動中通

衛星“動中通”是新興概念，美國稱“Satcom on the move” 這一概念不是傳統意義上的衛星移動通信業務（MSS），因為國際電聯（ITU）早有定義，將衛星通信業務分為兩類，一類是衛星固定業務（FSS）另一類是衛星移動業務（MSS），並且劃分了各自通信使用的衛星頻段。

基本介紹

• 中文名：動中通
• 外文名：“Satcom on the move
• 全稱：移動中的衛星地面站通信系統
• 組成：衛星自動跟蹤系統和衛星通信系統

簡介

根據傳統定義，現在所說的衛星“動中通”是無法簡單的歸屬在FSS 或MSS下面的，原因在於，FSS使用的頻率是C、Ku、Ka等，特點是傳輸頻寬大、傳輸速率高、固定通信傳輸視頻等寬頻信息；MSS使用的頻率是L、S頻段的，特點是傳輸頻寬小、傳輸速率低、可移動通信傳輸語音數據等窄帶信息；而現在的衛星“動中通"是為了滿足用戶通過衛星在動態移動中傳輸寬頻視頻信息的需求產生的新套用，使用固定軌道衛星的Ku頻段進行移動通信傳輸寬頻視頻信息，綜合了FSS和MSS的優勢的一種新業務套用。

動中通是“移動中的衛星地面站通信系統”的簡稱。通過動中通系統，車輛、輪船、飛機等移動的載體在運動過程中可實時跟蹤衛星等平台，不間斷地傳遞語音、數據、圖像等多媒體信息，可滿足各種軍民用應急通信和移動條件下的多媒體通信的需要。 　動中通系統很好地解決了各種車輛、輪船等移動載體在運動中通過地球同步衛星，實時不斷地傳遞語音、數據、高清晰的動態視頻圖像、傳真等多媒體信息的難關，是通信領域的一次重大的突破，是當前衛星通信領域需求旺盛、發展迅速的套用領域，在軍民兩個領域都有極為廣泛的發展前景。

系統構成

“動中通”是由衛星自動跟蹤系統和衛星通信系統兩部分組成。

跟蹤系統

衛星自動跟蹤系統是用以保證衛星發射天線在車體運動時對衛星的準確指向。其主要設備有：

(1)天線座，採用卸載和儲力方式減小天線傳動時的負載慣量。

(2)伺服，採用位置環或速度環控制方式，使用模擬硬體提高電路回響速度，減小伺服 跟蹤系統的動態滯後誤差。

(3)數據處理，使用專用的數學解算平台，對誤差信號、載體的動態信號進行處理，解算出天線的控制信號。

(4)載體測量，使用捷聯慣導測量組合測量出載體的變化量，使其反應在天線跟蹤上。其中，雷射陀螺是在光學干涉原理基礎上發展起來的新型導航儀器，成為新一代捷聯式慣性導航系統理想的主要部件，用於對所構想的物體精確定位。石英撓性擺式加速度計是由熔融石英製成的敏感元件，撓性擺式結構裝有一個反饋放大器和一個溫度感測器，用於測量沿載體一個軸的線加速度。光纖陀螺三軸慣測組合由三個光纖陀螺儀和三個石英撓性擺式加速度計組成，可以實時地輸出載體的角速度、線加速度、線速度等數據，具有對準、導航和航向姿態參考基準等多種工作方式，用於移動載體的組合導航和定位，同時為隨動天線的機械操控裝置提供準確的數據。主要性能：加表精度 1×10-4g；光纖陀螺精度(漂移穩定性)≤1°/h；標度固形線性度≤5×10-4。

通信系統

衛星通信系統的作用是使電視信號上行傳輸到衛星，並由轉發器下行傳送到地面衛星接收裝置。其主要設備有：編/解碼器、調製/解調器、上/下變頻器、高功率放大器、雙工器和低噪聲放大器。

工作原理

載體在移動過程中，由於其姿態和地理位置發生變化，會引起原對準衛星天線偏離衛星，使通信中斷，因此必須對載體的這些變化進行隔離，使天線不受影響並始終對準衛星。這就是天線穩定系統要解決的主要問題，也是移動載體進行不間斷衛星通信的前提。

“動中通”自動跟蹤系統是在初始靜態情況下，由GPS、經緯儀、捷聯慣導系統測量出航向角、載體所在位置的經度和緯度及相對水平面的初始角，然後根據其姿態及地理位置、衛星經度自動確定以水平面為基準的天線仰角，在保持仰角對水平面不變的前提下轉動方位，並以信號極大值方式自動對準衛星。在載體運動過程中，測量出載體姿態的變化，通過數學平台的運算，變換為天線的誤差角，通過伺服機構調整天線方位角、俯仰角、極化角，保證載體在變化過程中天線對星在規定範圍內，使衛星發射天線在載體運動中實時跟蹤地球同步衛星。該系統跟蹤方式有自跟蹤和慣導跟蹤兩種。自跟蹤是依靠衛星信標進行天線閉環伺服跟蹤；慣導跟蹤是利用陀螺慣導組合敏感載體的變化進行天線跟蹤。這兩種跟蹤可根據現場情況自動切換。當系統對星完畢轉入自動跟蹤後，以自跟蹤方式工作；與此同時，慣導系統也進入工作狀態，並不斷輸出天線極化、方位和俯仰等數據。當由於遮擋或其它原因引起天線信標信號中斷時，系統自動切換到慣導跟蹤方式。同時，利用先進的移動衛星通信系統傳輸廣播電視信號，達到現場轉播效果。

