Giáo trình thông tin vệ tinh

34 788 21
Giáo trình thông tin vệ tinh

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Giáo trình thông tin vệ tinh

Môn học: Thông tin vệ tinh Chương 1: Tổng quan về thông tin vệ tinh (8 tiết) 1.1 Lịch sử phát triển 1.2 Quỹ ñạo của vệ tinh 1.2 Quỹ ñạo của vệ tinh 1.3 Hệ thống thông tin vệ tinh 1.4 ða truy nhập trong thông tin vệ tinh 1.5 Phân bổ tần số trong thông tin vệ tinh 1.6 Các loại hình dịch vụ trong thông tin vệ tinh 1. 1. Lịch sử phát triển Vào cuối thế kỷ 19, Tsiolkovsky (1857-1035) ñã ña ra khái niệm cơ bản về tên lửa ñẩy dùng nhiên liệu lỏng. Ông cũng ñưa ra ý tưởng về tên lửa ñẩy nhiều tầng, các tàu vũ trụ có người ñiều khiển dùng ñể thăm dò vũ trụ.  Năm 1926 Robert Hutchinson Goddard thử nghiệm thành công tên lửa ñẩy dùng nhiên liệu lỏng.  Tháng 5 năm 1945 Arthur Clarke (UK) ñã ñưa ra ý tưởng sử dụng một hệ thống gồm 3 vệ tinh ñịa tĩnh dùng ñể phát thanh quảng bá trên toàn thế giới.  Tháng 10 / 1957 lần ñầu tiên trên thế giới , Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân  Tháng 10 / 1957 lần ñầu tiên trên thế giới , Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo SPUTNIK – 1. ðánh dấu một kỷ nguyên về TTVT.  Năm 1958 bức ñiện ñầu tiên phát qua vệ tinh SCORE của Mỹ, ở quỹ ñạo thấp. Năm 1964 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTELSAT. Năm 1965 ra ñời hệ thống TTVT thương mại ñầu tiên INTELSAT-1 (Early Bird). Cuối năm 1965 Liên Xô phóng VT MOLNYA lên quỹ ñạo elíp. Năm 1971 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTERSPUTNIK gồm Liên Xô và 9 nước XHCN. 1. 1. Lịch sử phát triển Năm 1972-1976 Canada, Mỹ, Liên Xô và Indonesia sử dụng vệ tinh cho thông tin nội ñịa. Năm 1979 thành lập tổ chức thông tin hàng hải quốc tế qua vệ tinh INMARSAT. Năm 1984 Nhật bản ñ−a vào sử dụng hệ thống truyền hình trực tiếp qua vệ tinh. Năm 1987 Thử nghiệm thành công vệ tinh phục vụ cho thông tin di ñộng qua vệ tinh. Thời kỳ những năm 1999 ñến nay, ra ñời ý tưởng và hình thành những hệ thống thông tin di ñộng và thông tin băng rộng toàn cầu sử dụng vệ tinh. Các hệ thống ñiển hình như GLOBAL STAR, IRIDIUM, ICO, SKYBRIGDE, TELEDESIC. 1. 1 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin vệ tinh tại Việt nam Năm 1980 khánh thành trạm TTVT mặt ñất Hoasen-1, nằm trong hệ thống TTVT INTERPUTNIK, ñược ñặt tại Kim Bảng – Hà Nam. hệ thống TTVT INTERPUTNIK, ñược ñặt tại Kim Bảng – Hà Nam. ðài Hoasen-1 truyền ñi trực tiếp những hình ảnh về Olimpic 1980 tại Liên Xô. Năm 1984 khánh thành trạm mặt ñất Hoasen-2 ñặt tại Tp. HCM. Vinasat-1 là vệ tinh viễn thông ñịa tĩnh ñầu tiên của Việt Nam ñược phóng vào vũ trụ lúc 22 giờ 16 phút ngày 18 tháng 4 năm 2008 với tổng mức ñầu tư là khoảng hơn 300 triệu USD. Việt Nam ñã tiến hành ñàm phán với 27 quốc gia và vùng lãnh thổ ñể có ñược vị trí 132 ñộ ðông trên quỹ ñạo ñịa tĩnh. 1. 