RU2695540C2 - Глобальная система спутниковой связи на средних круговых орбитах - Google Patents
Глобальная система спутниковой связи на средних круговых орбитах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2695540C2 RU2695540C2 RU2018108434A RU2018108434A RU2695540C2 RU 2695540 C2 RU2695540 C2 RU 2695540C2 RU 2018108434 A RU2018108434 A RU 2018108434A RU 2018108434 A RU2018108434 A RU 2018108434A RU 2695540 C2 RU2695540 C2 RU 2695540C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- orbital
- spacecraft
- global
- constellation
- orbit
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 241001415849 Strigiformes Species 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J9/00—Multiplex systems in which each channel is represented by a different type of modulation of the carrier
-
- 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)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к глобальным спутниковым информационным системам и может использоваться для предоставления услуги высокоскоростного доступа в интернет в глобальной зоне обслуживания. Техническим результатом является создание глобальной спутниковой системы передачи данных для предоставления высокоскоростного доступа в интернет. Для этого глобальная система передачи данных состоит из орбитальной группировки космических аппаратов с несколькими зеркальными перенацеливаемыми антеннами на средней круговой орбите, региональных станций для организации связи и обеспечения сопряжения с глобальной сетью интернет и наземных средств потребителей, абонентских терминалов. Предложено оптимизированное построение орбитальной группировки с равномерным распределением космических аппаратов по четырем орбитальным плоскостям, что позволяет обеспечить непрерывное глобальное покрытие всей территории Земли при минимальном числе космических аппаратов в орбитальной группировке. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к глобальным спутниковым информационным системам.
Из существующего уровня техники известны различные системы спутниковой связи, в которых предлагается использовать множество спутников на негеостационарной орбите (см. патенты RU №№2107990, 2496233, 2302695).
Недостатками этих систем является орбитальная группировка космических аппаратов, которая построена на базе двух разновысотных орбитах. Данное орбитальное построение приводит к удорожанию выведения космических аппаратов на орбиты, увеличивает время задержки передачи сигнала и усложняет определение энергетических характеристик абонентских терминалов из-за различия в энергетике радиолиний между абонентскими терминалами и космическими аппаратами на разных орбитах.
Известен способ построения спутниковой системы связи между абонентами (Патент RU 2107990 С1), который может быть применен при создании системы спутниковой связи с использованием искусственных спутников Земли на круговых низких орбитах. Задачей изобретения является создание наиболее экономичного способа построения спутниковой связи между абонентами, находящимися как в зоне видимости низколетящего спутника, так и находящимися в любой точке земного шара. Для этих целей используются системы спутниковой связи со спутниками на геостационарных орбитах. Связь между любыми абонентами, находящимися в зоне видимости низколетящего спутника устанавливается непосредственно через этот спутник. Известный способ построения спутниковой системы связи между абонентами обеспечивает связь между абонентами, находящимися как в зоне видимости низколетящего спутника, так и находящимися в любой точке земного шара, что в свою очередь позволяет решать следующие задачи: наблюдение за местонахождением и состоянием ценных, дорогостоящих и опасных грузов на подвижных объектах; оперативная передача данных от них службам, контролирующим и сопровождающим эти объекты, а также выдача при необходимости, управляющих команд (так называемая служба RDSS - обнаружение объектов по радио со спутников); доставка сообщений о состоянии и результатах функционирования стационарных объектов.
Недостатком этой системы является дублирование орбитальных группировок космических аппаратов (КА) на геостационарной орбите и КА на низких орбитах для связи с абонентами вне зоны обслуживания геостационарных КА. Кроме того, потребуется дублирование наземных средств управления и организации связи для управления двумя орбитальными группировками.
Также известна низкоорбитальная система спутниковой связи, использующая легкие спутники, функционирующие на низких околоземных орбитах (Патент RU 2496233 С2). Технический результат известной системы заключается в обеспечении глобальной непрерывной связи между абонентами, возможности реализации мобильной телефонии и высокоскоростной передачи данных в любых точках земного шара при использовании минимально необходимого (оптимального) количества легких спутников в системе и минимальной стоимости создания системы спутниковой связи. Для этого искусственные спутники Земли сформированы в две группировки спутников связи, одна из которых состоит из N спутников связи, где N - целое число, и расположена на n околоземных орбитах высотой менее 2000 км с наклоном 0°-30°, по N/n спутников на каждой орбите, другая группировка состоит из М спутников связи, где М - целое число, и расположена на m околоземных орбитах высотой менее 2000 км с наклоном 60°-90°, по M/m спутников на каждой орбите, при этом долготы восходящих узлов орбит внутри каждой группировки отличаются соответственно на 360/n и 360/m градусов.
