对地观测卫星地面站的站址选择和布局分析.doc
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1、对地观测卫星地面站的站址选择和布局分析第27卷第3期2007年9月测绘科学与工程GeomaticScienceandEngineeringVo1.27,No.3Sep.2007对地观测卫星地面站的站址选择和布局分析胡国军李世忠胡燕杨枯【摘要】现代小卫星技术是近些年来迅速发展起来的航天领域高新技术,利用该技术为地球观测服务是一件远景可观,意义深远的事情.在对地观测卫星的诸多关键技术之中,地面站的设计是一个很重要的方面.本文主要对对地观测卫星地面站的站址选择与布局进行了详细的讨论.【关键词】对地观测卫星;地面站;站址选择;布局分析【分类词】P236AddressSelectionandDistri
2、butionAnalysisofSmallSatelliteStationHuGuojunLiShizhongHuYanYangZheAbstractModemsmallsatellitetechnologyindevelopingrapidlyisquiteusefulandapplicableforearthobser-vation.Thedesignofthegroundstationisveryimportantamongthekeytechnologiesforearthobservationsatellite.Thispaperdiscussesthesiteselectionan
3、distributionforthegroundstationofearthobservationsatellite.Keywordssatelliteforearthobservation;earthstation;addressselection;distributionanalysis1引言利用现代小卫星进行对地观测,是测量技术,空间技术,遥测遥控技术,无线电通信技术,电子计算机技术以及图像处理技术等相结合的高技术产物.经过几十年的发展,它已被成功的应用于灾害预报,环境监测,资源普查,地图测绘,城市规划和科学试验等诸多领域,为人类带来了可观的社会,经济效益.长期在轨运行的对地观测卫星使用
4、各种探测手段所获取的空间地理信息,都须通过地面站进行信息接收,管理和分发.因此,在对地观测卫星系统中,地面站的站址选择与布局是整个系统正常高效工作的重要环节.本文对对地观测卫星地面站的站址选择与布局进行了探讨.着重讨论了地面站选址的条件及需要考虑的影响因素,并对地面站进行多站布局的原则进行了分析,给出了具体的布局仿真.西安电子科技大学硕士研究生,西安测绘研究所助理研究员2地面站站址选择2.1选址的一般条件对地观测卫星地面站的兴建,首先必须认真选好站址.这对地面站的工作条件有决定性的影响,尤其是大,中型的固定地面站.选址时,必须首先以本站设备的性能特点,工作频段,主要任务为基本出发点.这就是说,
5、在选址之前,应首先清楚将要建立地面站的类型,天线尺寸,工作频率,卫星发射功率,信号传输方式,供电电源的需求等.只有这样,才可能在选址过程中,正确地把握选址的条件,妥善地处理好本站的建立与周围环境的关系J.在地面站站址的具体选择过程中,要考虑诸多因素,如地理环境,电磁干扰,气象条件和安全保障等,还要进行实地勘察和收测,最后选定最佳站址.另外,在选址时,必须满足近期欲接收的目第3期胡国军,李世忠,胡燕,杨结:对地观测卫星地面站的站址选择和布局分析23标卫星的指标,同时应考虑到今后发展的需要.由此可见,对地观测卫星地面站站址选择的一般条件有以下几个方面J:(1)工作时天线主波束的方向上应有足够宽阔的
6、视界,尤其是天际线与卫星之间应有足够大的仰角差.(天际线,是指在地面站向四周远望所看到的地球表面与天空的交界线.)(2)与其它地面微波无线电系统的相互干扰应足够小(必须符合ITUR有关规定的要求),还应注意避开一些可能造成干扰的因素,如:高压电力线干扰,飞机起降干扰等.(3)尽可能避免恶劣气象条件的影响,遭受强风的可能性要小,降雨,降雪量要少.(4)其它条件,如:场地地质应能承受天线等大型设备;应有必需的电源的和水源;道路应能满足运输的要求,还应考虑工作人员的生活条件是否便利,场地是否能容许今后扩建等.下面针对对地观测卫星地面站站址的选择,具体探讨影响站址选择的因素.2.2地理因素地理因素是站
