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通信、导航、遥感卫星应用实践与思考
来源:国防科技工业 | 作者:方忆平 柏芸 | 发布时间: 2021-04-12 | 19196 次浏览 | 分享到:
国家出台了《国家民用空间基础设施中长期发展规划2015-2025》《国家卫星导航产业中长期发展规划》《关于促进卫星应用产业发展的若干意见》等一系列相关政策措施.....
       卫星应用产业是国家战略性高技术产业，为大力推动卫星的应用，国家出台了《国家民用空间基础设施中长期发展规划2015-2025》《国家卫星导航产业中长期发展规划》《关于促进卫星应用产业发展的若干意见》等一系列相关政策措施，卫星应用市场规模近年来稳步提升，并逐步向应用的广度和深度发展。
       “十三五”期间，信息化领域产生了深刻的变革，在新一代信息技术快速发展的背景下，通信、导航、遥感卫星应用已经成为实现安全可控的网络信息体系发展的必要组成部分，目前军工行业亟需建立体系化的卫星应用及相应的业务支撑标准规范。本文从国内卫星基本情况、核行业示范应用为切入点，分析了通、导、遥卫星综合应用的相关工作，为推进天地一体化网络信息体系发展进行了有益的探索与思考。
       我国通信、导航、遥感卫星的基本情况
       卫星通信由空间段、地面段、用户终端组成。空间段由卫星和上行、下行线路组成；地面段一般由卫星信号接收固定站、便携式站及卫星中心站组成。目前我国通信卫星业务已日臻完善，具备三种频段的话音视频数据传输工作能力，即C-band（4GHz-6GHz）、Ku-band（12GHz-14GHz）和Ka-band（26.5GHz-40GHz）。C-band频率增益低，波长较长，地面天线口径相对较大；Ku-band为当前卫星通信系统主要采用的波段，该波段抗干扰能力较强，频率相对较高，地面天线口径较小，利于车载和便携使用，可通过功放配置来提高系统的可用度；Ka-band频率高，波长短，易受降水影响，雨衰较大，天线口径小，安装灵活，价格便宜。
       2021年1月20日，我国天通一号03星成功发射，与01星、02星组网运行，我国自主的卫星移动通信系统将为我国及周边、中东、非洲等相关地区，以及太平洋、印度洋大部分海域用户，提供全天候、全天时、稳定可靠的话音、短消息和数据等移动通信服务。
       卫星信道的容许频带不受多径传播效应的限制，而是决定于设备参数，故卫星信道很适合于高速数据传输。卫星地球站之间的传输时延为0.48s～0.56s。
       北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统。2020年6月，北斗3号最后一颗卫星升空并组网成功,开始提供全球服务，在交通运输、防灾减灾、国土资源、环境保护、测绘勘探、应急救援等重要行业实现应用。其特点一是空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力更强，尤其在低纬度地区性能优势更为明显；二是提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度；三是创新融合了导航与通信功能，具备为全球用户提供定位、导航、授时、位置报告和全球短报文通信等服务。
       高分辨率天基对地观测系统于2010年启动实施，已成功发射高分一号高分宽幅、高分二号亚米全色、高分三号1米雷达、高分四号同步凝视、高分五号高光谱观测、高分六号陆地应用监测、高分七号亚米立体测绘等高分卫星，初步形成了亚米级高空间分辨率与高时间分辨率有机结合的卫星星座。覆盖了从全色、多光谱到高光谱，从光学到雷达，从太阳同步轨道到地球同步轨道等多种类型，构成了一个高空间、高时间和高光谱分辨率的对地观测系统，与其他观测手段相结合，具有全天时、全天候和全球范围观测能力，使我国遥感卫星技术和天基对地观测水平跨上新的台阶。
       可以说，目前我国已经形成技术先进、自主可控、布局合理、全球覆盖的天基系统，满足行业和区域重大应用需求，成为支撑我国现代化建设、国家安全和民生改善的重要力量。卫星应用体系如图1所示。

图1-卫星应用体系
       在核行业的应用实践
       通、导、遥卫星在核行业监管的应用,是航天和核两大战略性产业的有机结合和生动实践，对提升我国核安全监管水平和服务国家安全和社会稳定具有典型示范意义。 
       2020年8月，国家原子能机构在海南昌江核电站举办“风暴-2020”核安保演练，首次融合应用通、导、遥卫星技术，各参演方配置北斗车载终端和北斗手持终端，将核电站内部的实时信息发送至导演部，通过地面信息系统数据分析后，投射到指挥大屏。各类北斗终端应用模式如图2所示。