Недостатком этой системы является сложный, не до конца определенный состав орбитальных группировок космических аппаратов на разновысоких орбитах, что усложняет ввод системы в эксплуатацию и ее дальнейшее обслуживание. Кроме того, в заявке не определено количество требуемых космических аппаратов на разных орбитах.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является многофункциональная космическая коммуникационная система (Патент RU 2302695 С2), включающая в себя группировку спутников, выведенных на геостационарную орбиту, группировку спутников, выведенную на низковысотную орбиту, и как минимум один наземный пункт управления. Система дополнительно снабжена группировкой спутников, выведенных на средневысотную орбиту, причем как минимум один спутник, расположенный на геостационарной орбите посредством линии связи соединен с наземным пунктом управления, спутники, выведенные на геостационарную орбиту, соединенных друг с другом высокоскоростными линиями связи и предназначены для ретрансляции управляющих сигналов с наземного пункта управления на спутники, расположенные на средне- и низковысотных орбитах, с которыми они имеют возможность соединения посредством линий связи, и ретрансляции информационных сигналов, полученных от спутников средне- и низковысотных орбит на наземный пункт управления, при этом каждый из спутников, расположенных на низковысотной орбите, имеет возможность связи как минимум с одним из спутников, расположенных на средневысотной орбите, а каждый из спутников, расположенных на данной орбите, - с одним из спутников геостационарной орбиты.
Недостатком этой системы является большое число КА на разновысотных орбитах, что удорожает систему и усложняет ввод ее в эксплуатацию и дальнейшее обслуживание. Так же в заявке не описано, с какими наземными средствами и потребителями возможна организация связи в системе. Кроме того, организация связи в несколько скачков (потребитель - низкоорбитальный КА - геостационарный КА - наземная станция) увеличивает задержки и снижает надежность линии связи.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка глобальной системы спутниковой связи на средних круговых орбитах, позволяющей при минимальном количестве космических аппаратов обеспечить обслуживание всей территории Земли, повысить надежность и качество связи за счет упрощения абонентских терминалов и глобальной системы в целом.
Данная задача решается за счет того, что в глобальной системе спутниковой связи на средних круговых орбитах, состоящей из орбитальной группировки космических аппаратов, наземного центра управления полетом, региональных станций для организации связи и обеспечения сопряжения с внешними сетями, наземных средств потребителей, орбитальная группировка состоит из 12 космических аппаратов, расположенных на средней круговой орбите в трех орбитальных плоскостях, по 4 космических аппарата в каждой плоскости, при этом орбитальные плоскости смещены на 120°, а космические аппараты оснащены 10 перенацеливаемыми зеркальными антеннами. Орбитальная группировка расположена на средней круговой орбите высотой 8070 км и наклонением орбиты 51,6°.
Полученными техническими результатами являются:
1. Применении средней круговой орбиты позволяет использовать недорогие малогабаритные космические аппараты (массой до 500 кг), что снижает стоимость создания системы, в том числе за счет упрощения их выведения на орбиту, в том числе с помощью групповых запусков. Небольшая высота орбиты улучшает энергетику радиолиний, так как значительно уменьшаются потери на распространение электромагнитных волн в свободном пространстве (по сравнению с космическими аппаратами на геостационарной орбите), благодаря этому упрощаются абонентские терминалы, т.к. в них становится возможно применение антенн меньших габаритов. Это значительно упрощает и удешевляет абонентские терминалы. Оптимальным решением построения орбитальной группировки для уверенного обслуживания всей территории Земли является равномерное распределение аппаратов по нескольким орбитальным плоскостям с применением средней круговой орбиты.
2. Применение на борту космических аппаратов зеркальных антенн, с возможностью перенацеливания, позволяет конфигурировать лучи в зоне обслуживания в зависимости от потребности абонентов в информационных услугах в том или ином регионе. Зеркальные антенны формируют несколько лучей в зоне обслуживания КА, что повышает энергетику радиолиний и позволяет использовать в абонентских терминалах простые малогабаритные ненаправленные антенны без необходимости слежения за КА. Это также снижает габариты, массу и энергопотребление абонентских терминалов, тем самым увеличивая число перспективных пользователей и расширяя возможные области применения системы.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено:
На фиг. 1 - Космический аппарат, оснащенный 10 осесимметричными перенацеливаемыми зеркальными антеннами;
На фиг. 2 - Орбитальная группировка космических аппаратов на средней круговой орбите в трех орбитальных плоскостях;
На фиг. 3 - Глобальная система для широкополосного высокоскоростного доступа в интернет с космическими аппаратами на средней круговой орбите.
