Đang tải... (xem toàn văn)
Bài nghiên cứu này tập trung tìm hiểu những kiến thức cơ bản nhất về thông tin vệ tinh, những tiêu chí kĩ thuật cơ bản của VINASAT1. Từ đó hiểu được cách thức hoạt động của vệ tinh nói chung và VNASAT 1 nói riêng, thấy ưu việt trong việc truyền tải thông tin, tăng chất lượng dịch vụ hơn so với các công nghệ truyền tải thông tin trước đó. Để có những kế hoạch phù hợp trong việc đưa vệ tinh vào thực tiễn đời sống.
BỘ GIÁO DỤC VÀO ĐÀO TẠO TRƯỜN ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ THÔNG TIN VỆ TINH DỰ ÁN VỆ TINH VIỄN THÔNG VINASAT Họ tên: Cao Văn Đức Email: duccv2@outlook.cm Mobile: 0979751833 HÀ NỘI Tháng 07 năm 2016 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH 1.1 Sơ lược trình phát triển 1.2 Các phần tử thông tin vệ tinh 1.2.1 Vệ tinh Trạm mặt đất 1.2.2 Các quỹ đạo vệ tinh hệ thống thông tin vệ tinh 1.2.3 Các định luật 1.2.4 Các thuật ngữ cho quỹ đạo vệ tinh 10 1.3 Sơ lược cấu tạo vệ tinh 18 1.3.1 Hệ thống anten 18 1.3.2 Hệ thống thông tin viễn thông 19 1.3.3 Hệ thống cung cấp lượng 20 1.3.4 Hệ thống tự động điều chỉnh vị trí ổn định phương vị 20 1.4 Các tổn hao đường truyền 21 1.4.1 Suy hao đường truyền 21 1.4.2 Tổn hao đồng chỉnh anten 21 1.4.3 Suy hao mưa 22 1.4.4 Các yếu tố gây nhiễu 23 1.5 Phân bố tần số cho hệ thống thông tin vệ tinh 24 Chương 26 TỔNG QUAN DỰ ÁN VỆ TINH VIỄN THÔNG VINASAT 26 2.1 Trạm điều khiển mặt đất VINASAT-1 27 2.1.1 Trạm điều khiển Quế Dương 27 2.1.2 Trạm điều khiển Bình Dương 27 2.2 Vệ tinh VINASAT-1 29 2.2.1 Các thông số vệ tinh VINASAT-1 29 2.2.2 Các thông số kỹ thuật vệ tinh VINASAT-1 2.2.3 Các giới hạn khai thác vệ tinh VINASAT-1 2.2.4 Các sơ đồ phân kênh vệ tinh VINASAT-1 2.2.5 Vùng phủ sóng vệ tinh VINASAT-1 2.3 Các loại hình dịch vụ 13 2.4 Quá trình khai thác VINASAT-1 23 2.5 Tương lai VINASAT 26 2.6 Kết luận 27 Page | LỜI MỞ ĐẦU Tính cần thiết đề tài nghiên cứu Thông tin vệ tinh trở thành phương tiện thông tin đặc biệt dần trở nên phổ biến, đâu bắt gặp chảo anten truyền hình hệ thống thông tin toàn cầu Vì vệ tinh phủ sóng vùng rộng lớn, nên phát đáp vệ tinh cho phép nối mạng nhiều trạm mặt đất từ vị trí địa lý xa trái đất Vệ tinh đảm bảo đường truyền thông tin liên tục cho vùng dân cư xa xôi, hẻo lánh mà phương tiện thông tin khác khó đạt đến Bởi em thấy việc tìm hiểu thông tin vệ tinh VINASAT- vệ tinh Việt Nam hay có ý nghĩa thực tiễn Mục đích nghiên cứu khoá luận Bài báo tập trung tìm hiểu kiến thức thông tin vệ tinh, tiêu chí kĩ thuật VINASAT-1 Từ hiểu cách thức hoạt động vệ tinh nói chung VNASAT -1 nói riêng, thấy ưu việt việc truyền tải thông tin, tăng chất lượng dịch vụ so với công nghệ truyền tải thông tin trước Để có kế hoạch phù hợp việc đưa vệ tinh vào thực tiễn đời sống Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu báo cáo vấn đề liên quan tới hệ thống thông tin vệ tinh VINASAT-1 Phạm vi nghiên cứu lĩnh vực thông tin vệ tinh số ứng dụng tương tác khác VINASAT Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu dựa phân tích lý thuyết