Phối hợp tần số và tính toán can nhiễu cho vệ tinh quan sát trái đất

lị
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỦ - THƠNG TIN

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đe tài:

PHĨI HỢP TÀN SỐ VÀ TÍNH TỐN CAN NHIỄU CHO
VỆ TINH QUAN SÁT TRÁI ĐẤT

Giảng viên hưóng dẫn
Sinh viên thực hiện
Lớp
Khóa
Hệ

T.S DẠNG ĐÌNH TRANG
NGUÝẺN ANH THÁI
K16B
2013-2017
ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Hà Nội,tháng 05/2017


LỜI CẢM ƠN

Em xin được cảm ơn các anh chị tại TRUNG TÂM ĐIÈU HÀNH VIỀN

THÔNG BẢC NINH đã giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án.Em cùng xin được
gửi những lời cám ơn chân thành và sâu sac nhất đến các thầy Dặng Đình Trang đã

tận tình hướngdẫn và chi bào thật chi tiết đế em có thế hoàn thành đồ án này.
Nhận được sự hướng dẫn cùa quý thay và quý anh chị, em dã co gang vận

dụng các kiến thức đã học để hoàn thành đồ án. nhưng vì thời gian và kiến thức

cịnhạn chế do đó sẽ khơng tránh khỏi những sai sót. Em mong nhận được sự góp ý
từq thầy cơ và các bạn đề em có thế hồn thiện hơn. Lời cuối cùng em xin được

gữilời chúc sức khóe tới quý thầy và anh chị. Em xin chân thành câm ơn!

Hà Nội, ngày
Sinh viên

y|iư vịện yịện Đạị học yQ.

Nộ ị

tháng

năm


LỜI NÓI ĐẦU
Trong những thập kỳ qua cùng với sự phát triển cùa khoa học, cơng nghệ thì

ngành viễn thơng đã có nhùng phát triển vượt bậc, đáp ứng nhu cầu trao đồi thơng
tin trên tồn cầu. Chúng ta đang sống trong ký nguyên cùa sự bùng nổ thông tin,

việc trao đổi thông tin diễn ra khắp mọi nơi trên thế giới với u cầu nhanh chóng

và chính xác. Đối với thông tin quốc tế, thông tin vệ tinh đã cung cấp những đường
thơng tin dung lượng lớn và chính xác, khơng những thế thơng tin vệ tinh cịn thề
hiện tính ưu việt cùa nó về mặt kinh tế.

Trong đồ án tốt nghiệp này em tập trung tìm hiểu về vệ tinh quan sát trái đất,

thú tục đăng ký tan số quỹ đạo cũng như tính tốn can nhiễu cho loại hình vệ tinh

này. Đây là một loại vệ tinh đóng vai trị quan trọng trong việc dự đốn các hiện
tượng thiên nhiên, cành báo thiên tai... dựa vào đó có thê đưa ra các biện pháp

phịng tránh nham giám thiếu một cách tối đa thiệt hại về mọi mặt.

Thư viện Viện Đại học Mờ Hà Nội


TĨM TẮT ĐỊ ÁN
Đồ án tốt nghiệp của em gồm 3 chương:
CHƯƠNG 1: VỆ TINH QUAN SÁT TRÁI DÁT

Chương này tập trung tìm hiếu về các đặc điếm quỹ đạo cùa vệ tinh phi địa tĩnh vệ
tinh quan sát trái đất, hoạt động của vệ tinh quan sát trái đất, giới thiệu khái quát về
các dự án vệ tinh quan sát trái đất cúa Việt Nam

CHƯƠNG 2: THỦ TỤC DĂNG KÝ VÀ PHỐI Hộp TẦN SỚ CHO VỆ TINH

QUAN SÁT TRÁI ĐẤT

Trong chương này em tập trung tìm hiếu về các thú tục đế đăng kí. phối hợp tan số

cho vệ tinh quan sát trái đất theo quy định cùa Liên minh Viền Thơng quốc tế ITU.
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CAN NHIẺU CHO VỆ TINH QUAN SÁT TRÁI ĐÁT

Dây là chương trọng tâm của đồ án. Nội dung cùa chương nêu ra các trường hợp

xảy ra can nhiễu đối với vệ tinh quan sát trái đất trong hăng tần X( 80258400MHz), phân tích tính tốn và tìm rạ mức ngượng giới hạn cho các trường hợp

đó. Vận dụng lý thuyết đế tính tốn can nhiễu cho vệ tinh quan sát trái đất cúa Việt
Nam.


SUMMARY
My graduation project includes 3 chapters:
CHAPTER 1: EARTH OBSERVATION SATELLITE (EOS).
In this chapter, I research about characteristic of EESS and EOS. After that I

introduced about VietNam’s EOS.
CHAPTER 2: PROCEDURE FOR REGISTRATION AND CO-ORDINATIONOF

EARTH OBSERVATION SATELLITE.
In this chapter, I research about the procedurefor registering, co-ordinating

frequency for EOS compliance with ITU regulations.

