一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法及系统，所述方法包括：(1)链路载荷性能评估，包括：对载噪比、卫星等效全向辐射功率、天线波束指向精度进行评估；(2)星间链路体制及组网性能评估，包括：基于地面站开展导航卫星星间链路星载设备链路规划配置与更新、链路波束动态指向、网络节点加入与退出的评估验证；(3)测距及时间同步性能评估，包括：基于星地链路的测量数据实现星地测距性能、星地时间同步性能的评估；其中，星地测距性能通过星地距离的测量精度来衡量，星地时间同步性能通过星地钟差精度来衡量。本发明专利技术可用于对导航卫星的星间链路信号进行星地测量，并实现其在轨性能的评估分析。

【技术实现步骤摘要】
一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法及系统
本专利技术属于卫星导航及大地测量
，特别涉及一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法及系统。
技术介绍
星间链路技术可以利用星间测距功能实现卫星全球弧段的轨道确定和时间同步，利用星间通信功能实现电文的实时更新与星上载荷的控制，解决地面监测站、注入站均在某区域内，无法实现全弧段精密轨道确定、导航电文及时更新以及星上载荷实时控制的难题，还可以极大的提升系统在无地面站支持情况下的自主运行能力。国际上四大卫星导航系统都将星间链路技术作为未来导航卫星的关键技术，已经部署或设计了不同体制的星间链路系统。星间链路系统在建设完成后，必须开展星间链路信号的测量、数据分析及性能评估等工作，以此来验证星间链路载荷的功能和性能，并进一步优化星间链路体制设计。而目前各大卫星导航星间链路系统都处于设计部署或建设的前期，GPS系统星间链路虽然已经走在初步应用阶段，但是其系统体制和特征不同于别的系统，所以其性能评估方法也不能完全适用。综上，亟需要一种新的导航卫星星间链路信号性能评估方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，其特征在于，包括：/n(1)链路载荷性能评估，包括：对载噪比、卫星等效全向辐射功率、天线波束指向精度进行评估；/n(2)星间链路体制及组网性能评估，包括：基于地面站开展导航卫星星间链路星载设备链路规划配置与更新、链路波束动态指向、网络节点加入与退出的评估验证；/n(3)测距及时间同步性能评估，包括：基于星地链路的测量数据实现星地测距性能、星地时间同步性能的评估；其中，星地测距性能通过星地距离的测量精度来衡量，星地时间同步性能通过星地钟差精度来衡量。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，其特征在于，包括：
(1)链路载荷性能评估，包括：对载噪比、卫星等效全向辐射功率、天线波束指向精度进行评估；
(2)星间链路体制及组网性能评估，包括：基于地面站开展导航卫星星间链路星载设备链路规划配置与更新、链路波束动态指向、网络节点加入与退出的评估验证；
(3)测距及时间同步性能评估，包括：基于星地链路的测量数据实现星地测距性能、星地时间同步性能的评估；其中，星地测距性能通过星地距离的测量精度来衡量，星地时间同步性能通过星地钟差精度来衡量。


2.根据权利要求1所述的一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，其特征在于，还包括：
(4)射频信号质量分析评估，包括：利用频谱分析仪或示波器观察分析载荷发射信号特性，得到信号功率、载波频率、载波信号稳定性、频谱、信号带宽、码或载波波形异常、带内谐波、带外谐波、信号失锁、载噪比参数；射频信号质量分析评估过程中，地面接收系统有足够的接收增益来收到射频信号。


3.根据权利要求1所述的一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，其特征在于，链路载荷性能评估具体包括：
1)在扩频测试模式下，通过地面站设备接收并采集卫星发射的下行信号，计算信号载波功率与噪声功率谱密度的比值，获得载噪比；
2)在扩频测试模式下，利用地面站接收载噪比；将接收的载噪比与预先标定的地面入口电平值对应，计算反推卫星等效全向辐射功率EIRP，计算表达式为：
EIRP(dBW)＝C/N0+3-G/T-228.6+L+L1+L2+L3；
式中，C/N0为地面接收I支路载噪比，C/N0+3是指I支路和Q支路的和路载噪比；G/T为地面站接收系统性能指标，G为接收天线增益，T为接收系统的等效噪声温度；L为空间传播衰减；L1为大气损耗；L2为指向损耗；L3为极化损失；
3)统计卫星天线与地面站建立对地波束时的天线波束覆盖区，获得不同指向下的对地波束覆盖区图及其功率强度，测算获得不同波束指向下的指向精度特性。


4.根据权利要求3所述的一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，其特征在于，链路载荷性能评估过程的步骤3)具体包括：
改变卫星星间链路对地波束指向中心，不改变地面站设备位置，进行卫星信号的对地测量；
通过卫星对地信号波束前后的信号电平变化，连接获得一条代表天线指向精度的曲线；
对获得的曲线进行拟合，并与原曲线进行比对，实现星间链路设备天线指向精度特性评估。


5.根据权利要求1所述的一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，其特征在于，星间链路体制及组网性能评估具体包括：
卫星和地面站收到上注的建链规划表后，按照规定的时隙建链；
通过遥测参数，查看卫星与地面是否分别按照要求的节拍星地建链并锁定，验证建链规划表的配置更新情况；查看各个地面节点与卫星对应的载噪比是否在预设正常范围，确定链路波束动态指向是否正确；
通过上注新的建链规划表退出卫星和地面站，观查有关遥测参数，查看卫星与地面是否按照要求退出。


6.根据权利要求1所述的一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，其特征在于，测距及时间同步性能评估过程中：
星地距离的表达式为：



星地钟差的表达式为：



星地距离的表达式中，τT1+τR1是从卫星自身发射机到接收整个电路系统的通道延迟、τT2+τR2是地面设备自身从发射机到接收整个电路系统的通道延迟；
星地钟差的表达式中，(τT1+τR2)-(τT2+τR1)是在不考虑路径情况下，信号由卫星到地面的信号来回时间差；
星地距离的表达式及星地钟差的表达式中，T1、T2分别表示卫星和地面设备得到的观测伪距，表达式为：
T1＝τT2+τ21+τR1+Δt+τrel-21+δ1，
T2＝τT1+τ12+τR2-Δt+τrel-12+δ2，
式中，Δt表示卫星与地面设备的时间偏差；τT1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：白燕，
申请(专利权)人：中国科学院国家授时中心，
类型：发明
国别省市：陕西;61