hệ thống kết hợp với thực tế ứng dụng VINASAT-1 triển khai Nội dung cáo Bố cục báo cáo bao gồm: Mở đầu Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin vệ tinh Chương 2: Vệ tinh VINASAT-1 Page | Kết luận Cuối chún em xin gửi lời cảm ơn tớ cô LÊ THỊ NGỌC HÀ có ý kiến bảo, đóng góp quý báu suốt thời gian chúng em viết báo cáo Mặc dù thực cố gắng, xong thời gian với vốn kiến thức hạn hẹp, đề tài nguồn tài liệu Chắc chắn thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong cô bạn đóng góp thêm Xin chân thành cảm ơn ! Page | Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH 1.1 Sơ lược trình phát triển Năm 1957: Sputnik I, vệ tinh nhân tạo loài người phóng thành công Năm 1960: Thử nghiệm vệ tinh thụ động Echo I, bóng phủ kim loại, hoạt động độ cao 1600 Km, dùng để phản xạ sóng vô tuyến Năm 1962: Tesla I, vệ tinh chuyển tiếp (có phát đáp) hoạt động quỹ đạo elip với độ cao 950÷5650Km, truyền thành công tín hiệu truyền hình Châu Âu Hoa kỳ Năm 1965: Early Bird (Intelsat I), vệ tinh viễn thông thương mại hoạt động quỹ đạo địa tĩnh, đưa vào hoạt động Early Bird nặng 38Kg, có khả chuyển tiếp 240 kênh thoại Và từ đến nay, số lượng vệ tinh viễn thông không ngừng tăng nhanh nay, mạng viễn thông Thế giới khó đảm bảo nhiệm vụ thông tin vệ tinh Thông tin vệ tinh đặc biệt có ưu trường hợp: - Cự ly liên lạc lớn - Liên lạc điểm đến đa điểm phạm vi rộng phạm vi lớn toàn cầu - Liên lạc đến trạm di động phạm vi rộng (tàu viễn dương, máy bay, đoàn thám hiểm…) 1.2 Các phần tử thông tin vệ tinh 1.2.1 Vệ tinh Trạm mặt đất Vệ tinh viễn thông: trạm liên lạc bay quỹ đạo quanh Trái Đất, có khả thu tín hiệu vô tuyến, làm công việc xử lý tín hiệu cần thiết phát lại Trong suốt trình hoạt động, vệ tinh không cần đến lượng để bay, có lượng lượng nhỏ để hiệu chỉnh quỹ đạo cần thiết, lượng dùng cho thiết bị viễn thông cung cấp pin mặt trời kết hợp với ắc-quy dự trữ Trong bay, vệ tinh cần hệ thống tự động xác định vị trí ổn định phương vị để vệ tinh Page | vị trí anten hướng hướng cần thiết để đảm bảo trì thông tin liên lạc thông suốt (a) (b) (d) (c) (e) Hình 1.1 Hình dạng cấu trúc vệ tinh Palaba-B (a): Xếp lại để chuẩn bị phóng lên quỹ đạo (b): Mở để hoạt động quỹ đạo (c): Cấu trúc bên (d): Chuẩn bị xuất xưởng vệ tinh (e): Vệ tinh quỹ đạo Trạm mặt đất trạm liên lạc mặt đất, chịu trách nhiệm liên lạc với vệ tinh để đảm bảo trì luồng thông tin liên lạc, số trạm mặt đất có nhiệm vụ kiểm soát, điều khiển vệ tinh hỗ trợ hệ thống tự ổn định vệ tinh Page | Hình 1.2 Sơ đồ khối trạm mặt đất Luồng tín hiệu hướng từ mặt đất tới vệ tinh gọi luồng lên (Up Link), luồng theo hướng ngược lại, từ vệ tinh xuống mặt đất, gọi luồng xuống (Down Link) Hình 1.3 Chặng chuyển tiếp vô tuyến qua vệ tinh Trong thực thế, luồng Up Link có tần số cao so với luống Down Link, nguyên nhân do: thông tin vệ tinh, khoảng cách vệ tinh trạm mặt đất lớn, môi trường truyền có yếu tố gây suy hao tần số Down Link băng tần cao đòi hỏi phải tăng công suất phát vệ tinh lên nhiều lần, điều dẫn đến tăng kích