面向測距與通信性能優(yōu)化的衛(wèi)星導(dǎo)航星間鏈路組網(wǎng)技術(shù)研究.pdf

1、星間鏈路是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要組成部分。組網(wǎng)技術(shù)是星間鏈路的關(guān)鍵技術(shù)，須從星間測距與通信性能優(yōu)化的角度對星間鏈路組網(wǎng)技術(shù)進行深入研究。星間鏈路可以采用寬波束與點波束兩種形式的星間天線，兩種天線形式下組網(wǎng)技術(shù)具有不同特點。星間鏈路的工作模式逐漸從單一的自主導(dǎo)航向星地一體化數(shù)據(jù)傳輸與定軌方向發(fā)展，要求星間鏈路組網(wǎng)技術(shù)針對星地聯(lián)合工作性能進行優(yōu)化。在此背景下，論文針對星間鏈路組網(wǎng)技術(shù)開展了以下四個方面的研究工作：
　?。?）針對點波束星間

2、鏈路現(xiàn)有的網(wǎng)狀鏈路分配方法未對星間測距與通信性能進行優(yōu)化的問題，提出了一種基于整網(wǎng)平均觀測幾何精度因子與整網(wǎng)平均鏈路傳輸時延綜合加權(quán)的鏈路代價最小化的鏈路分配方法。分析與仿真結(jié)果表明，本文提出的鏈路分配方法星間測距與通信性能明顯優(yōu)于網(wǎng)狀鏈路分配方法。每分配5個星座網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行一次鏈路代價計算時，整網(wǎng)平均觀測幾何精度因子可從3.06降低到1.34，整網(wǎng)平均點到點鏈路傳輸時延從218ms略降至211ms。
　　（2）針對星間鏈路缺

3、乏鏈路異常檢測方法，無法有效解決鏈路中斷條件下路由傳輸?shù)膯栴}，提出了一種基于鏈路中斷檢測和 K短路徑的抗毀路由算法。分析與仿真結(jié)果表明，鏈路發(fā)生中斷時采用本文提出的抗毀路由算法比鏈路正常時最多僅增加1跳傳輸，未明顯增加鏈路負擔(dān)。
　?。?）針對寬波束時分體制星間鏈路現(xiàn)有的輪詢時分測距體制星間觀測幾何結(jié)構(gòu)不夠優(yōu)化，制約聯(lián)合定軌精度提升的問題，提出了一種分組時分的星間測距體制和基于整網(wǎng)平均觀測幾何精度因子最小化的衛(wèi)星分組算法。分析與仿

4、真結(jié)果表明，分組時分測距體制聯(lián)合定軌精度明顯優(yōu)于輪詢時分測距體制。當(dāng)星間星地測距誤差為均值0.6m、標(biāo)準(zhǔn)差0.3m的正態(tài)分布誤差模型時，最優(yōu)衛(wèi)星分組條件下的聯(lián)合定軌精度可從2.45m提高到1.26m。
　　（4）針對目前缺乏有效的衛(wèi)星導(dǎo)航星間鏈路整網(wǎng)干擾影響分析方法的問題，提出了一種兼顧定軌與通信性能的整網(wǎng)干擾影響評估方法。分析與仿真結(jié)果表明，整網(wǎng)平均定軌精度損失可有效衡量被干擾衛(wèi)星數(shù)量，整網(wǎng)通信阻斷率與整網(wǎng)平均鏈路傳輸時延增量可