星間

這條“路”叫做“星間鏈路”，也稱(chēng)為星際鏈路或交叉鏈路，是用于衛(wèi)星之間通信的鏈路。它可以將多顆衛(wèi)星互聯(lián)在一起，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星之間的信息傳輸和交換。近兩年，我國(guó)的北斗三號(hào)第一顆、第二顆衛(wèi)星拉開(kāi)了北斗導(dǎo)航全球組網(wǎng)的大幕，并在太空鋪設(shè)了衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的星間鏈路。北斗系統(tǒng)是中國(guó)迄今為止規(guī)模最大、覆蓋范圍最廣的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。這一系統(tǒng)可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類(lèi)用戶(hù)提供高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，便利人們的生活。一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由地面控制部分、空間衛(wèi)星星座和地

具有多普勒效應(yīng)的星間測(cè)距信號(hào)時(shí)，往往在星上預(yù)設(shè)通信雙方的軌道信息，并實(shí)時(shí)計(jì)算輔助捕獲信息，以便盡量提升信號(hào)捕獲鎖定效率。相對(duì)運(yùn)動(dòng)中細(xì)微的時(shí)間檢測(cè)偏差，將導(dǎo)致目標(biāo)衛(wèi)星在接收捕獲信號(hào)時(shí)的測(cè)距誤差大幅增加，因此，在軌道動(dòng)態(tài)條件下衛(wèi)星相對(duì)距離準(zhǔn)確度(即測(cè)距隨機(jī)誤差)的精確測(cè)量是衛(wèi)星測(cè)距功能地面測(cè)試的難點(diǎn)。在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，被測(cè)衛(wèi)星作為接收端需要測(cè)試設(shè)備模擬與之通信的其他目標(biāo)衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，通信信息及測(cè)距信息調(diào)制于發(fā)射信號(hào)上，被測(cè)衛(wèi)星使用輔助捕獲信息對(duì)接收到的測(cè)距信號(hào)

波測(cè)距系統(tǒng)觀(guān)測(cè)的星間精密距離變率數(shù)據(jù)、星載加速度計(jì)觀(guān)測(cè)的衛(wèi)星非保守力數(shù)據(jù)和恒星敏感系統(tǒng)觀(guān)測(cè)的衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)等。GRACE重力衛(wèi)星相關(guān)研究機(jī)構(gòu)CSR（Center for Space Research）、JPL（Jet Propulsion Laboratory）和GFZ（Geoforschungszentrum）等利用這些數(shù)據(jù)反演了一系列的月間隔時(shí)變重力場(chǎng)球諧系數(shù)模型（Spherical Harmonic Solution,SH solution）和地表質(zhì)量

重力場(chǎng)測(cè)量計(jì)劃對(duì)星間激光測(cè)距提出了納米量級(jí)的精度要求，如美國(guó)NASA提出的GRACE Follow-on計(jì)劃，歐洲ESA提出的NGGM計(jì)劃以及E. MOTION計(jì)劃[1-7]。空間引力波探測(cè)計(jì)劃提出了皮米量級(jí)的星間激光測(cè)距精度要求，如NASA和ESA共同提出的LISA計(jì)劃以及中國(guó)的太極計(jì)劃和天琴計(jì)劃[7-13]。同時(shí)，高精度的星間激光測(cè)距有利于提高衛(wèi)星自主導(dǎo)航和自主定軌精度[14-18]。星間激光高精度相位比對(duì)是實(shí)現(xiàn)星間納米到皮米量級(jí)測(cè)距的基礎(chǔ)，在考慮軌道

00094建設(shè)有星間鏈路支持的導(dǎo)航星座成為全球?qū)Ш较到y(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。GPS IIR/IIR-M衛(wèi)星UHF頻段星間鏈路、Galileo GNSS+項(xiàng)目C頻段星間鏈路等均采用時(shí)分多址體制輪詢(xún)測(cè)距通信[1]。導(dǎo)航星座星間鏈路一種可行的實(shí)現(xiàn)方案是使用相控陣天線(xiàn)通過(guò)指向切換實(shí)現(xiàn)空域復(fù)用，分時(shí)實(shí)現(xiàn)與多個(gè)目標(biāo)的測(cè)量通信[2]。在滿(mǎn)足基于星間測(cè)量的自主導(dǎo)航、精密定軌需求的同時(shí)，導(dǎo)航星座星間鏈路基于一定的拓?fù)渎酚梢?guī)劃進(jìn)行組網(wǎng)通信，可有效解決境外衛(wèi)星與境內(nèi)地面站間的數(shù)據(jù)交互問(wèn)題

系統(tǒng)支持，僅利用星間測(cè)距信息的導(dǎo)航衛(wèi)星自主導(dǎo)航技術(shù)，并將該自主導(dǎo)航技術(shù)成功應(yīng)用于GPS BLOCK IIR衛(wèi)星中。GPS BLOCK IIR衛(wèi)星通過(guò)星間雙向測(cè)距信息對(duì)長(zhǎng)期預(yù)報(bào)星歷的校正，在75天內(nèi)，用戶(hù)測(cè)距誤差小于3 m[2]。新一代北斗全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)也引入了星間鏈路測(cè)量體制，并開(kāi)展了星間鏈路自主導(dǎo)航試驗(yàn)。與GPS BLOCK IIR衛(wèi)星采用的UHF頻段星間鏈路不同，北斗全球?qū)Ш叫l(wèi)星采用了測(cè)距精度更高，通信能力更強(qiáng)的Ka頻段星間鏈路[3]。經(jīng)在軌試驗(yàn)評(píng)估

