Глава 1Преглед на сателитните системи

1.1 Въведение

Употребата на сателити в комуникационните системи е до голяма степен факт отвсекидневния живот, за което свидетелстват многото домове, оборудвани с антени или “чинии”,използвани за приемане на сателитна телевизия. Това, което може да не е толкова известно е, чесателитите формират значителна част от световните телекомуникационни системи, пренасяйкиогромни количества данни и телефонен трафик в допълнение към телевизионните сигнали.

Сателитите притежават редица свойства, неохотно достъпни до други приложения накомуникациите. Тъй като много големи области от земята са достъпни от сателит (виждат се),сателитът може да формира “star point”(звездна точка) на комуникационно мрежово свързванена много потребители едновременно, като потребителите могат да са широко разделенигеографски. Същото свойство позволява на сателитите да осигурят комуникационни връзки наотдалечени общности в рядко населени области, които са трудни за достъп по друг начин.Разбира се, сателитните сигнали игнорират политическите граници както и географските, коетоможе или може и да не е мечтано свойство.

За да дадем някаква представа за цена, разходите по конструирането и пускането в действиена канадския сателит Anik-E1 (1994г-канадски$) са били $281,2 милиона, а на Anik-E2 - $290,5милиона. Общата застраховка за пускането в действие на двата сателита е било $95,5 милиона.Особеност на всяка сателитна система е, че цената е нечувствителна към разстоянието, коетоозначава че цената за осигуряване на комункационна сателитна връзка на малко разстояние есъщата както и за голямо разстояние. Така сателитната комуникационна система еикономически изгодна само когато системата е в продължителна употреба и разходите саумерено разпределени на голям брой потребители.

Сателитите също се използват за отдалечено наблюдение, например засичането на воднозамърсяване и наблюдение на атмосферните състояния (времето). Някои от тези сателити заотдалечено наблюдение също формират важна връзка в търсенето и спасителните операции западнали самолети и подобни.

Добър преглед на ролята на сателитите е даден от Pritchard през 1984г. и от Brown през1981г. За да дадем по-обстоен преглед на сателитните системи, тук – в тази глава накратко саописани 3 различни приложения:

(1)най-голямата международна система Intelsat(2)домашната сателитна система на САЩ Domsat(3)серията сателити в полярна орбита на Американската Национална Океанографска и

Атмосферна Администрация(NOAA), използвани за наблюдение на среда, търсене испасителни оерации.

1.2 Честотни разпределения за сателитните системи

Разпределението на честотите за сателитни услуги е сложен процес, който изисквамеждународно сътрудничество и планиране. Това е под контрола на ITU(международнотелекомуникационно общество). За да се осигури честотното планиране, светът е разделен натри региона:

Регион 1: Европа, Африка, бившият Съветски Съюз и МонголияРегион 2: северна и южна Америка и ГренландияРегион 3: Азия, австралия и югозападния Пасифик

В тези три региона честотните диапазони са определени за различни сателитни услуги, като зададени услуги може да има различни честотни диапазони за различни региони. Някои отуслугите осигурявани от сателитите са:

Фиксирана сателитна услуга (FSS)Предавателна сателитна услуга (BSS)Мобилни сателитни услугиНавигационни сателитни услугиМетеорогични сателитни услуги

Има много подразделения на тези класификации; например, фиксираната сателитна услуга(FSS) осигурява връзки за съществуващи телефонни мрежи, както и за предаване нателевизионни сигнали към кабелни оператори за дистрибуция през кабелни системи.Предавателните сателитни услуги (BSS) са предназначени главно за директно разпространениекъм домове, още са известни като direct broadcast satellite (DBS) услуга[в Европа е позната катоdirect-to-home(DTH) услуга]. Мобилните сателитни услуги включват земни, морски и въздушниуслуги. Навигационните сателитни услуги включват GPS системи, метеорологичните сателитниуслуги осигуряват търсене на обекти и спасителни операции.