CHAPTER 3: INTERFERENCE COMPABILITY OF EOS.

This is the most important chapter in my project. In this chapter, I analysed the

interference between EOS and other services in X band (8025-8400 MHz).Base on

that analysis above, the compability interference for VietNam’s EOS was calculate

Thư viện Viện Đại học Mớ Hà Nội


MỤC LỤC

CHƯƠNG l.GIÓI THIỆU VỆ TINH QUAN SÁT TRÁI ĐÁT VNREDSat-1 và

LOTUSat........................................................................................................................ 1
Quỹ đạo vệ tinh.............................................................................................. 1

1.1.

7.7.7 Hình dạng quỹ đạo của các vệ tinh trong khơng gian........................................ 1
ì. 1.2 Các quỹ đạo vệ tinh quan trọng....................................................................... 2

1.2 Vệ tinh quan sát trái đất (EOS).......................................................................... 4
7.2.7

Khái niệm vệ tinh quan sát trái đát (EOS)................................................... 4

1.2.2

Hoạt động cùa vệ tinh quan sát trái đất (EOS)............................................ 5

1.2.3

Tình hình phát triển vệ tinh quan sút trái đất trên thế giới........................... 7

1.3

Các vệ tinh quan sát trái đất của Việt Nam....................................................8

Viện Đại. hoc. Mơ Hà .Nôi.................... 8

1.3.1

Vệ tinh

1.3.2

. Vệ tinh viễn thám radar LOTUSat................................................................. 15

1.4

Kết luận chương........................................................................................... 18

CHƯƠNG 2.THỦ TỤC ĐĂNG KÝ VÀ PHỐI HỢP TÀN SỐ CHO VỆ TINH
VNREDSat-1

2.1

...........................................................................................................19

Liên minh viền thông quốc te 1TU............................................................... 19

2.1.1

Tong quan về 1TU........................................................................................... 19

2.1.2

Mơ hình tổ chức cùa 1TU............................................................................... 19

2.1.3

Nhiệm vụ cùa 1TU.................................................................................... 20

2.2ITUR................................................................................................................ 21

2.2.1

Cấu trúc cùa 1TV-R...................................................................................21

2.2.2

Nhiệm vụ cùa 1TU-R................................................................................. 21

2.3

Băng tần hoạt động cho vệ tinh quan sát trái đất........................................ 22


2.3.1

Quy hoạch tần số....................................................................................... 22

2.3.2

Các nghiệp vụ vệ tinh............................................................................... 25

2.3.3

Nghiệp vụ vệ tinh thăin dò trái đất qua vệ tinh EESS................................ 26

2.4

Các quy định cùa thể lệ vô tuyến điện ITU đối với nghiệp vụ EESS....... 28

2.4. ì Thú tục đáng ký quỹ đạo và phối hợp tần số cho vệ tinh phi địa tĩnh.............. 29

2.4.2 Quá trình phối hợp tần số cùa VNREDSat-1.................................................. 30

2.5 Ket luận chương:.............................................................................................. 33
CHƯƠNG 3.TÍNH TOÁN CAN NHIÊU CHO VỆ TINH QUAN SÁT TRÁI ĐÁT .

...................................................................................................................................... 34

3.1

Các trường hợp can nhiễu.............................................................................34

3.1.1

Can nhiễu giữa vệ tinh EOS và nghiệp vụ cố định (vi ha, di dộng).............. 34

3.1.2

Can nhiễu giữa vệ tinh EOS và vệ tinh địa tĩnh GSO................................. 39

3.1.3 Can nhiễu giữa vệ tinh EOS với nhau........................................................46
3.2 Can nhiễu đoi v^i vh'inh quần sftrli ta^ÙÌỄlÌÌẲT-ì........................ 50

3.3

. Các biện pháp hạn chế can nhiễu cho vệ tinh EOS................................... 54

3.4

Ket luận chương........................................................................................... 56

KÉT LUẬN................................................................................................................. 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................55


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1-1: Minh họa định luật Kepler I....................................................................... I
Hình 1-2: Các dạng quỹ đạo trịn................................................................................ 2
Hình 1-3: Minh họa quỹ đạo mặt trời.......................................................................... 4
Hình 1-4: Hình ảnh vệ tinh NOAA-15 của Mỹ trên quỹ đạo [4]...............................8

Hình 1-5: Q trình chuẩn bị phóng VNREDSat-1 (ănh internet)............................ 9

Hình 1-6: Ảnh chụp khu vực sông Hồng gửi về từ VNREDSat-l(ảnh STI-VAST) 10
Hình 1-7: cấu trúc dự án VNREDSat-1 (ánh STI-VAST)...................................... 11
Hình 1-8: VNREDSat-1 cùng các bộ phận (ành STI-VAST)................................... 12
Hình 1-9: Minh họa tồng quát nền táng ASTROSat-lOO (ánh ST1-VAST)............ 13

