[发明专利]一种全球卫星通信系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，涉及一种全球卫星通信系统及方法。

背景技术

全球卫星通信系统能够为分布于全球各地的用户提供实时通信服务，有着广泛的应用需求和巨大的市场空间，是卫星通信发展的重要领域。现有运行的全球卫星通信系统主要包括铱星Iridium系统、全球星GlobalStar系统等，这些系统都能够支持全球移动通信，但系统建设成本和技术复杂度高，比如铱星Iridium由66颗低轨道卫星组网，全球星GlobalStar系统由48颗低轨道卫星组成，Iridium采用复杂的星间链路技术，全球星需在全球部署地面站。因此，现有全球卫星通信系统的建设维护成本和技术复杂度很高。

申请号为CN99106177.2的专利“中轨赤道卫星星座方案”，设计的系统由均匀分布在赤道上方的四颗或五颗卫星组成。该方案对于高纬度地区覆盖困难，且仅仅给出了星座设计，没有关于通信方法的设计。申请号为CN99114761.8的专利“一种综合卫星通信系统框架与星座”，设计了一种中国综合卫星通信系统，它是由同步卫星和若干个非同步卫星构成，非同步卫星是由中轨卫星或椭圆轨道卫星星座组成，具有区域性和时限性，该系统用于中国区域实时通信和非实时全球数据通信。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种全球卫星通信系统及方法。采用本发明以三颗中轨道卫星和三个地面站的成本实现全球卫星用户终端的通信，特别是与中国境内用户实时通信。

本发明的技术解决方案是：

一种全球卫星通信系统，包括：卫星星座系统、地面站和卫星用户终端组成。

所述卫星星座系统由三颗中轨道卫星组成，三颗中轨道卫星均匀分布于同一倾斜回归圆轨道面，每两颗中轨道卫星间通过星间天线实现星间通信，所述中轨道卫星可与覆盖区域内的卫星用户终端和地面站通过星地链路进行通信；

所述地面站包括建立于中国喀什的喀什站、中国牡丹江的牡丹江站和中国三亚的三亚站，所述喀什站、牡丹江站和三亚站之间通过地面网络互连，且与地面公共网络相连；

位于同一中轨道卫星覆盖区内的不同卫星用户终端通信时，卫星用户终端分别与同一中轨道卫星建立的星地链路，并利用中轨道卫星的转发实现通信链路的建立；

位于不同中轨道卫星覆盖区内的不同卫星用户终端通信时，卫星用户终端分别与所处覆盖区域的中轨道卫星建立星地链路，再利用中轨道卫星间的星间链路实现通信链路的建立；

所述卫星用户终端与地面公共网络通信时，卫星用户终端与所处覆盖区域内的中轨道卫星建立星地链路，中轨道卫星与覆盖区域内的地面站建立星地链路，利用与地面公共网络相连的地面站实现通信链路的建立。

所述卫星星座系统的中轨道卫星的轨道高度为10350Km，轨道倾角为30度-45度。

一种全球卫星通信方法，包括以下步骤：

(1)建立具有三颗中轨道卫星的卫星星座系统，所述三颗中轨道卫星均匀分布于同一倾斜回归圆轨道面的中轨道卫星，所述中轨道卫星间可建立相互之间用于通信的星间链路；分别在中国境内建立三个地面站，包括位于中国喀什的喀什地面站、位于中国三亚的三亚地面站和位于中国牡丹江的牡丹江地面站；所述地面站均与地面公共网络相连，且相互之间通过地面网络互连；所述中轨道卫星与中轨道卫星覆盖区内的地面站可建立用于通信的星地链路；

(2)当卫星用户终端处于中轨道卫星的覆盖区内时，可与其他卫星用户终端或地面公共网络进行通信：

当卫星用户终端间通信时，若两卫星用户终端处于同一中轨道卫星覆盖区内，两卫星用户终端分别与覆盖区所属的同一中轨道卫星建立星地链路，通过中轨道卫星转发实现两卫星用户终端间通信链路的建立；若两卫星用户终端处于不同中轨道卫星覆盖区内，两卫星用户终端分别与覆盖区所属的中轨道卫星建立星地链路，通过两中轨道卫星间的星间链路实现两卫星用户终端间通信链路的建立；

当卫星用户终端与地面公共网络通信时，卫星用户终端与所处覆盖区所属的中轨道卫星建立星地链路，若中轨道卫星的覆盖区内有地面站，则中轨道卫星与覆盖区内的地面站建立星地链路，利用与地面公共网络相连的地面站实现通信链路的建立；若中轨道卫星的覆盖区内没有地面站，则中轨道卫星与覆盖区内存在地面站的中轨道卫星建立星间通信链路，利用与地面公共网络相连的地面站和中轨道卫星间的星间链路实现通信链路的建立。

所述卫星星座系统中中轨道卫星的轨道高度为10350Km，轨道倾角为30度-45度，在任何时刻，均有一颗中轨道卫星可覆盖至少一个地面站。