Таблица 1.1 Означения на честотните диапазониВ таблица 1.1 са показани означенията на честотните

диапазони в обща употреба за сателитни услуги. Диапазонът Kuобозначава диапазонът под K, а Ka - диапазонът над K.Диапазонът Ku се използва понастоящем за сателити задиректно разпръскване, и също така за определени фиксиранисателитни услуги. Диапазон С се използва за фиксиранисателитни услуги и услуги за индиректно разпръскване.VHFдиапазонът се използва за определени мибилни и навигационниуслуги и за трансфер на данни от метеорологични сателити.Диапазонът L се използва за мобилни сателитни услуги инавигационни системи. За фиксираните сателитни услуги вдиапазон С, най-широко използваният подобхват еприблизително 4-6 GHz. По-високата честота винаги се използва

за предаване към сателита(uplink), поради причини, които ще разгледаме по-късно и практикатае да се означава С диапазонът като 6/4 GHz, като се дава първо честотата на uplink. За услугите сдиректно разпръскване в диапазон Ku най-използваният обхват е приблизително 12-14 GHz,което се означава: 14/12 GHz. Въпреки че честотните означения са направени много по-прецизно, понякога могат да са извън отбелязаните тук(например в диапазон Ku – 14,030 и11,730 MHz). Трябва да се внимава когато се използват готови справки за честотните диапазони,тъй като означенията се различават за радарни и комуникационни приложения; в добавка - невсички страни използват същите означения.

Честотенобхват, GHz

Означение надиапазона

0.1-0.3 VHF0.3-1.0 UHF1.0-2.0 L2.0-4.0 S4.0-8.0 C8.0-12.0 X

12.0-18.0 Ku18.0-24.0 K24.0-40.0 Ka40.0-100.0 mm

Фиг. 1.1.Еволюция на сателитите Intelsat.

Таблица 1.2 Модерни означения за честотните диапазониПредложени са нови означения, дадени в таблица 1.2 за

пълнота. В тази книга ще се използват означенията дадени втаблица 1.1, заедно с 6/4 GHz за диапазон С, и 14/12 GHz задиапазон Ku.

1.3 Intelsat

Intelsat е съкращение от International TelecommunicationsSatellite. Организацията Intelsat е основана през 1964г. за да сесправи с множеството технически и административни проблемисвързани със световната телекомуникационна система. Списъкна всички 119 страни-членки е даден в Khan, 1992.

Ранното развитие на Intelsat е започнало в Colino през 1985.Започвайки с един сателит, “Early Bird”( Intelsat I), който епуснат в действие през 1965 и обезпечава 480 гласови канала,серия от сателити, означени Intelsat I, II, III, IV, V и VI, са

пуснати в действие. Фигура 1.1 показва еволюцията на сателитите Intelsat. Вижда се, че досерията Intelsat VI има прогресивно увеличаване на размерите и капацитета. Intelsat VI еспособен да поддържа 80 000 гласови канала. Последният в серията, Intelsat VII, е по-малък отпредшественика си както е показано в таблица 1.3.

Таблица 1.3 Сравнение на поколенията сателити IntelsatEarlybird Intelsat VA Intelsat VI Intelsat VII

Първо пускане 1965 1980 1989 1992Обща маса на сателитите в

орбита, kg38.5 900 1870 1425

Основна мощност,W 40 1200 2200 3900Брой транспондери 2 30 48 36Обща шиточина на

честотната лента, MHz50 2160 3030 2300

Капацитет на телефонните каналиАналоговиЦифрови

480 3300 48 000 38 000180 000 270 000 200 000

Подходящост за малки земнитерминали

* ** ***

Intelsat VII е подобен по конструкция на сериите V и VA/VB, показани на фиг.1.1, той имаповече слънчеви платна отколкото цилиндрично тяло. Този тип конструкция е обясненаподробно в глава 6. Определеното време за живот на Intelsat VII е 15 години. Серията отсателити Intelsat VII е планирана да обслужва региона на Тихия океан и също за по-малкотърсените услуги в региона на Атлантическия океан (трафикът носен през сателитите в регионана Атлантическия океан е много по-голям от този, носен през сателитите в региона на Тихияокеан). VII-ят сателит е конструиран да има подходящ радиус на покритие на антената зарегиона на Тихия океан. Фигура1.2 показва полусферичното покритие и зоните на покритие надиапазон С, и радиусите на покритие на точките възможни с насочените антени на диапазонаKu. Когато се използва в региона на Атлантическия океан, сателитът VII е обърнат от север наюг, нужни са второстепенни уточнения само за оптимизиране на настройките на антената за

