CN111751847B - 一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法及系统，所述方法包括：(1)链路载荷性能评估，包括：对载噪比、卫星等效全向辐射功率、天线波束指向精度进行评估；(2)星间链路体制及组网性能评估，包括：基于地面站开展导航卫星星间链路星载设备链路规划配置与更新、链路波束动态指向、网络节点加入与退出的评估验证；(3)测距及时间同步性能评估，包括：基于星地链路的测量数据实现星地测距性能、星地时间同步性能的评估；其中，星地测距性能通过星地距离的测量精度来衡量，星地时间同步性能通过星地钟差精度来衡量。本发明可用于对导航卫星的星间链路信号进行星地测量，并实现其在轨性能的评估分析。

Description

一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法及 系统

技术领域

本发明属于卫星导航及大地测量技术领域，特别涉及一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法及系统。

背景技术

星间链路技术可以利用星间测距功能实现卫星全球弧段的轨道确定和时间同步，利用星间通信功能实现电文的实时更新与星上载荷的控制，解决地面监测站、注入站均在某区域内，无法实现全弧段精密轨道确定、导航电文及时更新以及星上载荷实时控制的难题，还可以极大的提升系统在无地面站支持情况下的自主运行能力。国际上四大卫星导航系统都将星间链路技术作为未来导航卫星的关键技术，已经部署或设计了不同体制的星间链路系统。

星间链路系统在建设完成后，必须开展星间链路信号的测量、数据分析及性能评估等工作，以此来验证星间链路载荷的功能和性能，并进一步优化星间链路体制设计。而目前各大卫星导航星间链路系统都处于设计部署或建设的前期，GPS系统星间链路虽然已经走在初步应用阶段，但是其系统体制和特征不同于别的系统，所以其性能评估方法也不能完全适用。

综上，亟需要一种新的导航卫星星间链路信号性能评估方法及系统，以服务于导航星间链路系统的测试评估工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明可用于对导航卫星的星间链路信号进行星地测量，并实现其在轨性能的评估分析。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，包括：

(1)链路载荷性能评估，包括：对载噪比、卫星等效全向辐射功率、天线波束指向精度进行评估；

(2)星间链路体制及组网性能评估，包括：基于地面站开展导航卫星星间链路星载设备链路规划配置与更新、链路波束动态指向、网络节点加入与退出的评估验证；

(3)测距及时间同步性能评估，包括：基于星地链路的测量数据实现星地测距性能、星地时间同步性能的评估；其中，星地测距性能通过星地距离的测量精度来衡量，星地时间同步性能通过星地钟差精度来衡量。

本发明的进一步改进在于，还包括：

(4)射频信号质量分析评估，包括：利用频谱分析仪或示波器观察分析载荷发射信号特性，得到信号功率、载波频率、载波信号稳定性、频谱、信号带宽、码或载波波形异常、带内谐波、带外谐波、信号失锁、载噪比参数；射频信号质量分析评估过程中，地面接收系统有足够的接收增益来收到射频信号。

本发明的进一步改进在于，链路载荷性能评估具体包括：

1)在扩频测试模式下，通过地面站设备接收并采集卫星发射的下行信号，计算信号载波功率与噪声功率谱密度的比值，获得载噪比；

2)在扩频测试模式下，利用地面站接收载噪比；将接收的载噪比与预先标定的地面入口电平值对应，计算反推卫星等效全向辐射功率EIRP，计算表达式为：

EIRP(dBW)＝C/N0+3-G/T-228.6+L+L1+L2+L3；

式中，C/N0为地面接收I支路载噪比，C/N0+3是指I支路和Q支路的和路载噪比；G/T为地面站接收系统性能指标，G为接收天线增益，T为接收系统的等效噪声温度；L为空间传播衰减；L1为大气损耗；L2为指向损耗；L3为极化损失；

