物联网信息安全 课件 第5章 卫星通信接入安全

卫星通信接入安全

1.CMMB安全广播简介2.北斗卫星导航系统简介计算机学院丁伟强

紧急广播紧急广播是一种移动多媒体系统向公众通告紧急事件的方式。当发生自然灾害、事故灾难、公共卫生和社会安全等突发事件时，造成或者可能造成重大人员伤亡、财产损失、生态环境破坏和严重社会危害，危及公共安全时，移动多媒体广播的紧急广播系统可以提供一种迅速快捷的通告方式。

紧急广播系统结构图

数据广播数据广播是指以点对面的广播方式，传输文本、图像、音频、视频等多媒体信息数据的一种技术方式，通过它可以把海量的信息传送给用户，满足用户的各类信息需求。CMMB的数据广播可以提供财经信息、交通导航、网页广播等多种数据业务。

数据广播系统方案

数据广播流模式直接对数据流进行可扩展协议封装；文件模式先对文件进行分割成文件模式传输包，再进行可扩展协议封装；

数据广播流模式若数据业务以连续数据流的方式展现，通常有时序要求，传输有时间标签指示或数据流内部有同步要求，采用流模式进行处理。流模式处理流程如下图：

数据广播文件模式若数据业务以离散文件的方式展现，通常无时序要求，传输无时间标签指示和同步要求，采用文件模式进行处理。文件模式处理流程如下图：

复用系统复用系统主要完成音频、视频、数据、电子业务指南等信息封装和排列，使其能够在移动多媒体广播信道上传送。紧急广播业务紧急广播业务是CMMB移动多媒体广播系统提供的一项非常重要的业务。紧急广播是一种移动多媒体系统向公众通告紧急事件的方式。当发生自然灾害、事故灾难、公共卫生和社会安全等突发事件时，造成或者可能造成重大人员伤亡、财产损失、生态环境破坏和严重社会危害，危及公共安全时，移动多媒体广播的紧急广播系统可以提供一种迅速快捷的通告方式。紧急广播业务网络拓扑图紧急广播业务系统架构紧急广播业务管理平台北斗卫星导航全球卫星导航系统一、发展历程北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）NavigationSatelliteSystem﹞是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,缩写为BDS。截至目前，我国“北斗”卫星导航系统建设的“三步走”规划已成功实现第一、二步。第一步：2000年建成了北斗卫星导航试验系统，使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。第二步：建设北斗卫星导航系统，2012年左右形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。第三步：2020年左右，北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。北斗的进展稳步推进2000年10月31日东经140度2000年12月21日东经80度2003年5月25日东经110.5度一、发展历程2007年4月14日MEO卫星2009年4月15日GEO卫星2010年1月17日GEO卫星一、发展历程一、发展历程二、系统组成（1）空间段由5颗GEO（静止轨道）卫星和30颗Non-GEO（非静止轨道）卫星组成

空间星座GEO卫星MEO卫星

系统中的卫星是空间导航站，即在空间的位置基准点，也是通信中继站，它是离地约36000km高的地球静止卫星。由三颗北斗一号卫星组成，两颗卫星分别定点在东经80°、东经140°上空,另一颗在轨备份卫星定点在东经110.5°上空。每颗卫星由有效载荷、电源、测控、姿态和轨道控制、推进、热控、结构等分系统组成。卫星上设置两套转发器，一套构成地面中心到用户的通信链，另一套构成由用户到地面中心的通信链。卫星波束覆盖我国领土和周边地区，主要满足国内导航通信需要。二、系统组成2)地面测控网(1)主控站(计算中心)、测轨站、气压测高站和校准站。主控站设在北京，控制整个系统工作，主要任务有：接收卫星发射的遥测信号；向卫星发送遥控指令，控制卫星的运行、姿态和工作。控制各测轨站的工作，收集它们的测量数据，对卫星进行测轨、定位，结合卫星的动力学、运动学模型，制作卫星星历。实现中心与用户间的双向通信，并测量电波在中心、卫星、用户间往返的传播时间(或距离)。二、系统组成2)地面测控网(2)主控站利用测得的主控站、卫星与用户间电波往返的传播时间、气压高度数据、误差校正数据和卫星星历数据，结合存储在计算中心的系统覆盖区数字地图，对用户进行精确定位。系统中各用户通过与计算中心的通信，间接地实现用户与用户之间的通信。由于主控站集中了系统中全部用户的位置、航迹等信息，可方便地实现对覆盖区内的用户进行识别、监视和控制。二、系统组成2)地面测控网(3)

测轨站设置在位置坐标准确已知的地点，作为对卫星定位的位置基准点，测量卫星和测轨站间电波传播时间(或距离),以多边定位方法确定卫星的空间位置。一般需设置三个或三个以上的测轨站,各测轨站之间应尽可能地拉开距离,以得到较好的几何精度系数。三个测轨站分别设在佳木斯、喀什和湛江。各测轨站将测量数据通过卫星发送至主控站，由主控站进行卫星位置的解算。二、系统组成2)地面测控网(4)

校准站亦分布在系统覆盖区内，其位置坐标应准确已知。校准站的设备及其工作方式与用户机及其工作方式完全相同。由主控站对其进行定位，将主控站解算出的校准站的位置坐标与校准站的实际位置坐标相减，求得差值，由此差值形成用户定位修正值。一个校准站的修正值一般可用来作为其周围100～200km区域内用户的定位修正值。二、系统组成2)地面测控网(5)

测高站设置在系统覆盖区内，用气压式高度计测量测高站所在地区的海拔高度。通常一个测高站测得的数据粗略地代表其周围100～200km地区的海拔高度。海拔高度与该地区大地水准面高度之代数和,即为该地区实际地形离基准椭球面的高度。各测高站将测量的数据通过卫星发送至主控站。一般的测轨站、测高站、校准站均是无人值守自动数据测量、收集中心，在主控站控制下工作。二、系统组成二、系统组成（2）地面段由主控站、主控站(计算中心)、测轨站、气压测高站和校准站。组成。二、系统组成（3）用户段由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO等其他卫星导航系统兼容的终端组成北斗系统的用户终端二、系统组成

双星通信导航定位系统采用双星定位体制，系统中用户的点位是利用卫星位置、用户至卫星的斜距以及用户的大地高计算出来的，如何由卫星位置、两条斜距和大地高计算用户的位置就是系统的定位原理问题。三、定位的基本原理双星系统定位原理图三、定位的基本原理

短报文通信：北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，用户可以一次传送40-60个汉字的短报文信息。

精密授时：北斗系统具有精密授时功能，可向用户提供20ns-100ns时间同步精度。

定位精度：水平精度100米，设立标校站之后为20米(类似差分状态)。工作频率：2491.75MHz。

系统容纳的最大用户数：540000户/小时。四、应用前景北斗卫星导航系统已成功应用于诸多领域，产生了显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。四、应用前景

军用功能：“北斗”卫星导航定位系统的军事功能与GPS类似，如：飞机、导弹、水面舰艇和潜艇的定位导航；弹道导弹机动发射车、自行火炮与多管火箭发射车等武器载具发射位置的快速定位，以缩短反应时间；人员搜救、水上排雷定位等。四、应用前景

民用功能：

1.个人位置服务

当你进入不熟悉的地方时，你可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到你要走的路线。

2.气象应用

北斗导航卫星气象应用的开展，可以促进我国天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测，也可以提高空间天气预警业务水平，提升我国气象防