Честотенобхват, GHz

Означение надиапазона

0.1-0.25 A0.25-0.5 B0.5-1.0 C1.0-2.0 D2.0-3.0 E3.0-4.0 F4.0-5.5 G5.5-8.0 H8.0-10.0 I

10.0-20.0 J20.0-40.0 K40.0-60.0 L60.0-100.0 M

този регион. Броя сателити от даден тип са в употреба по всяко време. Например, в планиранетоза следващото десетилетие “първоначалната покупка” на сериите Intelsat VI се състоят от петсателита Intelsat VI, и се има предвид, че четири от тях ще бъдат успешно пуснати в действие,оставяйки един в земна резерва. Стандартна практика е резервен сателит в орбита на по-сигуренo трасе(който може да пренася междинен трафик), и такава система може да включва иземни и орбитални резерви. През 1992г Intelsat имаше шест сателита в региона наАтлантическия океан (AOR) на източна дължина в градуси: 307, 325.5, 332.5, 338.5, 341.5, 359;три в региона на Индийския океан(IOR) на източна дължина в градуси: 60, 63 и 66; и три врегиона на Тихия океан(POR) на източна дължина в градуси: 174, 177 и 180. За всеки регион,сателитите са позиционирани в геостационарна орбита точно над океана, където теподсигуряват презокеанско телекомуникационно трасе. Геостационарната орбита е описана вдетайли в глава2. Зоните на покритие за Intelsat VI са показани на фигура 1.3. Трафикът врегиона на Атлантическия океан е около три пъти по-голям от този на региона на Тихия океан, иоколо два пъти по-голям от този на региона на Индийския океан и региона на Тихия океан взетизаедно. Така дизайнът на системата се върти главно около изискванията за региона наАтлантическия океан.

Фиг. 1.2.Покритие на Intelsat VII(регион на Тихия океан; глобален, полусферичен и зоналнилъчи)

Фиг. 1.3.Зони на покритие на Intelsat VI

В допълнение за осигуряване на презокеански трасета, сателитите Intelsat също се използватза домашни услуги във всяка дадена страна и регионални услуги между страните. Две такивауслуги са Vista – за телефония и Intelnet – за обмен на данни.Фигура 1.4 показва типични Vistaприложения.

Таблица 1.4.Характеристики на трите категории DBS системи в САЩ.Висока

мощностСредна

мощностНиска

мощностОбхват Ku Ku CDownlink честоти, GHz 12.2-12.7 11.7-12.2 3.7-4.2Uplink честоти, GHz 17.3-17.8 14-14.5 5.925-6.425Вид на услугата BSS FSS FSSГлавно предназначение DBS Point to point Point to pointДопълнително предназначение Point to point DBS DBSВъзможност за наземна интерференция Не Не ДаСателитно отстояние, градуси 9 2 2-3Сателитно отстояние/определено от ITU FCC FCCВъзможност за интерференция ототдалечен сателит

Не Да Да

Обхват на сателитната EIRP, dBW 51-60 40-48 33-37

Фиг. 1.4.a)Типични прилижения на Vista; b)домашни/регионални Vista мрежи със стандартни Аи В gateway

1.4 U.S. Domsat

Domsat е съкращение от домашен сателит. Домашните сателити се използват за осигуряванена различни телекомуникационни услуги като: глас, данни и видеопредавания в една страна. ВСАЩ всички домашни сателити са разположени в геостационарна орбита. Както е добреизвестно, те правят възможен голям избор от TV канали за пазара за домашни развлечения, вдобавка с пренасянето на голямо количество търговски телекомуникационен трафик.

Сателитите Domsat, които осигуряват телевизионната услуга DTH могат да се класифицираткато високо, средно и ниско енергийни. Определящите характеристики на тези категории сапоказани в таблица 1.4.

Основното отличително свойство на тези категории е еквивалентната изотропна излъченамощност (EIRP). Това е подробно обяснено в глава 10, но за сегашни нужди ще бъде отбелязаноче долната граница на EIRP е 60 dBW за високо-мощната категория и 37 dBW за маломощната,с разлика от 23 dBW. Това представя увеличението на приетата мощност от 102.3 или около 200:1във високо-мощната категория, което позвлява употребата на по-малки антени заедно сприемника. Както е показано в таблицата, основната цел на сателитите във високо-мощнатакатегория е да осигуряват услугата DBS. В средномощната категория, основната цел са point-to-point (точка до точка) услугите, но космосът може да бъде отдаден на тези сателити заснабдяване на DBS услугите. В маломощната категория не се осигуряват официални DBSуслуги. Обаче, много бързо е открито от хора, които експериментират вкъщи, че голям бройрадио и TV програми могат да се приемат в този обхват и сега е обмислен така, че да осигуряваточно DBS услугата, доказателство за което са големия брои чинии за приемане само нателевизия(TVRO-TV receive-only), появили се в дворовете и по покривите в Северна Америка.TVRO приемането на сигнали в обхват С в домовете е забранено в много части на света, отчастизаради неестетични причини, заради употребата на сравнително големи чинии, и отчасти зарадитърговски цели. Много от предаванията в обхват С в Северна Америка са кодирани, илискрамблирани, за да се предотврати неоторизиран достъп, въпреки че това развива нованелегална индустрия за производство на дескрамблери.

