自1899年古列爾莫·馬可尼的無線電通信試驗獲得成功，以及1945年Arthur C. Clarke提出地球外中繼思想，衛(wèi)星通信至今已經經過了多次技術的更新?lián)Q代�？臻g探測與衛(wèi)星通信領域涉及的多項技術不但有力地支持了通信技術的發(fā)展，也極大地促進了陸地移動通信、電信業(yè)務、互聯(lián)網業(yè)務等的長足發(fā)展，并在衛(wèi)星電視廣播、遠程教學和醫(yī)療、全球軍事通信、緊急救援系統(tǒng)、遠洋運輸?shù)确矫娴玫搅司唧w的應用和拓展。近年來，我國空間通信及衛(wèi)星技術不斷發(fā)展，如我國的天鏈一號衛(wèi)星和二號衛(wèi)星、天通一號衛(wèi)星、北斗二代衛(wèi)星系統(tǒng)、實踐十三號Ka頻段大容量衛(wèi)星和多個型號的高分衛(wèi)星相繼成功發(fā)射和運行，天宮二號與神舟十一號成功交會對接，嫦娥計劃有條不紊地進行，未來的火星探測任務順利實施，這些都一步一步夯實了我國空間科學技術大國和強國的地位。未來的通信衛(wèi)星不但可以成為空間中繼器、路由器、轉發(fā)器進行組網，還能成為空間站的組成部件，完成復雜的空間任務。未來的偵察衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星和資源衛(wèi)星將提供地球及其周圍空間更加翔實的圖像和數(shù)據(jù)信息。未來的大型衛(wèi)星可能以模塊化的方式在軌道上組合，而不是依賴大推力的火箭單次發(fā)射，衛(wèi)星壽命將更長，并可更換和增加模塊。未來的小衛(wèi)星、微小衛(wèi)星的發(fā)射成本將更加低廉，功能也更加豐富多樣，成為類似于無人機的低成本多應用平臺。未來的空間旅游將成為可能，普通人接受一些基本的訓練就可以像開車一樣在太空遨游。未來的深空探測將到達更遠的地方，探尋人類與宇宙的起源，探索更多未知的宇宙空間。本書分為三篇，共二十章，第一篇（第1～12章）主要介紹衛(wèi)星通信理論與技術，第二篇（第13～17章）主要介紹衛(wèi)星組網技術，第三篇（第18～20章）主要關注未來的空間探測與行星際互聯(lián)。第1章介紹了衛(wèi)星通信的背景、歷史、特點和通信頻段；第2章介紹了軌道理論、衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星發(fā)射和運載工具；第3章介紹了衛(wèi)星的電源子系統(tǒng)，姿態(tài)和軌道控制子系統(tǒng)，遙測、跟蹤、遙控和監(jiān)測子系統(tǒng)，通信子系統(tǒng)，熱量、溫度控制子系統(tǒng)；第4章介紹了星-地鏈路的預算方法，包括無線電波的基本傳輸理論、通信系統(tǒng)噪聲、衛(wèi)星轉發(fā)器等；第5章介紹了大氣中的各種效應及其對衛(wèi)星鏈路的影響，如雨和冰的影響、大氣吸收、云和霧引起的衰減、對流層和電離層閃爍、法拉第旋轉等，并給出了一些常用的減小大氣效應影響的對策；第6章介紹了衛(wèi)星鏈路中采用的差錯控制編碼理論；第7章介紹了衛(wèi)星多址技術；第8章介紹了GEO軌道衛(wèi)星系統(tǒng)，如國際海事衛(wèi)星系統(tǒng)、瑟拉亞衛(wèi)星系統(tǒng)、亞洲蜂窩衛(wèi)星系統(tǒng)、北美移動衛(wèi)星系統(tǒng)以及TerreStar系統(tǒng)；第9章介紹了國外跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展，以及我國的跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)；第10章介紹了DBS衛(wèi)星系統(tǒng)；第11章介紹了VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)；第12章介紹了衛(wèi)星通信新技術，包括新型星上通信載荷技術、新型物理層技術、先進天線技術和更高頻段的衛(wèi)星通信技術；第13章介紹了衛(wèi)星星座設計方法，區(qū)域性和全球覆蓋星座設計，單層、多層衛(wèi)星星座設計；第14章介紹了典型LEO、MEO軌道衛(wèi)星系統(tǒng)，如Iridium系統(tǒng)和Odyssey系統(tǒng)等；第15章介紹了衛(wèi)星定位的原理、實用中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)（如GPS和北斗系統(tǒng)等）；第16章介紹了空間信息網絡協(xié)議，如基于CCSDS的協(xié)議體系、基于TCP/IP的協(xié)議體系和基于容延遲/中斷網絡的協(xié)議體系等；第17章介紹了STK仿真軟件；第18章介紹了深空探測與深空測控、通信網涉及的先進技術；第19章開展了星際網絡體系結構、關鍵技術、傳輸模式與星際互聯(lián)的討論；第20章闡述了DTN的設計思想、特性、路由策略和信息傳輸方式等。本書在對衛(wèi)星通信基本概念和基礎理論介紹的基礎上，圍繞衛(wèi)星通信網絡技術的發(fā)展，從衛(wèi)星星座設計基礎、典型LEO和MEO衛(wèi)星系統(tǒng)、現(xiàn)有的衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)等方面展開論述，結合衛(wèi)星通信仿真軟件STK，討論衛(wèi)星星座構型和布局，并在論述空間信息網絡協(xié)議的基礎上，對深空探測與深空測控、通信網和星際互聯(lián)等未來人類的空間探測構想和體系開展分析，討論了星際互聯(lián)網絡和空間DTN網絡等方面的關鍵技術內容。本書得到了國家自然科學基金（60672089、60772075、61071128、61661018）的支持，也得到了海南省重點研發(fā)計劃高新技術項目（ZDYF2016010）、海南省自然科學基金項目（20166210、20166215）、海南省教育廳高等學校科學研究重點項目 （Hnky2016ZD-5）和海南大學科研啟動基金項目（kyqd1536）的支持。本書由海南大學李暉、王萍和陳敏共同編著。李暉編寫第1、3、10~13章和附錄，并完成全書的統(tǒng)稿工作；王萍編寫第2、4~9章；陳敏編寫第14~20章。研究生石堯、李鵬翔和楊亞飛對本書的內容進行了校正。由于作者水平有限，書中難免有欠妥之處，敬請讀者不吝賜教。
作 者2017年8月