5、“1箭20星”中之6星(小卫星在 AIS、ADS-B 的应用)

1、“1箭20星”中之6星微纳卫星星载AIS/ADS-B及其应用一、微纳卫星简介二、天拓三号卫星三、星载AIS应用四、星载ADS-B应用大卫星，研制周期510年，重量数吨，花费数亿甚至数十亿美元 传统大卫星研制具有周期长、重量大、成本高等特点。NASA/ESA: Can we break The “bigger, higher, pricier” motto?美国航空航天局/欧空局：如何打破卫星体积越来越大、成本越来越高的魔咒？一、微纳卫星简介质量（千克）研制成本（元）研制周期传统大卫星100010亿510年小卫星 Smallsat50010001亿23年超小型卫星 Minisat10050030

2、00万1亿2年微卫星 Microsat5010020003000万12年纳卫星 Nanosat5505002000万1年皮卫星 Picosat0.1550500万1年飞卫星 Femtosat0.11Cfs61VT00SU,0*3D” 三、星载AIS应用q岸基AIS覆盖半径3050海里q空基AIS覆盖半径200海里q星载AIS（以轨道高度600km为例）覆盖半径1500海里利用卫星的高远位置特性，接收卫星覆盖区域船只发送的AIS报文，可实现大范围内民用船只的跟踪和监视。三、星载AIS应用3.2 必要性 星载AIS系统具有巨大的民用和军事价值：部门应用领域情报/军事民用船只监控、侦察，协助军事舰船

3、的侦察交通水上交通管制/事故处理、海上搜救物流航运公司船只监控、物流监控，防海盗袭击船政/海岸警卫队沿海、热点地区的船只监控海事港口远距离的船只监控海军演习区域或周边区域、冲突区域的船只监控和监测渔政渔政管理三、星载AIS应用l 美国海岸警卫队USCG, 2006.12 TACSAT-2：装载了AIS接收机； USCG通过星载AIS获取离岸边2000海里内的船只信息。 TACSAT-2是第一颗从空间成功侦收到AIS信息的卫星。 同时发现多网冲突问题,开始从硬件、软件上着手研究。 AIS接收机能解析报文和压缩，并能统计没有正确解析的报文数量。右上：右上：TACSAT-2右中：东大西洋和直布罗陀海

4、峡快照右中：东大西洋和直布罗陀海峡快照右下：阿拉伯海和波斯湾快照右下：阿拉伯海和波斯湾快照三、星载AIS应用3.3 国外研究现状l 加拿大COM DEV公司, 2005.12至今2005年完成开始仿真研究；2006年完成AIS接收机的地面港口实验；2007年完成AIS接收机的空间飞行验证；2008年随NTS纳星发射，AIS接收性能良好。该公司希望实现AIS空间监测的商业化，原计划2011年实现3颗卫星的空间监测，刷新周期小于6小时；2013年实现6颗卫星的空间监测，刷新周期小于2小时。三、星载AIS应用NTS纳星、EV-1和M3MSat微小卫星（待发射）(卫星平台由加拿大多伦多大学研制)Mar

5、itime Monitoring and Messaging Microsatellite(M3MSat)NTS20122012年年7 7月月2222日日发射的发射的ExactView-1 ExactView-1 三、星载AIS应用l 美国Orbcomm公司, 2008 Orbcomm总承,LuxSpcace研制星载AIS接收机载荷； VesselSat1(2011.10.20由印度PSLV-CA火箭发射)和VesselSat2(2012.1.9由我国CZ-4B火箭发射)； Orbcomm的AIS商业运营取的较大收益。该公司2012年上半财年星载AIS项目的营业收入为3220万美元。 Orbc