測(cè)量和通信功能的星間鏈路[1-3]。導(dǎo)航星座任意可視衛(wèi)星間可通過(guò)分時(shí)建立多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的多條鏈路，完成端到端數(shù)據(jù)傳輸[2-5]。星間鏈路運(yùn)行管理是在復(fù)雜星間鏈路出現(xiàn)后，對(duì)航天器測(cè)控業(yè)務(wù)的延伸和擴(kuò)展。星間鏈路運(yùn)行管理指對(duì)星間鏈路進(jìn)行資源管理與調(diào)度、狀態(tài)監(jiān)視和故障診斷、性能測(cè)試與評(píng)估等，使星間鏈路協(xié)調(diào)、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。與傳統(tǒng)面向單個(gè)航天器的測(cè)控有較大區(qū)別，星間鏈路運(yùn)行管理的對(duì)象是多節(jié)點(diǎn)聯(lián)通的星間鏈路及其動(dòng)態(tài)變化形成的空間通信網(wǎng)絡(luò)。北斗導(dǎo)航星座星間鏈路是我國(guó)首個(gè)網(wǎng)絡(luò)

導(dǎo)航系統(tǒng)中，引入星間鏈路可以進(jìn)行星間測(cè)距和星間數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)星間測(cè)距可以提高導(dǎo)航衛(wèi)星的定軌精度，利用星間數(shù)據(jù)傳輸可以提高導(dǎo)航星歷的更新頻度，也可以減少全球布站的數(shù)量，因此，依托星間鏈路技術(shù)在空間建立星間網(wǎng)絡(luò)是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)必然的發(fā)展趨勢(shì)。目前，國(guó)際上全球?qū)Ш较到y(tǒng)(GNSS) 都已加入或正在進(jìn)行星間鏈路的建設(shè)，GPS 通過(guò)星間鏈路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)星座自主導(dǎo)航，并且可以保證系統(tǒng)自主運(yùn)行180天，系統(tǒng)精度不會(huì)降低，極大地提高了系統(tǒng)的抗毀能力，我國(guó)的北斗系統(tǒng)也加入了星間鏈路

衛(wèi)星內(nèi)部都建立了星間鏈路。衛(wèi)星之間的星間鏈路可以實(shí)現(xiàn)通信和測(cè)控的功能，星間速度測(cè)量精度是重要指標(biāo)之一，測(cè)量結(jié)果用于星間位置確定、時(shí)頻同步等過(guò)程中，對(duì)于提高星座的能力、穩(wěn)定自主運(yùn)行和安全具有重要的作用[1-2]。由于衛(wèi)星處在高速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)之中，星座內(nèi)兩顆衛(wèi)星之間的距離可能會(huì)有較大的變化，體現(xiàn)出較大的速度變化率。為了實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星之間的測(cè)控功能，星間鏈路一般具有遙控遙測(cè)傳遞的功能，同時(shí)可以進(jìn)行兩星間距離、時(shí)差、頻差和速度等時(shí)頻參數(shù)測(cè)量[3]。國(guó)內(nèi)外星間速度測(cè)量大多通

作的北斗三號(hào)衛(wèi)星星間鏈路測(cè)試工作，確保全球組網(wǎng)如期完成。中心長(zhǎng)期管理部高級(jí)工程師袁勇介紹，測(cè)試工作歷時(shí)兩年多，期間，他們通過(guò)裝備在渭南測(cè)控站的北斗三號(hào)Ka頻段星間鏈路運(yùn)行管理設(shè)備，先后對(duì)29顆衛(wèi)星實(shí)施累計(jì)60萬(wàn)余塊程控指令上注，并相繼開(kāi)展星地建鏈、星間捕跟建鏈、在軌標(biāo)校、測(cè)量通信等工作。目前，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有地面測(cè)控站尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)全球組網(wǎng)衛(wèi)星的不間斷跟蹤測(cè)控，而借助星間鏈路可形成一個(gè)以衛(wèi)星作為交換節(jié)點(diǎn)的空間通信網(wǎng)絡(luò)——測(cè)控站只要對(duì)星座中的一顆北斗衛(wèi)星發(fā)送指令，便可

k在軌衛(wèi)星是沒(méi)有星間鏈路的，而其所規(guī)劃的星間鏈路存在的話(huà)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有哪些方面提升？采用星間鏈路后，又需要解決哪些問(wèn)題？帶著這些問(wèn)題，我們開(kāi)展了相關(guān)研究。二、星間鏈路優(yōu)勢(shì)及面臨挑戰(zhàn)星間鏈路主要的功能是解決對(duì)無(wú)關(guān)口站部署區(qū)域的通信與覆蓋問(wèn)題，因?yàn)槟芊窠ㄕ拘枰C合考慮地形地貌、降雨量、國(guó)家區(qū)域等諸多因素。星間鏈路可解耦衛(wèi)星的用戶(hù)側(cè)與饋電側(cè)，優(yōu)化關(guān)口站的部署。如僅在部分區(qū)域布站便可實(shí)現(xiàn)面向全球的服務(wù)，亦或是在雨衰等較小區(qū)域布站。1.優(yōu)勢(shì)1：全球服務(wù)能力以Star

