王 威，高 昕，郎興康

(1.北京跟蹤與通信技術(shù)研究所，北京 100094；2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)

0 引言

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)越來(lái)越多地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，可以完成實(shí)時(shí)、高精度、全天候、連續(xù)快速的定位、導(dǎo)航和授時(shí)功能，引起了各國(guó)的廣泛重視[1-2]。

導(dǎo)航系統(tǒng)主要由空間設(shè)備、終端設(shè)備和地面設(shè)備3部分組成[3]?？臻g設(shè)備即空間導(dǎo)航衛(wèi)星，向地面發(fā)送導(dǎo)航信號(hào)；終端設(shè)備即導(dǎo)航終端接收機(jī)，完成對(duì)導(dǎo)航信號(hào)的接收處理，計(jì)算得到相應(yīng)的位置、方向、速度和時(shí)間等信息；地面設(shè)備是指地面測(cè)控站，完成對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星的控制、監(jiān)測(cè)和電文注入。然而，由于地面設(shè)備的位置固定，不可能做到對(duì)衛(wèi)星的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦衛(wèi)星處在各地面站不可見(jiàn)的位置或者地面通信鏈路出現(xiàn)中斷時(shí)，衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量狀態(tài)難以得到保證，衛(wèi)星只能依靠自身現(xiàn)有的參數(shù)完成對(duì)電文的計(jì)算，很難保證準(zhǔn)確度，當(dāng)衛(wèi)星出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，地面使用該衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行定位就會(huì)引入較大誤差。為了解決這一問(wèn)題，美國(guó)從20世紀(jì)80年代中期便開(kāi)始研究其全球定位系統(tǒng)(GPS)的星間鏈路技術(shù)，提供衛(wèi)星間的通信和相互測(cè)距，對(duì)衛(wèi)星位置和時(shí)間誤差進(jìn)行修正，從而在一定時(shí)間內(nèi)保持精確的定軌能力和時(shí)間同步能力，增強(qiáng)衛(wèi)星自主導(dǎo)航能力[4-7]。與此同時(shí)，可以利用其他衛(wèi)星代替地面站完成對(duì)相應(yīng)衛(wèi)星信號(hào)收發(fā)性能等指標(biāo)的測(cè)量，并將相應(yīng)結(jié)果傳回地面，從而保證非視衛(wèi)星的完好性[8-9]。

隨著北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的陸續(xù)發(fā)射，導(dǎo)航設(shè)備功能逐步完善，衛(wèi)星導(dǎo)航裝備性能的好壞變得愈加重要，導(dǎo)航衛(wèi)星自身發(fā)射接收設(shè)備功能和性能指標(biāo)的好壞直接影響該設(shè)備系統(tǒng)的應(yīng)用性能。導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路測(cè)試評(píng)估系統(tǒng)在此背景下應(yīng)運(yùn)而生，該系統(tǒng)主要用于對(duì)衛(wèi)星發(fā)射接收設(shè)備的性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，使用戶能及時(shí)了解設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。本文主要利用導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路對(duì)非視距導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射接收設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，完成設(shè)備相應(yīng)性能指標(biāo)的測(cè)試評(píng)估，重點(diǎn)梳理了導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路接收性能指標(biāo)、發(fā)射性能指標(biāo)和測(cè)量性能指標(biāo)的測(cè)試評(píng)估流程，對(duì)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)測(cè)具有重要的參考價(jià)值。

1 衛(wèi)星導(dǎo)航星間鏈路測(cè)試評(píng)估技術(shù)現(xiàn)狀

衛(wèi)星導(dǎo)航星間鏈路(Inter-satellite Link，ISL)技術(shù)在導(dǎo)航領(lǐng)域中是指導(dǎo)航衛(wèi)星不依賴于與地面站直接完成通信，而是通過(guò)其他導(dǎo)航衛(wèi)星完成建鏈通信，發(fā)送和接收相關(guān)數(shù)據(jù)。星間鏈路示意如圖1所示。

