31网络通信与安全NetworkCommunication&Security电子技术与软件工程ElectronicTechnology&SoftwareEngineering1引言卫星通信具有通信覆盖区域大、通信距离远、通信频带宽、机动灵活组网等优势，广泛应用于军事、交通运输、抢险救灾、科考探险、公安等领域。但是目前国内通信卫星大部分为地球静止轨道（GEO）卫星，波束无法覆盖高纬度地区，对于极地科考、远洋舰船等特殊应用场景，存在通信盲区。北斗三号全球卫星导航系统于2020年7月份正式建成开通，系统由3颗地球静止轨道（GEO）卫星、3颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星和24颗中圆轨道（MEO）卫星构成[1]，面向全球提供定位导航授时（RNSS）、全球短报文通信（GSMC）和国际搜救（SAR）三种服务；在中国及周边地区，提供星基增强（SBAS）、地基增强（GAS）、精密单点定位（PPP）和区域短报文通信（RSMC）四种服务。除以上服务以外，IGSO卫星还搭载了高速数据传输和处理等新技术试验载荷[2]，可提供对地通信链路。本文利用北斗三号IGSO卫星的新技术试验载荷，论证了一种基于IGSO卫星的通信方法，并研制了小型化相控阵终端，通过在轨测试，实现了星地双向数据传输，可为高纬度地区用户提供通信保障。2通信流程通信流程包括终端身份认证、终端状态参数回传和终端控制等典型流程，如图1所示。身份认证流程：地面站向卫星周期性发送广播帧，由卫星转发至终端；终端完成卫星信号捕获、同步，在广播帧中获取系统基本状态信息；终端向卫星发送身份认证数据包，卫星转发至地面站；地面站完成终端身份认证，并生成应答信息，发送至卫星；终端接收到应答包，判断身份认证是否成功。终端状态参数回传流程：终端完成身份认证后，向卫星发送终端状态信息数据包，经卫星转发给地面站；地面站接收到终端状态信息，完成协议解析，获取终端状态，并通过卫星发送应答包；终端接收到应答包，判断状态参数回传是否成功。终端控制流程：终端完成身份认证后，地面站通过卫星向终端发送控制指令数据包；终端接收到控制指令帧，完成协议解析，并生成控制指令应答包，通过卫星发送至地面站，判断控制指令发送是否成功。3终端设计3.1终端组成由于IGSO卫星与地面存在相对运动，因此，不管是静止终端，还是移动终端，均要求终端具备实时跟踪卫星的能力。传统的终端采用机械伺服跟踪装置，体积大，结构复杂，可靠性低。而相控阵天线采用电扫方式，通过改变TR芯片的相位控制波束指向，结构简单，可实现轻、薄、小设计，适用于机载、...
