卫星导航与卫星移动通信结合发展与应用构想

1 引言

卫星导航技术的诞生给人类社会信息技术的发展注入了新的元素和活力，已广泛地应用于交通运输、海洋渔业、国土测绘、水利水电、减灾救灾和公共安全等领域，带动了电子、通信、地理信息等相关产业和信息服务业的发展，产生了显著的经济和社会效益。

如今卫星导航技术已与地面移动通信技术相结合，发展出基于位置的服务技术，诞生了车辆监控系统、基于位置的信息查询系统等；同时还发展出GPS辅助技术，即A-GPS技术。可以说未来卫星导航系统与移动通信系统的结合是一个必然发展趋势。

但是由于地面移动通信系统依赖于地面基站的支持，存在一定的覆盖盲区，特别是在一些偏远山区和海上，使得卫星导航系统无法实现与移动通信系统的结合，给用户的使用带来诸多的不便，如用户定位后无法报告自己所处的位置，指挥调度部门无法进行监控指挥；用户无法在无线接入条件下使用基于位置的服务系统并获得相应的服务等，如何克服地面移动通信系统的上述不足，更好地实现卫星导航系统与移动通信系统的结合，发展卫星移动通信系统，实现个人卫星移动通信的普及应用是一个很好的选择。

2 国内外卫星移动通信的发展现状及未来

世界上现有卫星移动通信系统按卫星轨道高度主要分为3类。

一是基于地球静止轨道卫星(GEO)的卫星移动通信系统。主要有：

(1) 海事卫星通信系统(Inmarsat系统)，利用太平洋、大西洋、印度洋赤道上空的3颗同步卫星，可进行全世界舰船、飞机及车辆的移动通信，是世界上第一个商业卫星移动通信系统；

(2) Thuraya卫星移动通信系统，覆盖全球40%面积，包括东欧、中东、中亚、南亚、东亚等共99个国家。卫星设计寿命为12～15年，具有250～300点波束；

(3) ACeS卫星移动通信系统，覆盖西亚、中亚、亚太、俄国及北美等地区50多个国家。卫星设计寿命为12年，星上使用直径为12m的大口径抛物面天线，以确保地面移动用户手机的正常工作。

二是基于中轨卫星(MEO)的卫星移动通信系统。主要有：

ICO卫星移动通信系统，覆盖全球，空间段由12颗MEO卫星组成，其中2颗为备份星，分布在2个轨道面上，轨道高度10390km。卫星设计寿命12年。该系统主要提供高速数据传输，如互联网接入服务和移动电话服务。

三是基于低轨卫星(LEO)的卫星移动通信系统。主要有：

(1) 铱星系统(Iridium)，空间段由66颗卫星组成，分成6个轨道平面，每个轨道11颗卫星，另有6颗在轨备份卫星。轨道倾角 ，轨道高度780km。卫星设计寿命5~8年；

(2) 全球星系统(Globalstar)，空间段由48颗卫星组成，分成8个轨道面，每个轨道面6颗卫星，另有4颗在轨备份卫星。轨道倾角 ，轨道高度1414km。卫星设计寿命7.5年；

(3) ECCO Constellation，主要为巴西与美国等国服务的星座卫星移动通信系统，空间段由12颗卫星组成，其中1颗为在轨备份卫星。卫星轨道高度约2000km，设计寿命5~7年。计划第二期将卫星总数增多至35颗，分布在7个轨道平面上；

(4) Ellipso(椭圆轨道卫星移动通信系统)。空间段由17颗低轨卫星组成。其中10颗卫星分布在2个椭圆轨道面上，轨道倾角 ，近地点632km，远地点7604km。另外的7颗卫星分布在一个高度为8050km的圆轨道面上；

(5) Orbcomm(轨道卫星通信系统)。空间段由28颗卫星组成，另有8颗备份卫星。分布在5个轨道面上，第1轨道面2颗卫星，轨道高度736/749km；第2～4轨道面上每个布设8颗卫星，轨道高度775km；第5轨道面2颗卫星，轨道高度700km。该系统主要用于商务信息传送、紧急呼叫及寻呼等数据业务。

我国在卫星移动通信系统建设方面落后于国外，目前没有建立自主的卫星移动通信系统，但是我国的航天、交通和信息产业等部门，积极参与国际卫星移动通信系统的投资建设和在中国的运营，例如我国交通部在ICO卫星移动通信系统的建设投资中就占到了总投资的7.2%，是ICO公司董事会的董事。随着我国经济发展和科技水平的不断提高，建立我国自主的卫星移动通信系统已成为必然。但是如何发展是值得我们认真思考的问题。考虑到我国的大卫星平台技术相对成熟，且我们和国外在卫星移动通信技术方面仍有一定的差距，需要建投资少见效快的系统，因此从我国国情出发，我认为应该优先发展基于地球静止轨道的卫星移动通信系统，这种系统建设周期较短，技术复杂度较小，能够很快地投入市场运营，取得一定的经济效益。同时用户终端必须做到手持，这样市场前景才会更加广阔。由于卫星移动通信手持式终端机发射EIRP和接收G/T值都较小，卫星与用户终端之间信号传输距离远，损耗较大，因此要大幅提高卫星上发射天线EIRP值和接收天线的G/T值，这是基于地球静止轨道卫星的移动通信系统的一项关键技术和难题，但是可以很好地解决，Thuraya卫星移动通信系统的用户手持式终端就做得很小巧。

在发展基于地球静止轨道的卫星移动通信系统的基础上，可以根据我国国情适当发展基于中低轨道卫星的移动通信系统，用以带动小卫星技术等相关技术的发展。

3 我国未来卫星导航与卫星移动通信的结合应用

在卫星导航领域，我国从社会经济发展和国家安全角度出发，正大力发展自主的卫星导航定位系统，即北斗卫星导航系统。并采取三步走的战略，第一步先利用两颗地球同步轨道卫星建立起北斗卫星导航试验系统，第二步再建立起大区域覆盖的北斗卫星导航系统，第三步预计到2020年建立起全球覆盖的北斗卫星导航系统。这一发展战略完全符合我国国情。

随着北斗卫星导航系统的研制建设，极大地带动了我国卫星导航终端的研发制造技术，已经完全摆脱了卫星导航终端(包括GPS接收机)完全依赖进口的局面，而且具有完全自主知识产权的北斗用户终端(包括RNSS和RDSS)芯片已诞生，并逐步进入市场应用推广，特别是北斗RDSS用户终端芯片的研发成功，使得北斗卫星导航试验系统用户终端的体积、功耗和成本价格大幅度降低，促进了目前北斗卫星导航系统的应用，也为我国卫星导航产业的进一步发展起到了推动作用。

相信今后随着我国卫星导航和卫星移动通信技术的不断成熟和发展，卫星导航和卫星移动通信系统在用户终端级的结合应用为期不远。未来的用户终端将是集卫星导航和卫星移动通信于一体，实现无覆盖盲区的导航定位、语音通信、数据传输以及精确授时等功能，能够用来应对各种突发的自然灾害，更好地服务于我国经济社会的发展。