以进行变化。
3.2数据链路层接入技术
对于多媒体业务来说，其服务质量的保证需要通过无线通信系统的带宽来保证。对于数据链路层来说，QoS保证的基本条件是将带宽的利用效率提升，在进行带宽利用效率提升时，应用了无线资源管理技术，这便是一项关键的技术。在信道运行的过程中，天气对其产生的影响是比较大的，而无线资源管理策略的制定与信道运行有着一定的关联性，因此，在选择技术时，必须要充分地考虑天气的因素，从而有效地避免无线资源管理策略的制定受到影响，这样一来，在开展各项多媒体业务时，拥塞现象发生的可能性将会显著降低，最大限度地避免了数据传输过程中丢包现象的发生，降低了丢包率。用户在接入卫星通信网络中时，会具有一定的时延，为了将时延减小，同时，有效地提升系统容量，就需要利用高效的接入算法。
3.3网络层路由技术
在卫星通信系统中，含有星间链路，当卫星间的连接处于相同的轨道上时，呈现出来的是静态的，而当处于不同的轨道上时，呈现出来的就是动态的，由此一来，卫星间的链路状态信息就会不断的变化。另外，卫星处于太空环境中，卫星链路受到背景噪声的影响，具备非常高的错码率，而且具备的时延也是非常大的，进而导致星上所具备的处理能力和存储能力都比较差，为了避免这些问题的存在，在网络层应用了路由技术，在适用卫星网络的基础上，制定完善的路由算法和路由协议。
3.4移动性管理
卫星通信系统中的星地链路会发生切换，在切换的过程中，原有的接入点卫星不再起作用，系统需要重新地选择新的接入点卫星，同时，还需要重新计算网络拓扑以及网络路由。对于星地链路的切换来说，当切换策略比较科学时，就可以以非常快的速度将暂时中断的通信恢复，相反，当策略的科学性比较差时，恢复就会比较慢。基于此，就需要对切换策略进行有效的管理，一般以移动性管理为主，这样一来，在进行切换时，系统所受到的影响就会比较少，从而有效地实现了QoS保证。
加速度计输出校正
载体在运动时所受到的机动加速度，会在加速度计的输出中与重力加速度一并表现出来。此时若仍用式（3）计算姿态角，得到的k会与实际姿态不符，这必然会导致姿态估计算法的精度变差。如果可以得到机动加速度的估计值，用以校正加速度计输出，就可以得到精确的k，进而得到精确的估计姿态。
1机动加速度补偿
机动加速度的补偿关键在于线加速度和向心加速度的求解。单基线GPS的输出信息中包含载体的速率信息，将载体速率进行微分，就可以得到载体所受到的线加速度；利用载体速率信息和z轴陀螺输出，可以对向心加速度进行补偿。可得校正后的x轴和y轴加速度：
2侧滑角补偿
式（6）是在假设GPS测得的航向vψ与载体的航向角ψ一致时得到的，而在实际的行车过程中，当车体转弯时，vψ与载体航向ψ之间会产生一个夹角，该夹角称为侧滑角(sideslip)sψ，若载体的速率为v，加速度为dv/dt，则侧滑角sψ的示意图如图4所示。由于侧滑角sψ的存在，使得线加速度和向心加速度在载体的x轴与y轴都有影响，这样就导致利用式（6）进行的补偿在转弯时并不准确，因此应在转弯时加入侧滑角补偿。设sψ在转弯过程中的变化率为d/dsψt，根据图4可得加入侧滑角补偿的加速度计输出校正表达式：
GPS遮挡问题的解决
实验分析
结论
卫星通信具有覆盖的面积较为广泛，通信的距离较长；通信成本跟通信距离的长短没有太大的关联，不会轻易受到陆地灾害的影响，可靠性较强；通信较为灵活，不受地理条件限制；通信的频带宽，通信容量大，能够适应多种通信业务等优点，因而在应急通信中被广泛的运用。
