一种北斗三号星地时间不同步下的星间链路快速建链方法与流程

本发明属于相控阵天线组阵技术领域，涉及一种北斗三号星地时间不同步下的星间链路快速建链方法。

背景技术：

目前，各导航大国卫星导航系统的正常运行主要依靠地面站来维持，如果地面站存在故障或被摧毁，则卫星系统的性能将下降或整个系统陷入瘫痪状态，由此给经济和国防带来的损失将无法估量。若采用星间链路(inter-satellitelink，isl)技术，卫星导航系统则可以在没有地面站支持的情况下，仍正常运行较长时间。因此，星间链路具有广阔的应用前景，发展卫星导航系统的星间链路技术显得尤其重要。

卫星正式入网前，星上时间与地面设备时间可能不同步，可能导致卫星与地面站无法正常建链。但无论采用双向时间同步法还是激光时间同步法，其实施周期都比较长，实施地面站专一，因此每次卫星入轨后，其他站都要等待很长一段时间才能进行星地建链和执行任务。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种北斗三号星地时间不同步下的星间链路快速建链方法，通过该方法能够实现地面站与卫星快速建链和通信，即使在星地时间不同步的情况下，也能应急执行部分指定任务。

本发明所采用的技术方案是，一种北斗三号星地时间不同步下的星间链路快速建链方法，具体包括如下步骤：

步骤1，先对卫星信号进行盲捕处理，然后进行星地伪距测量，获得星地伪距rambi；

步骤2，根据步骤1的测得的星地伪距rambi，粗略计算星地钟差δt；

步骤3，根据步骤2的计算结果，确定准确的星地钟差δt，并根据δt反推设备发射信号的起始时刻ttx；

步骤4，根据步骤3获得的设备发射信号的起始时刻ttx,控制地面收发设备分别按照星地时钟差推算的建链时隙δt进行信号收发。

本发明的特点还在于，

步骤1中的盲捕处理过程为，根据本地伪码信号，搜索和捕获卫星发射的信号。

步骤1中，根据卫星发射的信号进行星地伪距测量，获得星地伪距rambi。

步骤2的具体过程为：

假设卫星星历外推的星地距离为rs-g、卫星发射零值rtx-0、地面接收零值rrx-0，则根据如下公式(1)粗略的计算星地钟差δt：

δt＝rambi-rs-g-rtx-0-rrx-0(1)。

步骤3的具体过程为：

步骤3.1，确定准确的星地钟差δt，具体为；

由于δt存在正负两种情况，即

δt≥-(rs-g+rtx-0+rrx-0)或δt＜1-(rs-g+rtx-0+rrx-0)

然而后续的发射信号延迟和接收距离辅助信息均为正值，因而需将δt转化为等价的正值，即确定准备时钟差δt，δt如下公式(2)所示：

式中，t'表示收发时隙大于1秒的部分；

步骤3.2，根据δt反推设备发射信号的起始时刻ttx，如下公式(3)所示：

ttx＝t-rs-g-δt(3)；

其中，t为信号有效长度。

本发明的有益效果是，本发明提供了一种面向时分复用体制的星地时间不同步条件下与卫星建链的方法，通过该方法能够解决地面站与卫星快速建链和通信，即使在星地时间不同步的情况下，也能应急执行部分指定任务。本发明提供的建链方法提升了运行效率、降低了星地时间同步依赖。

附图说明

图1是本发明一种北斗三号星地时间不同步下的星间链路快速建链方法的流程图；

图2是采用本发明一种北斗三号星地时间不同步下的星间链路快速建链方法在时分复用条件下星地信号收发关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种北斗三号星地时间不同步下的星间链路快速建链方法，图1给出了星地快速建链流程图，若要星地时间不同步条件下完成星地建链，地面设备首先需要对卫星信号进行盲捕处理，并计算星地伪距测量，假设根据卫星星历外推的星地距离、卫星发射零值、地面接收零值，便可获得星地钟差，通过钟差与星地距离，反推设备发射信号的起始时刻，最终可以获得星地钟差和设备发射信号的起始时刻后，控制地面收发设备分别按根据钟差推算的建链时隙进行信号收发。

图2给出了星地1pps严格同步条件下，盲捕完成后星地信号收发时序关系。图中并没有对星地周秒作限制，也就是说星地的1pps虽然是对齐的，但是可能存在差秒的问题。这实际上应该是星地时间不同步最简单的情况。这种情况下，要实现星地建链，地面发射便不能按照自己的时间对发射时隙进行限制。

