RU2660113C1 - Глобальная многофункциональная инфокоммуникационная спутниковая система - Google Patents
Глобальная многофункциональная инфокоммуникационная спутниковая система Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660113C1 RU2660113C1 RU2017133413A RU2017133413A RU2660113C1 RU 2660113 C1 RU2660113 C1 RU 2660113C1 RU 2017133413 A RU2017133413 A RU 2017133413A RU 2017133413 A RU2017133413 A RU 2017133413A RU 2660113 C1 RU2660113 C1 RU 2660113C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacecraft
- orbital
- orbital planes
- communication
- planes
- Prior art date
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области космической связи и может быть использовано для построения эффективной глобальной многофункциональной инфокоммуникационной спутниковой системы. Технический результат состоит в обеспечении глобальности спутниковой связи и передачи данных с использованием космических аппаратов, размещенных на средних круговых орбитах при меньшем количестве космических аппаратов. Для этого система, в составе космического сегмента, содержит орбитальную группировку космических аппаратов на круговых орбитах в нескольких орбитальных плоскостях. Общая полоса частот, предназначенная для абонентских радиолиний, равномерно распределена между орбитальными плоскостями. Земной сегмент содержит станции контроля орбитальной группировки и сопряжения с наземными сетями электросвязи общего пользования. Система содержит множество абонентских терминалов. Орбитальная группировка содержит в своем составе, по меньшей мере, 4 космических аппарата на круговых орбитах высотой от 4000 до 15000 км, в каждой из, по меньшей мере, трех орбитальных плоскостей с наклонением от 45° до 55°. Орбитальные плоскости равномерно разнесены по дуге экватора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к области космической связи и может быть использовано для построения эффективной глобальной многофункциональной инфокоммуникационной спутниковой системы.
Уровень техники
Известна система связи (Международная заявка №WO20160553390, приоритет от 30.09.2014), включающая в себя созвездие спутников связи на орбите Земли. Каждый спутник связи имеет соответствующую орбитальную траекторию с углом наклона больше 0° и менее 90°по отношению к экватору Земли. Система состоит из двух групп спутников связи, каждая из которых вращается на разных высотах от земли и под разными углами наклона. Однако такая система требует значительного количества спутников, а также больших энергетических затрат на межспутниковую связь, особенно в приполярных районах.
Известна многофункциональная система спутниковой связи (Заявка РФ №2015131692, приоритет от 29.07.2015), включающая в себя орбитальную группировку космических аппаратов на геостационарной и высокоэллиптической орбитах, а также объекты наземного сегмента. Однако большие задержки сигналов ввиду значительных расстояний между спутниками существенно снижают возможности таких систем с точки зрения осуществления голосовой связи.
Известна сеть спутниковой связи Iridium (Европатент № ЕР2999136, приоритет от 17.09.2014), включающая группу спутников, соединенных друг с другом межспутниковыми каналами связи. Каждый из спутников настроен для подключения, по меньшей мере, к одной наземной станции по каналу спутник–Земля с передачей по линии Земля–спутник таблицы маршрутизации для каждого из множества спутников. Каждая таблица маршрутизации содержит список спутников, ведущих к спутнику назначения, по крайней мере, двумя возможными маршрутами с целью обеспечения надежной передачи сигнала при возникновении проблемы на одном из маршрутов. Однако поддержание межспутниковой связи со всеми соседними спутниками, находящимися в разных орбитальных плоскостях, а через них со всеми спутниками системы требует весьма значительных энергетических затрат.
Наиболее близким техническим решением является «Глобальная система спутниковой связи и передачи данных с космическими аппаратами на низкой круговой орбите» (Патент РФ № 2614049, приоритет от 29.10.2014). Система спутниковой связи и передачи данных состоит из орбитальной группировки космических аппаратов с многолучевыми антеннами на низких круговых орбитах, региональных станций для организации связи и обеспечения сопряжения с внешними сетями. Имеющийся частотно-орбитальный ресурс равномерно распределяется между различными орбитальными плоскостями. Основным недостатком такой системы, также как и других систем на низких круговых орбитах является необходимость запуска и поддержания активного существования большого количества космических аппаратов.