圖1 星間鏈路示意Fig.1 Diagram of intersatellite link

星間鏈路將空間的設(shè)備連成一個(gè)整體，使衛(wèi)星不依賴地面設(shè)備就可以連接其他衛(wèi)星，利用此項(xiàng)技術(shù)不僅可以解決衛(wèi)星不可見(jiàn)時(shí)的控制監(jiān)測(cè)問(wèn)題，還能夠利用星間測(cè)量和通信縮短衛(wèi)星星歷更新周期，通過(guò)衛(wèi)星間轉(zhuǎn)發(fā)，降低地面站的數(shù)量，并通過(guò)星間的數(shù)據(jù)傳輸，增大通信容量，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的自主導(dǎo)航。美國(guó)第二代GPS衛(wèi)星在設(shè)計(jì)上加入了星間鏈路，Block IIR衛(wèi)星利用自主導(dǎo)航能在6個(gè)月內(nèi)保持URE小于6 m[10-11]；Block IIF衛(wèi)星利用自主導(dǎo)航能在2個(gè)月內(nèi)保持URE小于3 m[12]。鑒于GPS的成功，星間鏈路自主導(dǎo)航已成為俄羅斯GLONASS、歐洲GALILEO和我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)建設(shè)的熱門(mén)研究課題。目前國(guó)內(nèi)外的研究人員針對(duì)星間鏈路的研究探討主要集中在以下5個(gè)方面：星間鏈路信號(hào)設(shè)計(jì)、星間鏈路發(fā)射接收性能、星間鏈路構(gòu)建、星間網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鲆约皩?dǎo)航星座分析[15]，關(guān)于星間鏈路的測(cè)試評(píng)估技術(shù)并無(wú)太多相關(guān)文獻(xiàn)。

衛(wèi)星導(dǎo)航測(cè)試評(píng)估系統(tǒng)一般用于對(duì)衛(wèi)星接收性能、發(fā)射信號(hào)性能和測(cè)量性能等指標(biāo)的測(cè)試評(píng)估，通過(guò)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的采集和相關(guān)信息的解調(diào)，完成對(duì)衛(wèi)星相關(guān)指標(biāo)測(cè)量，并分析得出相應(yīng)結(jié)論，在國(guó)外利用相應(yīng)的信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完成對(duì)衛(wèi)星性能的測(cè)試評(píng)估已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用，美國(guó)聯(lián)邦航空局建設(shè)的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)(Wide Area Augment System，WAAS)和局域增強(qiáng)系統(tǒng)(Local Area Augment System，LAAS)是典型的2個(gè)增強(qiáng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[16]。以區(qū)域基準(zhǔn)站網(wǎng)為基礎(chǔ)，結(jié)合相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)，完成對(duì)衛(wèi)星各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試，從而為用戶提供相應(yīng)衛(wèi)星的完好性信息，保障用戶的定位精度。此外，類(lèi)似的完成對(duì)衛(wèi)星信號(hào)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)還有英國(guó)齊爾伯頓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、荷蘭Noordwijk信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)的基本原理都是類(lèi)似的。

2 測(cè)試評(píng)估系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)

構(gòu)建星間鏈路測(cè)試評(píng)估平臺(tái)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。由于測(cè)試評(píng)估平臺(tái)直接作用對(duì)象為可見(jiàn)衛(wèi)星，故圖2未示意被測(cè)衛(wèi)星。星間鏈路控制管理中心利用TT&C鏈路完成對(duì)可見(jiàn)與不可見(jiàn)衛(wèi)星星間鏈路建鏈的規(guī)劃配置，并將衛(wèi)星的相應(yīng)回執(zhí)配置傳送至測(cè)試評(píng)估平臺(tái)系統(tǒng)監(jiān)控軟件；系統(tǒng)監(jiān)控軟件負(fù)責(zé)完成對(duì)星間鏈路測(cè)試評(píng)估系統(tǒng)平臺(tái)的監(jiān)視與控制，將相應(yīng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳送至星間鏈路測(cè)試評(píng)估軟件，便于該軟件利用相應(yīng)的分析評(píng)估設(shè)備完成相應(yīng)指標(biāo)測(cè)量，系統(tǒng)監(jiān)控軟件還控制相應(yīng)的基帶設(shè)備和收發(fā)信道，完成對(duì)可見(jiàn)衛(wèi)星信號(hào)的接收；星間鏈路測(cè)試評(píng)估軟件完成對(duì)被測(cè)衛(wèi)星接收性能、發(fā)射信號(hào)性能、測(cè)量性能等指標(biāo)的測(cè)量，并結(jié)合對(duì)應(yīng)的分析評(píng)估設(shè)備完成對(duì)衛(wèi)星當(dāng)前性能的分析評(píng)估。