1应急通信的定义
所谓应急通信，即是发生自然或者人为的突发性紧急情况时，将不同的通信资源综合的利用起来，以确保救援和紧急救助工作能够及时开展而用到的必须的通信手段跟手法。而应急通信是一种由多种通信技术、通信手段综合运用的一项新技术，不是独立存在的，当遇到紧急情况时，应急通信不单单只涉及到技术问题，更多的还会涉及到管理问题，这也是应急通信的核心所在。此外，由于应急通信系统具有很多不确定因素存在，所以对于通信网络或者设备就会有许多特殊的要求，以便从技术方面为通信技术提供保障。然而在对应急通信进行管理时，相应的应急通信管理体系也要同时建立起来，不同的场景应用不同的响应机制，协调调度最合适的通信资源，提供最及时有效的通信保障。应急通信场景示意图见图1。
2突发事件特点及对卫星通信要求
3卫星通信在应急事件中的应用研究
3.1功能性角度的应用
从卫星通信的功能性角度来看，可以将卫星通信的应用分为三种方式：①以语音通信为主；②以综合接入；③中继备份。首先以语音通信为主的应用方式一般都是利用移动卫星业务的终端实现信息的传输，能够为通信系统提供相应的语音、漫游、短信、定位以及低速数据等功能，而且不同的卫星通信系统其功能也大不相同。其次利用综合接入的方式能够为应急现场以及指挥中心提供容量较大的语音通信，以及传送大量的数据，或者静止、运动图像。一般来说，利用TCP/IP等基站为卫星站提供综合接入功能的数据和信息。最后中继备份的应用方式支持2Mbit/s以上的中继传输电路，紧急情况下提供应急事件现场与公众通信网络（或行业专用通信网络）之间的中继电路。中继备份所使用的卫星站可以基于IDR（或IBS）系统或者VSAT系统实现。IDR（或IBS）系统提供中等速率电路，支持数据通信和语音通信，通常应用较多的是2Mbit/s和8Mbit/s速率。VSAT系统目前多数基于IP实现，通常可支持2～8Mbit/s数据速率。
3.2机动性角度的应用
4应急卫星通信系统及其建设研究
4.1卫星移动通信系统
如今，我国在开展的卫星移动通信业务时，主要使用的是国外的卫星移动通信系统进行工作，覆盖我国的五个通信系统，分别是：①新亚星系统；②全球星系统；③海事卫星系统；④铱星系统；⑤Thuraya卫星系统。在实际的应用中，可以根据卫星信号的强弱、卫星的使用费用以及卫星的业务能力和卫星的终端小型化这一系列因素，来进行卫星移动通信系统的选择。尽管国外的卫星移动通信能够满足一定的应急移动卫星业务需求，但是其信息的安全以及频率协调度都不能够有所保证，所以通常被应用到那些对于信息的安全度要求不够高的应急现场。卫星移动通信系统是国家一项具有战略性的信息基础设施，对于国家的社会、经济的发展以及国家的安全都有着很重要的影响，所以拥有自己专属的卫星通信系统很有必要，因而现阶段我国正在对拥有专属的卫星移动通信系统进行研究。
4.2宽带VSAT卫星通信系统
5结语
【关键词】卫星通信干扰抗干扰系统
现代卫星通信由于具有多种独特的通信优势，如通信范围广、通信数据质量高、通信组网方便、通信系统投资成本低、可有效克服复杂地理环境等优势，因此在军事和其他特殊行业领域应用范围十分广。卫星通信系统的种种优点能有效满足军事通信的保密性和抗干扰性要求，然而卫星通信系统也会面临通信干扰的潜在危险，需要进一步发展和完善通信系统的抗干扰技术方案和体系。
一、卫星通信面临的潜在的干扰
