高軌海事衛星與低軌遙感衛星的星間通信鏈路技術展望

周馨+張永超

摘要：對于大多數的低軌道遙感衛星而言，只有在地面站可視范圍內才能上傳指令和下傳數據，單個地面站的可視時間在10分鐘以內，難以實現全軌道周期內與地面站的無間斷持續性通信。而現有的高軌道海事衛星，具備全球覆蓋能力，已經開發了多種地基和空基的數據通信服務。通過開發輕小型智能化的衛星終端，建立起高軌道海事衛星與低軌道遙感衛星之間的雙向數據鏈路，可以大幅度提高低軌道遙感衛星的在軌管理運行效率，縮短應急減災等快速響應遙感數據回傳的滯后時間，具有廣泛的商業化應用前景。

關鍵詞：海事衛星；遙感衛星；雙向鏈路；衛星終端

中圖分類號：TN927.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）07-0027-02

現有大多數低軌道遙感衛星沒有星間鏈路，與高軌道衛星之間也沒有星間鏈路，只能和地面站在過頂可視區域內進行通信和數據傳輸。為大幅度提高戰術作戰中士兵對低軌遙感衛星的使用效能，美國DARPA提出的SeeMe計劃[1]，曾經就提出擬采用經過改造的BGAN終端，升級為低軌道衛星通信載荷，使得低軌道衛星與高軌道IMMARSAT-4衛星建立持續性的雙向星間鏈路（如圖1所示），星間鏈路速率達到492kbps，以大幅度提高低軌道遙感衛星的應急快速響應能力，實現“點即拍、拍立得”的效果（如圖2所示）。

1 現有海事衛星業務介紹

Inmarsat系統是全球第一個建設并形成全球覆蓋的移動衛星通信系統，自1979年至今已發展至第五代。第一代模擬體制，第二代數字體制，第三代數字電路為主和IP混合體制，第四代IP為主和數字電路混合體制，始于2005年，提供Inmarsat-BGAN/FB/SB/SPS/GSPS電路交換業務、IP數據交換業務（最高到800kbps）以及手持機業務等；第五代：全IP體制，將提供Inmarsat-GX超高速移動寬帶業務（上行5Mbps，下行50Mbps）。

伴隨國際海事衛星發展進程，海事衛星在中國國內的重要通信、自然災害應急救援、社會維穩事件處理、重大科研保障、重大社會活動等方面發揮關鍵作用，廣泛應用于政府部門、軍隊、公安、外交、新聞、石油、森林、科研等領域，對我國經濟社會發展發揮了重要作用，贏得很高的社會贊譽。汶川地震后，海事衛星還成為我國應急安全體系中的重要組成部分。我國海事衛星用戶總量約6萬部，其中遠洋海上和航空用戶基本上以使用海事衛星為主，陸上除上述應急用戶外，大量用戶分布在媒體、石油石化、船舶、航空等方面。

2 衛星星間鏈路技術的成功在軌驗證

為了彌補低軌道衛星與地面站的可視時間短的不足，可以通過高軌海事作為中繼衛星，建立衛星之間的雙向鏈路，從而可以使得地面站或者地面移動終端與低軌道衛星持續通信和數據傳輸（如圖3所示）。這種鏈路模式可以大幅度提高衛星的可視時間，利用輕小型的移動終端（不再需要大型的固定地面站），隨時隨地靈活地對低軌道衛星進行指令操控，并且可以隨時隨地接收下傳的遙感數據，從而極大地提高對低軌道衛星的使用效能。

與地面固定、慢速移動以及空中運動所用終端不同，低軌道衛星繞地球高速運動（約7.6km/s），低軌道衛星與高軌道衛星之間存在高速相對運動，需要設計研制專門的衛星終端，設計合理的通信體制，突破快速接入與跟蹤、可靠的鏈路控制技術、靈活的網絡路由技術等。

新加坡的南陽理工大學研制了VELOX-2微納衛星，這顆衛星的主載荷為新加坡AddValue技術公司研制的高性能星間鏈路終端系統，搭載了互為備份的2臺終端，經過1年多的在軌測試，充分驗證了其技術可行性和可靠性，可以7天24小時提供高可靠的2路IP鏈路BGAN服務。在軌驗證的成功，為技術推廣商業化應用服務打下了堅實基礎。AddValue技術公司與IMMARSAT公司簽訂了協議，將共同開發后續的市場，開辟新的業務領域[1]。

3 結語

低軌道衛星與海事衛星的雙向數據中繼鏈路衛星終端的成功在軌技術驗證，將開辟海事衛星新的商業化業務領域，為低軌道衛星的在軌無間斷可靠運營及數據持續實時回傳提供了新的解決途徑，尤其在應急減災和快速響應方面具有極大的應用前景。具體的業務服務模式還需要進一步開發，期待衛星數據鏈路服務早日得到實際應用。

參考文獻

[1]李云.美國“軍事作戰空間使能效果”衛星項目進展[J].中國航天.2013.3，38-41.endprint