1 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin vệ tinh tại Việt nam Chủ trương ñầu tư dự án Vinasat-2 nhằm tăng năng lực của hạ tầng viễn thông và giữ chủ quyền của Việt Nam sử dụng vị trí quỹ ñạo vệ tinh 131,8oE. 1. 1 Một số hình ảnh vệ tinh Vinasat I Việt nam Vệ tinh Vinasat Footprint của vệ tinh Vinasat 1. 1 Một số hình ảnh trước khi phóng vệ tinh 1.2 Quỹ ñạo của vệ tinh (Sattelite Orbit) Các vệ tinh trên quỹ ñạo ñược phân biệt bởi các tham số sau ñây: • Dạng của quỹ ñạo (tròn hay ellip) • ðộ cao của quỹ ñạo so với mặt ñất. • ðộ nghiêng của mặt phẳng quỹ • ðộ nghiêng của mặt phẳng quỹ ñạo so với mặt phẳng xích ñạo. 1. Sự chuyển ñộng của vệ tinh tuân theo ñịnh luật Kepler, 2. Là ñịnh luật xác ñịnh quy luật chuyển ñộng của hành tinh xung quanh mặt trời. Như vậy, vệ tinh quỹ ñạo trái ñất buộc phải chuyển ñộng theo một quỹ ñạo mà mặt phẳng quỹ ñạo của nó ñi qua tâm trái ñất 1. 1 ðịnh luật Kepler thứ 1 (Johannes Kepler (1571-1630)) Vệ tinh chuyển ñộng vòng quanh trái ñất theo một quỹ ñạo Ellip với tâm trái ñất nằm ở một trong hai tiêu ñiểm của Ellip. ðiểm xa nhất của quỹ ñạo so với tâm trái ñất nằm ở phía của tiêu ñiểm thứ hai, ñược gọi là viễn ñiểm còn ñiểm gần nhất của quỹ ñạo ñược gọi là cận ñiểm. a: Bán trục dài b: Bán trục ngắn ha: ðộ cao viễn ñiểm hb: ðộ cao cận ñiểm e: ðộ lệch tâm xác ñịnh hình dạng ellip . ý nghĩa: - Vệ tinh chuyển ñộng theo quỹ ñạo tròn hoặc Ellip. - Tâm trái ñất nằm 1 trong 2 tiêu ñiểm của quỹ ñạo Ellip. - Nếu là quỹ ñạo tròn thì tâm của quỹ ñạo trùng với tâm của trái ñất. - Khi e = 0, thì quỹ ñạo vệ tinh là quỹ ñạo tròn. 1. 1 ðịnh luật Kepler thứ 2. Vệ tinh chuyển ñộng theo một quỹ ñạo với vận tốc thay ñổi sao cho ñường nối giữa tâm trái ñất và vệ tinh sẽ quét các diện tích bằng nhau khi vệ tinh chuyển ñộng trong cùng một thời gian như nhau. Với T 1 =T 2 thì S 1 =S 2 ý nghĩa: - Vệ tinh chuyển ñộng với vận tốc nhanh hơn khi gần trái ñất và chậm hơn khi xa trái ñất. - Vận tốc chuyển ñộng của vệ tinh trên quỹ ñạo tròn là không ñổi và ñược xác ñịnh: Vệ tinh bay ở quỹ ñạo tròn có bán kính R sẽ là một ñại lượng không ñổi, ñược xác ñịnh khi thực hiện phép lấy cân bằng lực hút và lực ly tâm Vân tốc Chu kỳ 1. 1 ðịnh luật Kepler thứ 2. 1. 1 ðịnh luật Kepler thứ 3. Bình phương của chu kỳ quay tỷ lệ thuận với luỹ thừa bậc ba của bán trục lớn của quỹ ñạo Ellip. (period) 2 = (constant) x (average distance) 3 T 2 =ka 3 T 2 =ka 3 k là hệ số tỷ lệ, có giá trị không ñổi ñối với một vật thể xác ñịnh trên quỹ ñạo. 1. 