衛星導航與衛星移動通信結合發展與應用構想

+ 李旭萍 中央電視塔

1 引言

衛星導航技術的誕生給人類社會信息技術的發展注入了新的元素和活力，已廣泛地應用于交通運輸、海洋漁業、國土測繪、水利水電、減災救災和公共安全等領域，帶動了電子、通信、地理信息等相關產業和信息服務業的發展，產生了顯著的經濟和社會效益。

如今衛星導航技術已與地面移動通信技術相結合，發展出基于位置的服務技術，誕生了車輛監控系統、基于位置的信息查詢系統等；同時還發展出GPS輔助技術，即A-GPS技術?？梢哉f未來衛星導航系統與移動通信系統的結合是一個必然發展趨勢。

但是由于地面移動通信系統依賴于地面基站的支持，存在一定的覆蓋盲區，特別是在一些偏遠山區和海上，使得衛星導航系統無法實現與移動通信系統的結合，給用戶的使用帶來諸多的不便，如用戶定位后無法報告自己所處的位置，指揮調度部門無法進行監控指揮；用戶無法在無線接入條件下使用基于位置的服務系統并獲得相應的服務等，如何克服地面移動通信系統的上述不足，更好地實現衛星導航系統與移動通信系統的結合，發展衛星移動通信系統，實現個人衛星移動通信的普及應用是一個很好的選擇。

2 國內外衛星移動通信的發展現狀及未來

世界上現有衛星移動通信系統按衛星軌道高度主要分為3類。

一是基于地球靜止軌道衛星(GEO)的衛星移動通信系統。主要有：

(1)海事衛星通信系統(Inmarsat系統)，利用太平洋、大西洋、印度洋赤道上空的3顆同步衛星，可進行全世界艦船、飛機及車輛的移動通信，是世界上第一個商業衛星移動通信系統；

(2)Thuraya衛星移動通信系統，覆蓋全球40%面積，包括東歐、中東、中亞、南亞、東亞等共99個國家。衛星設計壽命為12～15年，具有250～300點波束；

(3)ACeS衛星移動通信系統，覆蓋西亞、中亞、亞太、俄國及北美等地區50多個國家。衛星設計壽命為12年，星上使用直徑為12m的大口徑拋物面天線，以確保地面移動用戶手機的正常工作。

二是基于中軌衛星(MEO)的衛星移動通信系統。主要有：

ICO衛星移動通信系統，覆蓋全球，空間段由12顆MEO衛星組成，其中2顆為備份星，分布在2個軌道面上，軌道高度10390km。衛星設計壽命12年。該系統主要提供高速數據傳輸，如互聯網接入服務和移動電話服務。

三是基于低軌衛星(LEO)的衛星移動通信系統。主要有：

(1)銥星系統(Iridium)，空間段由66顆衛星組成，分成6個軌道平面，每個軌道11顆衛星，另有6顆在軌備份衛星。軌道傾角 ，軌道高度780km。衛星設計壽命5~8年；

(2)全球星系統(Globalstar)，空間段由48顆衛星組成，分成8個軌道面，每個軌道面6顆衛星，另有4顆在軌備份衛星。軌道傾角 ，軌道高度1414km。衛星設計壽命7.5年；

(3)ECCO Constellation，主要為巴西與美國等國服務的星座衛星移動通信系統，空間段由12顆衛星組成，其中1顆為在軌備份衛星。衛星軌道高度約2000km，設計壽命5~7年。計劃第二期將衛星總數增多至35顆，分布在7個軌道平面上；

(4)Ellipso(橢圓軌道衛星移動通信系統)。空間段由17顆低軌衛星組成。其中10顆衛星分布在2個橢圓軌道面上，軌道傾角 ，近地點632km，遠地點7604km。另外的7顆衛星分布在一個高度為8050km的圓軌道面上；

(5)Orbcomm(軌道衛星通信系統)?？臻g段由28顆衛星組成，另有8顆備份衛星。分布在5個軌道面上，第1軌道面2顆衛星，軌道高度736/749km；第2～4軌道面上每個布設8顆衛星，軌道高度775km；第5軌道面2顆衛星，軌道高度700km。該系統主要用于商務信息傳送、緊急呼叫及尋呼等數據業務。

我國在衛星移動通信系統建設方面落后于國外，目前沒有建立自主的衛星移動通信系統，但是我國的航天、交通和信息產業等部門，積極參與國際衛星移動通信系統的投資建設和在中國的運營，例如我國交通部在ICO衛星移動通信系統的建設投資中就占到了總投資的7.2%，是ICO公司董事會的董事。隨著我國經濟發展和科技水平的不斷提高，建立我國自主的衛星移動通信系統已成為必然。但是如何發展是值得我們認真思考的問題?？紤]到我國的大衛星平臺技術相對成熟，且我們和國外在衛星移動通信技術方面仍有一定的差距，需要建投資少見效快的系統，因此從我國國情出發，我認為應該優先發展基于地球靜止軌道的衛星移動通信系統，這種系統建設周期較短，技術復雜度較小，能夠很快地投入市場運營，取得一定的經濟效益。同時用戶終端必須做到手持，這樣市場前景才會更加廣闊。由于衛星移動通信手持式終端機發射EIRP和接收G/T值都較小，衛星與用戶終端之間信號傳輸距離遠，損耗較大，因此要大幅提高衛星上發射天線EIRP值和接收天線的G/T值，這是基于地球靜止軌道衛星的移動通信系統的一項關鍵技術和難題，但是可以很好地解決，Thuraya衛星移動通信系統的用戶手持式終端就做得很小巧。

在發展基于地球靜止軌道的衛星移動通信系統的基礎上，可以根據我國國情適當發展基于中低軌道衛星的移動通信系統，用以帶動小衛星技術等相關技術的發展。

3 我國未來衛星導航與衛星移動通信的結合應用

在衛星導航領域，我國從社會經濟發展和國家安全角度出發，正大力發展自主的衛星導航定位系統，即北斗衛星導航系統。并采取三步走的戰略，第一步先利用兩顆地球同步軌道衛星建立起北斗衛星導航試驗系統，第二步再建立起大區域覆蓋的北斗衛星導航系統，第三步預計到2020年建立起全球覆蓋的北斗衛星導航系統。這一發展戰略完全符合我國國情。

隨著北斗衛星導航系統的研制建設，極大地帶動了我國衛星導航終端的研發制造技術，已經完全擺脫了衛星導航終端(包括GPS接收機)完全依賴進口的局面，而且具有完全自主知識產權的北斗用戶終端(包括RNSS和RDSS)芯片已誕生，并逐步進入市場應用推廣，特別是北斗RDSS用戶終端芯片的研發成功，使得北斗衛星導航試驗系統用戶終端的體積、功耗和成本價格大幅度降低，促進了目前北斗衛星導航系統的應用，也為我國衛星導航產業的進一步發展起到了推動作用。

相信今后隨著我國衛星導航和衛星移動通信技術的不斷成熟和發展，衛星導航和衛星移動通信系統在用戶終端級的結合應用為期不遠。未來的用戶終端將是集衛星導航和衛星移動通信于一體，實現無覆蓋盲區的導航定位、語音通信、數據傳輸以及精確授時等功能，能夠用來應對各種突發的自然災害，更好地服務于我國經濟社會的發展。