Глобальная система спутниковой связи состоит из орбитальной группировки, состоящей из 12 космических аппаратов, расположенных на средней круговой орбите в трех орбитальных плоскостях (по 4 космических аппарата в каждой плоскости). Орбитальные плоскости смещены на 120°. Каждый из 12 космических аппаратов предполагается оснастить 10 транспондерами Ка-диапазона, по 5 транспондеров в каждой из поляризаций (на фигуре не показано), где каждый транспондер оснащен осесимметричной перенацеливаемой зеркальной антенной 1. Наземный сегмент включает цент управления полетом 2, региональные станции для организации связи и обеспечения сопряжения с внешними сетями 3, и наземных средств потребителей (абонентских терминалов) (на фигуре не показано).
Система спутниковой связи функционирует следующим образом: по запросу абонентского терминала (на фигуре не показано), находящегося в одном из лучей, формируемом приемо-передающими перенацеливаемыми зеркальными антеннами 1, бортовой ретранслятор космического аппарата устанавливает с ней связь, организуя прямой канал связи между абонентским терминалом и региональной станцией для организации связи и обеспечения сопряжения с внешними сетями 3. Для этого используется коммутация каналов и преобразование сигнала на другую частоту на борту космического аппарата. В случае выхода абонентского терминала из зоны видимости всех антенн, установленных на борту космического аппарата, происходит переключение абонентского терминала на другой космический аппарат (происходит процедура «хэндовера»).
Данное построение орбитальной группировки обеспечивает устойчивое глобальное покрытие все территории Земли, и трехкратное покрытие большей части территории России. Заявленные характеристики с глобальным покрытием реализуются при использовании предлагаемого типа средней орбиты, высотой 8070 км, наклонением орбиты 51,6°. При данных параметрах орбитальной группировки обеспечивается двукратное покрытие 99,53% территории РФ по углу места 10°, и трехкратное 45,0% территории Земли. Предполагается производить групповое выведение 4 космических аппаратов на орбиту. Следовательно, для развертывания трех орбитальных плоскостей необходимо 3 запуска, что сильно влияет на снижение стоимости создании системы и увеличивает ее конкурентоспособность по сравнению с системами на других орбитах.
Claims (2)
1. Глобальная система спутниковой связи на средних круговых орбитах, состоящая из орбитальной группировки космических аппаратов, наземного центра управления полетом, региональных станций для организации связи и обеспечения сопряжения с внешними сетями, наземных средств потребителей, отличающаяся тем, что орбитальная группировка состоит из 12 космических аппаратов, расположенных на средней круговой орбите в трех орбитальных плоскостях, по 4 космических аппарата в каждой плоскости, при этом орбитальные плоскости смещены на 120°, а космические аппараты оснащены 10 перенацеливаемыми зеркальными антеннами.
2. Глобальная система спутниковой связи по п. 1, отличающаяся тем, что орбитальная группировка расположена на средней круговой орбите высотой 8070 км и наклонением орбиты 51,6°.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018108434A RU2695540C2 (ru) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Глобальная система спутниковой связи на средних круговых орбитах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018108434A RU2695540C2 (ru) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Глобальная система спутниковой связи на средних круговых орбитах |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018108434A RU2018108434A (ru) | 2019-03-28 |
RU2018108434A3 RU2018108434A3 (ru) | 2019-05-20 |
RU2695540C2 true RU2695540C2 (ru) | 2019-07-24 |
Family
ID=66089374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018108434A RU2695540C2 (ru) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Глобальная система спутниковой связи на средних круговых орбитах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2695540C2 (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 (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995013671A1 (en) * | 1993-11-09 | 1995-05-18 | Leo One Ip, L.L.C. | System with satellites on equatorial and inclined orbits relaying information through intersatellites link and earth relays |
EP0787387A2 (en) * | 1994-10-12 | 1997-08-06 | Leo One Ip, L.L.C. | Optimal coverage satellite system for a low earth orbit store-and-forward telecommunication network |