3. Các quỹ ñạo của vệ tinh 1 • Quỹ ñạo ñồng bộ ñịa tĩnh (GEO Geostationary Earth Orbit) • Quỹ ñạo Ellip 2 • Quỹ ñạo Ellip 3 • Quỹ ñạo LEO và MEO Quỹ ñạo ñồng bộ - ñịa tĩnh (GEO) Quỹ ñạo ñĩa tĩnh GEO ðường xích ñạo Là quỹ ñạo thoả mãn các ñiều kiện sau: ðường xích ñạo •Là quỹ ñạo ñồng bộ với trái ñất: có nghĩa là chu kỳ quay bằng chu kỳ quay của trái ñất xung quanh trục Bắc Nam. •Mặt phẳng quỹ ñạo năm trong mặt phẳng xích ñạo của trái ñất: có nghĩa là góc nghiêng bằng 0. •Có cùng chiều quay với chiều quay của trái ñất: từ Tây sang ðông. Quỹ ñạo ñồng bộ - ñịa tĩnh (GEO) Ta có: R , ñộ cao của quả vệ tinh so với mặt ñất là 42.164 – 6378 = 35.786 Km ≈ 36.000Km, vận tốc V = 3,074662 Km/s và chu kỳ T = 23h 56’ 4,096’’≈ 24 giờ . Ưu nhược ñiểm của GEO  Hiệu ứng Dopler rất nhỏ do ñó việc ñiều chỉnh an ten trạm mặt ñất là không cần thiết.  Vệ tinh ñược coi là ñứng yên so với trạm mặt ñất. Do vậy, ñây là quĩ ñạo lý tưởng cho các vệ tinh thông tin, nó ñảm bảo thông tin ổn các vệ tinh thông tin, nó ñảm bảo thông tin ổn ñịnh và liên tục suốt 24 giờ trong ngày.  Vùng phủ sóng của vệ tinh lớn, bằng 42,2% bề mặt trái ñất.  Các trạm mặt ñất ở xa có thể liên lạc trực tiếp và hệ thống 3 quả vệ tinh có thể phủ sóng toàn cầu. + Quĩ ñạo ñịa tĩnh: tài nguyên thiên nhiên có hạn ñang cạn kiệt do số lượng vệ tinh của các nước phóng lên ngày càng nhiều. + Không phủ sóng ñược những vùng có vĩ ñộ lớn hơn 81,30 .+ Chất lượng ñường truyền phụ thuộc vào thời tiết. + Thời gian trễ truyền lan lớn, theo ñường ngắn nhất có: Từ: trạm - vệ tinh - trạm (72.000Km) ≈ 240ms. Từ : trạm - vệ tinh - trạm Hub - vệ tinh - trạm Ưu nhược ñiểm của GEO Từ : trạm - vệ tinh - trạm Hub - vệ tinh - trạm (154.000Km) ≈ 513ms. Từ: trạm - vệ tinh - vệ tinh - trạm (134.000Km) ≈ 447ms. + Tính bảo mật không cao. + Suy hao công suất trong truyền sóng lớn (gần 200dB). Ứng dụng : ðược sử dụng làm quỹ ñạo cho vệ tinh thông tin bảo ñảm thông tin cho các vùng có vĩ ñộ nhỏ hơn 81,30 Quỹ ñạo Ellip (Ellip Orbit) Là quỹ ñạo thỏa mãn các ñiều kiện sau  Mặt phẳng quỹ ñạo nghiêng so với mặt phẳng xích ñạo 63 o 26’  Có viễn ñiểm = 40.000Km và cận ñiểm 500Km. 500Km.  Vệ tinh quay từ Tây sang ðông. Ưu ñiểm: -Phủ sóng ñược các vùng có vĩ ñộ cao > 81,30 -Góc ngẫng lớn nên giảm ñược tạp âm do mặt ñất gây ra. Nhược ñiểm: - Mỗi trạm phải có ít nhất 2 an ten và an ten phải có cơ cấu ñiều chỉnh chùm tia. - ðể ñảm bảo liên lạc liên tục 24h thì phải cần nhiều vệ tinh. Quỹ ñạo LEO và MEO (Low and Medium) Là quỹ ñạo thỏa mãn các ñiều kiện sau Là quỹ ñạo có ñộ cao 500Km < h < 20.000Km. - Có vận tốc góc nhỏ lớn hơn vận tốc góc của trái ñất. - Có chiều quay từ Tây sang ðông. Ưu ñiểm: - Tổn hao ñường truyền nhỏ do vệ tinh bay ở ñộ cao thấp, nên phù hợp với thông tin