7、址选择时必须考虑的重要因素.一般站址选择时要考虑的地理因素有以下一些:1.地面站地形地面站必须处于有利的位置,以保证计划中或工作中卫星的全部可视性.理想的地形是一个盆形区域,四周被小山丘包围,水平障碍的仰角在3.以下.地面站场地要开阔,地面站的面积要考虑到近期需要和将来的发展.一般典型的地面站占地面积为10公顷一20公顷.另外地形的选择上要避开洪水,场地要避开障碍物,如树林,塔和杆等建筑物.2.天际线仰角地面站天线的等效辐射中心与天际线上任一点连线同地平面的夹角称为地面站在该方向上的天际线仰角.很显然,天际线仰角的高低,一方面将影响地面站指向卫星时的通道性能.因为地面站的性能因数G/T值与工作
8、仰角有关,仰角低则噪声温度会急剧增大,从而降低了地面站的G/T值.另一方面,还将影响地面站与周围微波无线电设备之间的相互干扰.因此,国际卫星通信组织规定地面站工作仰角应在5.以上.3.交通情况在进行地面站的设计时,由于对地观测卫星的功率受限,因此要求相应的地面接收天线部件较大,选址时要考虑到公路和铁路运输以及进站安装的道路交通情况.4.水源和电力供应地面站要有可靠的水源和电力供应,具体要求要根据地面站的规模和发展来定.这样有利于节省投资,并且具有较好生活条件,也是保证地面站正常,持久,可靠运转的必要条件.5.地质条件地面站对地质条件有严格的限制,要求地质是石质或低压缩系数,高切变阻力的泥土.站
9、址不能选在滑坡,下沉和地质变动频繁的地区,事先应了解建站地区的地震史.若站址的地层条件不好,必须采取打地桩等措施.6.通信的便捷性对地观测卫星地面站与数据处理中心,用户单位之间要频繁地进行数据交换,并且传输图像数据时数据率很高.这就要求在对地观测卫星地面站与其它地面应用系统之间有方便的通信手段.如果选址地区通信不便捷,则需要通过建设干线光缆或通信卫星来传输数据,势必增加系统费用和通信的难度.因此,在选址时,应距离通信交换中心或高速通信网较近,以减少地面传输设备的投资.7.标校塔标校塔用于大型天线的测量和地面联试,在站址选择时要尽量考虑到设置标校塔的方便.对于对地观测卫星地面站,标校塔距地面站一
10、般在lOkm左右,仰角最好达10.2.3电磁干扰因素地面站选址时,要最大限度地减少和防止地面=f扰.一是要防止与地面通信系统的相互干扰;二是要防止地面的射入干扰.由于对地观测卫星地面站的接收信号电平较低,当受到地面系统的同频段干扰时将严重影响地面站的正常工作,所以,首先就要防止与地面通信系统之问相互干扰.为此,在兴建地面站时,必须事先进行技术协调.其次要防止对地面站构成干扰的其它干扰源,如:雷达信号干扰,工业电气干扰,工厂机械干24胡国军,李世忠,胡燕,杨转:对地讽测卫星地面站的站址选择和布局分析第3期扰,运输车辆干扰,飞机航行干扰,人为噪声干扰等.因此,地面站应设置在一个卫星覆盖区内能防止干
11、扰的安静地方,这就需要尽量选择一个合适的自然屏蔽的小盆地,或建造一个合适的人工屏蔽场地.下面讨论以下几种电磁干扰对对地观测卫星地面站选址的影响.1.与地面微波通信系统间的相互干扰如果通信频段重合,这将是电磁干扰因素中最有影响的干扰源.由通信原理可知,当两种通信系统的射频段一样时,就会产生相互干扰.因此,ITUR对微波站的输出功率和方向以及对地观测卫星的辐射功率通量密度都作了限制,并把卫星地面站与地面微波站之间的干扰作为站址选择时首先要考虑的重要因素之一.关于ITuR的具体规定须参阅有关文献.应指出,一般在选址时都要进行电测以确定干扰的大小.在地面微波通信发达的国家,要选择卫星系统与地面微波通信
12、系统互不干扰的地面站站址是相当困难的,最有效的方法是选址屏蔽系数大的地方.2.雷达的干扰效应雷达的谐波输出可能落人地面站的接收频带内.对于不同的调制方式,雷达波对卫星数据传输影响也不一样.为减小雷达的严重干扰,应在选址时,尽量避开雷达站.应指出,对雷达干扰无一般准则可循,必须由实验来决定.3.地面站附近飞机航行的影响飞机航行的可能影响,一是飞机飞越地面站天线主波束引起天线波束的部分阻塞,二是电磁波照射飞机对地面站天线的能量散射.当飞机飞行高度大于1500m时,其影响可以忽略,但应注意天线波束不应与下滑航道相交.在机场方向或其它预计在飞机低飞的方向上,地面站的地点应该有至少1.以上的地形屏蔽仰角
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