Както е показано в таблица 1.4, истинската DBS услуга заема място в обхват Ku. Фигура 1.5показва компонентите на сателитна система за директно предаване. Телевизионния сигнал можеда е предаден чрез земна връзка до uplink станцията. Тя предава много тесен радиосигнал досателита в 14- GHz обхват. Сателитът препредава телевизионния сигнал в широк радиосигнал вчстотния обхват 12 GHz. Индивидуалните приемници, покрити от радиосигнала ще получаватсателитен сигнал.

Фиг. 1.5.Компоненти на спътникова система за директно разпръскване

Таблица 1.5 показва орбиталните означения за фиксирани домашни сателити за САЩ. Тезисателити са в гестационарна орбита. Геостационарната орбита е разположена точно надекватора, и позициите на сателитите са дадени в градуси дължина, както е показано. Фигура 1.6дава илюстрирана представа на сателитите в орбита за Северна Америка(мексиканскитесателити не са показани). През 1983 Американската Федерална Комисия за Комуникации (FCC)възприема политика на постановяване на 2º като минимално орбитално разстояние засателитите действащи в обхват 6/4GHz, и 1,5º за тези, действащи в обхват 14/12GHz. Ясно е, чеинтерференцията между сателитните окръжности се увеличава ако сателитите сапозиционирани близо един до друг. Тези разстояния представят малко достижимия минимумвъв всеки обхват на допустими нива на интерференция.

1.5 Сателити в полярна орбита

Сателитите в полярна орбита обикалят земята така, че да покрият северния и южния полюс.(Забележка: терминът полярна орбита не означава че сателитът се движи в орбита около единияили другия полюс). Няколко такива сателита са в орбита, например руските комуникационнисателити, които летят във високи елиптични орбити за да покрият северните региони на Русия иамериканските метеорологични сателити, които летят много ниско, в приблизително кръговиорбити, минават в близост до полюсите.

Фигура 1.7 показва полярна орбита във връзка с геостационарната орбита. Докато има самоедна геостационарна орбита, теоретично има безкрайно много полярни орбити. Американскиятопит с метеорологичните сателити е довел до употребата на относително ниски орбити,обхващащи височина между 800 и 900 km, в сравнение с 36 000 km за геостационарната орбита.

Таблица 1.5. Назначения на фиксираните орбитални спътници за домашни нужди в САЩ(от 1994 г.)Позиция в орбита,(западна дължина),0

Потребител Честотен обхват, GHz(поляризация)

143 неопределен 4/6 (вертикална)141 неопределен 4/6 (хоризонтална)139 Aurora 2 4/6 (вертикална)

АМSС 12/14137 SatcomС-1 4/6 (хоризонтална)

неопределен 12/14135 Satcom С-4 4/6 (вертикална)

неопределен 12/14133 Galaxy 1/1 -К 4/6 (хоризонтална)

неопределен 12/14131 Satcom 1-R/С-З 4/6 (вертикална)

Galaxy В-R 12/14129 АSCI 4/6 (хоризонтална) 12/14127 Неопределен 4/6 (вертикална) 12/14125 Westar 5/ Galaxy 5-W 4/6 (хоризонтална)

Gstar 4 12/14123 Telstar 303 4/6 (вертикална)

SBS 5 12/14121 Gstar 1/1 -R 12/14120 Spasenet 1 4/6 (хоризонтална) 12/14105 Gstar 2 12/14103 Spasenet 1-R 4/6 (хоризонтална) 12/14101 Spasenet 1 4-п 4/6 (вертнкапна) 12/1499 \Westar 4/Galaxy 4-Н 4/6 (хоризонтална) 12/1497 Telstar 30 1/401 4/6 (вертикална) 12/1495 Galaxy 3/3-К 4/6 (хоризонтална)

SBS3 12/1493 Неопределен 4/6 (вертикална) 12/1491 SBS 4/Galaxy 7-Н 4/6 (хоризонтална) 12/1489 Теlstar 4 0 2 4/6 (вертикална)/ 12/1487 Spasenet 3 4/6 (хоризонтална)/ 12/1485 Telstar302/Satcom Н-1 4/6 (вертикална)

Satcom К-1/ Satcom Н-1 12/1483 Неопределен 4/6 (хоризонтална) 12/1481 Satcom 4 4/6 (вертикална)

Satcom К-2 12/1479 Неопределен 4/6 (хоризонтална) 12/1476 Constar D-2/D-4 4/6 (вертикална)

неопределен 12/1474 Galaxy 2/2-R 4/6 (хоризонтална)

SBS 2 12/1472 Satcom 2-R 4/6 (вертикална)

SBS 6 12/1469 Spasenet 2/2-R 4/6 (хоризонтална) 12/1467 Неопределен 4/6 (вертикална)

Неопределен 12/1464 Неопределен 4/6 (хоризонтална)

Неопределен 12/1462 Неопределен 4/6 (вертикална)

АМS Galaxy Galaxy С 12/14

Фиг. 1.6.Сателитни орбитални позиции за Северна Америка

В САЩ, NOAA управлява програма за серия от сателити основно познати като сериитеTiros-N, където Tiros е съкращение за телевизионен и инфрачервен наблюдателен сателит.Текущата програма е позната като Advanced Tiros-N(или ATN) и дестинациите на сателитите наNOAA са показани в таблица 1.6.

Фиг. 1.7.Гоестационарна орбита и една възможна полярна орбита.

Таблица 1.6.Обозначения и дати на изстрелване на космическите летателни апарати на Tiros-N(ATN)Обозначение преди

изстрелванеДата на

изстрелванеОрбиталноозначение

Статус

NOAA-A 27.06.1979 NOAA-6 Деактивиран 31.03.1987NOAA-B 29.05.1980 Не достига орбитаNOAA-C 23.06.1981 NOAA-7 Деактивиран 06.1986NOAA-E 28.03.1983 NOAA-8 Изгубен 12.1985NOAA-F 12.12.1984 NOAA-9 В режим “stand-by”, грешка в

оборудванетоNOAA-G 17.09.1986 NOAA-10 В действие, грешка в оборудванетоNOAA-H 24.09.1988 NOAA-11 В действиеNOAA-D 14.05.1991 NOAA-12 В действиеNOAA-I 09.08.1993 NOAA-13 Пада след изстрелванеNOAA-J 12.1994 NOAA-14NOAA-K ПредстоиNOAA-L ПредстоиNOAA-M ПредстоиNOAA-N Предстои

Главната цел на сериите космически кораби на NOAA е наблюдение на средата както е означенов следния списък на инструментариум, планиран за космическия кораб NOAA-J:

Преден радиометър с много висока резолюция(advanced)(AVHRR), определящ покритието наоблаци и температурата на повърхността.

Соларен обратно разсейващ ултравиолетов спектрален радиометър(SBUV) модел2 -измерващ слънчевата радиация и обратно-разсейваната слънчева енергия за определянето наконцентрацията на озон.

Tiros операционна вертикална звукова система (TOVS) – измерваща излъчената енергияот различни височини в атмосферата, което позволява да бъде определен температурния профилна атмосферата.

Устройство за наблюдение на космическата среда (SEM) – измерващо населеността наземните радиационни зони, което дава информация за енергията на слънчевите частици ипредупреждения за слънчеви бури.

За прогнози за времето е особено важно да се събира такава информация за полярнитерегиони на земята, което е основна причина за наличието на тези сателити в полярна орбита.Данните за средата са също предавани към сателитите на NOAA от платформи състоящи се отшамандури, свободно-летящи балони, и дистанционни метеорологични станции. Тази част отзадачата е позната като Система за събиране на данни Argos(DCS).

В допълнение за осигуряване на данните за средата, сателитите NOAA помагат да сеопределят местоположенията на кораби и самолети при злополука. Сателитът предлагащ такавауслуга е познат като Sarsat –search and rescue satellite. През 1979, Канада, САЩ и Франция сесъгласяват на общо тестване на тази концепция, и през 1980, споразумението е подписанозаедно с бившия Съветски Съюз за общ демонстрационен проект използващ руските и NOAAсателити, като комбинираната система е позната като Cospas-Sarsat. Понастоящем участващитестрани са 23.

Номиналният пространствен(космически) сегмент на системата Cospas-Sarsat се състои отдва Cospas и два Sarsat сателита. При работа, сателитът приема сигнал от сигналната кула заспешни случаи, настроена автоматично на мястото на злополуката. Кулата предава въвVHF/UHF обхват, на прецизно контролирана честота. Сателитът се придвижва с определенаскорост, свързана с кулата и това се отразява в доплерово отместване на честотата, приета отсателита. Когато сателита се приближава до кулата, приетата честота се оказва по-висока отпредадената стойност. Когато се отдалечава от кулата, приетата честота се оказва по-ниска отпредадената стойност. Фигура 1.8 показва как честотата от кулата, както е приета от сателита,варира за различни траектории на движение. Във всички случаи, приетата честота варира от по-висока до по-ниска от предадената стойност, при приближаване и отдалечаване на сателита откулата. Най-дългият запис и най-голямата промяна в честотата са получени когато сателитътпреминава над мястото, както е показано за траектория N2. Това е така, защото сателита севижда за най-дълъг период през тази траектория. Знаейки орбиталните параметри на сателита,честотата на кулата и доплеровото отместване за която и да е траектория, разстоянието откулата свързано с проекцията на орбитата на земята може да бъде определено. Обаче, даликулата е на изток или на запад от орбитата не може лесно да се определи от единичнатраектория. За две успешни траектории, ефекта на завъртането на земята на доплеровотоотместване може да бъде оценено по-точно, и оттук може да бъде определено дали кулата сеприближава или отдалечава от орбиталната траектория. По този начин, неяснотата за

изток/запад позицията е разрешена.Фигура 1.9 илюстрира доплеровото отместване за успешнитраектории.

Фиг. 1.8.Спътник с полярна орбита: а) първа обиколка;б) втора обиколка, Земята се езавъртяла на 250. Периодът на сателита е 102 минути.

Фиг. 1.9. Доплерово отместване в приетата честота при успешни обиколки на сателита.ELT=Emergency Locator Transmitter(Предавател за аварийно откриване).

Естествено сателитът трябва да връща информацията на земната станция, така чеспасителните операции и търсенето да са завършени, успешно надяваме се. Sarsat комуникира сdown-link честота 1544,5 MHz с един от няколкото локални потребителски терминали (LUTs),установени на различни местоположения по света. В момента има 23 действащи терминала,други 7 се тестват и 2 са планирани за в бъдеще(Cospas-Sarsat, 1994b). От полученатаинформация, LUT определя мястото на злополуката и предава информацията на контроленцентър(MCC). Понастоящем има 13 такива контролни центъра по света, 3 се тестват и 2 сапланирани за в бъдеще(Cospas-Sarsat, 1994). Контролният център алармира най-близкия

спасителен координационен център(СКЦ) до мястото на злополуката и СКЦ извършваспасителната операция.

В оригиналната Sarsat система кулите работят на честоти 121,5 и 243 MHz, това састандартни честоти за спасителни кули. Преавателите на кулите са познати като emergencylocator transmitters(ELTs – локаторни предаватели за спешни случаи). Открито е чеоригиналната Sarsat система е била силно чувствителна към гласови комуникационни каналиработещи на близки честоти, и в резултат на това често е било трудно да се идентифициратсигнали за бедствия. Също така, тези кули работят с малка мощност, обикновено с десетки отват, което ограничава точността на локация от 10 до 20 km. Друго ограничение със ELTсистемата е че няма удобства за съхранение на сателита за 121,5/243 MHz кули, така чеместоположението на ELT и LUT трябва да се виждат едновременно от сателита за да преминесигнала за бедствие.

Текущата оценка за броя на кулите за бедствие на 121,5 MHz е 500 000 по света с прогнозаот 600 000 за година 2000. Текущата оценка за по-новите кули, работещи на 406 MHz, както еописано по-долу е 85 000 с прогноза от 120 000 за година 1995(Cospas-Sarsat, 1994).Новите кули работещи на честота 406 MHz се представят сега и мощността им е увличена на5W, така че да е възможно да се определи позицията с точност от 3 до 5 km(scales and Swanson,1984). Те са познати като emergency position-indicating radio beacons(радио кули за спешнислучаи, определящи позиция)(EPIRBs)[406-MHz единици са достъпни за персонална употреба, иса познати като персонални локаторни кули(PLBs)]. Носещата 406-MHz е модулирана синформация като идентифициращ код, последната известна позиция и ниво на спешност.Сателитът има оборудване за съхранение и предаване на информация от продължителноскладирана памет, осигуряващ пълно световно покритие със 100% достъпност. Сателитите вполярна орбита не осигуряват продължително покритие. Междувременно времето междуизпратеният сигнал за бедствие и уведомяването на определения спасителен център е оцененона 27 min време за съхранение на сателита плюс 44 min време на изчакване, общо 71минути(Cospas-Sarsat, 1994b).

Системата Cospas-Sarsat е все още на ниво развитие, със бъдещи разработки, фокусиранивърху 406-MHz-ови кули. Съществуват определен брой геостационарни сателитни системи,които не са част от системата Cospas-Sarsat, която може да носи 406-MHz полезен товар, иработните и техническите им аспекти все още се изучават от организацията Cospas-Sarsat.Трябва да се отбележи че геостационарните сателити нямат добро покритие на полярнитерегиони. Също под въпрос е шифроването на информацията за позицията на 406-MHz-оватакула. Евтиното оборудване за приемане вече е достъпно за употреба със GPS системата (вижглава 13).

Както споменахме по-рано, сателитите NOAA се намират в ниска земна орбита означена отсателита NOAA-J. Сателита NOAA-J ще бъде изведен в орбита на земята приблизително за102,12 минути. Орбитата е приспособена да се върти на изток със скорост 0,9856/на ден, за да еслънчево-синхронна. Слънчево-синхронните орбити са обяснени по-пълно в глава 2, но, съвсемнакратко, в слънчево-синхронната орбита сателитът пресича една и съща точка на земята, поедно и също локално време всеки ден. Едно предимство на слънчево-синхронната орбита е чеедна част от земята може да се види под приблизително едни и същи светлинни условия всекиден. По дефиниция, орбитално преминаване от юг към север се отнася като изкачващопреминаване, и от север на юг – като снижаващо преминаване. Орбитата NOAA-J пресичаекватора в около 1:40p.m. локално слънчево време при изкачващо преминаване, и в около1:40a.m. локално слънчево време при снижаващо преминаване.

Заради ротацията на изток на сателитната орбита, земята се върти приблизително 359отговарящи на 24 часа слънчево време(обикновено часово време), и следователно за 102,12минути земята ще се завърти на около 25,59, отговарящи на орбитата. Сателитната “следа” се

премества всеки път с тази стойност, както е показано на фиг.1.7. На екватора, 25,59 отговаряна разстояние от около 2848 km, което означава че ще се появи някакво припокриване междупреминаванията. Това припокриване е най-голямо при полюсите.

Глава 1Преглед на сателитните системи

Таблица 1.1 Означения на честотните диапазони

Честотенобхват, GHz

Означение надиапазона

0.1-0.3 VHF0.3-1.0 UHF1.0-2.0 L2.0-4.0 S4.0-8.0 C8.0-12.0 X

12.0-18.0 Ku18.0-24.0 K24.0-40.0 Ka40.0-100.0 mm

Фиг. 1.1.Еволюция на сателитите Intelsat.

Таблица 1.2 Модерни означения за честотните диапазони

Таблица 1.3 Сравнение на поколенията сателити Intelsat

Честотенобхват, GHz

Означение надиапазона

0.1-0.25 A0.25-0.5 B0.5-1.0 C1.0-2.0 D2.0-3.0 E3.0-4.0 F4.0-5.5 G5.5-8.0 H8.0-10.0 I

10.0-20.0 J20.0-40.0 K40.0-60.0 L60.0-100.0 M

Earlybird Intelsat VA Intelsat VI Intelsat VIIПърво пускане 1965 1980 1989 1992

Обща маса на сателитите ворбита, kg

38.5 900 1870 1425

Основна мощност,W 40 1200 2200 3900Брой транспондери 2 30 48 36Обща шиточина на

честотната лента, MHz50 2160 3030 2300

Капацитет на телефонните каналиАналоговиЦифрови

480 3300 48 000 38 000180 000 270 000 200 000

Подходящост за малки земнитерминали

* ** ***

Фиг. 1.2.Покритие на Intelsat VII(регион на Тихия океан; глобален, полусферичен изонални лъчи)

Фиг. 1.3.Зони на покритие на Intelsat VI

Таблица 1.4.Характеристики на трите категории DBS системи в САЩ.

Високамощност

Среднамощност

Нискамощност

Обхват Ku Ku CDownlink честоти, GHz 12.2-12.7 11.7-12.2 3.7-4.2Uplink честоти, GHz 17.3-17.8 14-14.5 5.925-6.425Вид на услугата BSS FSS FSSГлавно предназначение DBS Point to point Point to pointДопълнително предназначение Point to point DBS DBSВъзможност за наземна интерференция Не Не ДаСателитно отстояние, градуси 9 2 2-3Сателитно отстояние/определено от ITU FCC FCCВъзможност за интерференция ототдалечен сателит

Не Да Да

Обхват на сателитната EIRP, dBW 51-60 40-48 33-37

Фиг. 1.4.a)Типични прилижения на Vista; b)домашни/регионални Vista мрежи съсстандартни А и В gateway

Фиг. 1.5.Компоненти на спътникова система за директно разпръскване

Таблица 1.5. Назначения на фиксираните орбитални спътници за домашни нужди в САЩ(от1994 г.)