圖2 星間鏈路測(cè)試評(píng)估系統(tǒng)平臺(tái)框架Fig.2 Platform diagram of intersatellite link test and evaluation system

星間鏈路可見(jiàn)節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星與被測(cè)衛(wèi)星間的信號(hào)收發(fā)關(guān)系如圖3所示，利用衛(wèi)星星間鏈路雙向通信和測(cè)量的特點(diǎn)，將被測(cè)衛(wèi)星的相關(guān)接收參數(shù)以數(shù)據(jù)形式返回給可見(jiàn)節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星，并利用節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星發(fā)送測(cè)試信號(hào)，協(xié)助測(cè)量；被測(cè)衛(wèi)星的發(fā)射參數(shù)則是利用節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星完成對(duì)其信號(hào)接收并處理等到相應(yīng)測(cè)量結(jié)果，節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星對(duì)信號(hào)采樣，使用相關(guān)數(shù)字信號(hào)處理手段，完成對(duì)信號(hào)的頻域、時(shí)域、調(diào)制域和相關(guān)域的分析；對(duì)于衛(wèi)星的測(cè)量性能則可以通過(guò)衛(wèi)星雙方進(jìn)行雙向測(cè)量，得到雙方的測(cè)距值，再結(jié)合星歷參數(shù)計(jì)算得到的測(cè)距理論值，得到相應(yīng)的測(cè)量性能評(píng)估結(jié)果。

圖3 可見(jiàn)衛(wèi)星與被測(cè)衛(wèi)星間信號(hào)收發(fā)關(guān)系Fig.3 Signal transceiver relation between visible satellite and measured satellite

3 測(cè)試評(píng)估方法與工作流程

為了解衛(wèi)星當(dāng)前所處狀態(tài)，需要在地面站和衛(wèi)星之間建鏈，針對(duì)不可見(jiàn)衛(wèi)星，地面站監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的手段可以采用星間鏈路輔助監(jiān)測(cè)，即通過(guò)節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星協(xié)助轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)指令和信息，在某些情況下，還需要多個(gè)節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星協(xié)助轉(zhuǎn)發(fā)地面所需信息，才能完成相應(yīng)指標(biāo)的測(cè)試評(píng)估。

3.1 接收性能指標(biāo)測(cè)試評(píng)估及精度誤差分析

衛(wèi)星接收性能(例如接收載噪比、接收靈敏度等)是衛(wèi)星完成星間鏈路收發(fā)的基本要求，若衛(wèi)星接收性能較差或者處于較惡劣的鏈路環(huán)境中，不適合進(jìn)行定位導(dǎo)航工作，所以需要利用相應(yīng)手段完成對(duì)衛(wèi)星接收性能的監(jiān)測(cè)。比較常見(jiàn)的手段是利用地面與衛(wèi)星完成建鏈，并發(fā)送測(cè)試信號(hào)，通過(guò)衛(wèi)星的應(yīng)答信號(hào)獲取相應(yīng)信息，從而完成對(duì)相應(yīng)指標(biāo)的測(cè)試評(píng)估。接收性能測(cè)試評(píng)估流程如圖4所示。

圖4 接收性能測(cè)試評(píng)估流程Fig.4 Test and evaluation process of receiving performance