卫星通信系统主要分为上行链路和下行链路，上行链路面临的潜在干扰是主要是电磁干扰，如陆地固定式干扰机、机载干扰机和干扰卫星发射的干扰电磁信号，下行链路主要面临的是飞航式、机载式通信电磁干扰，但是下行链路扰时，干扰源在覆盖范围和信号干扰强度上都较小。因此卫星通信系统的上行链路干扰处于相对薄弱环节。上行链路面临的干扰依据不同的划分标准可以划分为多种不同的干扰类型。如按照干扰的形成方式可以划分为欺骗式干扰、压制式干扰和搅扰式干扰；按照干扰信号的频谱形式可以换分为瞄准式信号干扰、部分频带式信号干扰、扫频式信号干扰和阻塞式信号干扰等。西方发达国家的通信干扰技术的频率范围是0.5GHz到20GHz之间，干扰信号的脉冲峰值功率甚至可以达到10万W级上，干扰类型众多。
二、卫星通信常用的抗干扰技术
卫星通信抗干扰的主要目标是对信息数据、信息载体和信息传播方式进行有意识的处理，从而有效提高通信接收端的输出信干比，提升信号的抗干扰能力，使卫星通信系统能高效实现有用信息的传递。卫星通信抗干扰技术主要有：通信扩展频谱技术、通信抗干扰天线技术和编码调制技术等。
（1）天线抗干扰技术。
由于卫星通信网络空间跨度很大，通信很容易受到干扰，因此卫星通信抗干扰的核心方案之一就是完善和优化通信卫星的覆盖结构，以便即使某一方向受到强烈的通信干扰，仍然能保障我方天线能顺利接受卫星通信信号。具体的天线技术包括多波束天线技术（MBA）、智能天线技术和自适应调零天线技术等。MBA最大的优点是能灵活控制卫星发射天线指方向，尤其是相控阵MBA，可灵活选择卫星天线的波束形态以有效提高通信抗干扰能力；自适应调零天线主要原理是通过自适应加权来调整和优化天线阵，尽可能地降低卫星通信受干扰程度；智能天线技术则主要是在自适应天线的抗干扰技术基础上，通过优化阵列信号处理并利用数字波束形成技术来降低信号受干扰程度。
（2）扩展频谱抗干扰技术。
与传统的无线通信通过扩频与天线阵列技术结合的抗干扰技术不同，卫星通信的抗干扰技术对扩频的技术要求更高，因此卫星通信的核心抗干扰技术之一就是扩频抗干扰技术。扩频抗干扰技术一般分为直接序列扩频技术（DS）和调频技术（FH）。直接序列扩频技术可将接收到的信号进行解扩转化为窄带信号，窄带干扰信号也可被解扩为宽带信号，再通过窄带滤波器进行能量滤除，有效降低信号干扰度。而FH技术则通过在多种载波频率之间进行随机切换的方式进行抗干扰，相对于DS技术，调频在带宽较宽的情况下更为实用。
（3）编码调制抗干扰技术。
当卫星通信系统的数据遇到差错控制的问题是需要FEC技术进行解决―前向纠错。前向纠错可利用的FEC码主要是卷积码。当卫星通信遇到干扰时，可采用级联编码方案进行解决，该技术拥有两种简单级联码，相对于单一码有更多的编码增益。而卫星通信抗干扰可利用包括恒包络调制方式、PSK技术、连续相位调制方式、格状编码调制技术等调制方式进行抗干扰调制。针对不同的频段信号采用相应的调制方式可以有效提高卫星通信系统的抗干扰容限。
关键词：天通一号；AIS；卫星移动通信；自动识别系统
1引言
随着经济的发展，世界船舶数量的增加，水道越来越拥挤，海损事故时有发生。各国主管部门建立了船舶交管系统（VTS）、船舶自动识别系统（AIS）、船舶远程识别与跟踪系统（LRIT）等海上交通安全系统。其中，船舶AIS由配合北斗/GPS定位系统，把舰船位置、航行速度、航向等船只动态信息以及船名、呼号、吃水等静态信息通过甚高频进行广播，使得岸站和周围船舶可以掌握附近所有船只信息，在临近时及时避让，从而保障船舶航行安全。根据国际海事组织要求，所有300t以上国际航向船舶、500t以上非国际航向船舶以及所有客船都要求配备一台AIS设备。“天通一号”是我国自行研制的第一颗卫星移动通信系统，于2016年成功发射，预计2017年系统投入商业运营。系统具备短信、语音和数据通信功能，具有成本低、保密性强、覆盖范围广等优点。本文设计一款基于“天通一号”对AIS数据进行转发的系统，可以监控区域覆盖AIS基站的盲区，为我国海上安全监管提供帮助。
2AIS系统介绍
3“天通一号”卫星移动通信系统介绍
“天通一号”是我国自主研发的首个卫星移动通信系统。“天通一号”卫星是地球同步轨道卫星，在2016年8月成功发射。整个卫星通信系统预计将于2018年投入使用，可以为我国领土范围及周边海域提供短信、语音和数据通信手段，填补我国移动卫星通信空白。相对于国外移动卫星通信系统，具有以下特点：（1）自主系统，安全可靠天通系统是我国独立研制的卫星移动通信系统，国内厂家进行研制、掌握全部知识产权并自主运营，适合涉及到国家安全和海洋监控管理部门使用。（2）成本低不同于国外盈利为目的的商业运营公司，天通系统服务于我国以及周边海域，资费预计只有国外同类卫星移动通信系统一半左右，极大降低了用户的使用成本，有利于船舶用户的大面积推广使用。（3）自主知识产权系统，可定制开发天通系统从芯片到终端都是国内厂商自主研发，国家科技重大专项也投入经费进行重点扶持。终端可以根据用户特殊需求进行不同类型的终端产品定制开发。可构建船舶卫星通信虚拟专网，适合海监、船舶报告中心等部门大范围内进行船舶数据采集和监控管理的数据传输需求。（4）通信定位一体化终端具备卫星移动通信和北斗定位功能，可以为用户提供通信和位置服务，可提供高精度授时等功能。
4应用天通系统的船舶AIS设计
4.1“天通一号”卫星移动通信系统船舶AIS应用总体设计
4.2船舶卫星AIS终端设计
天通卫星移动通信系统是我国自主知识产权的卫星通信系统，船舶卫星AIS终端把AIS信息通过卫星信道进行传输，具有使用方便、保密性强、费用低等特点，为船舶管理部门提供了一个较好的解决方案。本文结合船舶AIS和天通卫星移动通信的特点，设计了一套船舶AIS监控系统，可以有效增加AIS传输距离，减少覆盖盲区，服务海上安全监管。
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一、卫星通信的工作频段
卫星通信中，工作频段的选择是一个十分重要的问题。它直接影响系统的通信容量、质量、可靠性、设备的复杂程度和成本的高低，并且还影响到与其它通信系统的协调。一般而言，卫星通信工作频段的选择必须根据需要与可能相结合的原则，重点考虑下列因素。
（1）电波能够穿过电离层，传播损耗和外部附加噪声应尽可能小。
（2）应具有较宽的可用频带，尽可能增大通信容量。
（3）合理使用无线电频谱，防止各种宇宙通信业务之间以及与其它地面通信业务之间产生相互干扰。
（4）考虑电子技术与器件的进展情况以及现有通信技术设备的利用与相互配合。
综合上述因素，卫星通信的工作频率选择微波波段是最合适的。
二、卫星通信电波的传播损耗
卫星通信链路的传输损耗包括自由空间传播损耗、对流层传播损耗、电离层传播损耗等，下面依次来分析。
1、自由空间的传播损耗
