Многофункциональная система спутниковой связи

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для предоставления услуг мобильной и фиксированной спутниковой связи. Технический результат состоит в увеличении гибкости использования системы, позволяя абонентам выбрать необходимый абонентский терминал исходя из своих потребностей в услугах связи и финансовых возможностей. Для этого система состоит из орбитальной группировки в составе четырех космических аппаратов на высокоэллиптической орбите и двух космических аппаратов на геостационарной орбите, центра управления полетом, центра управления мобильной связью, центра управления фиксированной связью, базовых земных станций для организации связи и обеспечения сопряжения с внешними сетями и наземных средств потребителей подвижной и фиксированной связи. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к глобальным спутниковым информационным системам.

Данное изобретение может использоваться для предоставления услуг спутниковой связи и высокоскоростного доступа в интернет на территории Российской Федерации и сопредельных государств.

В настоящее время Российская Федерация не имеет собственной спутниковой системы, обеспечивающей бесперебойное обслуживание всей территории страны и предоставляющей услуги персональной голосовой связи и высокоскоростного широкополосного доступа в интернет. Зарубежные системы, действующие на территории России, отличаются дороговизной своих услуг, не предоставляют всего перечня сервисов, необходимых российским потребителям, а также значительная часть территории Российской Федерации, особенно труднодоступные и северные районы, находятся вне зоны действия зарубежных систем. Все это ограничивает возможности их применения и делает необходимым создание отечественной системы персональной спутниковой связи и предоставления высокоскоростного доступа в интернет.

Основным направлением усовершенствования системы является эффективное использование частотно-орбитального ресурса, оптимизация структуры орбитальной группировки для обеспечения обслуживания территории РФ и стран СНГ с целью оптимизации расходов на создание системы для повышения ее экономической эффективности.

В настоящее время известны различные системы многофункциональных космических систем связи, в которых предлагается использовать спутники на геостационарной (ГСО) и высокоэллиптической (ВЭО) орбитах (патенты RU №№366086, 2223205, 2360848).

Известен способ построения космической системы ретрансляции с использованием геосинхронных спутников-ретрансляторов (Патент RU 366086 С1), техническим результатом которого является обеспечение максимального времени использования спутников-ретрансляторов на орбите. Система строится с применением спутников-ретрансляторов на высоких эллиптических орбитах типа «Тундра» и имеющих разнесенные на 120° долготы восходящих узлов. Абонентами системы являются земные станции и низкоорбитальные космические аппараты, работающие в общем диапазоне волн. Спутники-ретрансляторы оснащены многолучевыми антеннами, центральная группа лучей которых обслуживает наземных абонентов во время нахождения космического аппарата в зоне обслуживания, а периферийная - космических абонентов. Когда космический аппарат находится вне зоны обслуживания наземных абонентов, все лучи многолучевой антенны используются для обслуживания космических абонентов.

Недостатком этой системы является применение высокой эллиптической орбиты типа «Тундра» с высокой высотой апогея на рабочем участке - 43000 км, что значительно снижает энергетику радиолиний. Использование космических аппаратов только на высокой эллиптической орбите требует усложнения абонентского оборудования ввиду необходимости проведения процедуры «хендовера». Кроме того, в системе не предусмотрена возможность обслуживания частных потребителей с малогабаритными абонентскими терминалами.

Также известна система спутниковой связи на эллиптических орбитах, эмулирующая характеристики системы спутников на геостационарной орбите (Патент RU 2223205 С2), технический результат которой заключается в повышении стабильности виртуальных положений спутников в зонах обслуживания и сокращение пределов перенацеливания наземных антенн с одного спутника на другой при применении космических аппаратов на высокоэллиптических орбитах. Результат достигается посредством размещения спутников связи на эллиптических синхронных (~12 часовых) орбитах, имеющих одинаковые наклонения, эксцентриситеты, аргументы перигея, гринвичские долготы восходящего узла и интервалы между прохождениями следующих друг за другом спутников этой гринвичской долготы. Каждая орбита характеризуется наличием двух точек пересечения ее трассы на апогейном участке (петля в форме "8"). Наземные станции связи рассчитаны на работу через спутник в пределах восходящего и нисходящего участков его орбиты от второй (ближайшей к апогею) точки пересечения до апогея. Эмулируемая псевдостационарная орбита (множество виртуальных положений спутников в районе апогея) расположена на высотах 32000÷40000 км, в широтном поясе 59÷64° с.ш. (или ю.ш.). Плавный дрейф спутников происходит в пределах 5°. Орбитальная группировка имеет, в частности, 4 спутника, эмулирующих две стационарные позиции, смещенные на 180° по долготе.