di ñộng và trễ truyền lan nhỏ . và trễ truyền lan nhỏ . Nhược ñiểm: - Cần rất nhiều vệ tinh (Globalstar cần ñến 48+8vệ tinh) bay ở quĩ ñạo tròn cách mặt ñất 1410km, nghiêng 520, bay trên 8 mặt phẳng quĩ ñạo mỗi mặt phẳng có 6 vệ tinh, chu kỳ vệ tinh 114 phút. Tập ñoàn Irdium (của Motorola) cần 66 + 6 vệ tinh bay ở quĩ ñạo tròn nghiêng 84,60 cách mặt ñất 780km, các vệ tinh bay ở 11 mặt phẳng quĩ ñạo, chu kỳ vệ tinh 106 phút). - Mỗi trạm phải có ít nhất 2 anten và an ten phải có cơ cấu ñiều chỉnh chùm tia. - ðiều khiển hệ thống TTVT rất phức tạp - Tuổi thọ của vệ tinh không cao khi bay ở quỹ ñạo LEO do thuộc vành ñai Ion hoá. [...]... ng thông tin v tinh H th ng thông tin v tinh: Ph n không gian + Ph n m t ñ t Ph n không gian Ph n m t ñ t Tr m ñi u khi n TT&C 1.4 H th ng thông tin v tinh: Ph n không gian Bao g m v tinh thông tin và các tr m ñi u khi n TT&C (Telemetry, Tracking& Command: ño lư ng t xa, bám và l nh) m t ñ t ð i v i v tinh bao g m phân h thông tin (payload) và các phân h ph tr cho phân h thông tin: - Phân h thông tin. .. •Hi u ch nh hư ng c a v tinh •Giám sát và ño các thông s qu ñ o c a v tinh so sánh v i tr ng thái cu i cùng c a v tinh như d ki n Duy trì v tinh trên qu ñ o 1 Các dao ñ ng duy trì trong kho ng ± 0.10 2 Hi u ch nh ñ anten hư ng v trái ñ t Chương 2: Nhi u và t p âm trong h th ng thông tin v tinh 2.1 Các ngu n nhi u trong h th ng thông tin 2.2 T p âm trong h th ng thông tin v tinh 2.3 T p âm nhi t và... y vi n ñi m ñ t trong v tinh ñ ñưa v tinh v qu ñ o ñĩa tĩnh và v v trí c a nó 1.7 Phóng v tinh, ñ nh v và duy trì v tinh trên qu ñ o ðưa v tinh vào qu ñ o ñĩa tĩnh: ðưa tinh vào qu ñ o xích ñ o vào v trí ñ a tĩnh Các ñ ng cơ ñ y vi n ñi m APM, các ñ ng cơ ph n l c c a v tinh ñư c ñi u khi n b ng các trung tâm và các tr m ñi u khi n •Xác ñ nh tư th c a v tinh •ði u khi n v tinh t qu ñ o Hohmann sang... tinh, ñ nh v và duy trì v tinh trên qu ñ o Quá trình phóng v tinh lên qu ñ o d a trên qu ñ o chuy n ti p Hohmann : 1 Lo i tên l ñ y, 2 V trí ñ a lý c a bãi phóng và 3 Phân h thông tin Giai ño n 1: Dùng tên l a ñ y nhi u t ng ñ ñưa v tinh lên qu ñ o LEO Giai ño n 2: T i ñi m nâng c a qu ñ o LEO, dùng tên l a ñ y ñ ñưa v tinh sang qu ñ o chuy n ti p Ellip Giai ño n 3: Khi v tinh chuy n ñ ng qua vi n... tĩnh) và chuy n ñ ng n i sinh c a v tinh Nhi m v : Duy trì các búp sóng c a anten v tinh hư ng ñúng v vùng c n ph sóng ði u khi n b ng h th ng th ñ ng ho c tích c c: - ðo tư th v tinh so v i các ñi m chu n bên ngoài - Xác ñ nh tư th v tinh - Ư c tính các l nh ñi u khi n ñ ng cơ hi u ch nh - Th c hi n quá trình hi u ch nh b ng các ñ ng cơ g n trên v tinh - Xác ñ nh tư th v tinh sau khi có tác ñ ng c a ñ... c d i