US6628919B1 (en) * | 2000-08-09 | 2003-09-30 | Hughes Electronics Corporation | Low-cost multi-mission broadband communications payload |
US7277673B2 (en) * | 2002-01-29 | 2007-10-02 | Virtual Geosatellite Llc | Virtually geostationary satellite array with optimized parameters |
RU2434332C1 (ru) * | 2010-02-26 | 2011-11-20 | ОАО "Спутниковая система "Гонец" | Способ передачи информации в сети низкоорбитальной космической спутниковой связи с высокоширотными орбитами и несколькими орбитальными плоскостями |
RU2496233C2 (ru) * | 2011-12-09 | 2013-10-20 | Александр Васильевич Гармонов | Низкоорбитальная система спутниковой связи |
RU2575632C2 (ru) * | 2013-10-24 | 2016-02-20 | Открытое акционерное общество (ОАО) "Спутниковая система "Гонец" | Многоуровневая система спутниковой связи |
-
2016
- 2016-12-12 RU RU2018108434A patent/RU2695540C2/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995013671A1 (en) * | 1993-11-09 | 1995-05-18 | Leo One Ip, L.L.C. | System with satellites on equatorial and inclined orbits relaying information through intersatellites link and earth relays |
EP0787387A2 (en) * | 1994-10-12 | 1997-08-06 | Leo One Ip, L.L.C. | Optimal coverage satellite system for a low earth orbit store-and-forward telecommunication network |
US6628919B1 (en) * | 2000-08-09 | 2003-09-30 | Hughes Electronics Corporation | Low-cost multi-mission broadband communications payload |
US7277673B2 (en) * | 2002-01-29 | 2007-10-02 | Virtual Geosatellite Llc | Virtually geostationary satellite array with optimized parameters |
RU2434332C1 (ru) * | 2010-02-26 | 2011-11-20 | ОАО "Спутниковая система "Гонец" | Способ передачи информации в сети низкоорбитальной космической спутниковой связи с высокоширотными орбитами и несколькими орбитальными плоскостями |
RU2496233C2 (ru) * | 2011-12-09 | 2013-10-20 | Александр Васильевич Гармонов | Низкоорбитальная система спутниковой связи |
RU2575632C2 (ru) * | 2013-10-24 | 2016-02-20 | Открытое акционерное общество (ОАО) "Спутниковая система "Гонец" | Многоуровневая система спутниковой связи |
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018108434A (ru) | 2019-03-28 |
RU2018108434A3 (ru) | 2019-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102564896B1 (ko) | 소형 또는 초소형 위성의 비행 형성체를 사용하여 최종 사용자 디바이스 및 단말과 직접 연결하기 위한 고처리량 분할 위성 | |
Wang et al. | The potential of multilayered hierarchical nonterrestrial networks for 6G: A comparative analysis among networking architectures | |
KR100878646B1 (ko) | 통신 시스템 | |
JP5400223B2 (ja) | アンテナを地球の極地の上方に指向させている静止衛星に基づく低軌道の地球観測衛星のための極地における仮想的な人工衛星地上局 | |
US9461733B2 (en) | Device and method for optimizing the ground coverage of a hybrid space system | |
US20020136191A1 (en) | System and method for satellite communications | |
US20130062471A1 (en) | Inclined orbit satellite communication system | |
KR950013076A (ko) | 통신 위성의 통신 제어 방법, 위성자리, 셀룰러 전화통신 시스템 및 오리지날 통신 시스템 구성 방법 | |
EP1139583B1 (en) | Geo stationary communications system with minimal delay | |
Miura et al. | Preliminary flight test program on telecom and broadcasting using high altitude platform stations | |
EP3266121A1 (en) | Means of improving data transfer | |
ES2385622T3 (es) | Reutilización de frecuencia en un sistema de comunicación de satélite geosíncrono | |
US7184761B1 (en) | Satellite communications system | |
US20130309961A1 (en) | Method and system for maintaining communication with inclined orbit geostationary satellites | |
CN112152695A (zh) | 低轨卫星星座的测运控系统及其方法 | |
JPH06120878A (ja) | 中間地球高度のサテライトをベースとするセル式遠隔通信システム | |
RU2614049C2 (ru) | Глобальная система спутниковой связи и передачи данных с космическими аппаратами на низкой круговой орбите | |
Kokez | On Terrestrial and Satellite communications for telecommunication future | |
US11979188B2 (en) | Hybrid communication | |
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 | |
RU2695540C2 (ru) | Глобальная система спутниковой связи на средних круговых орбитах | |
RU2659564C1 (ru) | Система спутниковой связи с гибридным орбитальным построением | |
RU2366086C1 (ru) | Способ построения космической системы ретрансляции с использованием геосинхронных спутников-ретрансляторов | |
RU2223205C2 (ru) | Система спутников на эллиптических орбитах, эмулирующая характеристики системы спутников на геостационарной орбите | |
RU2734228C2 (ru) | Космическая система спутниковой связи |