通信技术是信息化的神经网

卫星通信

1996 年，亚特兰大奥林匹克体育场为世人瞩目，第 26 届奥运会开幕式在这里举行。除了体育场上的观众，全球有三十多亿人通过电视屏幕同时观看了开幕式的盛况。人们能在一个事件发生的同时就能立刻看到当时的情景且远在千里之外，这就是卫信通信的功劳。

无线电通信时，信息的传输，是把信号加到高频电磁波上，以高频电磁波为载波，让它载着信号传送出去。就好像一列载货的汽车，把货物运送出去。为了使被载的信号不受到干扰，就要占有一定的频带密度。在载波工作频率的周围，划分出一个频段，好像人们划分地盘，独家经营，他人不得插手。电报的信息比较简单，频带宽度只要几百赫就够了。电话是传输语言信息的，需要占据的频带要宽些，频带宽度在二到四千赫之间。电视就更复杂，

不仅要传输声音，还要传输图象的信息，占据频带更宽，频带宽度大约要十千赫左右。电信发展就经历了中波、短波、超短波、分米波及厘米波等等，实现了微波电缆通信和卫星通信。

1945 年，英国工程师克拉克最先提出用对地同步轨道上的卫星进行通信的设想。1957 年人类第一颗人造地球卫星上天，使克拉克的设想有了实现的可能。1965 年第一颗地球同步卫星“蓝鸟 1 号”发射成功，开创了卫星通信的新纪元。70 年代，通信卫星技术日趋完善。

一个卫星通信系统由通信卫星和地球站组成。通信卫星由星体、天线、转发器、遥测——指令系统、控制系统和电源部分构成。地球站由天线、上行线设备、下行线设备等部分组成。

卫星通信的特点

卫星通信不受海洋、陆地、高山、空中等地理条件限制；组网灵活、迅速；通信容量大、费用省，三颗通信卫星就能覆盖全球，实现全球通信。一颗通信卫星已能达到一万多路电话。

卫星通信采用数字方式后，所传送话路的数量比用模拟方式传送要大得多。由于电话、图象、电视等形式的信息都可以数字化，因此可以采用统一的卫星数字通信网，这样不仅能大大改善传输的质量，而且可降低网路的建设费用，并且使通信效率大大提高。

现代科学技术的发展，使通信技术与空间技术的联系日益紧密，这在卫星通信、电视转播、电信、无线电导航、气象观测、矿产资源勘探、航天实验、军事侦察等方面都已反映出来。卫星通信应用十分广泛。

1991 年的海湾战争，是首次全面应用卫星通信技术的一场大规模战争。在这场战争中，有六十多颗军用通信卫星和二十多颗民用卫星用于情报收集、通信、导航、后勤管理和气象预报。在这场陆地、海上、空中展开的现代立体化战争中，地面、海洋、空中和卫星的通信线路交织成一个立体化的通信网。

在这场战争中，战场的地面情况，通过军用通信卫星转发到美国本土的指挥系统。这些信息经过处理后，再通过通信卫星传送到位于沙特阿拉伯的多国部队指挥部，整个过程只需要九秒钟。多国部队指挥部再在计算中心用计算机决策，根据敌我的状况、武器装备的情况及气候地形状况发出相应的命令，同时对后勤管理作出周密的安排。由于多国部队拥有性能优越的通信设备，根据战场风云变化迅速发出切合时宜的命令，从而在战场上取得主动权，避免了不必要的损失，最终获胜。

在海湾战争期间，美国有线电视新闻网昼夜不停地进行全天的战事现场报道。观众在远离战场的电视屏幕上看到导弹飞啸而过的场面，海湾战争成为人类有史以来拥有最多“目击者”的一场大规模战争。

通信卫星可以用来传送卫星云图，这不仅为气象预报提供方便，还在救灾监测等方面起了重要作用。

从 1985 年起，国家卫星气象中心开始研究用气象卫星资料来监测森林或草原的火情。在经过彩色合成处理所得到的云图上，明火呈亮红色，过火区为暗红色，烟雾则呈淡蓝色飘带状。当林区出现火灾时，就会在云图上一目了然地反映出来，从而可使火灾确切位置、灾区面积和蔓延趋势，迅速、准确地定出来。

