临近空间通信平台应用探究

《临近空间通信平台应用探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、临近空间通信平台应用探究　　【摘要】在飞行器的指控和测控过程中，要求系统具有覆盖更广、时效性更强、可靠性更高的通信保障能力。针对此需求，分析了飞行器的指控和测控系统增加临近空间通信平台的可行性，并针对此需求对临近空间通信平台系统的平台选择、通信频段和应用方法进行了研究。【关键词】临近空间通信平台指控测控中图分类号：E962文献标识码：A文章编号：1006-1010（2013）-24-0035-041引言临近空间通常是指距地面20～100km的空域。这个空间主要包括平流层大部、中间层和一部分电离层，空气非常稀薄、气温极低，几乎没有

2、云、雨和大气湍流现象，雷暴闪电也较少[1]。临近空间气象状况相对天空简单得多，同时高度比天空高很多，用于通信保障的通信覆盖范围要大得多，而又比太空低很多，平台装备和电磁信号到达的难度、经费和风险都要小得多。因此，临近空间平台在通信保障方面具有非常好的应用前景和潜力。9在山区等复杂地形条件下，现有的通信系统大多采用卫星通信或地面多次中继来解决山体的遮挡问题。但是卫星通信资源相对稀少，时延较大且投资巨大，而地面多次中继则难以实现区域全覆盖，覆盖盲区较多。与卫星通信相比，临近空间通信平台传播距离短、传播损耗少、延时小、所需发射功率低，

3、有利于实现通信终端的小型化和宽带传输，并且机动性强、可快速部署；与地面中继系统相比，其作用距离远、覆盖范围大。作为高空中继，作用距离可超过1000km[2]，并且能够覆盖地面通信站由于地形影响而不能到达的地方，特别适用于山区、戈壁等偏远地区的通信，适合作为飞行器指控和测控的通信保障的补充手段。2飞行器的指控和测控对通信的需求综合国内外军事信息系统的发展规律，飞行器的指控和测控对通信的要求也越来越高，主要包括：（1）飞行器发射对通信保障能力的机动性提出了更高的要求，需要在一定区域内快速建立机动通信网络，基本没有可依托的既有通信设施

4、；（2）飞行器需要大量信息支撑，如需要实时掌握飞行位置、速度、姿态等关键工作参数，为变更打击目标、安全自毁等提供支撑，因此对飞行器和地面的通信提出了大容量、高带宽要求，继而也需要相应的通信保障；（3）飞行器需要更为可靠的安全控制，对通信系统提出了高可靠性的要求；（4）飞行器需要高实时、高可靠的回路控制，对通信系统提出了低延时、强纠错、抗干扰等要求。9综上所述，支撑飞行器指控的通信系统具有要素多、高机动、高带宽、高可靠的特点；支撑飞行器测控的通信系统具有空间跨度大、时效性强、可靠性要求高的特点。3临近空间通信平台3.1临近空间飞行

5、器分类临近空间飞行器是指在临近空间区域内飞行并完成特定任务的飞行器[3]。临近空间飞行器从速度上可分为低速临近空间飞行器和高速临近空间飞行器两类。（1）低速临近空间飞行器低速临近空间飞行器主要包括浮空气球、平流层飞艇、高空长航时无人机等。这类飞行器主要利用空气的浮力和飞行器运动产生的升力进行飞行，飞行速度慢（亚音速），能够长时间滞空，一般无人驾驶，主要适用于侦察、情报收集和通信等[4]。（2）高速临近空间飞行器高速临近空间飞行器以美国的X-37B空天飞机为代表，主要采用高超音速下的高升阻比气动外形、高超音速无动力滑翔或高超音速吸

6、气式推进等技术飞行。这类飞行器一般无人驾驶、飞行速度快（数倍音速）、机动能力强，在空间攻防对抗中具有很强的突防生存能力[5]。3.2临近空间通信平台选择（1）平台选择的原则9安全性：安全性需要同时考虑自身的飞行安全和遭受敌方攻击时的生存能力两个方面。覆盖性：综合考虑保障通信的区域要求、地形条件和通信终端的功耗要求等因素。载荷能力：根据通信的容量、带宽要求，选择适当的中继/转发方式，结合供电等需要，确定载荷能力的要求。滞空时间：根据任务保障的时间，确定平台滞空时间的需求。部署成本：综合考虑平台展开、运行、转移、撤收等过程中对时间、

7、空间、人力、能源等方面的需求，对比计算部署成本。以上几个方面的因素在不同的作战任务时权重是不同的，各因素之间又存在着互相影响、互相制约的关系，所以平台选择中需要综合考虑。（2）平台的选择建议基于平流层（距离地面20～25km）的通信平台是目前世界各国研究的重点。平流层气象条件稳定，温度低，到达相对容易，受地面和空中武器的威胁小，是布置临近空间通信平台的最佳选择。目前，在这个空域内飞行的临近空间飞行器主要是低速临近空间飞行器。9浮空气球具有结构简单、制造成本低的优点，但是受风扰动影响大、机动能力差，不适合作为长时间定点工作的通信平

8、台。平流层飞艇依靠静升力驻空，定点能力强，能够满足飞行器的指控和测控系统对于通信的定点区域覆盖的需求，适合作为临近空间通信平台使用，但要进入实际应用还有很多关键技术需要突破。高空长航时无人机采用GPS和惯性导航系统作为飞行控制系统，可自主完成从起飞到着陆的整个飞