000)0 引言星間鏈路是用于實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星間傳輸通信的鏈路組織，與普通上、下行鏈路不同的是，這種結(jié)構(gòu)的兩端傳輸組織全部為衛(wèi)星。因此，也被認(rèn)為是一種特殊的衛(wèi)星鏈路連接形式。星間鏈路也叫交叉鏈路或星際鏈路，可用于實(shí)現(xiàn)不相鄰衛(wèi)星之間通信鏈路的構(gòu)建，進(jìn)而促進(jìn)拓?fù)湫畔⒌慕涣鞯幕Q。在特定情況下，星間鏈路可連接不處于同一軌道的多顆衛(wèi)星結(jié)構(gòu)體，形成一個(gè)以衛(wèi)星組織作為圓心節(jié)點(diǎn)的空間通信網(wǎng)絡(luò)主體[1-2]。根據(jù)所承擔(dān)傳輸任務(wù)的不同，可將星間鏈路分為同種軌道、不同軌道和復(fù)合軌道三

，冷 濤，諶 明星間鏈路技術(shù)研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)分析劉向南，趙 卓，李曉亮，冷 濤，諶 明（北京遙測(cè)技術(shù)研究所 北京 100076）星間鏈路作為聯(lián)通航天器的重要橋梁，是天基信息網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。系統(tǒng)回顧星間鏈路技術(shù)的發(fā)展歷程，總結(jié)星間鏈路的發(fā)展趨勢(shì)及特點(diǎn)，分析發(fā)展星間鏈路應(yīng)重點(diǎn)研究的關(guān)鍵技術(shù)，最后國(guó)外星間鏈路的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，提出我國(guó)星間鏈路技術(shù)的發(fā)展建議。星間鏈路；微波鏈路；激光鏈路；衛(wèi)星通信；激光通信引 言星間鏈路泛指在衛(wèi)星之間（或航天器之間）直接進(jìn)行星間通

450052基于星間鏈路，導(dǎo)航衛(wèi)星星座可以實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，在地面站設(shè)施受損的情況下繼續(xù)提供服務(wù)。對(duì)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)而言，星間鏈路的首要功能是確保系統(tǒng)在區(qū)域監(jiān)測(cè)站條件下實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的定軌和時(shí)間同步指標(biāo)。2015年以來(lái)，北斗三號(hào)系統(tǒng)(BDS-3)陸續(xù)發(fā)射了5顆試驗(yàn)衛(wèi)星[1]，2017年11月至今已經(jīng)陸續(xù)發(fā)射了18顆北斗工作衛(wèi)星，這些衛(wèi)星都搭載了星間鏈路設(shè)備。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者開(kāi)展了利用星間鏈路觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行星座自主導(dǎo)航或聯(lián)合地面錨固站或監(jiān)測(cè)站觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行定軌和時(shí)間同步的

核心任務(wù)，依賴(lài)于星間精密測(cè)距和數(shù)據(jù)高效傳輸實(shí)現(xiàn)。 星間鏈路是為實(shí)現(xiàn)星間測(cè)距和通信而建立的射頻鏈路或光學(xué)鏈路，逐漸成為增強(qiáng)地面系統(tǒng)管控能力和自主運(yùn)行能力的關(guān)鍵技術(shù)。目前，導(dǎo)航衛(wèi)星的星間鏈路研究和建設(shè)主要基于射頻波段。 作為最早實(shí)現(xiàn)星間測(cè)距和通信的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，美國(guó)的GPS 在Block －IIR 系列衛(wèi)星上搭載了UHF 頻段的星間鏈路［1，2］。 其他GNSS 系統(tǒng)同樣將從超高頻（UHF）到極高頻（EHF）的若干頻段作為星間鏈路建設(shè)初期的選擇。 射頻波段的星

03)0 引 言星間鏈路是連接相鄰衛(wèi)星之間的通信鏈路。它將星座中的各衛(wèi)星有機(jī)地聯(lián)結(jié)為一體，使得系統(tǒng)內(nèi)任何用戶(hù)通信鏈路的建立都不需要地面通信網(wǎng)的支持。目前存在的衛(wèi)星星座中，Iridium系統(tǒng)和Globalstar系統(tǒng)建立了星間鏈路[1-2]，此外GPS衛(wèi)星具有相互通信、跟蹤的能力[3]。星間鏈路大大提高了系統(tǒng)的抗干擾和抗摧毀能力，擴(kuò)大了系統(tǒng)的覆蓋范圍，便于管理和組成全球無(wú)縫網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于星座內(nèi)的衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，一般需要建立的星間鏈路包括與同一個(gè)軌道平面內(nèi)衛(wèi)星之間的星間