Раскрытие изобретения
Технический результат заключается в обеспечении глобальности спутниковой связи и передачи данных с использованием космических аппаратов (КА), размещенных на круговых орбитах, при меньшем количестве космических аппаратов. Технический результат достигается за счет того, что предложена глобальная многофункциональная спутниковая система, в составе космического сегмента, содержащего орбитальную группировку КА на круговых орбитах в нескольких орбитальных плоскостях. Общая полоса частот, предназначенная для абонентских радиолиний, равномерно распределена между орбитальными плоскостями. Земной сегмент содержит станции контроля орбитальной группировки и сопряжения с наземными сетями электросвязи общего пользования. Система содержит множество абонентских терминалов. Орбитальная группировка содержит в своем составе, по меньшей мере, 4 КА, в каждой из, по меньшей мере, трех орбитальных плоскостей с наклонением от 45° до 55°. Высота круговых орбит всех КА одинакова и находится в диапазоне от 4000 до 15000 км. Орбитальные плоскости равномерно разнесены по дуге экватора. Количество орбитальных плоскостей и количество КА определено из расчета обеспечения гарантированного покрытия всей земной поверхности при углах видимости КА над горизонтом не менее 30° для территорий с широтой не более 80° и не менее 15° для территорий с широтой от 80° до 90°. Каждый КА снабжен двусторонними межспутниковыми линиями связи с двумя ближайшими КА в своей орбитальной плоскости, а связь между КА, находящимися в разных орбитальных плоскостях, при необходимости, осуществляется через станции сопряжения, связанные между собой и с внешними сетями высокоскоростными наземными линиями связи. Количество станций сопряжения и их местоположение выбрано из условия, что в каждый момент времени, по крайней мере, один из КА каждой орбитальной плоскости имеет устойчивую радиосвязь с одной из станций сопряжения.
Перечень чертежей
Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 показана схема расположения спутников в орбитальных плоскостях и зоны их покрытия.
Осуществление изобретения
Спутниковая система функционирует следующим образом. На фиг. 1 показан пример реализации спутниковой системы. Космический сегмент представляет собой спутниковую группировку из 12 КА (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) на круговых орбитах (13, 14, 15) высотой 15000 км, равномерно распределенных в трех орбитальных плоскостях по 4 КА в каждой. КА 1, 2, 3 и 4 в первой орбитальной плоскости 13, КА 5, 6, 7 и 8 во второй орбитальной плоскости 14, КА 9, 10, 11 и 12 в третьей орбитальной плоскости 15. Наземный сегмент показан условно земными станциями 16, связанными между собой и с внешними сетями высокоскоростными наземными линиями связи. Орбитальные плоскости равномерно разнесены по дуге экватора. В общем виде высоты круговых орбит находится в пределах от 4000 км до 15000 км. Границы высоты орбит определены исходя из границ радиационных поясов Земли. Нахождение КА вне радиационных поясов положительно сказывается на сроке активного существования КА, что является одной из важных характеристик спутниковых систем. Угол наклонения орбит в диапазоне 45...55°, как показывают расчеты, обеспечивает покрытие земной поверхности минимальным количеством КА. Так, при высоте орбит в 15000 км 4 КА в каждой из трех орбитальных плоскостей, обеспечивается гарантированное покрытие всей земной поверхности при углах видимости космических аппаратов над горизонтом не менее 30° для территорий с широтой не более 80° и не менее 15° для территорий с широтой от 80° до 90°. Такие параметры системы могут полностью удовлетворить потребности отечественного потребителя. Станции сопряжения связаны между собой и с внешними сетями высокоскоростными наземными линиями связи. Количество станций сопряжения и их местоположение выбрано из условия, что в каждый момент времени, по крайней мере, один из КА каждой орбитальной плоскости имеет устойчивую радиосвязь с одной из станций сопряжения. Если один из КА орбитальной плоскости связан со станцией сопряжения, то остальные КА в этой плоскости не подключаются к станциям сопряжения, даже при наличии прямой видимости этих станций. Трафик в этом случае осуществляется по каналам межспутниковой связи каждой орбитальной плоскости через КА, который связан со станцией сопряжения в данный момент времени. При эстафетной смене КА его роль начинает выполнять другой КА из орбитальной плоскости. Если в зоне радиовидимости земных станций окажутся более одного КА, то в этом случае для связи с Землей будет выбран лишь один КА из аппаратов одной орбитальной плоскости.
