Способ использования квазигеостационарной системы спутниковой связи
Авторы патента:
Изобретение относится к области использования сетей спутниковой связи и вещания, которые по своим основным свойствам близки к сетям связи на геостационарной орбите, но используют спутники на высокой эллиптической орбите со специальным образом выбранными параметрами. Техническим результатом заявленного изобретения является уменьшение числа спутников, необходимых для создания сети, с помощью различной длительности сеанса связи для земных станций разного класса. 4 ил.
Область техники Спутниковая связь и вещание.
Уровень техники Реализация идеи требует использования современных спутников связи, ракет-носителей, приемных и передающих устройств с передачей сигналов в аналоговом и цифровом виде. Все эти элементы имеются на рынке. Сущность изобретения Техническим результатом заявленного изобретения является возможность использования одного и того же спутника для создания различных сетей связи или вещания: сети малых станций для приема телевизионного вещания и работы в Интернете и сети станций фиксированной спутниковой службы со следящими антеннами. Известно, что в системах спутниковой связи и вещания наиболее интенсивно используется геостационарная орбита [1, 2]. Достоинства геостационарной орбиты (ГО) по сравнению с другими: 1. Непрерывный (24-часовой) сеанс связи через почти неподвижный (относительно земного наблюдателя) спутник 2. Возможность использования неподвижных (не следящих за спутником) антенн на земных станциях. По этим причинам большинство современных спутников связи и вещания выводятся на геостационарную орбиту. Однако использование геостационарных спутников связано и с серьезными недостатками. 1. Оформление права на использование точки на ГО требует проведения длительной (многолетней) и дорогостоящей процедуры координации с другими геостационарными сетями, которая на сегодняшний день для любой новой сети почти наверное закончится неудачей из-за перегрузки ГО (в Международном союзе электросвязи (МСЭ) заявлено более тысячи спутников, в ряде точек - много спутников на одну и ту же точку). 2. Из значительной части зоны покрытия (особенно из приполярных районов) спутник виден под низким углом возвышения, что затрудняет размещение земной станции и увеличивает потери сигнала в атмосфере (фиг.1). 3. Значительная часть поверхности северного (и южного) полушария Земли вообще не имеет видимости на геостационарный спутник, особенно высокоширотные районы. 4. Как следствие из п.2 и 3 - для покрытия заданной территории необходимо использовать несколько геостационарных спутников. Так, по Всемирному Плану радиовещательной спутниковой службы (Приложение 30 и 30 А к Регламенту радиосвязи [3]) России для покрытия ее территории выделено 5 позиций на геостационарной орбите. 5. Вывод спутника на геостационарную орбиту требует применения ракеты-носителя большой мощности даже при самом оптимальном размещении стартового полигона вблизи экватора. При удалении полигона от экватора затраты энергии на выведение спутника на ГО возрастают из-за необходимости перемещения плоскости орбиты. Последнее обстоятельство особенно неприятно для России. Запуски на ГО приходится осуществлять с космодрома Байконур (46o северной широты), к тому же на платной основе и с опасностью падения частей ракеты на населенные территории. Организация сети спутникового вещания и/или связи с использованием спутников на высокой эллиптической орбите со специальным образом выбранными параметрами позволяет исключить перечисленные недостатки. В этом случае при выводе на орбиту нескольких спутников с необходимым смещением (с одинаковой трассой подспутниковой точки) будет возможен круглосуточный прием и передача сигналов с неподвижных остронаправленных земных антенн, имеющих соответствующую указанному выше телесному углу ширину основного луча диаграммы направленности. Так, например, если выбрать высокую эллиптическую орбиту с наклонением 63, 43o (что исключает эволюцию аргумента перигея орбиты из-за полярного сжатия Земли), с высотой перигея 500 км, радиусом орбиты в апогее 46245,39 км, периодом обращения ~12 часов (точно 1/2 длительности земных суток), то трасса подспутниковой точки и граница зоны видимости будут иметь вид, показанный на фиг. 2. Из фиг. 2 следует, что спутник на этой орбите в районе апогея на основном витке будет виден из любой точки северного полушария, на сопряженном - также почти со всего северного полушария и безусловно со всей территории России. Это означает, что одно созвездие спутников позволяет создать две независимые сети связи, используя небольшую часть орбиты в районе апогея. На фиг. 3 трасса спутника показана в угловых координатах для антенн земной станции и в тех же координатах показаны пределы телесного угла шириной 3o. Отметим, что ширина луча 3o соответствует ширине луча стандартной для сетей непосредственного спутникового вещания антенны с диаметром зеркала 60 см на частоте 12 ГГц. Из фиг. 3 видно, что в течение более чем 3,5 часов спутник находится в пределах луча правильно ориентированной антенны шириной 3o, и следовательно, вывод на эту орбиту 7-ми спутников обеспечит функционирование 2-х сетей с непрерывным 24- часовым сеансом вещания (или связи) при неподвижных антеннах. При реализации квазигеостационарной сети не только исключаются все перечисленные выше недостатки геостационарной орбиты, но и достигаются некоторые дополнительные преимущества: - углы возвышения земных антенн на большей части территории северного полушария гораздо больше, чем в случае ГО, что облегчает установку земных антенн; - вывод спутника на высокую эллиптическую орбиту требует меньшего расхода энергии, т. е. осуществляется ракетой меньшей мощности (в 1,82 раза, если сравнивать вывод на указанную в нашем примере эллиптическую орбиту из Плисецка с выводом на ГО из Байконура). Однако запуск 7-ми спутников, что необходимо для непрерывного 24-часового сеанса связи с неподвижными земными антеннами, может представить технические и финансовые трудности. В этом случае возможно ограничиться меньшим числом спутников, например, 3-мя, и обеспечить длительный, например, 8-часовой, фиг.4 (в случае 3-х спутников - непрерывный) сеанс связи при использовании следящих антенн и при этом более кратковременный сеанс связи (например, 3 раза в сутки по 3,5 часа) для неследящих направленных антенн. Так, например, более короткий промежуток работы может быть приемлемым для некоторых случаев вещания, сброса цифровой информации и др. Источники информации 1. Спутниковая связь и вещание. Справочник под ред. Л.Я. Кантора. М.: Радио и связь, 1997. 2. Кантор Л.Я., Тимофеев В.В. Спутники связи и проблема геостационарной орбиты. М.: Радио и связь, 1987 г. 3. Регламент радиосвязи. Приложения 30, 30 А.Формула изобретения
Способ использования системы спутниковой связи и вещания через спутники на высокой эллиптической орбите, отличающийся тем, что связь осуществляется в течение длительного сеанса с земными станциями, имеющими следящие направленные антенны, и с земными станциями, имеющими неследящие направленные антенны, - в течение более короткого времени, когда спутник является квазигеостационарным.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Похожие патенты:
Изобретение относится к спутниковой связи и вещанию
Изобретение относится к радиотехнике связи, и может быть использовано в космической технике
Изобретение относится к глобальной системе, предназначенной для радионавигации и радиоопределения местоположения, содержащей сегмент наземного базирования, включающий в себя глобальную сеть радиомаяков на земной поверхности, излучающих радиосигналы с широким спектром в направлении пользовательских спутников, центр управления, предназначенный для формирования плана функционирования для определенных пользовательских спутников и его передачи при пролете этих спутников над ведущими радиомаяками; центр обработки, предназначенный для приема дистанционных измерений, отсортированных центром управления, разделения дистанционных измерений на дистанционные измерения, необходимые для процедур обработки, осуществляемых в центре обработки, и на дистанционные измерения, требуемые пользователям услуг, предоставляемых указанной системой; сегмент космического базирования, включающий в себя ведущие спутники, совместно участвующие в работе системы, и пользовательские спутники, пользовательский сегмент, состоящий из пользовательских радиомаяков и стационарных или мобильных пользовательских приемников
Спутниковая радионавигационная система // 2181927
Изобретение относится к области ракетно-космической техники и может быть использовано для навигационного обеспечения объектов - потребителей навигационной информации, находящихся на земной поверхности, в воздушном и околоземном космическом пространстве
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для дуплексной передачи информации с временным разделением каналов между низкоорбитальными нестабилизированными космическими аппаратами и земной станцией
Изобретение относится к технике связи и передачи информации
Система передачи информации (варианты) // 2176852
Изобретение относится к области сбора информации, передачи потоков сообщений, в том числе о состоянии объектов, к технике связи, в том числе телекоммуникационным системам
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано на искусственных спутниках Земли, стабилизируемых вращением вдоль вертикали
Комплекс телеинформурологии // 2172068
Изобретение относится к области урологии и может быть использовано в качестве информационно-диагностической техники военных госпиталей, центров и медицинских отрядов
Многоканальный ретранслятор // 2185706
Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано для создания УКВ ретрансляторов
Способ передачи информации // 2187202
Изобретение относится к технике связи, в частности, с использованием спутниковых информационных систем связи
Изобретение относится к спутниковым системам связи
Видеокамера // 2191483
Изобретение относится к видеотехнике, в частности, к конструкции профессиональных видеокамер, относящихся к типу камкодеров, особенностью которых является использование компрессии изображения и цифровой записи в память получаемых звуковых и видеоданных и их хранение в памяти в сжатом виде
Система и способ обеспечения роуминга мобильного терминала в спутниковой/наземной системе связи // 2193815
Изобретение относится к мобильным системам связи, в частности к наземным сотовым и мобильным спутниковым системам связи
Изобретение относится к космической технике, в частности к способам обеспечения теплового режима ретранслятора связного спутника