地面發(fā)起監(jiān)測(cè)某個(gè)不可見(jiàn)衛(wèi)星的相應(yīng)指標(biāo)的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，發(fā)送給可見(jiàn)的導(dǎo)航衛(wèi)星，該衛(wèi)星利用已確定的轉(zhuǎn)發(fā)鏈路，由直接與被測(cè)衛(wèi)星建鏈的衛(wèi)星發(fā)起測(cè)試流程，其余節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星只進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星(發(fā)起測(cè)試的衛(wèi)星)依據(jù)業(yè)務(wù)需求向被測(cè)衛(wèi)星發(fā)送測(cè)試信號(hào)，被測(cè)衛(wèi)星自身接收信號(hào)時(shí)，完成對(duì)需要監(jiān)測(cè)指標(biāo)的測(cè)量，并將測(cè)量值利用通信鏈路發(fā)送至節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星，最終測(cè)量結(jié)果通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星發(fā)送至地面站，測(cè)試評(píng)估軟件根據(jù)最終的測(cè)量結(jié)果完成核算。

以測(cè)量衛(wèi)星接收G/T為例，首先在業(yè)務(wù)請(qǐng)求建立后，由星間鏈路控制管理中心完成對(duì)導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)中路由的建立，使轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星與被測(cè)衛(wèi)星間實(shí)現(xiàn)建鏈，系統(tǒng)監(jiān)控軟件配置基帶與信道設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)至測(cè)試節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包括測(cè)試指標(biāo)項(xiàng)、測(cè)試時(shí)長(zhǎng)和測(cè)試所需原始數(shù)據(jù)等，然后利用轉(zhuǎn)發(fā)的可見(jiàn)衛(wèi)星向被測(cè)衛(wèi)星發(fā)送相應(yīng)EIRP的信號(hào)被測(cè)衛(wèi)星完成接收，并測(cè)量相應(yīng)的C/No，通過(guò)星間鏈路回傳至測(cè)試節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星，測(cè)試節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送至地面站，系統(tǒng)監(jiān)控軟件配置基帶與信道設(shè)備完成接收，地面站的測(cè)試評(píng)估軟件利用G/T=C/No+10lgk+L-EIRP(式中，k為波爾茲曼常數(shù)，L為自由空間衰耗，由空間距離和工作頻率等數(shù)據(jù)進(jìn)行核算)完成對(duì)被測(cè)衛(wèi)星G/T值的測(cè)量。完成測(cè)試后，測(cè)試評(píng)估軟件對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)估，生成相應(yīng)的評(píng)估報(bào)告。

衛(wèi)星接收G/T值測(cè)試精度誤差除受衛(wèi)星外的指標(biāo)影響外，主要取決于設(shè)備上行發(fā)射精度EIRP和導(dǎo)航信號(hào)自由空間衰落誤差L兩部分。其中，星間鏈路發(fā)射設(shè)備上行發(fā)射EIRP精度主要取決于上行鏈路中各單元功率精度，包括基帶中頻輸出電平精度，變頻器增益控制精度以及功放增益控制精度。衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)在自由空間傳輸中，受空間自由衰落、大氣損耗、電離層折射、雨衰和雪衰等影響，其中，自由空間衰落L=32.45+20lgd+20lgf，(式中，d為空間傳輸距離，單位km；f為載波頻率，單位MHz)，該公式為經(jīng)驗(yàn)公式，但依據(jù)目前可查的文獻(xiàn)及已有工程驗(yàn)證，該衰落值核算精度可信度較高，但實(shí)際工程驗(yàn)證中，受測(cè)試天線方向圖、地面多徑、收發(fā)天線法向?qū)?zhǔn)精度和儀器測(cè)量誤差等影響，無(wú)法得到精確度在±0.2 dB以下的有效驗(yàn)證。