3)统计卫星天线与地面站建立对地波束时的天线波束覆盖区，获得不同指向下的对地波束覆盖区图及其功率强度，测算获得不同波束指向下的指向精度特性。

本发明的进一步改进在于，链路载荷性能评估过程的步骤3)具体包括：

改变卫星星间链路对地波束指向中心，不改变地面站设备位置，进行卫星信号的对地测量；

通过卫星对地信号波束前后的信号电平变化，连接获得一条代表天线指向精度的曲线；

对获得的曲线进行拟合，并与原曲线进行比对，实现星间链路设备天线指向精度特性评估。

本发明的进一步改进在于，星间链路体制及组网性能评估具体包括：

卫星和地面站收到上注的建链规划表后，按照规定的时隙建链；

通过遥测参数，查看卫星与地面是否分别按照要求的节拍星地建链并锁定，验证建链规划表的配置更新情况；查看各个地面节点与卫星对应的载噪比是否在预设正常范围，确定链路波束动态指向是否正确；

通过上注新的建链规划表退出卫星和地面站，观查有关遥测参数，查看卫星与地面是否按照要求退出。

本发明的进一步改进在于，测距及时间同步性能评估过程中：

星地距离的表达式为：

星地钟差的表达式为：

星地距离的表达式中，τ_T1+τ_R1是从卫星自身发射机到接收整个电路系统的通道延迟、τ_T2+τ_R2是地面设备自身从发射机到接收整个电路系统的通道延迟；

星地钟差的表达式中，(τ_T1+τ_R2)-(τ_T2+τ_R1)是在不考虑路径情况下，信号由卫星到地面的信号来回时间差；

星地距离的表达式及星地钟差的表达式中，T1、T2分别表示卫星和地面设备得到的观测伪距，表达式为：

T1＝τ_T2+τ₂₁+τ_R1+Δt+τ_rel-21+δ₁，

T2＝τ_T1+τ₁₂+τ_R2-Δt+τ_rel-12+δ₂，

式中，Δt表示卫星与地面设备的时间偏差；τ_T1、τ_T2分别表示卫星、地面的设备发射时延，τ_R1、τ_R2分别表示卫星、地面的设备接收时延；τ₂₁表示信号从地面到卫星的空间传播时延，τ₁₂表示信号从卫星到地面的空间传播时延；τ_rel-21、τ_rel-12分别表示信号从地面到卫星、从卫星到地面传播中由于相对论效应以及对流层、电离层等引起的附加空间传播时延；δ₁、δ₂分别表示卫星、地面设备的测量噪声。

本发明的进一步改进在于，测距及时间同步性能评估过程中，

解算出星地距离和星地钟差后，采用拟合残差法对星地测距和时间同步性能进行分析；所述拟合残差法是通过对得到的星地距离和星地钟差结果进行n阶的最小二乘拟合处理，然后与测量值进行比较，得到不含系统差的拟合残差；对得到的拟合残差进行统计，求其均方根误差RMS值作为测量评估结果。

本发明的一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估系统，包括：

链路载荷性能评估模块，用于对载噪比、卫星等效全向辐射功率、天线波束指向精度进行评估；

星间链路体制及组网性能评估模块，用于基于地面站开展导航卫星星间链路星载设备链路规划配置与更新、链路波束动态指向、网络节点加入与退出的评估验证；

测距及时间同步性能评估模块，用于基于星地链路的测量数据实现星地测距性能、星地时间同步性能的评估；其中，星地测距性能通过星地距离的测量精度来衡量，星地时间同步性能通过星地钟差精度来衡量。

本发明的进一步改进在于，链路载荷性能评估模块包括：

载噪比评估模块，用于在扩频测试模式下，通过地面站设备接收并采集卫星发射的下行信号，计算信号载波功率与噪声功率谱密度的比值，获得载噪比；

卫星等效全向辐射功率评估模块，用于在扩频测试模式下，利用地面站接收载噪比；将接收的载噪比与预先标定的地面入口电平值对应，计算反推卫星等效全向辐射功率EIRP，计算表达式为：