，時(shí)變拓?fù)湫亲?span id="j5i0abt0b" class="hl">星間網(wǎng)絡(luò)性能是衛(wèi)星星座通信的基礎(chǔ)，能夠保障數(shù)據(jù)的可靠性和時(shí)效性。在實(shí)際工作過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可能會(huì)由于衛(wèi)星在軌相對(duì)運(yùn)動(dòng)引入的頻率動(dòng)態(tài)效應(yīng)(定義為多普勒效應(yīng)與信號(hào)傳輸時(shí)延變化效果之和)導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤。如何在時(shí)變拓?fù)淠M的基礎(chǔ)上考核頻率動(dòng)態(tài)效應(yīng)對(duì)星間網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸性能的影響，是測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)?，F(xiàn)有國(guó)內(nèi)外星間網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試主要集成于星間鏈路測(cè)試平臺(tái),用于對(duì)星間網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層進(jìn)行功能驗(yàn)證。國(guó)外“全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)

海200050）星間鏈路不同于地面鏈路，具有傳輸線(xiàn)路長(zhǎng)，易受干擾的特點(diǎn)，而北斗的星間鏈路傳輸速率一般不超過(guò)51.2 kpbs，有明確的限制。加上既有的建鏈目的節(jié)點(diǎn)分布不均，路徑規(guī)劃不合理等問(wèn)題，使得星間網(wǎng)絡(luò)極易產(chǎn)生阻塞的狀況，延遲特性差，最長(zhǎng)時(shí)延超標(biāo)的問(wèn)題極為突出。這在境內(nèi)衛(wèi)星向境外衛(wèi)星發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)尤為明顯。如何降低星間網(wǎng)絡(luò)延遲，提高星間網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量，已成為我國(guó)北斗衛(wèi)星的戰(zhàn)略重點(diǎn)[1]。文獻(xiàn)[2-3]通過(guò)優(yōu)化路由算法，通過(guò)降低跳數(shù)和合理設(shè)計(jì)傳輸路徑的方式來(lái)提

073)0 引言星間鏈路是我國(guó)第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行、確保提高服務(wù)性能和運(yùn)行管理水平的關(guān)鍵技術(shù)體制，已經(jīng)成為我國(guó)全球?qū)Ш较到y(tǒng)的重要技術(shù)支撐之一。星間鏈路是指用于衛(wèi)星之間通信測(cè)量的鏈路[1]。通過(guò)星間鏈路將孤立的衛(wèi)星連接成為一個(gè)完整的測(cè)量通信網(wǎng)絡(luò)，不僅提高了衛(wèi)星星座的整體測(cè)量通信性能，而且擺脫了地面站選址的地域限制，同時(shí)賦予導(dǎo)航星座一定的自主運(yùn)行能力，即脫離地面數(shù)據(jù)注入站支持的運(yùn)行能力[2]。導(dǎo)航星座星間鏈路的技術(shù)本質(zhì)是兼具精密測(cè)量和星間通信功能的天

一、概述星間鏈路是指衛(wèi)星之間建立的通信鏈路，也稱(chēng)為星際鏈路或交叉鏈路。通過(guò)星間鏈路實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星之間的信息傳輸和交換，多顆衛(wèi)星可以互聯(lián)在一起，成為一個(gè)以衛(wèi)星作為交換節(jié)點(diǎn)的空間通信網(wǎng)絡(luò)，降低衛(wèi)星通信系統(tǒng)對(duì)地面網(wǎng)絡(luò)的依賴(lài)。憑借星間鏈路的優(yōu)勢(shì)，通信系統(tǒng)可以減少地面信關(guān)站的設(shè)置數(shù)量、擴(kuò)大覆蓋區(qū)域、實(shí)現(xiàn)全球測(cè)控等，而且信號(hào)在星間鏈路傳輸時(shí)可有效避免大氣和降雨導(dǎo)致的衰減，形成相對(duì)獨(dú)立的通信星座系統(tǒng)或數(shù)據(jù)中繼系統(tǒng)。近年來(lái)，在具備寬帶、大容量、低延遲和全球覆蓋等特色的低軌通信星

不打算在星上設(shè)置星間鏈路。創(chuàng)始人維勒稱(chēng)，這是因?yàn)楦鲊?guó)監(jiān)管部門(mén)擔(dān)心掌握不了本國(guó)業(yè)務(wù)的去向和重新落地位置。懷勒表示，星間鏈路的“根本性問(wèn)題”是業(yè)務(wù)一旦上星，“你便無(wú)從知曉其是否被拷貝并發(fā)往別的地方”。而一網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)將采用布設(shè)在全球各地的40多座關(guān)口站，每座都能“看到”遠(yuǎn)在4000公里之外的衛(wèi)星。為安撫監(jiān)管者，一網(wǎng)有可能增設(shè)更多的關(guān)口站。維勒說(shuō)，對(duì)一網(wǎng)而言，不設(shè)星間鏈路意味著每顆星都可造得更輕，而且更簡(jiǎn)單，進(jìn)而減小出故障的風(fēng)險(xiǎn)。不過(guò)，并非所有人都同意維勒的觀(guān)點(diǎn)。電

不打算在星上設(shè)置星間鏈路。在新推出的幾大私人出資衛(wèi)星寬帶星座項(xiàng)目中獨(dú)樹(shù)一幟。一網(wǎng)創(chuàng)始人懷勒稱(chēng)，這是因?yàn)楦鲊?guó)監(jiān)管部門(mén)擔(dān)心掌握不了本國(guó)業(yè)務(wù)的去向和重新落地位置。站在監(jiān)管角度，星間鏈路是引起高度重視的一大擔(dān)憂(yōu)。一網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)將采用布設(shè)在全球各地的40多座關(guān)口站，每座都能聯(lián)系到遠(yuǎn)在4000公里之外的衛(wèi)星。不設(shè)星間鏈路意味著每顆星都可造得更輕，而且更簡(jiǎn)單，進(jìn)而減小出故障的風(fēng)險(xiǎn)。