thước khối lượng vệ tinh, việc làm không khả thi bắn vệ tinh lên Page | quỹ đạo giá thành tỷ lệ với khối lượng Khi Up Link tần số cao dễ dàng điều khiển công suất phát tram mặt đất 1.2.2 Các quỹ đạo vệ tinh hệ thống thông tin vệ tinh Hình 1.4 Các quỹ đạo vệ tinh hệ thống thông tin vệ tinh Tùy thuộc vào độ cao so với mặt đất quỹ đạo vệ tinh hệ thống thông tin vệ tinh chia thành: - HEO (Highly Elpitical Orbit): quỹ đạo elip cao - GSO (Geostationary Orbit) hay GEO (Geostatinary Earth Orbit): quỹ đạo địa tĩnh - MEO (Medium Earth Orbit): quỹ đạo trung Chuyển động vệ tinh quanh Trái Đất bị chi phối chủ yếu quán tính vệ tinh lực hấp dẫn Trái đất tạo thành quỹ đạo định, quỹ đạo vệ tinh chia làm hai loại : Quỹ đạo tầm thấp quỹ đạo tầm trung: có hình elip, độ cao trung bình vào khoảng 250Km đến 1000Km cho tầm thấp 10.000Km đến 14.000Km cho tầm trung bình Đối với loại vệ tinh theo quỹ đạo này, ưu điểm quan trọng cự ly liên lạc ngắn, vị trí biểu kiến nhìn từ điểm cố định mặt đất thay đổi liên tục, điều gây khó khăn cho việc Page | định hướng anten vệ tinh mặt đất trì liên lạc liên tục trực tiếp với vệ tinh (vì có lúc bị khuất sau đường chân trời) Quỹ đạo địa tĩnh: quỹ đạo tròn nằm mặt phẳng với Xích đạo, có độ cao khoảng 36.000 Km so với mặt đất (bán kính quỹ đạo 42.164,2 Km tính từ tâm Trái Đất) Vệ tinh theo quỹ đạo có chu kỳ bay quanh Trái Đất 24 giờ, trùng với thời gian Trái Đất tự quay quanh mình, quỹ đạo gọi quỹ đạo đồng Nếu chiều bay vệ tinh trùng với chiều quay Trái Đất, vận tốc biểu kiến so với điểm Trái Đất 0, nghĩa dường đứng yên quan sát từ mặt đất Các vệ tinh bay quỹ đạo gọi vệ tinh địa tĩnh (Geostationary Earth Orbit) Quỹ đạo gọi vành đai Clark (Clark belt) để ghi nhớ công lao Athur C Clark Các vệ tinh địa tĩnh đảm bảo thông tin liên lạc cách liên tục nên có tầm quan trọng lớn thông tin vệ tinh Với ba vệ tinh địa tĩnh đặt cách quỹ đạo, thực liên lạc đến hầu hết vùng Trái Đất (trừ vùng gần hai cực Trái Đất) cách chuyển tiếp tín hiệu qua hai vệ tinh Nhược điểm phương thức sử dụng vệ tinh địa tĩnh là: - Cự ly liên lạc lớn ( 36.000Km) nên phải sử dụng anten lớn có hướng tính cao, không thuận lợi cho thông tin di động - Chỉ có quỹ đạo địa tĩnh quanh Trái Đất nên số luợng vệ tinh đặt quỹ đạo bị giới hạn Hiện nay, số vùng cho phép khoảng cách tối thiểu hai vệ tinh 2 quỹ đạo (thay 4 trước đây) Để tăng khả sử dụng quỹ đạo địa tĩnh, cần dùng số giải pháp để tăng hiệu suất sử dụng tần số như: - Phân cực sóng trực giao (thẳng quay) - Dùng anten hướng tính mạnh tạo thành búp sóng điểm (spot beam) để tập trung tín hiệu đến nơi cần thiết - Dùng kỹ thuật điều chế phù hợp, kỹ thuật trải phổ,… 1.2.3 Các định luật Page | Định luật Kepler 1: Đường chuyển động vệ tinh xung quanh vật thể sơ cấp hình elip Hình elip có tiêu điểm F1 F2, tâm khối lượng hệ thống hai vật thể gọi tâm Bary chúng nằm hai tiêu điểm Bán trục Elip ký hiệu a bán trục phụ ký hiệu b Độ lệch tâm e xác định sau: (1.1) Độ lệch tâm bán trục hai thống số đê xách định vệ tinh quay quanh trái đất 0