“動中通”車能在20～100km/h的行駛速度下通過衛星雙向傳送數位電視信號，保障運動載體在移動過程中不間斷進行寬頻多媒體衛星通信。各級路面載體最大行駛速度見附表。

系統特點

“動中通”在直播中有以下優點：

(1)在轉播過程中採用自主跟蹤方式跟蹤衛星，充分利用了衛星通信覆蓋區域大、抗干擾能力強、線路穩定的特點，可實現點對點、點對多點、點對主站移動衛星的通信；

(2)“動中通”車具有靈活、機動的轉播特點，能確保快速、實時的靜態和動態現場直播；

(3)自動重捕時間短，駛出通信盲區後能快速恢復通信；

(4)與OFDM“無方向”移動微波設備相比，“動中通”車無需收、發設備操作人員在惡劣環境條件下工作，節約了人力、物力，而且減小了電磁輻射污染；

(5)信號傳輸過程的節點減少，提高了轉播質量和可靠性；

(6)能降低大範圍、複雜場景直播過程的運行成本。

然而，受目前技術的限制，“動中通”仍存在一些不足，主要是：

(1)在轉播環境比較複雜(建築物太高、太多，橋樑、山區等)的情況下，會出現信號中斷現象；

(2)用兩輛“動中通”車傳送不同電視圖像信號，在圖像播出時不易做到無閃點連線(兩車同時遇到閃點)；

(3)“動中通”車與移動信號採集車之間信號傳輸不易(兩車的方向、位置在不斷變化)。

注意事項

實際中，天線的選型比較重要。直徑大的天線各種參數指標高，對信號的傳輸有利；直徑小的天線運動慣量小，易於提高機械操控的精度。綜合來看，以目前的技術水平，用1.2m的Ku天線是比較合適的。

因為發射天線對衛星是有指向誤差的，對於1.2m的Ku天線，載體在運動中跟蹤天線的設定誤差要小於0.1°。另外，饋源也要進行旋轉跟蹤，垂直和水平極化隔離度要大於30dB，才能在不干擾其它轉發器的情況下保證有效的發射功率。

由於受空中各種攝動力的影響，衛星的位置在不斷地漂移，其姿態也在細微地改變，這些都會加大指向誤差。因此，檢測衛星信標信號的變化，對精確跟蹤衛星會有很大的幫助。

由於在實際轉播中不能限制載體運動(方向、位置、速度、旋轉的變化)，所以信號要 通過一個高頻滑環輸送到“饋源”上。高頻滑環的質量將直接影響到發射信號質量，因而必需選擇高質量的高頻滑環。由於傳送信號的衛星天線在車內的工作狀態是三維運動的，信號是通過高功放放大後，經過軟波導輸送到天線饋源上傳送出去的。所以，為了提高發射效率，軟波導不能太長，高功放必須安裝在天線的基座上隨天線一起運動。這就要求高功率放大器必須具有良好的抗震動性能、體積儘量小、重量儘量輕，只有使用全固態高功放才能滿足這一要求。

為了在轉播體育節目中達到廣播級電視運動圖像質量，衛星信號傳輸速率需約6Mb/s。從實際測試效果上看，除存在暫短的衛星鏈路遮擋(天線與衛星之間有物體遮擋)外，在一級公路上以70km/h行駛時，移動車可以準確而不間斷地傳送信號，圖像主觀質量評價優於3級。

“動中通”車用於直播會遇到暫短鏈路遮擋問題，所以轉播方案中要著重考慮彌補措施。因為“動中通”能實現點對多點的衛星通信，所以要預先設計，當某一顆星被遮擋時，發射天線應快速鎖定另一顆星。當然，直播時最好有兩輛“動中通”車同時提供信號，再加上其它素材畫面的實時插入，從而做到有效畫面的無縫連線，提高轉播質量。

“動中通”技術運用於廣播電視轉播具有明顯的優勢：機動靈活，技術環節少，覆蓋面積大；它可以降低直播系統的複雜性；提高直播技術的可靠性和安全性；節省直播過程的運行費用。經過不斷地改進、探索和實踐，“動中通”技術將會更好運用於現場轉播，更快捷地為廣大觀眾提供更生動的電視畫面。