間必須建立可靠的星間鏈路，通過(guò)星間鏈路把多顆小衛(wèi)星互聯(lián)在一起，形成一個(gè)以衛(wèi)星為交換節(jié)點(diǎn)的空間通信網(wǎng)絡(luò)，因此星間鏈路通信是小衛(wèi)星編隊(duì)飛行的關(guān)鍵技術(shù)之一，其性能的好壞直接決定由編隊(duì)衛(wèi)星組成的“虛擬大衛(wèi)星”能否高效可靠地完成空間任務(wù)[1-3]。衛(wèi)星星間鏈路的研究工作在國(guó)外開(kāi)展的比較早，已經(jīng)在國(guó)際上得到了較為廣泛的應(yīng)用，主要用于跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)、軍事通信系統(tǒng)、中低軌道通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及海洋和地面觀(guān)測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)等。我國(guó)關(guān)于星間鏈路的研究雖然起步較晚，但是近年來(lái)

基于自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的星間鏈路抗毀性研究朱俊鵬a,趙洪利b，楊海濤c(中國(guó)人民解放軍裝備學(xué)院 a.研究生管理大隊(duì)； b.訓(xùn)練部；c.復(fù)雜電子系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室， 北京 101416)星間鏈路技術(shù)是提高衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)自主性的一項(xiàng)核心技術(shù)，用戶(hù)對(duì)于星間鏈路工作的穩(wěn)定性和抗毀性具有較高的依賴(lài)。通過(guò)對(duì)星間鏈路的建鏈策略的分析，明確了影響星間鏈路抗毀性的各類(lèi)因素；通過(guò)對(duì)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的分析，提出了解決星間鏈路抗毀性的方法和研究思路；在此基礎(chǔ)之上，提出了抗毀性的整體構(gòu)架，以及總體流程圖和

0086)?基于星間測(cè)距增強(qiáng)的衛(wèi)星編隊(duì)GPS相對(duì)導(dǎo)航研究張 偉1,杜耀珂2,李東俊3,王 瞧1,金小軍1,徐兆斌1,金仲和1(1.浙江大學(xué) 微小衛(wèi)星研究中心,浙江 杭州 310027; 2.上海航天控制技術(shù)研究所,上海 201109; 3.航天恒星科技有限公司,北京100086)針對(duì)單純差分GPS系統(tǒng)在精度、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性方面存在的問(wèn)題，提出了一種星間測(cè)距增強(qiáng)差分GPS的衛(wèi)星編隊(duì)組合相對(duì)導(dǎo)航方案。該組合相對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)由編隊(duì)衛(wèi)星中分別安裝的GPS接收機(jī)、星間R

211100)?星間差偽距/偽距率BDS/GPS/INS緊組合系統(tǒng)孟凡效1，孫紅星1，丁學(xué)文2(1.武漢大學(xué) 測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430079； 2.中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán) 北方信息控制集團(tuán)有限公司，南京 211100)針對(duì)GPS/INS緊組合定位定姿中GPS單模系統(tǒng)抗干擾性差和安全性低的問(wèn)題，提出在不改變GPS/INS組合定位方程的前提下，利用BDS/GPS/INS多模組合的方式提高系統(tǒng)的可用觀(guān)測(cè)量，使用星間差分的方式消除接收機(jī)鐘差、鐘差漂移

054?BD衛(wèi)星星間鏈路定軌結(jié)果及分析宋小勇1,2，毛 悅1,2，馮來(lái)平1,2，賈小林1,2，姬劍鋒1,21. 地理信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710054； 2. 西安測(cè)繪研究所，陜西 西安 710054我國(guó)新一代北斗導(dǎo)航系統(tǒng)試驗(yàn)衛(wèi)星搭載了高精度星間鏈路載荷并已經(jīng)得到了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。本文給出了星間鏈路數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，并介紹了星間鏈路數(shù)據(jù)獨(dú)立定軌和星間Ka測(cè)量與L波段數(shù)據(jù)聯(lián)合定軌的方法和初步結(jié)果。利用3顆試驗(yàn)衛(wèi)星和1個(gè)地面Ka站在軌試驗(yàn)，結(jié)果表明：獨(dú)立

410073)星間鏈路方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)方法趙 岳， 易先清， 侯振偉(國(guó)防科技大學(xué) 信息系統(tǒng)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖南 長(zhǎng)沙 410073)星間鏈路技術(shù)降低了衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)地面站的依賴(lài)，使得基于星間鏈路的衛(wèi)星通信與組網(wǎng)具有地面網(wǎng)絡(luò)難以比擬的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)研究集中于星間鏈路的可行性分析和構(gòu)建方法，對(duì)星間鏈路方案設(shè)計(jì)缺乏評(píng)價(jià)。從實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)性和構(gòu)建流程的完整性出發(fā)，提出一種基于星座特性分析的星間鏈路方案設(shè)計(jì)方法，并為方案性能檢驗(yàn)和選擇提出了基于路由性能的評(píng)價(jià)方法。

)?衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星間鏈路發(fā)展的關(guān)鍵影響因素分析李龍龍，耿國(guó)桐(中國(guó)國(guó)防科技信息中心, 北京 100142)建設(shè)有星間鏈路支持的導(dǎo)航星座已經(jīng)成為新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)之一。各國(guó)發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的戰(zhàn)略意圖、綜合國(guó)力、技術(shù)水平、國(guó)土分布等情況不同，導(dǎo)致導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)星間鏈路有不同的需求和約束，各系統(tǒng)發(fā)展論證的星間鏈路技術(shù)方案也各有不同。通過(guò)梳理國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星間鏈路的發(fā)展論證過(guò)程，歸納出國(guó)外建設(shè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星間鏈路考慮的3個(gè)共性關(guān)鍵因素：需求、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，并

0081)?全球星間鏈路網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與應(yīng)用探析申建華，高東博，宋海濤(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第54研究所，河北 石家莊050081)星間鏈路網(wǎng)絡(luò)以衛(wèi)星為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，基于星間鏈路實(shí)現(xiàn)信息傳輸，覆蓋全球范圍的綜合信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。其具有全球的網(wǎng)絡(luò)特性、高度自主可控特性、時(shí)間同步特性、星地星間無(wú)縫組網(wǎng)等特色，可向用戶(hù)提供網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展、信息交互與資源共享、測(cè)試、管理、認(rèn)證等多種接入服務(wù)。本文介紹了全球星間鏈路網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景，并分析探討了星間鏈路網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向及需要重點(diǎn)研究的問(wèn)題

干擾源對(duì)導(dǎo)航星座星間鏈路的干擾分析王東會(huì)，徐博，劉文祥，孫廣富(國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院衛(wèi)星導(dǎo)航研發(fā)中心，湖南長(zhǎng)沙，410073)為了定量分析地面大功率干擾源對(duì)導(dǎo)航星座星間鏈路的影響程度，提出單星干擾解析模型，通過(guò)等效載噪比定量描述干擾強(qiáng)度，通過(guò)測(cè)距誤差和通信誤碼率衡量干擾對(duì)單顆導(dǎo)航衛(wèi)星的影響。根據(jù)導(dǎo)航星間鏈路的工作特點(diǎn)，對(duì)衛(wèi)星受干擾導(dǎo)致整星座星地聯(lián)合定軌及星間轉(zhuǎn)發(fā)通信功能異常的原理進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明：星間鏈路系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗地面干擾的能力，

針對(duì)以上問(wèn)題，以星間單差PPP/INS緊組合為研究基礎(chǔ)，借助INS短期導(dǎo)航精度高的優(yōu)勢(shì)，提出一種INS輔助的周跳修復(fù)新方法。該新方法使用星間單差相位新息與星間單差電離層殘差作為周跳修復(fù)量；為提高周跳修復(fù)可靠性，新方法對(duì)周跳修復(fù)量進(jìn)行了質(zhì)量控制并設(shè)置了多重修復(fù)準(zhǔn)則。兩組車(chē)載組合導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)表明：與不修復(fù)相比，周跳修復(fù)后可實(shí)現(xiàn)PPP瞬時(shí)重新收斂，定位精度提升至20 cm以?xún)?nèi)；但需注意，周跳修復(fù)成功率會(huì)隨著GNSS信號(hào)中斷時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。精密單點(diǎn)定位；周跳修復(fù)；重

系統(tǒng)誤差的星地/星間聯(lián)合定軌張 博1，2，賈小林2，陳 虓3，毛 麗41．信息工程大學(xué)地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州，450052;2．西安測(cè)繪研究所，陜西 西安，710054;3．西安衛(wèi)星測(cè)控中心，陜西 西安，714043;4．91039部隊(duì)，北京，102401利用仿真星間鏈路測(cè)距數(shù)據(jù)并加入±75cm的白噪聲和60cm的系統(tǒng)誤差，參考地面站觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)仿真星地觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，依據(jù)星地/星間聯(lián)合定軌原理，進(jìn)行聯(lián)合定軌解算，并討論了星間測(cè)距系統(tǒng)誤差對(duì)聯(lián)合解算結(jié)果的影響。

4）利用GNSS星間鏈路的航天器定軌方法研究孟軼男1樊士偉1楊強(qiáng)文1宋小勇2（1北京跟蹤與通信技術(shù)研究所，北京 100094）（2西安測(cè)繪研究所，西安 710054）針對(duì)利用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）星間鏈路實(shí)現(xiàn)用戶(hù)航天器定軌時(shí)存在的鏈路資源有限問(wèn)題，構(gòu)建基于GNSS星間鏈路的用戶(hù)航天器定軌模型，設(shè)計(jì)了應(yīng)用流程，重點(diǎn)研究了星間鏈路測(cè)量頻度、可建立鏈路數(shù)量等鏈路規(guī)劃模式對(duì)用戶(hù)航天器定軌結(jié)果的影響，并分別針對(duì)高軌用戶(hù)航天器和中低軌用戶(hù)航天器進(jìn)行仿真分析和試驗(yàn)