Если требуется связь с КА другой орбитальной плоскости, то она осуществляется через станции сопряжения, связанные с одним из КА другой орбитальной плоскости по наземным линиям связи, и по межспутниковой связи другой орбитальной плоскости. Такая организация позволяет существенно экономить энергоресурсы КА группировки. Большую часть времени КА расходует энергоресурсы только на связь с абонентскими терминалами и межспутниковую связь с КА своей орбитальной плоскости, не затрачивая их на энергоемкое взаимодействие с наземными станциями. В определенных случаях высота орбит КА порядка 15000 км может оказаться чрезмерной из-за временных задержек.
Как показывают расчеты, заявленные параметры покрытия земной поверхности можно обеспечить, расположив спутниковую группировку на высоте 8400...8600 км. Но в этом случае в каждой орбитальной плоскости необходимо равномерно разместить по 6 КА. При выборе иных значений высоты количество орбитальных плоскостей и КА в каждой из них, а также количество и расположение земных станций определяется исходя из требуемых параметров покрытия земной поверхности.
Claims (2)
1. Глобальная многофункциональная спутниковая система, в составе космического сегмента, содержащего орбитальную группировку космических аппаратов на круговых орбитах в нескольких орбитальных плоскостях, при этом общая полоса частот, предназначенная для абонентских радиолиний, равномерно распределена между орбитальными плоскостями, земного сегмента, содержащего станции контроля орбитальной группировки и сопряжения с наземными сетями электросвязи общего пользования, а также множество абонентских терминалов, отличающаяся тем, что орбитальная группировка содержит в своем составе, по меньшей мере, 4 космических аппарата на круговых орбитах, в каждой из, по меньшей мере, трех орбитальных плоскостей с наклонением от 45° до 55°, равномерно разнесенных по дуге экватора, при этом высота орбит всех космических аппаратов системы одинакова и находится в диапазоне от 4000 до 15000 км, а количество орбитальных плоскостей и количество космических аппаратов определено из расчета обеспечения гарантированного покрытия всей земной поверхности при углах видимости космических аппаратов над горизонтом не менее 30° для территорий с широтой не более 80°, и не менее 15° для территорий с широтой от 80° до 90°, при этом каждый космический аппарат снабжен двусторонними межспутниковыми линиями связи с двумя ближайшими космическими аппаратами в своей орбитальной плоскости, а связь между космическими аппаратами, находящимися в разных орбитальных плоскостях, при необходимости, осуществляется через станции сопряжения, связанные между собой и с внешними сетями высокоскоростными наземными линиями связи, при этом количество станций сопряжения и их местоположение выбрано из условия, что в каждый момент времени, по крайней мере, один из космических аппаратов каждой орбитальной плоскости имеет устойчивую радиосвязь с одной из станций сопряжения.