3.2 發(fā)射性能指標(biāo)測(cè)試評(píng)估及精度誤差分析

衛(wèi)星的發(fā)射信號(hào)是地面終端完成定位的主要依據(jù)，若發(fā)射信號(hào)的質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)極大地影響到定位誤差的大小，可利用測(cè)試的節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星完成對(duì)導(dǎo)航信號(hào)的接收，并對(duì)接收信號(hào)的相關(guān)指標(biāo)(帶寬、功率電平和正交性等)進(jìn)行測(cè)量、分析。利用星間鏈路測(cè)試衛(wèi)星發(fā)射性能的流程如圖5所示。

圖5 發(fā)射性能測(cè)試評(píng)估流程Fig.5 Test and evaluation of transmitting performance

由地面發(fā)起監(jiān)測(cè)衛(wèi)星業(yè)務(wù)請(qǐng)求，測(cè)試節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星接收來(lái)自被測(cè)衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)，并在接收過(guò)程中對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣分析，分析的流程可以使用軟件的方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理(例如FFT變換，利用頻域信息對(duì)信號(hào)的帶寬、帶外的雜散、功率譜進(jìn)行測(cè)量)，在接收解調(diào)的過(guò)程中，可以對(duì)信號(hào)的IQ分量的正交性和載波與偽隨機(jī)碼相位的相干程度進(jìn)行測(cè)量。此外，還可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理，觀測(cè)信號(hào)的相關(guān)峰情況，將最后的觀測(cè)結(jié)果以數(shù)據(jù)的形式發(fā)送至地面站，由地面監(jiān)測(cè)站進(jìn)行分析評(píng)估，從而完成對(duì)衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)指標(biāo)的評(píng)估。

以測(cè)量衛(wèi)星發(fā)射EIRP為例，在發(fā)起業(yè)務(wù)請(qǐng)求、確定信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)和完成建鏈流程后，測(cè)試節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星將地面發(fā)送的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至被測(cè)衛(wèi)星，被測(cè)衛(wèi)星按照流程要求發(fā)送指定功率的單載波信號(hào)，測(cè)試中繼衛(wèi)星完成接收，并測(cè)量功率電平，然后將測(cè)量值發(fā)送至地面，測(cè)試評(píng)估軟件利用公式EIRP=P+L-G(式中，P為測(cè)量的功率電平；L為空間損耗，利用星歷、頻率等數(shù)據(jù)進(jìn)行核算；G為測(cè)試節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星的接收鏈路增益)完成對(duì)被測(cè)衛(wèi)星發(fā)射EIRP的計(jì)算，并根據(jù)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)結(jié)果完成對(duì)該指標(biāo)的測(cè)試評(píng)估。

衛(wèi)星星間發(fā)射EIRP值測(cè)試精度除衛(wèi)星外的指標(biāo)，取決于設(shè)備下行測(cè)試精度、自由空間傳輸誤差兩部分。其中，星間鏈路設(shè)備下行測(cè)試精度主要取決于頻譜儀測(cè)量精度(包括中頻精度和射頻精度)，下變頻器增益控制精度以及功放增益控制精度。信號(hào)在自由空間傳輸中，受空間自由衰落、大氣損耗、電離層折射、雨衰和雪衰等影響，詳細(xì)分析同3.1節(jié)。

3.3 測(cè)量性能指標(biāo)測(cè)試評(píng)估及精度誤差分析

導(dǎo)航衛(wèi)星本身主要的功能是利用測(cè)距值定位，所以衛(wèi)星本身的測(cè)量性能也需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在不可見(jiàn)衛(wèi)星的監(jiān)測(cè)中，可以利用星間鏈路本身具備的雙向測(cè)量和通信的功能，完成雙方的測(cè)距。以節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星的測(cè)距值和當(dāng)前星歷計(jì)算得到的理論值作為基準(zhǔn)，對(duì)被測(cè)衛(wèi)星的測(cè)距性能進(jìn)行分析評(píng)估。利用星間鏈路監(jiān)測(cè)衛(wèi)星測(cè)量性能的流程如圖6所示。

