无人机Ku相控阵卫星通信系统技术说明

无人机Ku相控阵卫星通信系统技术说明

概述

无人机卫星通信系统承担着遥控、遥测及任务载荷数据传输等关键任务。该系统通过构建基于卫星通信的机地信息传输链路，确保无人机能够接收地面指挥控制指令，并将遥测数据和侦察图像回传至地面站，供指挥员决策使用，从而提升无人机系统的作战效能。

  机载天线采用相控阵天线，地面采用2.4m抛物面天线，使用大波束高轨卫      星，实现数据的双向传输。

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技术要求

系统主要功能

1. 具备无人机遥控数据的传输能力；

2. 支持遥测数据、侦察图像及任务载荷数据的传输；

3. 能对卫星通信链路设备的工作状态与参数进行监控与控制；

4. 支持多架无人机的任务管理，实现一套地面站同时管理多架无人机；

5. 具备设备自检功能；

6. 机载天线支持卫星参数记忆与加电自动锁定卫星功能；

7. 机载卫星通信终端内置MEMS组合导航模块，可独立完成姿态测量并自主寻星；

8. 终端可接入载机惯导系统，利用其提供的姿态信息实现自主寻星。

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主要性能指标要求

系统性能指标

1. 工作频段：Ku频段

   • • 接收频段：10.7～12.75 GHz

   • • 发射频段：13.75～14.5 GHz

2.  信息传输速率（采用大波束卫星，非高通量卫星）

   • •反向速率（地面至飞机）：≥51.2 Kbps

   • • 前向速率（飞机至地面）：≥4 Mbps

3. 传输误码率：≤1×10⁻⁶

4. 传输延时：单跳 ≤350 ms

机载卫星通信终端技术指标

1.  机载相控阵天线类型：Ku频段

2.  发射EIRP：48.5 dBW（法向）

3. 接收G/T值：9.5 dB/K（法向）

4. 首次对星时间：≤3分钟（含惯导初始化时间）

5. 失锁重捕时间：≤2秒

6.  天线跟踪范围：方位角0°～360°，离轴角0°～60°

7. 供电及功耗：DC 18V～36V供电，峰值功耗 ≤600 W

8. 总重量：≤20 kg

地面卫星通信站技术指标

1. 天线等效口径：2.4 米

2. 功放最大输出功率：25 W

3. 数据接口：2个以太网口，1个光纤接口

4. 展开作业时间：≤30 分钟

5. 撤收作业时间：≤30 分钟

使用环境要求

• • 工作温度：-40℃ 至 +55℃

• • 贮存温度：-45℃ 至 +70℃

• • 低气压适应高度：≥10000 m

电源特性要求

• • 机载终端电源特性应符合 GJB181A-2003《飞机供电特性》规定。

电磁兼容性要求

• • 按照 GJB 151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求和测量》设计，确保系统兼容性。

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电气接口要求

机载卫星通信终端

对外接口包括：

• 2路直流电源接口（分别为天线与调制解调器供电）

• 3路异步RS422接口

• 1路同步RS422接口

• 2路以太网接口

• 1路SD视频接口（可选配置）

地面卫星通信站

对外接口包括：

• 1路交流220V电源接口

• 2路以太网接口

• • 1路光纤接口

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系统组成

卫星通信原理

卫星通信系统是一种利用地球同步轨道通信卫星作为中继节点的远程通信方式，广泛应用于地面通信网络难以覆盖的区域。通信链路由前向链路与反向链路构成：

• • 前向链路：地面站 → 同步卫星 → 机载终端

• • 反向链路：机载终端 → 同步卫星 → 地面站

如下图所示：

机载卫星通信系统信息流

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系统组成

无人机卫星通信系统由机载卫星通信终端与地面卫星通信站两部分组成。

• • 机载终端：包含机载相控阵天线系统、机载调制解调器及配套电缆；

• • 地面站：包括车载静中通天线、车载调制解调器及其他辅助设备。

设备配置表：

序号	设备名称	数量	备注
1	机载卫星通信终端
1.1	机载相控阵天线系统	1套	含相控阵发射与相控阵接收天线
1.2	机载卫通调制解调器	1台
1.3	机载电源单元	1台
2	地面卫星通信站
2.1	车载静中通天线	1套	含控制器、地面功放等
2.2	车载卫通调制解调器	1台	根据飞机数量确定调制解调器数量

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系统特点和优势

1. 1. 小型化、低剖面设计
   采用高增益、轻量化、低剖面相控阵天线，有效降低终端重量与高度，适用于无人机平台安装需求。

2. 2. 集成化、一体化设计
   机载相控阵天线系统、控制器、组合导航设备、射频组件与电源模块高度集成，对外接口简洁（电源+射频），便于系统部署。

3. 3. 快速扫描，适应大机动飞行场景
   相控阵天线波束指向切换时间＜0.5毫秒，显著优于传统机械伺服天线，可满足无人机高速机动、大过载飞行条件下的稳定通信需求。

4. 4. 完全自主知识产权
   系统核心部件（天线系统、控制器、调制解调器）均为公司自主研发，全面掌握软硬件关键技术，具备良好的安全性与可靠性。可根据不同应用场景灵活调整接口协议、安装形式及通信模式。

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