辨率，有學(xué)者基于星間距離變率觀(guān)測(cè)值對(duì)地球表層質(zhì)量變化非常敏感這一特性，用Level－1B級(jí)數(shù)據(jù)的星間距離變率、GPS和加速度計(jì)觀(guān)測(cè)值直接推求陸地水儲(chǔ)量變化。根據(jù)反演原理的不同有兩種方法：重力位差法［3］和Mascon（mass concentration）方法［4－5］。研究結(jié)果表明，利用Level－1B數(shù)據(jù)可以有效提高反演結(jié)果的時(shí)空分辨率，反演結(jié)果時(shí)間分辨率甚至可達(dá)10d左右，空間分辨率可提高到200km 左右［6］，比球諧系數(shù)法更具優(yōu)勢(shì)。Mascon方

一種繞飛編隊(duì)衛(wèi)星星間鏈路系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方法張蕾 嚴(yán)林 高翠東 臧榮春 陸波(航天東方紅衛(wèi)星有限公司, 北京 100094)為了建立高精度相對(duì)定位編隊(duì)衛(wèi)星的星間鏈路，提出了一種基于GPS的繞飛編隊(duì)衛(wèi)星星間鏈路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。針對(duì)我國(guó)首次以InSAR為背景的任務(wù)，以某繞飛編隊(duì)星座星間鏈路系統(tǒng)總體方案為例，利用STK/MATLAB分析軟件，對(duì)天線(xiàn)覆蓋區(qū)與組陣進(jìn)行了仿真分析，并根據(jù)分析結(jié)果做了系統(tǒng)優(yōu)化，包括星間軌道構(gòu)型、天線(xiàn)設(shè)計(jì)組陣圖、天線(xiàn)安裝位置、鏈路預(yù)算、星間通

文導(dǎo)航方法和基于星間鏈路偽距測(cè)量的方法等［1-4］.其中，基于光學(xué)敏感器的天文導(dǎo)航受到地心方向測(cè)量精度的限制，難以滿(mǎn)足衛(wèi)星高精度自主導(dǎo)航的要求;基于星間鏈路偽距測(cè)量進(jìn)行導(dǎo)航時(shí)存在“虧秩”問(wèn)題，即僅距離測(cè)量情況下不能對(duì)星座的整體旋轉(zhuǎn)形成有效的幾何約束，造成星座衛(wèi)星的絕對(duì)定位誤差隨時(shí)間增長(zhǎng)而逐步積累.以往研究表明，將衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)方程簡(jiǎn)化為二體問(wèn)題處理時(shí)，基于星間測(cè)距的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是不可觀(guān)的.如果考慮衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)的三體問(wèn)題，即同時(shí)考慮地球和月球引力影響，那么星

地一體化導(dǎo)航系統(tǒng)星間鏈路仿真及分析*侯 穎,米志超,于衛(wèi)波,牛大偉(解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院,江蘇南京210007)在導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)中,為了解決星間鏈路拓?fù)湟?guī)劃不合理而導(dǎo)致的星地信息傳輸時(shí)延大的問(wèn)題,提出了一種新的星間鏈路規(guī)劃方法。該方法優(yōu)先考慮星地間的可視覆蓋關(guān)系,保證衛(wèi)星與地面站之間實(shí)時(shí)的信息傳輸。利用STK仿真軟件構(gòu)建了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?進(jìn)而利用OPNET仿真軟件完成了性能仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明,新的拓?fù)錅p小了星地?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)奶鴶?shù)和端到端時(shí)延,符合星地一體

GPS率先實(shí)現(xiàn)了星間鏈路，并且計(jì)劃在GPS III中裝配指向性天線(xiàn)，并引入路由轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，以提升星間鏈路數(shù)據(jù)通信性能［1］。總結(jié)國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，在星座內(nèi)建立星間鏈路，并利用星間鏈路進(jìn)行星間測(cè)距和數(shù)據(jù)通信，以實(shí)現(xiàn)星座的自主運(yùn)行是一種發(fā)展趨勢(shì)［2］。本文針對(duì)導(dǎo)航星座星間數(shù)據(jù)通信的需求，對(duì)導(dǎo)航星座星間路由相關(guān)問(wèn)題展開(kāi)研究。針對(duì)基于星間鏈路的衛(wèi)星星座系統(tǒng)星間路由問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者已進(jìn)行了大量的研究工作，但大多數(shù)工作都是針對(duì)用于承載地面用戶(hù)數(shù)據(jù)流量的衛(wèi)星

Walker星座星間鏈路分析*楊 霞 李建成(武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院，武漢 430079)在分析Walker星座構(gòu)型以及星間鏈路分類(lèi)、頻率和準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，研究了24/3/2構(gòu)型Walker星座星間鏈路的構(gòu)建方法和鏈路可見(jiàn)性，計(jì)算和分析了所建立星間鏈路的方位角、仰角和距離(AER)。研究結(jié)果表明，Walker星座可建立多條星間鏈路。Walker星座;星間鏈路;方位角;仰角;距離1 引言隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用的需要，人們開(kāi)始關(guān)注衛(wèi)星系統(tǒng)的自主運(yùn)行能力。星間