Недостатком этой системы является применение спутников только на высоких эллиптических орбитах, несмотря на эмуляцию геостационарной орбиты, необходимо проведение процедуры «хендовера» для обеспечения бесперебойной связи с абонентами.

Наиболее близкой к предлагаемой системе является многоцелевая космическая система (Патент RU 2360848 С1) для обслуживания обширного географического региона на базе высокоорбитальных и низкоорбитальных космических аппаратов (КА) и наземных пунктов связи и управления, включающая по меньшей мере четыре КА на высокоэллиптических орбитах, в том числе два КА для метеорологического и геофизического мониторинга, не менее двух специализированных КА связи, а также один или два КА на низких орбитах для радиолокационного мониторинга.

Недостатком этой системы является большое число КА на разных орбитах в орбитальной группировке, что удорожает систему и усложняет ввод ее в эксплуатацию и дальнейшее обслуживание, а также создает сложности в ретрансляции информации с низкоорбитальных КА. Кроме того, в заявке предлагается использовать минимальное количество КА (2) на высокой эллиптической орбите для организации спутниковой связи, однако этого будет недостаточно для бесперебойного обслуживания абонентов.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа, создание системы спутниковой связи для обеспечения мобильной спутниковой связью потребителей на всей территории России, включая Арктическую зону Российской Федерации, а также предоставление спутниковых каналов широкополосной фиксированной спутниковой связи.

Поставленная задача решается тем, что многофункциональная система спутниковой связи включает орбитальную группировку космических аппаратов на геостационарной и высокоэллиптической орбитах, в ее состав также входят центр управления полетом, центр управления мобильной связью, центр управления фиксированной связью, базовые земные станции для организации связи и обеспечения сопряжения с внешними сетями и наземные средства потребителей подвижной и фиксированной связи.

Изобретение поясняется рисунком, который иллюстрирует частный случай построения системы.

На фиг. 1 представлены гарантированные зоны радиовидимости по углу места 10° орбитальной группировки КА на ВЭО и ГСО.

Система должна состоять из орбитальной группировки в составе четырех космических аппаратов на высокоэллиптической орбите типа «Молния» и двух космических аппаратов на геостационарной орбите, центра управления полетом, центра управления мобильной связью, центра управления фиксированной связью, базовых земных станций для организации связи и обеспечения сопряжения с внешними сетями (наземные телефонные сети, сотовые операторы, сеть интернет) и наземных средств потребителей (абонентских терминалов) подвижной и фиксированной связи.

При этом зона обслуживания орбитальной группировки с КА на ВЭО должна включать территорию Российской Федерации, включая Арктическую зону Российской Федерации и бассейн Северного ледовитого океана, а зона обслуживания с КА на ГСО должна включать территорию Российской Федерации до 70 градусов северной широты и территорию стран СНГ.

На борту космических аппаратов предлагается разместить два бортовых ретрансляционных комплекса широкополосной фиксированной спутниковой связи и мобильной спутниковой связи. В радиолиниях системы персональной мобильной спутниковой связи могут быть задействованы L- и S-диапазоны частот для абонентских линий, С- и Кu-диапазоны частот для фидерных линий. Предлагаемая система сможет обеспечить обслуживание до 300000 абонентов мобильной спутниковой связи. Для широкополосной фиксированной спутниковой связи предлагается использовать Кu- и Ка-диапазоны частот.

Бортовой ретранслятор мобильной связи должен включать в себя приемопередающую антенну фидерной линии связи, приемопередающую многолучевую антенну абонентской линии связи, включающую в себя цифровую диаграммообразующую схему, это позволит обеспечить высокую энергетику в абонентских линиях, позволив тем самым упростить и снизить габариты абонентских терминалов. Кроме того, это даст возможность оперативного переконфигурирования лучей антенны, что позволит перераспределять энергетику между различными лучами антенны в зависимости от потребностей абонентов.

Для организации мобильной связи должна быть предусмотрена цифровая обработка сигналов на борту космических аппаратов, для этого в состав ретранслятора мобильной связи должен быть включен специальный блок обработки сигналов. Данный блок предназначен для приема на промежуточной частоте сигналов, поступающих от приемных трактов бортового ретранслятора, их аналого-цифрового преобразования, цифрового диаграммообразования, частотной селекции сигналов и их коммутации, а также для формирования групповых радиосигналов для их передачи в передающие тракты бортового ретранслятора.