具体包括如下步骤：

步骤1，先对卫星信号进行盲捕处理，然后进行星地伪距测量，获得星地伪距rambi；

步骤1中，根据卫星发射的信号进行星地伪距测量，获得星地伪距rambi。

步骤2的具体过程为：

假设卫星星历外推的星地距离为rs-g、卫星发射零值rtx-0、地面接收零值rrx-0，则根据如下公式(1)粗略的计算星地钟差δt：

δt＝rambi-rs-g-rtx-0-rrx-0(1)。

步骤2，根据步骤1的测得的星地伪距rambi，粗略计算星地钟差δt；

步骤3，根据步骤2的计算结果，确定准确的星地钟差δt，并根据δt反推设备发射信号的起始时刻ttx；

步骤3的具体过程为：

步骤3.1，确定准确的星地钟差δt，具体为；

由于δt存在正负两种情况，即

δt≥-(rs-g+rtx-0+rrx-0)或δt＜1-(rs-g+rtx-0+rrx-0)

然而后续的发射信号延迟和接收距离辅助信息均为正值，因而需将δt转化为等价的正值，即确定准备时钟差δt，δt如下公式(2)所示：

式中，t'表示收发时隙大于1秒的部分；由公式(2)可知：0≤δt＜t'，因此采用该值对设置发射信号时延是有利的。

步骤3.2，根据δt反推设备发射信号的起始时刻ttx，如下公式(3)所示：

ttx＝t-rs-g-δt(3)；

其中，t为信号有效长度。

步骤4，根据步骤3获得的设备发射信号的起始时刻ttx,控制地面收发设备分别按照星地时钟差推算的建链时隙δt进行信号收发。

技术特征：

1.一种北斗三号星地时间不同步下的星间链路快速建链方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1，先对卫星信号进行盲捕处理，然后进行星地伪距测量，获得星地伪距rambi；

步骤2，根据步骤1的测得的星地伪距rambi，粗略计算星地钟差δt；

步骤3，根据步骤2的计算结果，确定准确的星地钟差δt，并根据δt反推设备发射信号的起始时刻ttx；

步骤4，根据步骤3获得的设备发射信号的起始时刻ttx,控制地面收发设备分别按照星地时钟差推算的建链时隙δt进行信号收发。

2.根据权利要求1所述的一种北斗三号星地时间不同步下的星间链路快速建链方法，其特征在于：所述步骤1中的盲捕处理过程为，根据本地伪码信号，搜索和捕获卫星发射的信号。

3.根据权利要求2所述的一种北斗三号星地时间不同步下的星间链路快速建链方法，其特征在于：所述步骤1中，根据卫星发射的信号进行星地伪距测量，获得星地伪距rambi。

4.根据权利要求3所述的一种北斗三号星地时间不同步下的星间链路快速建链方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：

假设卫星星历外推的星地距离为rs-g、卫星发射零值rtx-0、地面接收零值rrx-0，则根据如下公式(1)粗略的计算星地钟差δt：

δt＝rambi-rs-g-rtx-0-rrx-0(1)。

5.根据权利要求4所述的一种北斗三号星地时间不同步下的星间链路快速建链方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程为：

步骤3.1，确定准确的星地钟差δt，具体为；

由于δt存在正负两种情况，即

δt≥-(rs-g+rtx-0+rrx-0)或δt＜1-(rs-g+rtx-0+rrx-0)

然而后续的发射信号延迟和接收距离辅助信息均为正值，因而需将δt转化为等价的正值，即确定准备时钟差δt，δt如下公式(2)所示：

式中，t'表示收发时隙大于1秒的部分；

步骤3.2，根据δt反推设备发射信号的起始时刻ttx，如下公式(3)所示：

ttx＝t-rs-g-δt(3)；

其中，t为信号有效长度。

技术总结
本发明公开了一种北斗三号星地时间不同步下的星间链路快速建链方法，具体包括如下步骤：步骤1，先对卫星信号进行盲捕处理，然后进行星地伪距测量，获得星地伪距RAmbi；步骤2，根据步骤1的测得的星地伪距RAmbi，粗略计算星地钟差Δt；步骤3，根据步骤2的计算结果，确定准确的星地钟差δt，并根据δt反推设备发射信号的起始时刻tTx；步骤4，根据步骤3获得的设备发射信号的起始时刻tTx,控制地面收发设备分别按照星地时钟差推算的建链时隙δt进行信号收发。本发明能够实现地面站与卫星快速建链和通信，即使在星地时间不同步的情况下，也能应急执行部分指定任务。

技术研发人员：胡红军;杨俊武;秦明暖;吴宗清;王东升;杨再秀;张建辉;刘明宇;郑晓东;韩辉;郭伟娜;赵腾飞
受保护的技术使用者：中国西安卫星测控中心
技术研发日：2020.02.21
技术公布日：2020.06.12