Hình 1-10: Quy trình đưa vệ tinh LOTUSat vào sử dụng........................................ 18
Hình 2-1: Sơ đồ phân chia thế giới theo ITU............................................................ 23
Hình 2-2: Khu vự^ự.yiên.Viên Đại

học Mở Ha.Noi...................24

Hình 2-3: Khu vực 2................................................................................................... 24
Hình 2-4: Khu vực 3................................................................................................... 25
Hình 2-5: Danh sách các nước có vệ tinh bị ảnh hường bởi VNREDSat-1............. 32
Hình 3-1: Mơ hình can nhiễu giữa đài trái đất và EOS............................................. 35
Hình 3-2: Mơ hình can nhiễu giữa 2 trạm vệ tinh EOS và GSO.............................. 39
Hình 3-3: Minh họa quỹ đạo quay và vị trí tương đối giữaEOS và GSO[12J..........40

Hình 3-4: Minh họa tính tốn cho trường hợp xấu nhất............................................ 41
Hình 3-5: Mơ hình can nhiễu giữa 2 vệ tinh EOS.....................................................47
Hình 3-6: Mơ hình nhiều minh họa cho trường hợp xấu nhất...................................48
Hình 3-7: Kết q tính tốn ngưỡng nhiều................................................................ 53
Hình 3-8: Kết quả mơ phóng tính tốn I(t)/N............................................................ 54

iii


DANH SÁCH BẢNG BIẾU
Báng I -1: Sự khác biệt giữa vệ tinh GSO và EOS...................................................... 5
Bang 1-2: Thông số của VNREDSat-l[5J.................................................................. 14
Bãng 1-3: Yêu cầu kỹ thuật đối với LOTUSat........................................................... 16
Băng 1 -4: Yêu cầu đối với hệ thống SAR cúa LOTUSat..........................................17
Bãng 2-1: Phân bổ cho các nghiệp vụ cho băng tần 8025-8400 MHz...................... 28
Bàng 3-1: Mức giới hạn PFD theo quy đinh của ITU[ 12]........................................ 37
Bảng 3-2: Thông số cúa 1 trạm phát mạng mặt đất trong thực tế| 12]...................... 37

Bãng 3-3: Giá trị ngưỡng suy hao có thố vượt quá trong p=0.025%t [12]...............38
Bâng 3-4: Khoảng cách tối thiểu giữa trạm phát mặt đất và trạm thu EOS đế không
gây can nhiều [12]....................................................................................................... 38
Báng 3-5: Đặc điểm thông số kỹ thuật của SPOT 1/2/3/4(12]................................. 42
Bảng 3-6: Giá trị C7I thực tế cud vệ^tinh SPOTỊỈ^lM-ơ-M-à-NỘÌ......................... 43
Bàng 3-7: Bàng giá trị p và Pi[12].............................................................................. 44
Bàng 3-8: Mơ hình can nhiều từ vệ tinh EOS tới trạm mặt đất cùa GSO [12]........ 45
Bảng 3-9: Khoảng cách tối thiểu đế không bị can nhiễu giữa vệ tinh EOS tới mạng
mặt đất GSO [12]....................................................................................................... 46

Bâng 3-10: Mức ngưỡng can nhiễu giữa 2 vệ tinh EOS [13] (theo ITU R)............. 50
Báng 3-11: Thông số trạm không gian của 2 vệ tinh............................................... 51
Bâng 3-12: Thông số trạm mặt đất cùa 2 vệ tinh...................................................... 51

IV


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
API
IFRC
CR
LEO
EESS

EIRP

EOS
EPS
FSL

GSO
HEO
ITU

Tiếng Anh
Advance Publication
Information
International Frequency
Information Cirrcular
Coordination Request
Low Earth Orbit
Earth exploration Satellite
Service
Equivalent Isotropic Radiated
Power
Earth Observation Satellites
Electric Power Subsystem
Free Space Loss
Geostationary Orbit
Highly Eliptical Orbit
International Telecommunication
Union

ITUT

MEO
MOST

NGSO
PFD

PL
SAR
sso
STI
TM/TC
VAST

Thông tư về thông tin tẩn số
quốc tế
Bộ hồ sơ yêu cầu phối hợp
Quỳ đạo tầm thấp
Nghiệp vụ vệ tinh thăm dị trái
đất
Cơng suất bức xạ đẳng hướng
tương đương
Vệ tinh quan sát trái đất
Hệ thồng cung cấp điện
Suy hao trong không gian tự do
Quỹ đạo địa tĩnh
Quỳ đạo elip tam cao
Liên Minh Viễn Thông Quốc Te
lĩnh vực pháHyiên - thuộc ITU

ITUD
ITUR

Tiếng Việt
Bộ hồ sơ sơ bộ

International Telecommunication

Union -Radiocommunications
sector
International Telecommunication
Union - Telecommunication
Standardization Sector
Medium Earth Orbit
Ministry of Science and
Technology
Non Geostationary Orbit
Power flux density
Polarization
Synthetic Aperture Radar
Sun Synchronous Orbit
Space Technology Institute
Telemetry, Tracking &
Command
VietNam Academy of Science
and Technonogy

lĩnh vực thông tin vô tuyến thuộc ITU
lĩnh vực Tiêu chuẩn viền thông thuộc ITU

Quỳ đạo tẩm trung
Bộ Khoa Học và Công Nghệ
Quỳ đạo phi địa tĩnh
Mật độ thông lượng công suất
Hệ số phân cực
khâu độ tông hợp cùa Radar
Quỹ đạo đồng bộ mặt trời
Viện Công Nghệ Vũ Trụ