Отличительной особенностью предлагаемой системы является возможность применения трех различных видов абонентских терминалов для организации мобильной связи: терминалы в виде телефонной трубки с всенаправленной антенной, носимые терминалы типа «ноутбук» с направленной на КА антенной и абонентские терминалы, предназначенные для установки на транспортных средствах.

Многофункциональная система спутниковой связи работает следующим образом: при организации связи между двумя абонентскими терминалами в системе запрос на соединение приходит с одного терминала через ретранслятор на борту космического аппарата на базовую земную станцию и центр управления связью, который передает через базовую станцию и бортовой ретранслятор запрос на вызов на другой терминал. После установления соединения канал связи организуется напрямую через бортовой ретранслятор посредством коммутации сигнала через блок обработки сигналов на борту космического аппарата. При установлении соединения с телефонным абонентом наземных телефонных сетей, сетей сотовой связи и всемирной сети интернет запрос на соединение приходит от абонентского терминала через ретранслятор космического аппарата в центр управления связью, который выдает команду на соединение и через базовую земную станцию обеспечивается коммутация абонентского терминала системы с внешними сетями связи.

Достигаемым техническим результатом применения комбинированной орбитальной группировки космических аппаратов на ГСО и ВЭО является предоставление услуг спутниковой мобильной связи и широкополосной фиксированной связи на территории Российской Федерации, включая Арктическую зону Российской Федерации и бассейн Северного ледовитого океана, а также страны СНГ. Применение в ретрансляторе мобильной спутниковой связи цифровой обработки сигналов, а также многолучевых антенн с цифровым диаграммообразованием позволит улучшить энергетику в абонентских линиях связи, что позволит снизить габариты и стоимость абонентских терминалов. Возможность использования различных по стоимости, габаритам и энергетическим характеристикам абонентских терминалов увеличивает гибкость использования системы, позволяя абонентам выбрать необходимый абонентских терминал исходя из своих потребностей в услугах связи и финансовых возможностей.

1. Многофункциональная система спутниковой связи, включающая орбитальную группировку космических аппаратов (КА) на геостационарной (ГСО) и высокоэллиптической (ВЭО) орбитах, отличающаяся тем, что в ее состав входят центр управления полетом, центр управления мобильной связью, центр управления фиксированной связью, базовые земные станции для организации связи и обеспечения сопряжения с внешними сетями и наземные средства потребителей подвижной и фиксированной связи, и блок цифровой обработки сигналов.

2. Многофункциональная система спутниковой связи по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве наземных средств потребителей используются три различных вида абонентских терминалов.

3. Многофункциональная система спутниковой связи по п. 1, отличающаяся тем, что космические аппараты оснащены ретрансляторами фиксированной и мобильной связи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для оценки электронного содержания ионосферы. Технический результат состоит в повышении точности оценки определения электронного содержания ионосферы.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в спутниковых информационных системах. Технический результат состоит в создании глобальной спутниковой системы связи, позволяющей предоставлять в зоне обслуживания различные информационные услуги: голосовую связь, передачу коротких сообщений, определение местоположения подвижных пользователей, сбор и передачу информации мониторинга пользователям с малогабаритными абонентскими терминалами.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах навигации. Технический результат состоит в повышении точности определения показателя надежности.

Изобретение относятся к технике спутниковой радиосвязи и может быть использовано для организации спутниковой связи более высокого качества в условиях воздействия атмосферных возмущений.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для приема и обработки сигналов спутниковых систем навигации. Технический результат состоит в создании устройства для одновременного приема сигналов различных систем спутниковой навигации с увеличенной скоростью определения местоположения в сложных условиях приема, а также с увеличенным объемом и достоверностью информации о географических координатах объекта и с возможностью использования нескольких спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС, GPS, Galileo и BeiDou/Compass.

Изобретение относится к технике связи, в частности, для передачи/приема сверхвысокочастотных радиосигналов. Установка (1) передачи/приема для сверхвысокочастотных радиосигналов содержит блок (2) для передачи/приема, содержащий средства (4) для приема электрических сигналов от преобразования радиосигналов, принятых через наземную или спутниковую линию связи, под названием сигналы прямой линии связи, демодулятор (21) для демодуляции электрических сигналов с использованием первого протокола модуляции/демодуляции, модулятор (5) для модуляции электрических сигналов с использованием второго протокола модуляции/демодуляции, который отличается от указанного первого протокола, где указанный второй протокол является протоколом расширенного спектра, при этом указанный модулятор (5) модулирует сигналы, демодулированные указанным демодулятором (21), и средства (23) для преобразования указанных электрических сигналов, модулированных с использованием протокола расширенного спектра, в радиосигналы, которые могут быть переданы через спутниковую линию связи.