在整个电磁波传输过程中，即使不发生反射、折射、吸收和散射等现象，也会发生能量向空间扩散而损耗的现象，这被称为自由空间损耗。电波被天线辐射后，便向周围空间传播，由电磁波传播原理可知，每个辐射出去的平面上的点都可以当做新的信源，继续向四周辐射。
实际表明，电波在自由空间以球面形式传播，电磁场能量扩散，接收机只能接收到其中的一小部分，大部分能量在传播过程中损耗了。传播距离越远，到达接收地点的能量越小。
2、对流层传播损耗
对流层是指自地面向上大约10km范围的低空大气层，对流层集中了整个大气质量的3/4，当地面受太阳照射时，地表温度上升，地面放出的热量使低温大气受热膨胀，进而造成了大气密度不均匀，于是产生了大气的对流运动，对电波传输产生了一定的损耗。
（1）大气折射
大气折射率n是指电磁波在自由空间中的传播速度c与在大气中的传播速度v之比。n随高度的增加而减小，v随高度的增加而增加，从而使电波传播的轨迹向下弯曲，因而，由于大气的折射作用，实际的电波传播不是按照直线进行，而是按曲线传播的。大气折射使电磁波射线路径发生弯曲，从而使收信点的接收功率发生变化。
（2）大气吸收损耗
任何物质的分子都是由带电粒子组成的，这些粒子都有其固有的电磁谐振频率。当通过这些物质的微波频率接近它们的谐振频率时，这些物质对微波就产生共振吸收。大气中的氧分子具有磁偶极子，水蒸气分子具有电偶极子，它们都能从电磁波中吸收能量，从而产生吸收损耗。
（3）雨雾引起的损耗
雨雾等自然现象都是对流层殊的大气环境造成的，并且是随机产生的，它使发端到收端之间的电磁波被散射、折射、吸收。其中，降雨损耗尤为明显。当工作频率大于30GHz时，即使是小雨，造成的损耗也不能忽视。在10GHz以下时，必须考虑中雨以上的影响。为了保证可靠通信，在进行链路设计时，通常先以晴天为基础进行计算，然后留有一定的余量，以保证降雨、下雪等的情况仍然满足通信质量要求。
3、电离层传播损耗
电离层的影响主要是电离层闪烁衰落，衰落值同地磁纬度有密切关系，在地磁纬度30°附近是一闪烁增强带，地磁纬度20°以下，春夏发生闪烁严重且频繁。电波穿过电离层的衰减量，随入射角而变化，垂直入射时，衰减量最小。
另外，电波还受地球磁场的影响，线极化电磁波的极化平面会发生旋转效应，因此，要根据不同情况，对极化面的变化进行补偿。
4、多普勒频移
对于移动卫星通信而言，它可能利用静止轨道卫星，也可以是非静止轨道卫星，对于前者，产生多普勒频移主要是因为用户终端的运动，后者主要取决于卫星相对于地面目标的快速运动。
5、多径衰落和阴影遮蔽效应
电波在移动环境中传播时，会遇到各种物体，经反射、散射、绕射，到达接收天线时，己成为通过各种路径到达的合成波，即多径传播模式。各传播路径分量的幅度和相位各不相同，因此合成信号起伏很大，称为多径衰落。
电波途经建筑物、树林等时受到阻挡被衰减，这种阴影遮蔽对陆地移动卫星通信系统的电波传播影响很大。
以上分析了卫星通信电波在传输过程中可能产生的各种传播损耗，实际中，电波还受到传输噪声的影响。
三、卫星通信电波的传输噪声
1、太阳系噪声
它指的是太阳系中太阳、各行星以及月亮辐射的电磁干扰被天线接收而形成的噪声，其中太阳是最大的热辐射源。只要天线不对准太阳，在静寂期太阳噪声对天线噪声影响不大；其他行星和月亮，没有高增益天线直接指向时，对天线噪声影响也不大。实际上，当太阳和卫星汇合在一起，即太阳接近地球站指向卫星的延伸线时，地球站就会受到干扰，甚至造成中断。
2、宇宙噪声