EIRP(dBW)＝C/N0+3-G/T-228.6+L+L1+L2+L3；

式中，C/N0为地面接收I支路载噪比，C/N0+3是指I支路和Q支路的和路载噪比；G/T为地面站接收系统性能指标，G为接收天线增益，T为接收系统的等效噪声温度；L为空间传播衰减；L1为大气损耗；L2为指向损耗；L3为极化损失；

天线波束指向精度评估模块，用于统计卫星天线与地面站建立对地波束时的天线波束覆盖区，获得不同指向下的对地波束覆盖区图及其功率强度，测算获得不同波束指向下的指向精度特性。

本发明的进一步改进在于，测距及时间同步性能评估模块包括：

星地距离获取模块，用于获取星地距离；

星地钟差获取模块，用于获取星地钟差；

其中，

星地距离的表达式为：

星地钟差的表达式为：

星地距离的表达式中，τ_T1+τ_R1是从卫星自身发射机到接收整个电路系统的通道延迟、τ_T2+τ_R2是地面设备自身从发射机到接收整个电路系统的通道延迟；

星地钟差的表达式中，(τ_T1+τ_R2)-(τ_T2+τ_R1)是在不考虑路径情况下，信号由卫星到地面的信号来回时间差；

星地距离的表达式及星地钟差的表达式中，T1、T2分别表示卫星和地面设备得到的观测伪距，表达式为：

T1＝τ_T2+τ₂₁+τ_R1+Δt+τ_rel-21+δ₁，

T2＝τ_T1+τ₁₂+τ_R2-Δt+τ_rel-12+δ²，

式中，Δt表示卫星与地面设备的时间偏差；τ_T1、τ_T2分别表示卫星、地面的设备发射时延，τ_R1、τ_R2分别表示卫星、地面的设备接收时延；τ₂₁表示信号从地面到卫星的空间传播时延，τ₁₂表示信号从卫星到地面的空间传播时延；τ_rel-21、τ_rel-12分别表示信号从地面到卫星、从卫星到地面传播中由于相对论效应以及对流层、电离层等引起的附加空间传播时延；δ₁、δ₂分别表示卫星、地面设备的测量噪声。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明针对卫星导航星间链路信号的功能性能验证需求，给出一套基于地面站的北斗星间链路信号性能的评估方法，基于该方法可以全面开展并实现星间链路信号的测量、数据分析及性能评估等工作，以此来验证星间链路载荷的功能和性能，并进一步优化星间链路体制设计。

本发明针对卫星导航星间链路信号的功能性能验证需求，给出一套基于地面站的北斗星间链路信号性能的评估系统，基于该系统可以全面开展并实现星间链路信号的测量、数据分析及性能评估等工作，以此来验证星间链路载荷的功能和性能，并进一步优化星间链路体制设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中，拟合残差法评估的原理示意图；

图2是本发明实施例中，卫星发射方向的指向精度结果示意图；

图3是本发明实施例中，卫星与地面站之间距离拟合残差示意图；

图4是本发明实施例中，卫星与地面站之间钟差拟合残差示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明针对卫星星间链路信号的功能性能验证需求，提供了一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，具体步骤包括：

1、链路载荷性能评估，主要是对卫星星间链路载荷相控阵天线的有关性能指标；例如，对载噪比、卫星等效全向辐射功率(EIRP)及天线波束指向精度等关键指标进行评估；具体步骤包括：

(1)接收载噪比(C/N0)：在扩频测试模式下，通过地面站设备接收并采集卫星发射的下行信号，计算信号载波功率与噪声功率谱密度的比值即为载噪比C/N0；

(2)卫星等效全向辐射功率(EIRP)：在扩频测试模式下，利用地面站接收载噪比C/N0，将其与之前标定的地面入口电平值对应，然后通过下面的公式(1)计算反推卫星发射EIRP，计算表达式为：

EIRP(dBW)＝C/N0+3-G/T-228.6+L+L1+L2+L3； (1)