可采用區(qū)域布站＋星間鏈路的體制。當(dāng)導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)入監(jiān)測(cè)網(wǎng)可視弧段內(nèi)，可以依靠地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行完好性監(jiān)測(cè)；當(dāng)導(dǎo)航衛(wèi)星飛離監(jiān)測(cè)網(wǎng)可視弧段時(shí)，采用星間鏈路觀(guān)測(cè)手段實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)不可視弧段的導(dǎo)航衛(wèi)星監(jiān)測(cè)，計(jì)算完好性指標(biāo)。1 基于星間鏈路的完好性參數(shù)計(jì)算利用地基完好性監(jiān)測(cè)站對(duì)四重可視衛(wèi)星進(jìn)行完好性監(jiān)測(cè)與處理，計(jì)算其星歷與星鐘的誤差精度，將誤差精度已知的衛(wèi)星作為觀(guān)測(cè)點(diǎn)與其他衛(wèi)星建立星間鏈路，對(duì)觀(guān)測(cè)衛(wèi)星進(jìn)行誤差統(tǒng)計(jì)，如此遞推求出所有衛(wèi)星星歷與星鐘的統(tǒng)計(jì)誤差。將該誤差

需要建設(shè)導(dǎo)航星座星間鏈路來(lái)彌補(bǔ)這一不足。在全球?qū)Ш叫亲鶅?nèi)部建設(shè)星間鏈路后,通過(guò)少數(shù)的監(jiān)測(cè)站即可獲得精密軌道參數(shù),星間鏈路還可以增加星歷注入頻度,而這兩點(diǎn)均直接影響導(dǎo)航定位精度。當(dāng)注入數(shù)據(jù)無(wú)法上注到星上導(dǎo)航任務(wù)處理單元時(shí),通過(guò)星間距離觀(guān)測(cè)值和預(yù)報(bào)星歷、時(shí)鐘數(shù)據(jù)可以提高星座自主運(yùn)行能力。此外,地面站的測(cè)控信息可以通過(guò)星間鏈路進(jìn)行傳輸,可大大增強(qiáng)地面站對(duì)星座的測(cè)控管理能力。導(dǎo)航星座星間鏈路涉及到通信/電子、微波/天線(xiàn)、計(jì)算機(jī)/網(wǎng)絡(luò)、結(jié)構(gòu)/機(jī)構(gòu)、軌道/定軌、控制/

續(xù)通信時(shí)間短，而星間鏈路(ISL)則可以很好地解決這一問(wèn)題，通過(guò)星間鏈路可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星組網(wǎng)，只使用少量的地面站就可以完成通信任務(wù)。由于衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度快、衛(wèi)星間的相對(duì)位置變化迅速、鏈路中斷頻繁，這給星間通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了不便，因此需要對(duì)星間鏈路進(jìn)行分析研究。目前的星間鏈路分析都集中于分析其幾何參數(shù)的變化[3-4]，對(duì)于其鏈路預(yù)算的詳細(xì)動(dòng)態(tài)變化分析不足，因此本文利用STK和Matlab的強(qiáng)大分析功能實(shí)現(xiàn)對(duì)星間距離、多普勒頻移和系統(tǒng)門(mén)限的動(dòng)態(tài)分析[5]。利用ST

。通過(guò)測(cè)量2顆衛(wèi)星間的距離和距離變化率,再消去非保守力的影響,可恢復(fù)出地球重力場(chǎng)模型[2]。星間微波測(cè)距系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)兩顆衛(wèi)星間距離和距離變化率的重要載荷,測(cè)量精度可達(dá)微米級(jí)[3]。1985年,MACARTHUR利用91 GHz和61 GHz系統(tǒng)試驗(yàn)證明此測(cè)距系統(tǒng)為可實(shí)現(xiàn)的[4]。星間微波測(cè)距系統(tǒng)的安裝指向與衛(wèi)星軸線(xiàn)方向存在一固定夾角。衛(wèi)星發(fā)射前,每顆衛(wèi)星的星間微波測(cè)距系統(tǒng)的相位中心已預(yù)標(biāo)定,但衛(wèi)星在發(fā)射及入軌過(guò)程中產(chǎn)生的火箭振動(dòng)、帆板展開(kāi)時(shí)的星體振動(dòng)、近地空

，楊旭海?GPS星間鏈路及其數(shù)據(jù)的模擬方法研究劉亞瓊1,2,3，楊旭海1,2（1. 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心，西安 710600；2. 中國(guó)科學(xué)院精密導(dǎo)航定位與定時(shí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710600；3. 中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京 100039）主要介紹了GPS星間鏈路（星間鏈路是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行的一項(xiàng)重要的關(guān)鍵技術(shù)）的工作模式，重點(diǎn)討論了GPS星間鏈路數(shù)據(jù)的模擬方法。采用契比雪夫多項(xiàng)式擬合方法，獲得對(duì)IGS（International GPS Serv

0）多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)星間鏈路性能分析與設(shè)計(jì)田雍容1,2，盧曉春1，黃飛江3（1. 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心，西安 710600；2. 中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京 100039；3. 長(zhǎng)沙學(xué)院 電子與通信工程系，長(zhǎng)沙 410003）對(duì)多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)星間鏈路各參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，分別在S和Ka波段上分析計(jì)算了GEO（對(duì)地靜止軌道）-IGSO（傾斜同步軌道）、GEO-MEO（中軌道）和IGSO-MEO衛(wèi)星間的星間鏈路參數(shù)Eb/N0、發(fā)射功率、天線(xiàn)直徑和數(shù)據(jù)速率間的關(guān)