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      移動中的衛星通信系統——動中通
      發布時間:2017-07-06 瀏覽次數:19323 來源:歐美大地

        

        2002年,在北京舉行的“中日友好馬拉松”比賽現場,首次將一種名為“動中通”的設備用于賽事直播。而在此之前,國內直播馬拉松賽事,大概需要架設20到30個微波中繼站,參加直播的工作人員大概需要200多人。而這次直播馬拉松比賽,只用了兩輛“動中通”車。

        

        所謂的“動中通”,其實是相對于傳統的載體衛星通信系統而言。傳統的通信系統,在與衛星通訊的過程中,是靜止不動的。即便是衛星電視轉播車,也是要等到停下不動,才能進行轉播工作。此類需要靜止才能進行衛星通信的系統被稱為“靜中通”。而文章開頭所提到的“動中通”,通常安裝在移動載體上,例如列車、輪船或汽車等,在載體移動的過程中,動中通系統可以通過調整天線的方向,自動跟蹤衛星,使通信不被打斷。

        早在20世紀80年代,美國就開始了動中通的研究,并成功將其運用于軍事上?,F如今,在民用領域也慢慢的得到推廣,類似于搶險救災、電視轉播以及公共安全等。2008年北京奧運會的火炬傳遞過程中,動中通便發揮了重要的作用。

        

        動中通系統主要由三部分組成,包括通信系統、天線系統和天線控制系統。其中,通信系統負責信號的處理,天線系統負責信號的發射和接收,天線控制系統負責衛星信號的追蹤。在天線控制系統的內部,有一個綜合控制器,控制器的主要部分是慣性導航系統。慣導系統通過測量角速度和加速度的變化,并進行捷聯解算,輸出載體的姿態、速度和位置的變化量,再轉換成天線的角度變化量,最后由伺服機構調整天線的方位角、俯仰角和極化角,從而實現對衛星信號的實時追蹤??梢哉f,整個動中通系統的關鍵技術便集中在這個慣導系統上。

        早期動中通內部的慣導系統,以光纖陀螺儀或激光陀螺儀為主,價格非常高,例如國內最早由原重慶巴山儀器廠生產制造的移動衛星通訊車。隨著科學技術的發展,利用MEMS加工技術生產的慣性原件開始進入市場,彌補了其在低端電子市場的空白,動中通的成本也終于大幅度降低。

        

        目前所說的慣性原件包括兩大類:加速度計與陀螺儀。

        自iPhone4以后,幾乎每部手機都配有陀螺儀。在今年的里約奧運會上,作為黑科技亮點之一的Hysko智能拳擊手套,其內部的主要元件也由陀螺儀與加速度計組合而成。以上這些都是單個的慣性原件,精度較低,屬于電子消費級別產品,造價大概在幾美金左右。

        除此之外,類似荷蘭的XSENS與美國的MicroStrain,這些公司的產品一般將陀螺儀與加速度計進行封裝,并內置卡爾曼等濾波器,以整套的慣導系統推向市場,其精度可達到10°/h。這些產品基本到了工業應用的級別,能滿足較高端動中通系統對精度的要求,造價在1000美金以上。相對于激光陀螺儀動輒十幾萬幾十萬的價格,算是非常便宜了。

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