其中，C/N0为地面接收I支路载噪比，C/N0+3是指I支路和Q支路的和路载噪比；G/T为地面站接收系统性能指标；其中，G为接收天线增益，T为接收系统的等效噪声温度；L为空间传播衰减；L1为大气损耗；L2为指向损耗；L3为极化损失。

(3)天线波束指向精度：通过统计卫星天线与地面站建立对地波束时的天线波束覆盖区，可以获得不同指向下的对地波束覆盖区图及其功率强度，并测算出不同波束指向下的指向精度特性。

2、射频信号质量分析评估：对于卫星星间链路载荷发射的射频信号质量的有关指标测试，可利用频谱分析仪或示波器等设备观察分析载荷发射信号特性，得到信号功率、载波频率、载波信号稳定性、频谱、信号带宽、码或载波波形异常、带内谐波、带外谐波、信号失锁、载噪比等参数。但是要注意该项测试必须保证地面接收系统有足够的接收增益来收到射频信号。具体的测试操作方法可参考通用示波器和频谱仪测量方法，这里不再进行详述。

3、星间链路体制及组网性能评估：基于地面站可以开展导航卫星星间链路星载设备链路规划配置与更新、链路波束动态指向、网络节点加入与退出等功能性能的评估验证工作，具体方法包括：

卫星和地面站收到上注的建链规划表后，按照规定的时隙建链。通过有关遥测参数，查看卫星与地面是否分别按照要求的节拍星地建链并锁定，验证建链规划表的配置更新情况；查看各个地面节点与卫星对应的载噪比是否在正常范围，确定链路波束动态指向是否正确；然后通过上注新的建链规划表退出卫星和地面站，再次观查有关遥测参数，查看卫星与地面是否按照要求退出。

4、测距及时间同步性能评估：基于星地链路的测量数据可以实现有关测量性能评估，包括测距性能、时间同步性能等。其中，星地测距性能通过星地距离的测量精度来衡量，星地时间同步性能通过星地钟差精度来衡量。

首先要保证星地连续稳定的测试环境，通过提取星地原始测量数据，采用一定的时间同步算法和数据处理方法，就可以解算出星地距离以及星地钟差结果，具体的解算方法和公式如下：

令卫星和地面设备得到的观测伪距T1、T2分别表示为：

T1＝τ_T2+τ₂₁+τ_R1+Δt+τ_rel-21+δ₁， (2)

T2＝τ_T1+τ₁₂+τ_R2-Δt+τ_rel-12+δ₂， (3)

其中，表示卫星与地面设备的时间偏差(星地钟差)；τ_T1、τ_T2分别表示卫星和地面的设备发射时延，τ_R1、τ_R2分别表示卫星和地面的设备接收时延；τ₂₁表示信号从地面到卫星的空间传播时延，τ₁₂表示信号从卫星到地面的空间传播时延；τ_rel-21、τ_rel-12分别表示信号从地面到卫星、从卫星到地面传播中由于相对论效应以及对流层、电离层等引起的附加空间传播时延；δ₁、δ₂分别表示卫星和地面设备的测量噪声。

将(2)和(3)式分别相加、相减后，可分别得到星地距离和星地钟差的表达式如(4)和(5)式所示：

式(4)中，τ_T1+τ_R1是从卫星自身发射机到接收整个电路系统的通道延迟、τ_T2+τ_R2是地面设备自身从发射机到接收整个电路系统的通道延迟。

这两个延迟可以通过闭环自校准的方式得到，即卫星或地面设备都能够定期发射测试序列，经过自身的发射机、接收机回到基带信号处理，形成一个闭环测试，从而将在环路上的全部延迟测量出来，也就是通过自环方式可以测量出卫星和地面系统的收发通道时延τ_T1+τ_R1和τ_T2+τ_R2。

式(5)中，(τ_T1+τ_R2)-(τ_T2+τ_R1)这项反映的是在不考虑路径情况下，信号由卫星到地面的信号来回时间差，即为两个单向测量中电路延迟的差异，与设备零值有关。对于两个同样的设备，该值将是一个确定的小量，可以通过标定的方法减小或消除其影响。