圖6 測(cè)量性能測(cè)試評(píng)估流程Fig.6 Test and evaluation of measurement performance

由地面監(jiān)測(cè)站發(fā)起監(jiān)測(cè)衛(wèi)星業(yè)務(wù)請(qǐng)求，并確定信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)流程，發(fā)起測(cè)試的節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星向被測(cè)衛(wèi)星發(fā)送正常工作信號(hào)，被測(cè)衛(wèi)星完成捕獲跟蹤等相關(guān)流程后，得出相應(yīng)的測(cè)距值，并將測(cè)距值通過(guò)通信鏈路發(fā)送至節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星；被測(cè)衛(wèi)星的正常工作信號(hào)由節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星完成接收測(cè)距，得到另一組測(cè)距值。如果測(cè)試的節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星本身已被驗(yàn)證具備良好的測(cè)距性能，則將其自身測(cè)距值作為評(píng)價(jià)被測(cè)衛(wèi)星測(cè)量性能的基準(zhǔn)，并將2組測(cè)距值都發(fā)送至地面，測(cè)試評(píng)估軟件利用星歷計(jì)算理論距離，設(shè)定相應(yīng)的判決門(mén)限，然后比較被測(cè)衛(wèi)星測(cè)距值與測(cè)試節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星測(cè)距值差值，并進(jìn)行判決，從而得出被測(cè)衛(wèi)星測(cè)量數(shù)據(jù)有效性的測(cè)試評(píng)估結(jié)果。

衛(wèi)星測(cè)量性能指標(biāo)除了測(cè)量數(shù)據(jù)的有效性，還包括導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路的測(cè)量隨機(jī)誤差和星間鏈路時(shí)延通道一致性。其中，星間鏈路的測(cè)量隨機(jī)誤差精度對(duì)測(cè)量性能指標(biāo)測(cè)試評(píng)估有著重要影響，因此有必要對(duì)影響測(cè)量隨機(jī)誤差精度的因素展開(kāi)分析。

隨機(jī)誤差值主要影響因素包括偽碼同步誤差、量化誤差和時(shí)間同步誤差。

① 偽碼同步誤差

由于采用載波輔助偽碼跟蹤，因此可忽略動(dòng)態(tài)應(yīng)力對(duì)偽碼同步誤差的影響。此時(shí)，偽碼同步誤差主要由熱噪聲導(dǎo)致，應(yīng)用超前減滯后功率型鑒相器時(shí)的誤差均方根為：

典型接收情況下，Δ=0.5碼片，TCoh=1 ms,TI=1 ms，BL=5 Hz，當(dāng)C/N0=48 dBHz時(shí)，σDLL≈0.04 m。

② 量化誤差

峰值信號(hào)功率與平均量化噪聲功率的比值為：

式中，L是量化電平級(jí)數(shù)。當(dāng)量化位數(shù)≥8 bit時(shí)，量化誤差導(dǎo)致的測(cè)距誤差<0.02 m。

③ 時(shí)間同步誤差

目前，地面設(shè)備間的時(shí)間同步誤差一般小于0.1 ns(約為0.03 m)。于是，σR=0.04 m+0.02 m+0.03 m=0.09 m，即0.3 ns。

4 結(jié)束語(yǔ)

導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量關(guān)系到衛(wèi)星的定位精度，在衛(wèi)星非視狀態(tài)下，傳統(tǒng)的地面監(jiān)測(cè)手段無(wú)法完成對(duì)非視衛(wèi)星相應(yīng)指標(biāo)的測(cè)試評(píng)估，本文提出了使用星間鏈路完成對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星相應(yīng)接收、發(fā)射、測(cè)量性能指標(biāo)的測(cè)試評(píng)估方法，可使地面站及時(shí)監(jiān)測(cè)到非視導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射接收設(shè)備的異常，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，從而提升導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的定位性能。本文提出的導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路測(cè)試評(píng)估技術(shù)是通過(guò)星間鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)非視導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的監(jiān)測(cè)評(píng)估，為非視導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的測(cè)試評(píng)估提供了一種新的技術(shù)思路。但是相應(yīng)測(cè)試評(píng)估性能技術(shù)指標(biāo)的有效性和適用性還需要仿真和試驗(yàn)的進(jìn)一步論證。