t n ngoài c a s B ng phân chia băng t n trong thông tin v tinh - Khu v c I (V1): Bao g m Châu Âu, Châu Phi, m t ph n Châu á và Liên bang Nga - Khu v c II (V2): Các nư c nam và b c M - Khu v c III (V3): G m Châu úc, ph n còn l i c a Châu á và Thái Bình Dương Trong ñó có Vi t Nam 1.6 Các lo i hình d ch v trong thông tin v tinh Thông tin v tinh ñư c s d ng ñ cung c p các d ch v c ñ nh và di ñ... v vi n thông nông thôn 3 M ng dùng riêng 4 D ch v lưu ñ ng 5 Chuy n ti p chương trình truy n hình và phát thanh 6 Truy n hình tr c ti p 7 D ch v băng t n theo yêu c u 8 D ch v Internet qua v tinh 9 D ch v chu n ñoán b nh t xa 1.7 Phóng v tinh, ñ nh v và duy trì v tinh trên qu ñ o Phương ti n phóng v tinh: -Dùng t u con thoi: chi phí ñ t -Dùng tên l a ñ y: chi phí r , thư ng dùng 1.7 Phóng v tinh, ñ... công su t c a b phát ñáp v tinh kho ng 100dB ñ n 130dB + Thay ñ i t n s sóng mang ñ tránh m t ph n công su t phát ñi vào máy thu v tinh ð th c hi n các ch c năng trên, v tinh ho t ñ ng như m t tr m chuy n ti p ñơn gi i Thay ñ i t n s trên v tinh ñư c th c hi n b ng các b ñ i t n v tinh lo i này ñư c g i là “Transparent satellite” N u các sóng mang ñư c gi i ñi u ch trên v tinh, thay ñ i t n s s ñ t... t ñ thông lư ng công su t t o ra t i biên c a vùng d ch v - M t ñ thông lư ng công su t bão hoà t i anten thu c a v tinh - H s ph m ch t G/T c a máy thu v tinh t i biên c a vùng d ch v ho c giá tr c c ñ i - Vùng ph sóng (Satellite shadow) - Công su t ñ u ra c a b khu ch ñ i công su t (Pout) - C u hình d phòng c a máy thu và b khu ch ñ i công su t cao Chương 4: V tinh thông tin (6 ti t) Ch ñ trình. .. chung ph t n 1.6 Phân b t n s trong thông tin v tinh ðư ng truy n c a thông tin v tinh b nh hư ng ch y u do t ng ñi n ly t n s th p và do mưa t n s cao D i t n 1GHz-10GHz ít b nh hư ng b i t ng ñi n ly và mưa nên ñư c g i là c a s t n s vô tuy n ñi n D i t n 1GHz-10GHz dùng cho các tuy n thông tin vi ba, do ñó s có s can nhi u l n nhau gi a hai h th ng ð m rông băng thông ngư i ta ph i ch p nh n s d . Môn học: Thông tin vệ tinh Chương 1: Tổng quan về thông tin vệ tinh (8 tiết) 1.1 Lịch sử phát triển 1.2 Quỹ ñạo của vệ tinh 1.2 Quỹ ñạo của vệ tinh 1.3 Hệ thống thông tin vệ tinh 1.4 ða. số hình ảnh vệ tinh Vinasat I Việt nam Vệ tinh Vinasat Footprint của vệ tinh Vinasat 1. 1 Một số hình ảnh trước khi phóng vệ tinh 1.2 Quỹ ñạo của vệ tinh (Sattelite Orbit) Các vệ tinh trên quỹ. - vệ tinh - trạm (72.000Km) ≈ 240ms. Từ : trạm - vệ tinh - trạm Hub - vệ tinh - trạm Ưu nhược ñiểm của GEO Từ : trạm - vệ tinh - trạm Hub - vệ tinh - trạm (154.000Km) ≈ 513ms. Từ: trạm - vệ tinh

Ngày đăng: 31/03/2014, 23:58

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan