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中轨道地球卫星主要是指卫星轨道距离地球表面2000~20000km的地球卫星。它属于地球非同步卫星,主要是作为陆地移动通信系统的补充和扩展,与地面公众网有机结合,实现全球个人移动通信。也可以用作卫星导航系统。因此,其在全球个人移动通信和卫星导航系统中具有极大的优势。

中轨道卫星兼具静止轨道和低轨道地球卫星的优点,可实现真正的全球覆盖和更有效的频率复用。其缺点是需要部署大量的卫星,卫星的组网技术和控制切换等比较复杂,投资高,风险大[1]

卫星轨道分类

根椐卫星运行轨道距离地球表面的高度。通常可以将卫星轨道分为以下4类。

(1)低轨道(LEO,Low Earth Orbit):距离地球表面为700~1500km。

(2)中轨道(MEO,Medium Earth Orbit):距离地球表面10000km左右。

(3)高椭圆轨道(HEO.High Elliptic Orbit):距离地球表面的最近点为1000~21000km,最远点为39500-50600km。  

(4)静止轨道(GEO,Geostationary Earth Orbit):距离地球表面35786km。

代表卫星介绍

有代表性的中轨道(MEO)卫星主要有lnmarsat-P[2]、Odyssey、MAGSS-14,我国北斗定位系统部分卫星等。Odyssey(奥德赛)系统由TRW空间技术集团公司推出。它由12颗高度约为10000km的卫星分布在倾角55°的3个轨道平面上构成,使用L/S/Ka频段,每颗卫星具有19个波束,总容量为2800个话路,系统可为100个用户提供一条电路,12颗卫星可在全球范围内为280万用户提供服务。系统建设费用约为27亿美元,卫星的设计寿命为12~15年,1997年投入使用。Inmarsat-P系统(第三代国际海事卫星)是国际海事卫星组织制定的称作“Project-21”计划,准备90年代后期耗资10亿美元建造一个全新结构的21世纪全球个人卫星移动通信系统。第一、二代海事卫星只使用静止轨道卫星.只能覆盖地球纬度70°以上的地区。第三代海事卫星采用同步和中轨道卫星结合的方案,它采用的4颗同步卫星,有超过10米的大天线,并有星上处理功能,可一跳实现手持机之间的通信。中轨道部分由12颗高度约为10000km的卫星构成,也有星上处理功能。系统服务目标是在服务区的各种环境条件下,90%的情况下能看到卫星,此时利用0.25~0.4W发射功率的手持机,通信可靠度为95%,手持机尺寸为300cm3,重300g,零售价为1500美元,系统总投资为25亿美元。Inmarsat-P的合作伙伴有Comsat、Hughes、Matra Marcom、Nokia、Ericssion、NEC等,1998~2000年投入使用,寿命为11年,电话费每分钟2美元。MAGSS-14是欧洲宇航局开发的中轨道全球卫星移动通信系统。它由14颗卫星组成,卫星高度为10354公里,分布在7个轨道平面上,轨道倾角为56°。该角度对中纬度的覆盖是最优的,它可保证用户看到一颗卫星的最小仰角为28.5°。在这个高度上,卫星沿轨道旋转一周的时间为四分之一个恒星日(23小时56分)。这个4:1的谐率使得卫星的地面轨道每天重复,为动态星座(DSC)提供了一些有用的网络覆盖特性。当用户仰角为28.5°时,最大倾斜路径长为12500km,由此推算出来的卫星覆盖区半径4650km。卫星运动使得一个地球站与一颗星的平均可见时间长达100min。每颗星有37个波束,可覆盖全球。  

我国北斗卫星定位系统中的北斗MEO卫星轨道高度约21500km,轨道倾角为55度,绕地球旋转运行,通过多颗卫星组网可实现全球卫星定位信号覆盖,北斗MEO星座回归特性为7天13圈。

视频

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参考文献

  1. 什么是中轨道(MEO)卫星系统 ,电子发烧友,2010-4-3
  2. INMARSAT—P个人移动卫星通信系统简介 ,道客巴巴,2016-2-17