1987 年卫星气象中心对大兴安岭森林火灾的监测就是成功的一个例

子。在 5 月 6 日大兴安岭林区发现火情，第二天火势开始蔓延，这给救灾指挥、调度工作带来很大困难。5 月 8 日，国家卫星气象中心对卫星云图等气象卫星资料进行分析，迅速画出火情图，使着火地点、灾区范围及火情蔓延趋势都一览无遗地反映出来，成为扑火指挥部进行决策的重要依据，为尽快扑灭火灾，或迅速控制火势、减轻灾情作出了贡献。

卫星通信在救险中也发挥着重要作用。如在 1992 年 4 月 7 日深夜，巴解组织执委会主席阿拉法特的座机从苏丹飞往巴解组织设在利比亚沙漠地区的一个营地，途中因遭遇强烈的沙暴，与地面飞行控制部门的无线电联系中断。这一事件引起国际各方面人士的关注。美国启用全球搜索救援系统卫星对阿拉法特的座机进行搜寻，在阿拉法特座机失踪 15 小时后，美国的卫星确定了这架飞机的位置，发现阿拉法特及随行人员和飞机均安然无恙。

的确，通信卫星使人类通信联络进入一个崭新的阶段，使广阔无边的地球成为一个人人都可随时联络的“小村落”。

全球定位系统

美国国防部在 1973 年 12 月，制订了一项“导航星”全球定位系统的军用导航卫星计划。它原来的目标是建立一个供美国各军种统一使用的全球军用导航卫星系统，现在这个全球定位系统（英文缩写为 GPS）已经成为在全球范围内全天候地为军民各界用户连续高速提供高精度的位置和时间等方面信息的系统，成为国际上进行导航定位、军事活动、交通管理、大地测量及精密授时等方面活动的强有力工具。

中国远洋运输公司、其他航运部门及一些港口已利用 GPS 为航行中的船舶确定高精度的船位、航向、航速以及时间基准，并进一步利用计算机开发GPS 的各种导航功能。

实际使用结果表明，从定位精度来看，他们所用的十几种型号的 GPS 接收机都能提供误差不超过 18.3 米的船位，实现 24 小时连续定位，船位更新周期为一秒，航向指示在船舶电罗盘经过的航迹记录仪所绘制的误差曲线之内。GPS 的导航功能是以往任何一种导航仪器都不具备的。由于 GPS 采用无源工作方式，用户可以在全球范围内无限多。

目前，GPS 接收机的生产厂家主要在美国。美国公司研制的“麦哲伦—

—5000”手提式全球定位仪，它的重量不到一千克，只要使用六节五号电池就可以工作六小时。

人手里拿着这种定位仪，可以随时确定自己的方位。这种仪器是一种多频道的无线电接收器，它通过对从四个导航人造卫星发来的信号进行分析、处理，就能在定位仪的液晶显示屏上向使用者显示所在地的方位：经度、纬度和高度。使用者方位的改变也能在显示屏上反映出来。

这种定位仪还有存贮装置，使用者可以把出发地及行程中 100 个地点的方位存入，定位仪就能把使用者的行踪记录下来。在使用者返回途中，仪器还能显示返回路线。定位仪还能向使用者提供行驶速度、已走过的路及还要花多少时间才能到达目的地等方面的信息。它将给海上导航定位注入新的生命力，促进人类的海洋开发工作。

GPS 在军事上的应用也十分广泛，这也符合当初美国国防部的设计思想。它除了能为飞机、舰艇、潜艇、导弹、卫星、航天飞机等导航和定位外，还能为地面的部队和军用车辆导航定位。它能随时为飞机确定经纬度、飞行高度及航道；洲际导弹可用它来进行制导，以提高目标的命中率。武器的发

射、航空侦察、航空摄影制图、遥控飞机的飞行、布雷扫雷、遇险人员的搜索营救等凡是涉及精确定位的军事活动，GPS 都能大显身手。

如在 1991 年的海湾战争中，GPS 除了在帮助美国空军导航方面发挥了巨大的作用外；利用 GPS，陆军和海军人员只要手里拿一个手持电话那样大的袖珍 GPS 地面接收机，就可以精确地确定部队所在的地理位置，误差不到 15 米，甚至可以小于三米，有了 GPS 定位，士兵在陌生的环境中也不会迷失方向。