6、omm计划再发射18颗第二代微小卫星组成AIS星座。通过SpaceX公司的Falcon-9火箭发射，计划2013年一箭8星；2014年在轨卫星数量达到18颗；多个轨道面。VesselSat 2 VesselSat 1三、星载AIS应用l ESA, 2009 2009年成立AIS办公室； 2011年AIS天线和接收机在国际空间站上搭载试验； 计划发射46星组成LEO星座。 2010 ，德国DLR开始研制AISSAT-1卫星，约20kg三、星载AIS应用l 美国海军 2009年启动GLADIS计划(GLobal AIS & Data-X International Satellite Co

7、nstellation) ，具体由海军研究试验室组织研究并实施 ； 30颗微纳卫星(其中美国提供6颗卫星，5次发射，一箭6星，且邀请其它国家研制其它24颗卫星)组网，实现对装载AIS收发信机的船只监控和AIS浮标信号侦收 ； 极轨道；5个轨道面，轨道面相隔72；每轨道面6颗卫星，相位相差60； 5次发射，一箭6星；三、星载AIS应用一箭一箭6 6星安装方式星安装方式 GLADISGLADIS计划计划AISAIS星座示意图星座示意图 三、星载AIS应用nadirvelocity国家国家/组织组织卫星名称卫星名称重量重量/尺寸尺寸类型类型发射时间发射时间挪威挪威Ncube-l约约1kg皮卫星皮卫星

8、2004Ncube-2约约1kg皮卫星皮卫星2005AISSAT-16kg/20cm立方立方纳星纳星2010.07德国德国Rubin-7.17kg纳星纳星20070111Rubin-87kg纳星纳星20080428Rubin-9.1/9.28kg纳星纳星20090923美国美国TACSAT-2370 kg小卫星小卫星2006.12Orbcomm, FM37-42115kg小卫星小卫星2008.06GLADIS计划计划10-15kg微纳卫星微纳卫星待定待定VesselSat1*228.7kg微小卫星微小卫星2011.10VesselSat229kg微小卫星微小卫星2012.01AprizeSat

9、3，413kg/25cm立方立方微小卫星微小卫星20090729AprizeSat 5，620110817AprizeSat 7，820131121日本日本SDS-448kg微小卫星微小卫星20120517丹麦丹麦AAUSat30.8kg/1U皮卫星皮卫星20130325英国英国Triton 15kg/2U纳卫星纳卫星20131121加拿大加拿大NTS8kg/20cm立方立方纳星纳星2008.04ExactView-1100kg小卫星小卫星2012.07.22M3Msat75kg微小卫星微小卫星待定待定欧空局欧空局微小卫星微小卫星待定待定3.4 发展趋势 l星载AIS技术的军民应用价值巨大，已

10、得到很大重视；l近年来国际上的发展重点是研制专用的AIS微小卫星（30kg以下），且为了提高船只监测频率，多采用多星组网（先46颗，后逐步增加）的方式，以实现24小时的刷新周期；l发展途径：关键技术研究搭载验证专用AIS卫星建立简易AIS 星座完善AIS 星座。三、星载AIS应用三、星载AIS应用p 2012年5月10日，天拓一号卫星成功发射，实现国内首次星载AIS侦收，目前已积累近30个月的数据，并积累了大量应用经验。经数据对比分析，技术水平与2010年国际水平相当。p 2012年年6月月11日至日至17日，在神舟九号任务中，为航天员应急搜救提供日，在神舟九号任务中，为航天员应急搜救提供AI

11、S数据支持，得到了交通部救捞局的高度评价。数据支持，得到了交通部救捞局的高度评价。3.5 国内研究现状 本体尺寸：本体尺寸：41042580毫米毫米 整星重量：整星重量：9.3千克千克 三、星载AIS应用黄岩岛区域某船只黄岩岛区域某船只亚丁湾某船只亚丁湾某船只某长距离物流船舶某长距离物流船舶南海某船只南海某船只三、星载AIS应用天拓一号星载天拓一号星载AISAIS侦收侦收1111个月累计态势图个月累计态势图一、微纳卫星技术简介二、天拓三号卫星三、星载AIS应用四、星载ADS-B应用 广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast, AD