相对论效应、电离层及对流层等附加空间传播时延可以采用目前通用的模型进行修正，本专利不加以论述。

最后就可以利用(4)和(5)式分别解算出星地距离和星地钟差。

当解算出星地距离和钟差后，可以进一步通过相应的评估方法对星地测距和时间同步性能进行分析。评估方法采用拟合残差法，拟合残差法是通过对得到的距离或钟差结果进行经过n阶的最小二乘拟合处理后，与测量值进行比较，得到不含系统差的拟合残差，最后对拟合残差进行统计求其均方根误差RMS值作为测量评估结果，拟合残差法的评估原理框图如图1所示。

本发明实施例中，假定某地面站A，基于该地面站对某高轨卫星B进行星地测量并评估有关性能。具体的评估方法和实施步骤如下：

1)选择卫星B在整个过境弧段内其星间链路天线对地始终指向地面站设备，在扩频调制的模式下进行测试。假定通过地面站基带设备跟踪过程中记录的信号功率为-145dBW，噪声功率谱密度参数假定为-201dBW/Hz，则可以计算出地面站的接收载噪比为56dBHz；

2)反推卫星发射EIRP；当地面站G/T值2.41，信号的空间传播衰减L为211.3，高轨卫星36000公里的大气衰减L1为3dB，指向损耗L2约为2dB，极化损失L3约0.5dB；假定地面接收I支路载噪比C/N0为58；

根据公式(1)，卫星的EIRP＝58+3-2.41-228.6+211.3+3+1.5+0.5＝46.29，即卫星B的EIRP值为46.29dBW。

3)卫星B的星间链路设备同地面站完成正常星地建链后，地面站设备接收卫星的对地波束下行信号，计算并记录接收载噪比。改变卫星星间链路对地波束指向中心，不改变地面站设备位置继续进行卫星信号的对地测量，通过卫星对地信号波束前后的信号电平变化，就可以连接成一条代表天线指向精度的曲线图，然后可以进一步对该曲线进行拟合并与原曲线进行比对，以评估星间链路设备天线指向精度特性。得到的卫星指向精度及拟合曲线如图2所示。

4)通过某卫星测控中心将地面站A与卫星B作为两个组网节点加入星间链路组网，A与B通过一定的建链规划后按照星间链路体制工作流程稳态组网并实现正常的收发测距与通信，监测地面站接收到的状态数据，如果地面站可以正常锁定，且其接收载噪比在其正常范围之内(一般为53dB～73dBHz)，则可以确定星载设备链路规划配置与更新正常、链路波束动态指向正常，说明地面站A与卫星B均能够正常加入星间链路组网运行。通过下发的新的建链规划表将地面站与卫星依次退出组网，进一步观察其运行状态，可以验证星间链路网络节点灵活组网并退出的能力。

5)星地正常建链锁定后，连续测试一段时间，提取星地原始测量数据，依据公式(4)和(5)分别计算星地距离和钟差，并通过图1所示的拟合残差法对其测距精度和时间同步精度进行分析评估。

首先取3h时长的卫星B与地面站A之间的原始伪距观测量进行分析，对其上下行伪距分别进行多项式拟合，其拟合残差如图3所示；图中带星曲线为卫星的上行伪距拟合残差，其RMS值为0.0352m，带圈曲线为地面站下行伪距拟合残差，其RMS为0.0234m，说明星地的测距性能优于0.05m。进一步对双向解算后得到的卫星与地面站之间钟差进行评估，分析钟差的拟合残差如图4所示，其RMS值为0.054432ns，说明星地时间同步精度优于0.1ns。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，其特征在于，包括：