Позиция в орбита,(западна дължина),0

Потребител Честотен обхват, GHz(поляризация)

143 неопределен 4/6 (вертикална)141 неопределен 4/6 (хоризонтална)139 Aurora 2 4/6 (вертикална)

АМSС 12/14137 SatcomС-1 4/6 (хоризонтална)

неопределен 12/14135 Satcom С-4 4/6 (вертикална)

неопределен 12/14133 Galaxy 1/1 -К 4/6 (хоризонтална)

неопределен 12/14131 Satcom 1-R/С-З 4/6 (вертикална)

Galaxy В-R 12/14129 АSCI 4/6 (хоризонтална) 12/14127 Неопределен 4/6 (вертикална) 12/14125 Westar 5/ Galaxy 5-W 4/6 (хоризонтална)

Gstar 4 12/14123 Telstar 303 4/6 (вертикална)

SBS 5 12/14121 Gstar 1/1 -R 12/14120 Spasenet 1 4/6 (хоризонтална) 12/14105 Gstar 2 12/14103 Spasenet 1-R 4/6 (хоризонтална) 12/14101 Spasenet 1 4-п 4/6 (вертнкапна) 12/1499 \Westar 4/Galaxy 4-Н 4/6 (хоризонтална) 12/1497 Telstar 30 1/401 4/6 (вертикална) 12/1495 Galaxy 3/3-К 4/6 (хоризонтална)

SBS3 12/1493 Неопределен 4/6 (вертикална) 12/1491 SBS 4/Galaxy 7-Н 4/6 (хоризонтална) 12/1489 Теlstar 4 0 2 4/6 (вертикална)/ 12/1487 Spasenet 3 4/6 (хоризонтална)/ 12/1485 Telstar302/Satcom Н-1 4/6 (вертикална)

Satcom К-1/ Satcom Н-1 12/1483 Неопределен 4/6 (хоризонтална) 12/1481 Satcom 4 4/6 (вертикална)

Satcom К-2 12/1479 Неопределен 4/6 (хоризонтална) 12/1476 Constar D-2/D-4 4/6 (вертикална)

неопределен 12/1474 Galaxy 2/2-R 4/6 (хоризонтална)

SBS 2 12/1472 Satcom 2-R 4/6 (вертикална)

SBS 6 12/1469 Spasenet 2/2-R 4/6 (хоризонтална) 12/1467 Неопределен 4/6 (вертикална)

Неопределен 12/1464 Неопределен 4/6 (хоризонтална)

Неопределен 12/1462 Неопределен 4/6 (вертикална)

АМS Galaxy Galaxy С 12/14

Фиг. 1.6.Сателитни орбитални позиции за Северна Америка

Фиг. 1.7.Гоестационарна орбита и една възможна полярна орбита.

Таблица 1.6.Обозначения и дати на изстрелване на космическите летателни апарати наTiros-N (ATN)

Обозначение предиизстрелване

Дата наизстрелване

Орбиталноозначение

Статус

NOAA-A 27.06.1979 NOAA-6 Деактивиран 31.03.1987NOAA-B 29.05.1980 Не достига орбитаNOAA-C 23.06.1981 NOAA-7 Деактивиран 06.1986NOAA-E 28.03.1983 NOAA-8 Изгубен 12.1985NOAA-F 12.12.1984 NOAA-9 В режим “stand-by”, грешка в

оборудванетоNOAA-G 17.09.1986 NOAA-10 В действие, грешка в оборудванетоNOAA-H 24.09.1988 NOAA-11 В действиеNOAA-D 14.05.1991 NOAA-12 В действиеNOAA-I 09.08.1993 NOAA-13 Пада след изстрелванеNOAA-J 12.1994 NOAA-14NOAA-K ПредстоиNOAA-L ПредстоиNOAA-M ПредстоиNOAA-N Предстои

Фиг. 1.8.Спътник с полярна орбита: а) първа обиколка;б) втора обиколка, Земята се езавъртяла на 250. Периодът на сателита е 102 минути.

Фиг. 1.9. Доплерово отместване в приетата честота при успешни обиколки на сателита.ELT=Emergency Locator Transmitter(Предавател за аварийно откриване).