GPS 与惯性导航组合成导航系统，导航精度比纯惯性导航高出许多。组合惯性导航系统在很多国家已投入使用，效果非常好。

在农业方面，GPS 定位技术能使农场实现精耕细作。由于农田在土壤构成、肥力状况、作物长势等方面的差异，对种子、化肥、除草剂和杀虫剂的施放量应提出不同的要求。但目前同一地区面积相同的农田，使用数量相同的种子和农用化学品，于是导致用量过高而造成浪费。

美国农业部设在衣阿华州艾姆斯的一个土壤耕作实验室，提出了一项“利用卫星定位技术来选定农业生产综合计划”的方案。在一片 160 公顷的农田

里，种植大豆、玉米、燕麦。美国农学家用有关仪器每隔 12 米采集一组与土壤性能有关的数据，然后把这些数据存入在农田上工作的拖拉机所配备的计算机中。拖拉机还安装有 GPS 接收机，农场管理员利用此接收机接收卫星定位信号来确定在农田操作的拖拉机所在位置，并调阅预先存入计算机中这一位置土壤的有关数据，从而提出相应的生产计划。这样就可以合理地分配种子和化学药品在不同情况的农田里，提高工作效率，节约原料。

1992 年在北京，利用 GPS 定位技术高精度、高效益地完成了“建国门—

—八王坟”段地铁工程的地质勘探任务，为这段地铁线路的及时开工创造了条件。

GPS 在大地测量中的应用，使大地测量更快、更准确，节约了大量的人力和物力。

甚小口径卫星通信系统

在信息时代，人们对通信的要求越来越高。由甚小口径卫星终端站（VSAT 为其英文缩写）构成的甚小口径卫星通信系统就是一种适应这种要求的行之有效的通信系统。

VSAT 技术是 70 年代末、80 年代初开始发展起来的一种通信新技术。VSAT 卫星通信系统的发展，被认为是 80 年代通信卫星领域中一项最有意义的成就，将对今后通信的发展起巨大的推动作用。VSAT 的通信天线口径小，只要

1.2 米到 1.8 米即可。它的设备体积小，结构紧凑，户外单元与户内单元用一根同轴电缆相连，距离可达 80 米。它的天线能直接安装在建筑物顶部及其附近，架设方便迅速，只要两天的时间，就可以开通一个小站。

VSAT 系统的可靠性高，抗干扰性强、保密性好、投资低。它通过通信卫星来满足用户对数据、语音、图象进行高速传输的需要。由于利用卫星通信，因此通信业务不受地形、地面建筑物的影响，它非常适合用其他方式难以实现通信的海岛、山区、沙漠及边远地区。

全世界已建成十多万个 VSAT 终端站。国内北京电信局已开始提供 VSAT 业务。从 1993 年 5 月起，上海证券交易所将发送的股市行情和各种市场信息，通过亚洲一号卫星，使各地证券交易中心实现电脑系统联网。通过卫星传送的数据图象清晰，时差不超过 0.5 秒，使异地股民不会因为“时间差”的关

系而抱怨吃亏了。

军事上大显神威的卫星通信

军事情报是现代战争的关键之一，没有准确及时的情报，就很难在战争中获胜，特别在信息时代更是如此。

美国每年要投资 50 亿美元来设计、检测、制造、发射和操作间谍卫星，

连同地球站的维护费及各种航天器的飞行费用，全部经费每年大约为 500 亿美元。

其他国家，为了增强本国的军事实力，也陆续加强了对军用通信卫星的研制。法国在 1994 年发射了第一颗“太阳神卫星”，这样法国将拥有自主的空间军事侦察能力。

军用通信卫星使指挥部的军官在任何时刻都能同所辖部队通话联系，无论部队驻扎在什么地方，并且通信信号保密性很强。利用卫星系统，就能在任何地方、任何时刻精确测定出敌方坦克的位置，还能搜索到敌方导弹发射时产生的红外线，准确测定导弹发射架的位置，从而设法摧毁它。

通信卫星还可用于战地救护。海湾战争期间，美军驻在沙特阿拉伯战地医院的医生，为了抢救 65 名伤病员，他们把这些伤病员的计算机体层摄影图象，先用几分钟时间作数字化的处理，再通过卫星传送到澳大利亚的地球站，然后通过电话线路转发到美国得克萨斯州的陆军医疗中心，经专家会诊，再把诊断结论及治疗方案反馈回沙特阿拉伯的战地医院，使伤病员得到及时的、高水平的治疗。