外空间星体的热气体及分布在星际空间的物质所形成的噪声，在银河系中心的指向上达到最大值（通常称为指向热空），在天空其它某些部分的指向上是很低的（称为冷空）。宇宙噪声是频率的函数，在1GHz以下时，它是天线噪声的主要成分。
3、大气噪声与降雨噪声
电离层、对流层不但吸收电波的能量，也产生电磁辐射而形成噪声，其中主要是氧气和水蒸汽构成的大气噪声，大气噪声是频率和仰角的函数。大气噪声在10GHz以上显著增加，仰角越低时，由于电波穿越大气层的路径长度增加，大气噪声作用加大。
降雨以及云、雾在产生电波吸收衰减的同时，也产生噪声，称为降雨噪声。对天线噪声的作用与雨量、频率、天线仰角有关。即使在4GHz的频率下，仰角低的时候，大雨对天线噪声影响也很大，因此我们在设计系统的时候要充分考虑这些因素。
4、内部噪声
综合运营交换系统是卫星运营商实现商业运营的业务支撑平台，基于业务规则引擎、工作流引擎、消息中间件以及插件技术实现的开放式综合运营交换系统，可支持多业务接入、多业务融合运营计费，简化卫星通信运营商业务办理流程，提高工作效率，满足日常运营需求。
关键词:
综合运营交换系统；电信港；通信卫星
卫星通信系统作为国家基础设施，对于提高国家影响力及人民生活水平具有积极意义，近年来，在国家积极推进航天技术应用产品进入国际市场的趋势影响下，我国先后向玻利维亚、老挝提供了包括通信卫星发射服务、通信卫星在轨交付和通信卫星地面运营的天地一体化系统。通信卫星作为空间基础设施的一种，只有配备了地面应用系统才能面向用户提供服务。通信卫星电信港(Teleport)[1]作为通信卫星地面应用系统，一方面为通信卫星与地面通信设施之间互联互通提供枢纽，另一方面，承载着多种应用业务，如广播电视业务、远程教育业务、VSAT通信业务、应急通信业务、国际关口站干线数据传输业务等。综合运营交换系统作为通信卫星电信港的重要组成部分，是针对国际通信卫星地面运营特点规划的系统，该系统为电信港所承载的多种应用业务提供综合运营支撑及数据交换。通信卫星运营商可基于该系统向各类用户提供有偿运营服务，实现卫星通信系统建设成本回收[1]。
2系统设计
2.1系统概述以运营广播电视业务、VSAT业务、远程教育业务的通信卫星电信港为例，该类电信港包括VSAT系统、广播电视系统、远程教育系统、综合运营交换系统，电信港组成及对外接口如图1所示。综合运营交换系统作为通信卫星电信港的重要组成部分，实现业务数据交换功能及业务运营支撑功能。首先，为电信港内部VSAT系统、广播电视系统、远程教育系统提供数据交换的统一接口，包括与当地电视台、电视节目提供商、电信运营商、Internet服务提供商、教育资源提供商的接口；其次，为电信港运营商提供VSAT业务、广播电视业务、远程教育业务对外运营的平台.
2.3系统接口设计综合运营交换系统接口包括外部接口与内部接口，接口设计如图3所示。
2.4系统工作流程设计综合运营交换系统工作流程包括业务开通流程、业务变更流程、业务中止流程，以DTH、VSAT、远程教育融合业务开通流程为例，系统工作流程设计如图4所示。
3运营策略设计
综合运营交换系统基于业务规则引擎、工作流引擎、消息中间件以及插件技术实现，不仅能够实现多业务融合运营计费，同时支持产品及流程定制化，具有灵活可配置的特点，可满足卫星运营商复杂多变的使用需求，该系统已成功应用到多个国际通信卫星项目。
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