12、S-B）采用全向广播方式播发空对空、空对地报告，由飞机自动向周围的飞机、车辆和地面接收装置发射自身的位置等信息 四、星载ADS-B应用广播报文：广播报文： 飞行器ID 位置 高度 航向四、星载ADS-B应用 当今 70% 的民航飞机已装备ADS-B设备 空管还主要依靠地基雷达 未来 2020年后所有高性能飞行器强制安装四、星载ADS-B应用基于星载ADS-B的 将高灵敏度ADS-B接收机安装到低轨卫星上，广域侦收 境内实时转发，境外存储转发四、星载ADS-B应用在星载ADS-B之前的全球空管范围在星载ADS-B之后的全球空管范围四、星载ADS-B应用 更好地支持航线规划与航路优化 运行使用航线

13、高度分层和航路间距更优化，路线更优化四、星载ADS-B应用 增强安全性 增强目标态势感知和冲突检测能力； 增强搜救能力；马航马航447447，坠落南印度洋，坠落南印度洋, 2014-3-8, 2014-3-8四、星载ADS-B应用 国家安全情报搜集 航空识别区； 协助军事目标鉴别；四、星载ADS-B应用德国宇航中心(DLR)发射的PROVE-V卫星，搭载ADS-B接收机； 2013-05-04发射，轨道高度820km2013-05-23首次试验，侦收英国空域澳大利亚空域四、星载ADS-B应用四、星载ADS-B应用丹麦GOMSPACE研制的GOMX-1纳卫星，搭载ADS-B接收机； 2013-1

14、1-21发射丹麦GOMSPACE研制的GOMX-3纳卫星，搭载ADS-B接收机； 2015-10-06发射“天拓三号”卫星实现了国内星载ADS-B侦收系统的首次飞行试验突破了抗辐射、低功耗与小型化技术，利用总体微型化设计、射频电路的低噪设计、多级窄带带通滤波、高效脉冲检测和信号解码算法，实现了高灵敏度侦收。天拓三号星载ADS-B四、星载ADS-B应用ADSB试验数据： 2015.09.21，8小时的数据累积（全球）四、星载ADS-B应用ADSB试验数据： 2015.09.21，8小时的数据累积（亚洲）四、星载ADS-B应用ADSB试验数据： 2015.09.21，中国西部空域。四、星载ADS-

15、B应用8 8星方案，星方案，8 8轨道面（轨道面（600km600km），每轨道面），每轨道面1 1颗星：颗星： 该星座对全球任意位置该星座对全球任意位置 的重访时间，最大为的重访时间，最大为1.34小时，平小时，平均为均为0.76小时。（小时。（f=1，该参数表示相邻轨道面中最接近的两颗，该参数表示相邻轨道面中最接近的两颗星之间相位差。星之间相位差。8 8星方案，星方案，4 4轨道面（轨道面（600km600km），每轨道面），每轨道面2 2颗星：颗星： 该星座对全球任意位置该星座对全球任意位置 的重访时间，最大为的重访时间，最大为1.92小时，小时，平均为平均为0.90小时。（小时。（f=2）四、星载ADS-B应用发展设想1616星方案，星方案，8 8轨道面（轨道面（600km600km），每轨道面），每轨道面2 2颗星：颗星： 该星座对全球任意位置该星座对全球任意位置 的重访时间，最大为的重访时间，最大为0.53小时，平小时，平均为均为0.32小时。（小时。（f=2）1616星方案，星方案，4 4轨道面（轨道面（600km600km），每轨道面），每轨道面4 4颗星：颗星： 该星座对全球任意位置该星座对全球任意位置 的重访时间，最大为的重访时间，最大为0.76小时，平小时，平均为均为0.32小时。（小时。（f=0）四、星载ADS-B应