(1)链路载荷性能评估，包括：对载噪比、卫星等效全向辐射功率、天线波束指向精度进行评估；

(2)星间链路体制及组网性能评估，包括：基于地面站开展导航卫星星间链路星载设备链路规划配置与更新、链路波束动态指向、网络节点加入与退出的评估验证；

(3)测距及时间同步性能评估，包括：基于星地链路的测量数据实现星地测距性能、星地时间同步性能的评估；其中，星地测距性能通过星地距离的测量精度来衡量，星地时间同步性能通过星地钟差精度来衡量；

其中，步骤(1)链路载荷性能评估具体包括：

1)在扩频测试模式下，通过地面站设备接收并采集卫星发射的下行信号，计算信号载波功率与噪声功率谱密度的比值，获得载噪比；

2)在扩频测试模式下，利用地面站接收载噪比；将接收的载噪比与预先标定的地面入口电平值对应，计算反推卫星等效全向辐射功率EIRP，计算表达式为：

EIRP(dBW)＝C/N0+3-G/T-228.6+L+L1+L2+L3；

式中，C/N0为地面接收I支路载噪比，C/N0+3是指I支路和Q支路的和路载噪比；G/T为地面站接收系统性能指标，G为接收天线增益，T为接收系统的等效噪声温度；L为空间传播衰减；L1为大气损耗；L2为指向损耗；L3为极化损失；

3)统计卫星天线与地面站建立对地波束时的天线波束覆盖区，获得不同指向下的对地波束覆盖区图及其功率强度，测算获得不同波束指向下的指向精度特性。

2.根据权利要求1所述的一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，其特征在于，还包括：

(4)射频信号质量分析评估，包括：利用频谱分析仪或示波器观察分析载荷发射信号特性，得到信号功率、载波频率、载波信号稳定性、频谱、信号带宽、码或载波波形异常、带内谐波、带外谐波、信号失锁、载噪比参数；射频信号质量分析评估过程中，地面接收系统有足够的接收增益来收到射频信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，其特征在于，链路载荷性能评估过程的步骤3)具体包括：

改变卫星星间链路对地波束指向中心，不改变地面站设备位置，进行卫星信号的对地测量；

通过卫星对地信号波束前后的信号电平变化，连接获得一条代表天线指向精度的曲线；

对获得的曲线进行拟合，并与原曲线进行比对，实现星间链路设备天线指向精度特性评估。

4.根据权利要求1所述的一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，其特征在于，星间链路体制及组网性能评估具体包括：

卫星和地面站收到上注的建链规划表后，按照规定的时隙建链；

通过遥测参数，查看卫星与地面是否分别按照要求的节拍星地建链并锁定，验证建链规划表的配置更新情况；查看各个地面节点与卫星对应的载噪比是否在预设正常范围，确定链路波束动态指向是否正确；

通过上注新的建链规划表退出卫星和地面站，观查有关遥测参数，查看卫星与地面是否按照要求退出。

5.根据权利要求1所述的一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，其特征在于，测距及时间同步性能评估过程中：

星地距离的表达式为：

星地钟差的表达式为：

星地距离的表达式中，τ_T1+τ_R1是从卫星自身发射机到接收整个电路系统的通道延迟、τ_T2+τ_R2是地面设备自身从发射机到接收整个电路系统的通道延迟；

星地钟差的表达式中，(τ_T1+τ_R2)-(τ_T2+τ_R1)是在不考虑路径情况下，信号由卫星到地面的信号来回时间差；

星地距离的表达式及星地钟差的表达式中，T1、T2分别表示卫星和地面设备得到的观测伪距，表达式为：

T1＝τ_T2+τ₂₁+τ_R1+Δt+τ_rel-21+δ₁，

T2＝τ_T1+τ₁₂+τ_R2-Δt+τ_rel-12+δ₂，

式中，Δt表示卫星与地面设备的时间偏差；τ_T1、τ_T2分别表示卫星、地面的设备发射时延，τ_R1、τ_R2分别表示卫星、地面的设备接收时延；τ₂₁表示信号从地面到卫星的空间传播时延，τ₁₂表示信号从卫星到地面的空间传播时延；τ_rel-21、τ_rel-12分别表示信号从地面到卫星、从卫星到地面传播中由于相对论效应以及对流层、电离层引起的附加空间传播时延；δ₁、δ₂分别表示卫星、地面设备的测量噪声。