Theo dõi từ xa và điều khiển

Viện Hàn Lâm Khoa Học và
Công Nghệ Việt Nam


VNREDSat

WRC

Vietnam Natural Resources
Environment & Diaster monitoring Satellite
World Radiocommunication
Conferences

Vệ tinh giám sát thám họa và
môi trường, tài nguyên thiên
nhiên Việt Nam
Hội nghị thông tin vô tuyến thế
giới

Thư viện Viện Đại học Mờ Hà Nội

vi


PHÀN MỞ ĐÀU
Đồ án tốt nghiệp chú yếu tập trung vào khai thác, tìm hiểu và giải quyết các

van đề sau:

• Tìm hiếu, nghiên cứu về vệ tinh quan sát trái đất. về cấu tạo hình dạng, quỹ
đạo cũng như phương thức hoạt động của loại vệ tinh này.

• Thú tục đế đăng ký tan số cho vệ tinh quan sát trái đất EOS, quá trình phối
hợp tần số để phóng vệ tinh này.

• Các trường họp can nhiều giữa vệ tinh quan sát trái đất và các nghiệp vụ

khác.
Trong giới hạn phạm vi cùa đồ án là tập trung tính tốn can nhiễu giữa vệ
tinh VNREDSat-1 của Việt Nam và một vệ tinh EOS khác trong băng tần X(8()25-

8400)MHz.

Thư viện Viện Đại học Mớ Hà Nội

vii


Đồ án tốt nghiệp

Tháng 6/2017

CHƯƠNG l.GIỚI THIỆƯ VỆ TINH QƯAN SÁT TRÁI ĐÁT
VNREDSat-1 và LOTUSat.
1.1 . Quỹ dạo vệ tinh
1.1.1 Hình dạng quỹ dạo của các vệ tinh trong khơng gian

Quỹ đạo cùa vệ tinh là hành trình của vệ tinh trong khơng gian mà trong đó

vệ tinh được cân bằng bới hai lực đối nhau đó là lực hấp dẫn cũa trái đất và lực ly
tâm hình thành do độ cong của hành trình vệ tinh. Quỹ đạo của vệ tinh nam trên một
mặt phẳng có hình trịn hoặc elip.[ 1 ]

Theo định luật Kcplcr thứ nhất: Tâm của trái đất nam ớ một trong hai tiêu
điểm của quỹ đạo elip. Điểm xa nhất cùa quỹ đạo so với trái đất nằm ớ phía tiêu

điếm thứ 2, được gọi là viền điếm (aprogcc) còn diem gần nhất dược gọi là cận
điểm (perigee).

Hình 1-1: Minh họa định luật Keplcr ỉ

SVTH: NGUYỄN ANH THÁI - K16

Page 1


Đồ án tốt nghiệp

Tháng 6/2017

Hệ số cllip e được xác định bời tỳ số giữa khoáng cách hai tiêu cự 2c và trục
lớn của ellip 2a. Neu độ cao cùa apogee bàng ha và độ cao của perigee là hp thì hệ
số elip được xác định bời:

e = ~r—.
+ h,

(1.1)

Khi e = 0, ellip biến thành đường tròn và quỹ đạo vệ tinh sẽ là quỹ đạo tròn.
Các quỹ đạo vệ tinh được phân chia thành các loại:

•
•

Quỹ đạo cực: Khi mặt phăng quỹ đạo chứa trục quay cùa trái đất.
Quỹ đạo nghiêng: Khi mặt phắng quỹ đạo không chứa trục quay cùa trái

đất và cũng khơng vng góc với trục dó.

•

Quỹ đạo xích đạo: Khi mặt phắng quỹ đạo trùng với mặt phăng xích đạo
của trái đất.

Hình 1-2: Các dạng quỹ đạo tròn

1.1.2 Các quỹ đạo vệ tinh quan trọng

Điểm khác biệt giữa các vệ tinh nhân tạo khi vận hành xung quanh trái đất là
căn cứ vào khoáng cách giữa quỹ đạo cùa chúng so với mặt đất. Như vậy có the
chia làm ba loại:

• Quỹ đạo tầm thấp-LEO: Low Earth Orbit (nhò hơn 2.000km)
SVTH: NGUYỄN ANH THÁI - K16

Page 2

Đồ án tốt nghiệp

Tháng 6/2017

• Quỹ đạo tầm trung-MEO: Medium Earth Orbit (2.000 - 36.000 km)
• Quỳ đạo elip tầm xa-HEO: Highly Eliptical Orbit (trên 36.0(X)km)
Trong các loại trên có hai loại quỹ đạo vơ cùng quan trọng đó là quỹ đạo địa
tình ở trái đất và quỹ đạo đồng bộ mặt trời.

Quỹ đạo địa tĩnh (GSO: Geostationary Orbit) là dạng quỳ đạo mà bất kỳ

điểm nào trên mặt phẳng xích đạo đều quay trịn xung quanh Trái Đất theo cùng
một hướng và với cùng một chu kỳ (vận tốc góc) giống như sự tự quay cũa Trái
Đất. Quỹ đạo này là trường hợp đặc biệt của quỳ dạo địa dồng bộ, chu kỳ quỹ đạo là
23 giờ 56 phút 4,1 giây. Chu kỳ thời gian đó cịn gọi là một ngày thiên văn. Dạng

cúa quỹ đạo địa tĩnh là trịn, nằm trên mặt phẳng xích đạo và có độ cao 35.786 km
so với mặt đất. Quỹ đạo địa tĩnh là quỹ đạo dược những người khai thác hoạt động

vệ tinh nhân tạo ưa thích (bao gồm các vệ tinh viền thơng và truyền hình).Các vệ
tinh có quỹ đạo và đặc điếm khác với vệ tinh địa tĩnh đều được gọi là quỹ đạo vệ

tinh phi địa tĩnh (NGSO: Non Geostationary Orhit).
Quỳ đạo đồng bộ mặt trời (SSO: Sun Synchronous Orbit)(Đây cũng là một
loại quỹ đạo phi địa tình) là quỳ đạo mà-mặt phăng-quỹ đạo vệ tinh thông qua cực

bắc nam trái đất. mỗi ngày chuyển về hướng đông một góc 0.9856 độ, góc này đúng

bang góc trái đất quay quanh mặt trời chuyến về hướng đông mỗi ngày. Độ cao quỹ

đạo từ 600 - 1000km. Mồi ngày vệ tinh đi qua cùng một nơi trong cùng một thời
điểm, do dó có thể quan sát được trình tự biến dối liên tục cùa vùng đó. [2J.

SVTH: NGUYỀN ANH THÁI - K16

Page 3


Đồ án tốt nghiệp

Tháng 6/2017

1.2 Vệ tinh quan sát trái đất (EOS)
1.2.1 Khái niệm vệ tinh quan sát trái dất (EOS)

Vệ tinh quan sát trái đất (EOS: Earth Observation Satellites) là một loại vệ
tinh phi địa tĩnh (NGSO)là các.vệ tinh đư
đặc biệtcho việc quan sát trái

dấl từ quỹ đạo tương tự như các vệ tinh do thám nhưng lại dược sừ dụng vào các

mục đích phi quân sự như là giám sát mơi trường, khí tượng thủy văn, lập bàn

đồ...vv,
Hầu hết các vệ tinh quan sát trái đất đều chuyền động với quỹ đạo đồng bộ
mặt trời (SSO) đều mang theo các dụng cụ cần được vận hành ờ độ cao tương đối
thấp cờ 600 km. Đe có được vùng phú sóng gần như là tồn cầu với một quỹ đạo
thấp như thế càn phái có một quỹ đạo cực hoặc là quỹ đạo đồng bộ mặt trời. Một

quỹ đạo thấp sẽ có quỹ đạo khống 100 phút trong khi trái đất sẽ tự quay quanh trục

của nó với độ lệch 25 độ sau hai quỹ đạo liên tiếp, và kết quá đã quan sát được trái

đất dịch chuyển 25 kinh độ theo hướng tây.[4|

•

So sánh vệ tinh quan sát trái đất và vệ tinh quỳ đạo địa tĩnh

SVTH: NGUYỀN ANH THÁI - K16

Page 4


Đồ án tốt nghiệp

Tháng 6/2017
Vệ tinh địa tĩnh

Vệ tinh quan sát trái

đất
Quỳ đạo

- Quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh

- Quỳ đạo vệ tinh quan

là quỹ đạo tròn, chuyến

sát trái đất là quỹ đạo

động tương đối so với trái

hình elip đồng bộ mặt

đất: bất kỳ điểm nào trên

trời: chuyển động

mặt phăng xích đạo đều

tương đối với mặt trời

quay xung quanh trái đất

(một loại quỹ đạo phi

tương tự sự tự quay quanh

địa tĩnh)

trục cúa trái đất

Độ cao so với

Vệ tinh dịa tĩnh thường ờ

Vệ tinh quan sát trái

bề mặt trái đất

độ cao rất lớn so với bề

đất thường cách mặt

mặt trái dất 35.786 km

đất chióOO-lOOOkm

Băng tần

Băng Ku. Băng c

Chức năng

-('ung cấp các đường

băng s, X
ữ Quán sát trái đất theo

truyền vệ tinh; mờ rộng các dõi các hiện tượng
dịch vụ như là dịch vụ

thiên nhiên, thời tiết

thoại, truyền hình,

Internet...

Báng 1-1: Sự khác biệt giữa vệ tinh GSO và EOS

1.2.2 Hoạt động của vệ tinh quan sát trái đất (EOS)
Hình ảnh quan sát được bang các vệ tinh quan sát trái đất cho ta một cái nhìn

tống thể và chính xác về các hiện tượng thiên nhiên có the sẽ xáy ra trên trái đất.
Một hình ảnh vệ tinh duy nhất có khá năng cho thấy sự ơ nhiễm khơng khí trên cả
một lục địa. giúp chúng ta có thổ dự đốn được thiệt hại của một trận động đất. cháy

rừng, hay có thế dự đoán đường đi cùa một cơn bão cách xa 500 km trước 7 ngày.
Quan sát trái đất cho ta những cái nhìn về cả mặt khơng gian và thời gian. Cãm biến

SVTH: NGUYỀN ANH THÁI - K16

Page 5


Đồ án tốt nghiệp

Tháng 6/2017

không gian dựa trên tập hợp các dừ liệu tù' các trang web trên (oàn thế giới kế cã

những nơi quá xa và không thế thu thập được dữ liệu trên mặt đất.

Vệ tinh quan sát trái đất có thế giúp chúng ta theo dõi và đánh dấu những
thay đôi cùa môi trường xảy ra dần dần. Ví dụ như khi nhìn lại những dữ liệu mà vệ

tinh lưu trữ ta có thể thấy được sự ổn định cùa các rừng nhiệt đới trên thế giới, sự

gia tăng rõ rệt hàng năm của mực nước biên (2mm/năm) hay là sự suy giám của
tang ozone do sự tác động cùa ơ nhiễm khơng khí. về lâu dài nhờ sự theo dõi và

giám sát của các vệ tinh quan sát trái đất sẽ giúp chúng ta có thế đánh giá được các
tác động toàn cầu do hoạt động của con người cũng như mức độ nguy hiếm của sự

biên đơi khí hậu trong tương lai.
Mỗi buối sáng bề mặt trái đất lại được nhận năng lượng từ mặt trời, một số

được hấp thụ còn lại một số khác được trà ngược lại không gian. Các vệ tinh quan

sát trái đất có thế thu thập được dữ liệu bằng cách ghi lại phản ánh năng lượng qua
các bước sóng khác nhau bao gồm cà ánh sáng nhìn thấy và dài ánh sáng khơng
nhìn thấy ( sóng hồng ngoại). Khi vệ tinh chụp ành bang ánh sáng nhìn thấy thì

, . Tỉịụ VI en VĩệiTĐaĩ hoc, Mp: Fla NỘI

người bình thường nhìn những ành đó cũng có thê thây được các hiện lượng mây,
mưa gió, hồ ao, rừng núi, tuyết rơi, cháy rùng, ơ nhiễm khói bụi. Những hình ảnh

chụp bằng tia hồng ngoại thường dùng phương pháp quét thì phái những người có
chun mơn cao mới phân tích được. Từ các ánh chụp bang máy gọi là bộ quét sóng
có thể tìm hiếu được các loại mây ở cao hay thấp, nhiệt độ trên mặt đất cũng như

trên mặt nước đại dương.
Dựa vào độ phân giải cùa ống kính quang học sẽ cho phép ta định tính một

cách chính xác hơn các vật liệu khác nhau, còn một cách tiếp cận khác đó là phóng
các xung radar xuống mặt đất đế ghi lại các xung nhận được sau đó phàn ánh ngược
trờ lại không gian. Những dụng cụ đo độ nhám bề mặt thay vì ánh sáng hay là năng

lượng nhiệt có ưu điếm là có thế nhìn xun qua bóng tối hay là những đám mây và
bàng cách kết hợp những hình ánh băng radar khác nhau tại cùng một vị trí thì ta có

thê quan sát được sự chuyên động của mặt đât với quy mô nhỏ cỡ ram.

SVTH: NGUYỀN ANH THÁI - K16

Page 6


Đồ án tốt nghiệp

Tháng 6/2017

Ngồi các cơng dụng kế trên vệ tinh quan sát trái đất cịn giúp ta có thể đo

được độ cao của nước biến bang các xung laser ( độ chính xác vài cm), giúp chúng
ta có thêm hiểu biết về các dịng hài lưu (dịng xốy trên biền mà người đánh cá cần

lưu tâm), theo dõi tuyết rơi, khá năng dự trữ nước cho mùa màng hay nghiên cứu

các thảm thực vật trên toàn bộ bề mặt trái đất , lập bản đồ về các tài nguyên, đánh
giá mức độ nguy hại cùa thiên tai (các hiện tượng băng lan, núi lứa, ELN1NO. sự
nóng lên tồn cầu...)

Khi các vệ tinh quan sát trái đất gửi ành về trái đất thì đó là những dữ liệu số,

những dữ liệu thô này cần được xử lý bằng các phần mềm máy tính sau đó được

trích xuất ra tùy vào mục đích phân tích và nghiên cứu ở mỗi nơi.

Qua đây chúng ta có thể thấy được lợi ích lớn lao từ các vệ tinh quan sát trái
đât là như the nào. Các nước phát triển luôn chú trọng đâu tư đê hệ thơng vệ tinh dã

phóng làm việc hiệu quã, đồng thời tiếp tục phóng những vệ tinh mới có khả năng

ưu việt hơn. Tuy nhiên xu hướng hiện nay là phổ biến rộng rãi trên toàn cầu những
thơng tin hình ảnh do vệ tinh cung cấp ( nhiều trường hợp cung cấp miễn phí đế
'
,
IipcVo^IITNor
;
nhiêu nước có điêu kiện tham gia). Những kết quà quan sát trái dât từ vệ tinh rât
quan trọng nhưng quan sát tại chỗ (ớ mặt đất) cũng quan trọng không kém. Do đó

cần hình thành một mạng lưới rộng rãi có sự phối hợp chặt chẽ cà trong không gian

lần ở mặt đất ờ nhiều vùng, ngoài ra các nước nghèo cũng có thẻ tham gia nghiên
cứu trái đất từ vệ tinh.

1.2.3 Tình hình phát triền vệ tinh quan sát trái đất trên thế giới

Hiện nay trên bầu trời có khá nhiều vệ tinh quan sát trái đất trong đó phần
lớn là các vệ tinh thời tiết cúa các nước khác nhau.

Các nước phát triển đêu có cho riêng mình rât nhiêu vệ tinh quan sát trái đât

phục vụ cho đất nước mình. Có thế kề đến như Mỹ có hàng loạt vệ tinh quỹ đạo cực
dự báo khí tượng ký hiệu là NOAA (số hiệu 12, 14, 15, 16. 17. 18). Châu Âu thì có

vệ tinh Metop-A, các vệ tinh quan sát đại dương, Nga có loạt vệ tinh Meteor và
RESURS. Án Độ và Trung Quốc là hai nước có rất nhiều vệ tinh quỹ đạo cực. Việt

SVTH: NGUYỀN ANH THÁI - K16

Page 7


Đồ án tốt nghiệp

Tháng 6/2017

Nam cũng đã phóng thành cơng vệ tinh VNREDSat-1 vào quỹ đạo và sắp tới là vệ
tinh LOTUSat.

Hình 1-4: Hình ảnh vệ tinh NOAA-15 của Mỹ trên quỹ đạo [41

1.3 Các vệ tinh quan sát trái đất của Việt Nam
1.3.1 Vệ tinh VNREDSat-1

a) Tống quan về VNREDSat-1
VNREDSat-l(VietnamNatural Resources Environment & Diaster monitoring
Satellite-1: Vệ tinh giám sát thám họa và môi trường, tài nguyên thiên nhiên Việt

Nam) là dự cán vệ tinh quan sát trái đất cùa Viện Công nghệ Vũ trụ (STI) - Viện
Hàn lâm Khoa học & Công Nghệ Việt Nam (VAST), được tài trợ bới Bộ Khoa học

& Công nghệ Việt Nam (MOST). Vào tháng 8 năm 2010, một bân họp đồng về việc
phát triến VNREDSat-1 bao gồm cả vệ tinh và trạm mặt đất dược giao cho công ty

EADS Astrium SAS (Pháp).

SVTH: NGUYỀN ANH THÁI - K16

Page 8


Đồ án tốt nghiệp

Tháng 6/2017

VNREDSat-1 được phóng vào ngày 07 tháng 05 năm 2013 cùng với vệ tinh
Proba-V của ESA và CNES trên tên lửa đấy VEGA của Arianespace tại bãi phóng

Guiana,Kourou.Pháp. Proba-V được đặt ờ vị trí phía trên trong khoang chứa Vespa,

và VNREDSat-1 được đặt ớ vị trí thấp hơn trong cấu trúc này. VNREDSat-1 A rời
tên lừa đẩy sau 1 giờ 57 phút. ESTCube-1 được phóng ra 3 phút sau đó.[5]

Hình 1-5: Q trình chuẩn bị phóng VNREDSat-1 (ảnh internet)

Ngày 13 tháng 05 năm 2013: Sau khi vào quỳ đạo, vệ tinh bước vào gian

đoạn vận hành thừ nghiệm. Vệ tinh được bàn giao chính thức cho VAST sau khi kết

thúc giai đoạn này. Astrium cung cấp hình ánh đầu tiên nhận được từ vệ tinh chi 48
giờ sau khi phóng. Ngày 04 tháng 09 năm 2013, hệ thống vệ tinh VNREDSat-1
chính thức được bàn giao cho Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vận

hành, khai thác và sử dụng. Sauk hi được phóng thành công lên quỹ đạo vệ tinh

VNREDSal-1 đã gửi về rất nhiều ảnh , tư liệu quý báu giúp cho các cơ quan chức
năng trong việc quàn lý tài nguyên thiên nhiên và hơn thế nữa là trong vấn đề bào

vệ chú quyền biến đào quốc gia. [6]

SVTH: NGUYỀN ANH THÁI - K16

Page 9


Đồ án tốt nghiệp

Tháng 6/2017

Hình 1-6: Ảnh chụp khu vực sông Hồng gửi về từ VNREDSat-l(ãnh STI-VAST)

b) Cấu tạo và thông số cúa VNREDSat-1
4- Cấu tạo

SVTH: NGUYỀN ANH THÁI - K16

Page 10


Đồ án tốt nghiệp

Tháng 6/2017

Space Segment
AstroSat iOO satellite

2 5m PAN. 10m XS (4 bands)
17.5km swath

Launch
Segment

✓

MOURE

Ground Segment

X-Band
Ground
Station

V

S-8and
Ground
station

Control Station

Processing

Station

Satellite Control
Terminal

Ingestion & Archiving
Terminal
Despacialization,
archivi ng, cataloguing
ogumg

Satellite
monitoring and
control

islng
Image Processing
Terminal

--------------------------Flight Dynamics
Terminal

cts
1A/2A products
generation1

I
II

ami

Production
Requests

Image
Products

Orbit restitution &
maintenance

Mission
Planning
Terminal
Mission
management

------------------- —I

__
User Requests

Hình 1-7: cấu trúc dụ án VNREDSat-l(ảnh STI-VAST)

Từ hình vẽ cho ta thấy cấu trúc của dự án truyền tin thông qua vệ tinh VNREDSat-1

gồm có :
• Phân đoạn khơng gian ( Space Segment): Sừ dụng bus Astrosat 100; phạm vi
chụp ánh rộng nhất là (độ rộng vùng quét) 17.5 km (swath), độ phân giái ảnh

toàn sắc PAN (đen trắng ) là 2.5 m. độ phân giãi mầu 4 phổ (XS) là 10 m.
•

Phân đoạn mặt đất ( Ground Segment): Vệ tinh VNREDSat-1 A sử dụng một

đường downlink băng tần X 60MHz và hai dường băng tần S 20-384 kbps,
cả 2 đều vơ hướng. Trong đó băng tan X chỉ có một đường xuống dùng đế vệ

tinh gứi ảnh các dữ liệu chụp được về trạm mặt đất (Image Processing

SVTH: NGUYỀN ANH THÁI - K16

Page 11


Đồ án tốt nghiệp

Tháng 6/2017

Station), còn băng s dùng đế trạm mặt đất điều khiến vệ tinh (Control
Station).

Hình 1-8: VNRẸDSat-1 cùng các bộ phận (ánh STI-VAST)

VNREDSat-l là dòng vệ tinh nhó sử dụng bus AstroSat-100 (AS 100 bus)

cùa cơng ty EADS Astrium. cấu trúc vệ tinh có dạng hình hộp kích thước 60cm X
60cm X 100cm. Kết cấu cơ khí tồng quan của vệ tinh:

•

Cá 4 mặt cùa vệ tinh đều có thề mờ ra trong q trình lắp ráp, cho phép tiếp
xúc dề dàng tất cà các thiết bị bên trong.

•

Hệ thống kính thiên văn (Tellescope) dùng đế chụp ánh trái đất

•

Hệ thống pin mặt trời ( Solar Array)

•

Hệ thống truyền động bao gồm 4 bánh xe quán tính (0.12 Nms với mồi bánh

xe), và các mô-men từ. Một máy thu GPS được tích hợp đế xác định vị trí và
thời gian. Vệ tinh có khá năng dịch chuyển tư thế đến 30° [5]

•

Hệ thống cảm biến điều chinh tư thế vệ tinh bao gồm :

-

Solar sensor: càm biến Mặt Trời,

-

Stellar sensor: cám biến Sao. từ trường kế, và thiết bị đo quán tính.

SVTH: NGUYỀN ANH THÁI - K16

Page 12

Đồ án tốt nghiệp

Tháng 6/2017

Hình 1-9: Minh họa tổng quát nền táng ASTROSat-lOOtánh STI-VAST)

•

Hệ thống cung cấp điện EPS (Electric Power Subsystem) nối bật với tấm
pin Mặt -Trời As-Ga công-ềuất -180 w (EOL). Ngồi ra cịn có một viên
pin Li-ion dung lượng lên dến 15 Ah.

•

Bộ vi xử lý T805 bên trong vệ tinh hoạt động như một máy tính OBC

(Onboard Computer).

•

Hệ thống phàn lực Hydrazine (N_2 H_4, AV = 70 m/s) được dùng cho

trường hợp báo trì trên quỹ đạo. VNREDSat-1 có khối lượng 120 kg.
Thời gian hoạt động theo thiết ke là 5 năm.

•

Hệ thống truyền thơng RF: VNREDsat-1 nổi bật với bộ ghi SSR (SolidState Recorder) với dung lượng 64 Gbit. Thông tin được truyền trong
băng tần X với tốc độ tài lên đến 60Mbit/s.

•

Tín hiệu điều khiển và theo dõi từ xa (TM/TC - Telemetry, Tracking &
Command) hoạt động trên 2 bộ thu phát băng tần s (CCSDS, 20 kbit/s

TC, 25-384 kbit/s TM).[5]

SVTH: NGUYỀN ANH THÁI - K16

Page 13