Изобретение относится к области радиосвязи. Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение основанного на спутнике определения положения, навигации и синхронизации по времени посредством использования межспутниковой связи и источника точного времени для обеспечения точной информации о синхронизации с целью калибровки локального генератора на спаренном спутнике.

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии и её передачи наземным потребителям. Космическая электростанция содержит солнечный коллектор (1) лепесткового типа, корпус станции (2) и пучок (3) СВЧ-антенн.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в спутниковых системах связи. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости передачи информации.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в спутниковых системах связи. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости связи.

Изобретение относится к радионавигации, конкретно к приемникам сигналов спутниковых радионавигационных систем, предназначенным для использования в прецизионных дифференциально-фазовых системах позиционирования. Технический результат состоит в устранении ошибок оценки фазы прямого навигационного сигнала, вызванных мешающими отраженными сигналами многолучевого распространения. Для этого приемник содержит задающий генератор, радиочастотный преобразователь, многоканальный цифровой коррелятор, многоканальное устройство цифровой обработки корреляционных отсчетов, генератор временной шкалы приемника и навигационный процессор. Каждый канал цифрового коррелятора содержит устройство подавления мешающих отражений при оценке фазы, а каждое устройство цифровой обработки корреляционных отсчетов содержит модуль формирования фазовых измерений. Устройство подавления мешающих отражений при оценке фазы содержит регистр весовых коэффициентов, сдвиговый регистр копии, совокупность М смесителей кода, М накапливающих сумматоров, М перемножителей и М-входовой сумматор, на выходе которого формируется оценка фазы прямого навигационного сигнала. 2 н. и 2 з.п.ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области связи и касается тестирования полезной нагрузки орбитального спутника, в частности характеризации передающей антенны (506) орбитального спутника (100), который содержит полезную нагрузку (500), включающую средства (504, 505) усиления сигнала, средства (504, 505) усиления конфигурируют для генерирования теплового шума на входе передающей антенны (102, 506), при помощи наземной станции (103, 104) принимают сигнал, передаваемый передающей антенной (102, 506) по нисходящей линии связи спутника (100) в течение заранее определенного времени, в течение упомянутого заранее определенного времени орбитальным спутником (100) управляют таким образом, чтобы задавать ему угловое смещение с заранее определенным изменением и регистрировать это изменение, производят корреляцию сигнала, переданного по нисходящей линии связи, и изменения углового смещения спутника, чтобы на основании этого вывести изменения коэффициента усиления передающей антенны (102, 506) в зависимости от углового смещения спутника. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к воздушному летательному аппарату, в частности к управлению информацией в воздушном летательном аппарате. Изобретение раскрывает устройство для предоставления доступа к информации, содержащее существующий узел воздушного летательного аппарата и информационный агент, размещенный в указанном существующем узле воздушного летательного аппарата. Существующий узел воздушного летательного аппарата соединен с определенным количеством систем воздушного летательного аппарата и сетью в системе обработки сетевых данных воздушного летательного аппарата. Информационный агент выполнен с возможностью предоставления доступа к информации, полученной существующим узлом воздушного летательного аппарата, другим узлам воздушного летательного аппарата в указанной системе обработки сетевых данных воздушного летательного аппарата. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании бортовых систем управления космических аппаратов (КА). Бортовая система управления космическим аппаратом (КА) содержит бортовую аппаратуру командно-измерительной системы (БА КИС) со средством защиты информации от несанкционированного доступа, циркулирующей в системе управления КА. Причем бортовая система управления состоит из бортового центрального вычислительного комплекса, систем телеметрического контроля и блока управления бортового комплекса управления, а в цепь питания БА КИС вводится блок сетевых фильтров, состоящий из фильтрующих элементов и конденсаторов. Параметры фильтрующих элементов, обеспечивающих требуемое затухание сигналов, выбираются исходя из характеристик сигналов. Технический результат изобретения заключается в ослаблении сигналов, наведенных в цепь питания КА от БА КИС, посредством сетевых фильтров до безопасных величин. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к помехоустойчивой радиосвязи, преимущественно к радиообмену пункта управления с беспилотным наземным или авиационным боевым аппаратом. Достигаемый технический вариант – повышение помехоустойчивости систем радиообмена, в частности с боевым летательным аппаратом, Указанный результат достигается за счет того, что в системе радиообмена один или оба приемопередатчика могут быть подвижны. Для этого используется принцип направленной радиосвязи: система имеет два приемопередатчика с управляемыми направленными антеннами (например, пункт управления и БЛА), которые обмениваются мгновенными координатами (например, полученными с помощью системы ГЛОНАС), и бортовой компьютер направляет их антенны друг на друга. Один или оба приемопередатчика, кроме основной управляемой направленной антенны, имеют соединенные с ней две вспомогательные направленные антенны, направленные вправо и влево от основной так, чтобы их диаграммы направленности пересекались, и основная направленная антенна ориентируется так, чтобы сигналы со вспомогательных антенн были равны. Предусмотрены три варианта самокомпенсации помех, пришедших с заднебоковых направлений. 6 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу и системе для осуществления связи полезной нагрузки спутника. Технический результат заключается в уменьшении количества транзитных участков спутниковой связи, необходимых для доставки данных. Способ содержит этапы, на которых: принимают множество сигналов от луча восходящей линии связи; подают указанное множество сигналов на множество входов цифрового канального приемника, содержащего множество выходов; подают выходные сигналы по меньшей мере с одного из указанных выходов цифрового канального приемника в регенеративную подсистему связи (RCS) и подают обработанные сигналы от RCS по меньшей мере на один из указанных входов цифрового канального приемника. При этом этап подачи обработанных сигналов от RCS по меньшей мере на один из указанных входов цифрового канального приемника включает соединение обработанных сигналов с переключателем, который выборочно подает сигналы от указанного луча восходящей линии связи или обработанные сигналы от одного из указанных выходов RCS на один из указанных входов цифрового канального приемника 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу и системе для осуществления связи полезной нагрузки спутника. Технический результат заключается в уменьшении количества транзитных участков спутниковой связи, необходимых для доставки данных. Способ содержит этапы, на которых: принимают множество сигналов от луча восходящей линии связи; подают указанное множество сигналов на множество входов цифрового канального приемника, содержащего множество выходов; подают выходные сигналы по меньшей мере с одного из указанных выходов цифрового канального приемника в регенеративную подсистему связи (RCS) и подают обработанные сигналы от RCS по меньшей мере на один из указанных входов цифрового канального приемника. При этом этап подачи обработанных сигналов от RCS по меньшей мере на один из указанных входов цифрового канального приемника включает соединение обработанных сигналов с переключателем, который выборочно подает сигналы от указанного луча восходящей линии связи или обработанные сигналы от одного из указанных выходов RCS на один из указанных входов цифрового канального приемника 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и связи и предназначено для определения координат неизвестного источника сигналов на земной поверхности в системах спутниковой связи, работающих через спутники на геостационарной орбите с прямой ретрансляцией сигналов. Технический результат - упрощение способа определения координат НИ сигналов на земной поверхности, а именно исключения из него процедуры синхронизации аппаратуры измерительной станции за счет определения и компенсации частотного рассогласования аппаратуры ИС непосредственно при проведении геолокационных измерений. Для этого способ заключается в одновременном приеме двумя антеннами сигнала неизвестного источника и сигнала опорной станции, ретранслированных основным и зеркальным спутниками, определении разностей времени прихода и доплеровских сдвигов частот искомого и опорного сигналов, использовании опорного сигнала для определения разности частот гетеродинов двух спутников. 10 ил.

Изобретение относится к системе для переключения электронных связей между первой сетью и второй сетью, где первая сеть содержит одну из сотовой сети мобильной связи или спутниковой сети связи, а вторая сеть содержит другую из указанных сетей связи. Технический результат заключается в обеспечении интеграции услуг мобильной и спутниковой связи. Данная система содержит множество мобильных устройств связи, каждое из которых содержит компонент спутниковой связи и компонент сотовой связи, при этом компонент сотовой связи физически отделен от упомянутого компонента спутниковой связи, но способен осуществлять связь с ним по беспроводной линии связи малого радиуса действия. Каждое из мобильных устройств связи имеет пару SIM-карт, ассоциированных с ним, посредством устройства переключения, расположенного удаленно от упомянутых мобильных устройств связи, при этом одна из пары SIM-карт расположена с мобильным устройством связи, а другая расположена удаленно от мобильного устройства связи. Устройство переключения способно устанавливать или инициировать первый канал связи через первую сеть и второй канал связи через вторую сеть, чтобы позволить одновременное обеспечение связи, для выбора одного из упомянутого множества мобильных устройств, в упомянутом первом канале связи и упомянутом втором канале связи. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх