导航星座星间链路仿真分析

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1、２０１４年８月宇航计测技术Ａｕｇ．，２０１４第３４卷第４期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＶｏｌ．３４，Ｎｏ．４文章编号：１０００－７２０２（２０１４）０４－００１５－０３中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标识码：Ａ导航星座星间链路仿真分析１２孟轶男唐银银（１．北京跟踪与通信技术研究所，北京１０００９４；２．国防科技大学机电工程与自动化学院，长沙４１００７３）摘要针对星间链路系统研制难度大、周期长、代价高的情况，设计并实现了一种星间链路全系统仿真架构。采用了“

2、系统”＋“信号”分步仿真架构，分析星间链路系统的星座构型、拓扑选择，重点研究可见性分析和链路优化问题，对星间链路信号的测量误差进行了详细分析，其仿真分析难度适中，易于实现，同时能够为工程研制人员提供完善的仿真分析，有助于提高研制效率。关键词星间链路可见性分析链路优化仿真分析SimulationAnalysisofNavigationConstellationCrosslinkＭＥＮＧＹｉ-ｎａｎＴＡＮＧＹｉｎ-ｙｉｎ（１．ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｒａｃｋｉｎｇａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉ

3、ｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７３）AbstractＦｏｒｔｈｅｃａｓｅｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ，ｌｏｎｇｃｙｃｌｅａｎｄｈｉｇｈｃｏｓｔｏｆｃｒｏｓｓｌｉｎｋｓｙｓｔｅｍ，ａｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｃｒｏｓｓｌｉｎｋｗａｓ

4、ｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔｅｐｓｏｆ‘ｓｙｓｔｅｍ’ｐｌｕｓ‘ｓｉｇｎａｌ’，ｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｔｏｐｏｌｏｇｙｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｒｏｓｓｌｉｎｋｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ，ａｎｄｍａｄｅｄｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｒｏｓｓｌｉｎｋｓｉｇｎａｌ′ｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒ．Ｔｈ

5、ｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｐｏｓｅｄａｒｅｅａｓｙｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔ，ａｎｄｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｔｈｏｒｏｕｇｈａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒ，ｈｏｐｉｎｇｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．KeywordsＩｎｔｅｒ-ｓａｔｅｌｌｉｔｅｌｉｎｋＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓＣｒｏｓｓｌｉｎｋｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ1引言航系统实现自主运行的关键技术。美国从ＧＰＳＩＩＲ－ＧＰＳＩＩＦ开始就增加了特高频（

6、ＵＨＦ）星间链路，用导航星座星间链路（ＩｎｔｅｒｓａｔｅｌｌｉｔｅＬｉｎｋｓ，ＩＳＬｓ）于ＧＰＳ星座的自主导航，是最早也是目前唯一使用［１］是导航卫星之间互相通信协同工作的网络。通过星星间链路的导航系统；俄罗斯ＧＬＯＮＡＳＳ－Ｍ系列地链路的配合，整个导航系统的控制段和空间段真卫星也将具备类似美国ＵＨＦ设计思路的Ｓ频段宽正形成了一个全天候全天时的无缝网络，是卫星导波束星间链路；欧盟伽利略系统也曾经论证过星间收稿日期：２０１４－０１－０２基金项目：国家自然科学基金资助项目（４１３０４０２４），高等学校全国优秀博士

7、学位论文作者专项资金（２０１１６２）。作者简介：孟轶男（１９８９－），女，硕士研究生，主要研究方向：卫星导航技术及应用。·１６·宇航计测技术２０１４年链路对导航服务和运行管理所带来的好处。基于星2．2信号仿真间链路的扩展应用已经成为国际卫星导航发展的重星间链路的核心功能是实现星间精密测距和星要趋势。间数据通信。星间链路在系统仿真上建立以后，功国内也有很多单位和学者对星间链路相关技术能就要靠星间链路收发信机在信号层面上实现了。进行了前期探索和研究，包括导航星座的构型、星间收发信机是星间链路的关键设备，对星间链路

8、最终链路拓扑设计、星间链路天线建模与仿真、星间链路能否实现有着决定性的意义。由于卫星之间的相对［１～５］天线地面模拟、星间链路精密测距算法等。上距离（ＩＧＳＯ与ＭＥＯ之间距离在１４３０６ｋｍ～６８８５２述研究主要针对星间链路的某个关键技术问题进行ｋｍ变化）和相对运动（ＩＧＳＯ与ＭＥＯ之间最大相对了深入细致的研究，但从星间链路技术整体角度研速度可达４ｋｍ／ｓ）都比卫星相对地球的变化大很多，究得很少。本