2. Глобальная многофункциональная спутниковая система по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит три орбитальных плоскости с наклонением 50°, в каждой из которых находится по 6 космических аппаратов, а высота орбит космических аппаратов выбрана в диапазоне 8400...8600 км.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017133413A RU2660113C1 (ru) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | Глобальная многофункциональная инфокоммуникационная спутниковая система |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017133413A RU2660113C1 (ru) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | Глобальная многофункциональная инфокоммуникационная спутниковая система |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2660113C1 true RU2660113C1 (ru) | 2018-07-05 |
Family
ID=62815625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017133413A RU2660113C1 (ru) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | Глобальная многофункциональная инфокоммуникационная спутниковая система |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2660113C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2791102C1 (ru) * | 2022-06-01 | 2023-03-02 | Акционерное общество "Зонд-Холдинг" | Глобальная система спутниковой связи с использованием средних круговых орбит |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3803610A (en) * | 1969-08-01 | 1974-04-09 | Teledyne Inc | Iso-phase navigation system |
US4688092A (en) * | 1986-05-06 | 1987-08-18 | Ford Aerospace & Communications Corporation | Satellite camera image navigation |
RU2169433C1 (ru) * | 1999-10-05 | 2001-06-20 | Клепиков Игорь Алексеевич | Многофункциональная космическая телекоммуникационная система |
RU2337372C2 (ru) * | 2006-01-17 | 2008-10-27 | Виталий Иванович Половников | Способ создания космической геодезической сети |
RU2614049C2 (ru) * | 2014-10-29 | 2017-03-22 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Глобальная система спутниковой связи и передачи данных с космическими аппаратами на низкой круговой орбите |
-
2017
- 2017-09-26 RU RU2017133413A patent/RU2660113C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3803610A (en) * | 1969-08-01 | 1974-04-09 | Teledyne Inc | Iso-phase navigation system |
US4688092A (en) * | 1986-05-06 | 1987-08-18 | Ford Aerospace & Communications Corporation | Satellite camera image navigation |
RU2169433C1 (ru) * | 1999-10-05 | 2001-06-20 | Клепиков Игорь Алексеевич | Многофункциональная космическая телекоммуникационная система |
RU2337372C2 (ru) * | 2006-01-17 | 2008-10-27 | Виталий Иванович Половников | Способ создания космической геодезической сети |
RU2614049C2 (ru) * | 2014-10-29 | 2017-03-22 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Глобальная система спутниковой связи и передачи данных с космическими аппаратами на низкой круговой орбите |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2791102C1 (ru) * | 2022-06-01 | 2023-03-02 | Акционерное общество "Зонд-Холдинг" | Глобальная система спутниковой связи с использованием средних круговых орбит |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Al-Hraishawi et al. | A survey on nongeostationary satellite systems: The communication perspective | |
RU2660952C2 (ru) | Системы спутников на наклонных орбитах | |
CA2968639C (en) | Communication-satellite system that causes reduced interference | |
US6011951A (en) | Technique for sharing radio frequency spectrum in multiple satellite communication systems | |
US9363712B2 (en) | Satellite communication system for a continuous high-bitrate access service over a coverage area including at least one polar region | |
RU2158480C2 (ru) | Спутниковая сотовая система телефонной связи и передачи данных с наклонной орбитой | |
US9917635B2 (en) | Distributed SATCOM aperture on fishing boat | |
KR950013076A (ko) | 통신 위성의 통신 제어 방법, 위성자리, 셀룰러 전화통신 시스템 및 오리지날 통신 시스템 구성 방법 | |
ES2840152T3 (es) | Sistemas de telecomunicaciones por satélite que comprenden una conexión de pasarela óptica y una conexión de pasarela radioeléctrica, procedimiento de control | |
ES2322025T3 (es) | Reutilizacion de frecuencia en un sistema de comunicacion de satelite geosincrono. | |
CN103684576A (zh) | 一种基于小卫星集群自组网的数据高速通信方法 | |
CN111585635B (zh) | 一种基于空频混合多址方式的卫星互联网系统设计方法 | |
RU2614049C2 (ru) | Глобальная система спутниковой связи и передачи данных с космическими аппаратами на низкой круговой орбите | |
RU2019108841A (ru) | Мобильная маршрутизация для негеостационарных систем с использованием областей виртуальной маршрутизации | |
US11979188B2 (en) | Hybrid communication | |
RU2659564C1 (ru) | Система спутниковой связи с гибридным орбитальным построением | |
RU2660113C1 (ru) | Глобальная многофункциональная инфокоммуникационная спутниковая система | |
RU2653063C1 (ru) | Спутниковая система связи и наблюдения приэкваториальных широт | |
Tang et al. | ISL reassignment based snapshot routing optimization for polar-orbit LEO satellite networks | |
Tian et al. | An efficient QoS-aware routing algorithm for LEO polar constellations | |
RU2366086C1 (ru) | Способ построения космической системы ретрансляции с использованием геосинхронных спутников-ретрансляторов | |
RU2570833C1 (ru) | Способ глобальной низкоорбитальной спутниковой связи и система для его реализации | |
US6029935A (en) | Method for adding a geostationary component to a non-geostationary satellite network | |
RU2734228C2 (ru) | Космическая система спутниковой связи | |
Binder et al. | The Multiple Satellite System--Low-Altitude Survivable Communications |