[发明专利]动态卫星网络中卫星自主定轨与时间同步的测试方法

说明书

本发明动态卫星网络中卫星自主定轨与时间同步的测试方法，包括以下步骤：1)、通过星座中M颗目标卫星的精密轨道数据与误差模型，仿真得到被测卫星与目标卫星在N个时隙起始点的轨道参数；2)、保存步骤1得到的被测卫星的轨道参数；3)、将被测卫星和目标卫星的轨道参数和建链拓扑关系按照约定格式保存输入星间链路模拟器；4)、星间链路模拟器与卫星完成时间同步后，并输出模拟信号至星间链路载荷；5)、星间链路载荷运行自主定轨与时间同步算法，算法收敛后输出结果；6)、将步骤5中的输出结果与步骤2中的理论参考值进行比对。利用一套卫星星间链路模拟器分时模拟卫星网络中多颗目标卫星的星间链路载荷。

技术领域

本发明涉及动态卫星网络的自主定轨与时间同步领域，尤其涉及一种动态卫星网络自主定轨与时间同步的系统测试方法。

背景技术

基于星间链路的动态卫星网络通常具备自主定轨与时间同步的功能。利用星间观测伪距与电文交换实现自主定轨与时间同步，以应对战时无地面支持场景下的卫星星座自主运行，向地面用户接收机提供可靠的、高精度的定位及授时服务。

动态卫星网络中各节点卫星间的建链拓扑关系可实现延时us级延时的快速切换，网络中卫星总数多达30颗，各节点卫星可在短期内与多达12颗目标卫星完成轮询握手，流程较为复杂。通常情况下，若要在地面完成真实场景的测试，需8～12个星间链路载荷，需要相应数目的信道模拟器，并配合高速切换矩阵开关，实现各个星间链路载荷之间的动态握手，地面测试耗费资源较多，可操作性较低。

动态卫星网络的自主定轨与时间同步的地面的测试与评估缺乏有效的手段，而卫星网络不同于地面网络，不能在地面进行真实场景的验证，且卫星网络具有不可修复性，更加依赖于地面的仿真与测试。

以较小的代价在地面实现动态卫星网络的自主定轨与时间同步性能测试将具有极为重大的意义。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供了一种动态卫星网络中卫星的自主定轨与时间同步算法性能的测试方法，利用一个单通道星间链路模拟器分时模拟多颗卫星星间链路载荷，以轨道仿真数据加误差模型作为输入，尽可能真实地模拟卫星网络中各卫星的相对运动，通过测试评估卫星的自主定轨与时间同步性能，测试算法的处理流程正确性，算法的边界条件适应性，优化卫星网络的建链拓扑关系。

本发明提供了一种动态卫星网络中卫星自主定轨与时间同步的测

试方法，包括以下步骤：

1)、通过星座中M颗目标卫星的精密轨道数据与误差模型，仿真得到被测卫星与目标卫星在N个时隙起始点的轨道参数，每个时隙时长为T，其中M≤12；

精密轨道为算法周期的时刻各卫星、地面站的精确位置和速度；获得卫星接收测距值的步骤：空间时延修正，考虑空间信号传播时延，通过迭代得到卫星发射时刻，推算该时刻卫星位置，通过该位置获得建链双方的几何距离，该距离还需要经过以下几个方面修正；①钟差，采用前后12小时精确钟差2阶拟合；②相位中心修正，通过相位中心、质心位置计算相心向量在建链卫星矢量的投影；③对流层时延，采用Hopfieldm模型；④相对论效应修正；⑤设置测距系统误差；⑥设置测距随机误差；⑦收发时延。修正建链卫星的质心位置同时拟合出其导航电文。以上几类数据按照自主定轨与时间同步的算法周期流程通过电文发送给卫星。

2)、保存步骤1得到的被测卫星的轨道参数，并作为理论参考值，用与评估算法输出结果，计算算法精度；

3)、将被测卫星和目标卫星的轨道参数和建链拓扑关系按照约定格式保存为参数文件，并输入星间链路模拟器；

4)、星间链路模拟器与卫星完成时间同步后，根据系统时间，以时隙时长T为间隔，周期查询步骤3得到的参数文件，读取参数文件中该时隙的轨道参数，并输出模拟信号至星间链路载荷；