6.根据权利要求1所述的一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估方法，其特征在于，测距及时间同步性能评估过程中，

解算出星地距离和星地钟差后，采用拟合残差法对星地测距和时间同步性能进行分析；所述拟合残差法是通过对得到的星地距离和星地钟差结果进行n阶的最小二乘拟合处理，然后与测量值进行比较，得到不含系统差的拟合残差；对得到的拟合残差进行统计，求其均方根误差RMS值作为测量评估结果。

7.一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估系统，其特征在于，包括：

链路载荷性能评估模块，用于对载噪比、卫星等效全向辐射功率、天线波束指向精度进行评估；

星间链路体制及组网性能评估模块，用于基于地面站开展导航卫星星间链路星载设备链路规划配置与更新、链路波束动态指向、网络节点加入与退出的评估验证；

测距及时间同步性能评估模块，用于基于星地链路的测量数据实现星地测距性能、星地时间同步性能的评估；其中，星地测距性能通过星地距离的测量精度来衡量，星地时间同步性能通过星地钟差精度来衡量；

其中，链路载荷性能评估模块包括：

载噪比评估模块，用于在扩频测试模式下，通过地面站设备接收并采集卫星发射的下行信号，计算信号载波功率与噪声功率谱密度的比值，获得载噪比；

卫星等效全向辐射功率评估模块，用于在扩频测试模式下，利用地面站接收载噪比；将接收的载噪比与预先标定的地面入口电平值对应，计算反推卫星等效全向辐射功率EIRP，计算表达式为：

EIRP(dBW)＝C/N0+3-G/T-228.6+L+L1+L2+L3；

式中，C/N0为地面接收I支路载噪比，C/N0+3是指I支路和Q支路的和路载噪比；G/T为地面站接收系统性能指标，G为接收天线增益，T为接收系统的等效噪声温度；L为空间传播衰减；L1为大气损耗；L2为指向损耗；L3为极化损失；

天线波束指向精度评估模块，用于统计卫星天线与地面站建立对地波束时的天线波束覆盖区，获得不同指向下的对地波束覆盖区图及其功率强度，测算获得不同波束指向下的指向精度特性。

8.根据权利要求7所述的一种基于地面站的导航卫星星间链路信号性能评估系统，其特征在于，测距及时间同步性能评估模块包括：

星地距离获取模块，用于获取星地距离；

星地钟差获取模块，用于获取星地钟差；

其中，

星地距离的表达式为：

星地钟差的表达式为：

星地距离的表达式中，τ_T1+τ_R1是从卫星自身发射机到接收整个电路系统的通道延迟、τ_T2+τ_R2是地面设备自身从发射机到接收整个电路系统的通道延迟；

星地钟差的表达式中，(τ_T1+τ_R2)-(τ_T2+τ_R1)是在不考虑路径情况下，信号由卫星到地面的信号来回时间差；

星地距离的表达式及星地钟差的表达式中，T1、T2分别表示卫星和地面设备得到的观测伪距，表达式为：

T1＝τ_T2+τ₂₁+τ_R1+Δt+τ_rel-21+δ₁，

T2＝τ_T1+τ₁₂+τ_R2-Δt+τ_rel-12+δ₂，

式中，Δt表示卫星与地面设备的时间偏差；τ_T1、τ_T2分别表示卫星、地面的设备发射时延，τ_R1、τ_R2分别表示卫星、地面的设备接收时延；τ₂₁表示信号从地面到卫星的空间传播时延，τ₁₂表示信号从卫星到地面的空间传播时延；τ_rel-21、τ_rel-12分别表示信号从地面到卫星、从卫星到地面传播中由于相对论效应以及对流层、电离层引起的附加空间传播时延；δ₁、δ₂分别表示卫星、地面设备的测量噪声。

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