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星座论坛 成本分析与比较 星座 卫星移动通信系统是指利用 一 组卫星构成的星座作为中继节点来 实现通信的一种卫星通信系统 。根据构 成星座的卫星轨 道类型不 可分为对 地静止轨道 (GEO)星座卫星移动通信 系统，~1ACeS、INMARSAT等；低地球 轨道 (LEO)星座卫星移动通信系统 ，如 Iridium、GlobalStar等；中等高度地球轨 道 (MEO)星座卫星移动通信系统，如 Odyssey、ICO等。与GEO星座卫星通信 系统相比，LEO／MEO星座卫星移动通 信系统具有传输路径损耗小、传输时延 小、容量大、可实现全球覆盖等系统性能 上的优势，但是系统实现复杂度较大，成 本较高。 本文 从 经济效 能 角度 对 比分析 LEO、MEO~I]GEO 3种星座 ：卫星移动 通信系统 。在对星座卫星移动通信系 统 的成本进行分 解的基础上，分析 了 GlobalStar、Odyssey~I]INMARSAT 3个 系统的空间段成本、地面段成本以及系 统总体成本。本文得出的结论对我国星 座卫星通信系统建设具 有一定的参考 价值。 文／李磊 袁琼清 马东堂 国防科学技术大学 图1星座卫星移动通信系统成本构成 2星座卫星移动通信系统空间段成本估算 星座卫星移动通信系统李间段成本与轨道高度、卫星数量、总功率、系统寿命 等密切相关，本文在星座卫星通信系统成本分析过程中以GlobalStar、Odyssey；~D INMARSAT系统为参照，3个系统基本参数如表1所示。 表1 Globalstar系统l们，Odyssey系统和INMARSAT系统基本参数 l轨道高度(km) I 1400 l 10000 I 36000 I卫星数 I 48 l 12 I 3 I备用卫星 f 8 l 3 I 1 波束数 I 16 l 19 l 200 总功率(w) I 1000 f 1800 l 3700 系统寿命(年) }7,5 l 10 l 15 卫星移动通信系统成 甩估 ： 本构成 设卫星总功率为P 。 ，根据下面公式估算单颗卫星的质量(单位 b)： 星座卫星通信系统成本由空间段成 ： ( ) ( 一n ” wm⋯) 本、地面段成本和终端成本构成 (如 1 其巾， 0．1×P' 表示太阳能阵列重量， n 0 125 e,o ，表示电池 56 卫星与网络 2007 12 维普资讯 http://www.cqvip.com 重量， m一 0·075 ，+50表示星上转 发器重量， ⋯z 表示星上天线 重量，h表示轨道高度 (kIX1)，cc表示飞行 器重量与加载重量之比，～般取1。 星座系统空间段总成本估算公式如 C PⅢ =CⅫ’C h’C ㈨ ⋯ e I ： 0 其中，N表示星 座覆盖全球 所需 的 IJ星总数 ；C 表示卫星制造成本， 估算 公式 为： ，=0．055xWs ，；C h 表 示 星 发 射成 本 ，估算 公式 为 ： c, o = 0．00049x ，×h。 ，h表示轨道高 度(英里)；C 表示卫星保险成本，估 算公式为：Ci =p×( +( )， 【3表示保险费用所占比例，一般取0．2。 综合上述公式 ，日丁得出： = Nx(1+p)×(1+。【+0．00049~hO．43)× ， 空间段维护成本可以用年平均费用 = 一 ／ 来估算，其中Y胁为卫星寿 命。根据上述估算公式，对GlobalStar等3 个星座卫星通信系统的成本估算如表2所示。 表2星座系统空间段成本估算‘ PfoIal(W) 1000 1800 3700 Vva⋯ (Ib) 1OO 18O 370 Wba№， (Ib) 125 225 463 w⋯ (1b) 125 185 327．5 Wa 【e Ob) 7 50 18O w (1b) 714 1280 2681 C。at(百万美元) 39．3 70．4 147．5 C ch(百万美元) 6 4 26．8 97．5 C (百万美元) 9．1 19 4 49 C。。。。 (亿美元) 3O．7 17 5 11-7 C。 (亿美元) 4．1 1．8 O．8 从表2可以看出，随着卫星轨道高度增加，单星的总功率需求增加，单星的质量也 相应的增加，MEO单星总功率需求和卫星重量都是LEO的1．8倍，GEO单星总功率需求 和卫星重量分别是LEO的3．7倍,u3．8倍；但是由于轨道越低覆盖全球所需的卫星数目 增加，因此，LEO星座卫星总成本最高，是MEO卫星总成本的1．8倍，是GEO的2．6倍；由 于轨道越低受地球引力等因素的影响，卫星的寿命越短，在轨系统更新维护的周期就 越短，LEO的年平均费用分别是MEO$1]GEO的2．3倍和5．1倍。 2007．12 卫星与网络 I 57 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com