引用本文:

董明佶,林宝军,刘迎春,等:约束条件下的导航卫星激光星间链路可视性算法[J]. 光通信技术,2018,42(5):54-58.

约束条件下导航卫星激光星间链路可视性算法

董明佶1,2,林宝军1,3,4,刘迎春3,周黎莎1,2,3

(1.中国科学院 光电研究院,北京 100094;2.中国科学院大学,北京100049; 3.中国科学院 微小卫星创新研究院,上海 201203;4.上海科技大学,上海 201203)

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摘要:结合激光星间链路的技术特点和卫星偏航姿态对激光链路指向的影响,推导了基于导航星历的坐标旋转算法,优化了卫星偏航姿态的控制策略。通过建立导航卫星平台、激光终端捕获跟踪性能以及轨道动力学等可视性约束条件模型,计算出各卫星在目标时段内的可视情况。

关键词:激光通信;星间链路;导航卫星;星间可视性

中图分类号:V474.2; TP393 文献标志码:文章编号:1002-5561(2018)05-0054-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2018.05.014

0 引言
    导航卫星的星间链路需同时满足系统星间通信与星间测量的双重需求,其中星间通信可以实现导航卫星的组网,使地面与星座中任何一颗卫星均可进行通信;星间测量则可以实现导航卫星的星间测距, 使系统具备自主定轨能力。目前,全球导航卫星系统(GNSS)星间链路以微波时分体制链路为主[1]。激光星间链路与微波链路相比,具有传输速率快、通信容量大、抗干扰能力强、易实现轻量化和高精度测量等特点[2],已成为星间链路的研究与应用热点。ESA主导的Sentinel-1A环境监测卫星、俄罗斯的GLONASS系统均开展了激光星间链路实验[3,4]。导航卫星通过搭载激光星间链路,可实现高速星座组网,提升系统数据传输能力,获取连续、高精度的星间测距数据,提高系统自主定轨性能,并可利用高精度时频传递功能,提高系统授时性能[5]。

6 结束语
    为了保证激光星间链路的指向精度,本文利用导航星历并结合卫星偏航姿态对激光终端跟踪性能的影响,通过坐标旋转的方法将各卫星地固系下坐标转化至卫星本体坐标系,得到了它星相对于本星的俯仰方位角度和角速度。对可视性约束条件模型进行了设计与分析,给出了各卫星在目标时段内的可视性判别。以北斗导航卫星系统(BDS)中MEO和IGSO卫星星座为例,对激光星间链路俯仰/方位特性及可视性规律进行了定量分析,总结了一年周期内MEO-MEO和MEO-IGSO卫星链路的俯仰/方位角度、角速度的变化情况以及不同约束条件下的链路可视性规律。