CN113472429B - 分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法 - Google Patents

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CN113472429B CN202110816245.1A CN202110816245A CN113472429B CN 113472429 B CN113472429 B CN 113472429B CN 202110816245 A CN202110816245 A CN 202110816245A CN 113472429 B CN113472429 B CN 113472429B
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Abstract

本发明公开了一种分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法，包括：分布式卫星系统进行时间同步；分布式卫星系统中从卫星的频谱感知单元进行幅频校正；计算分布式卫星系统中从卫星与待感知目标卫星的相对位置；调整分布式卫星系统中从卫星的频谱感知单元的天线，将天线波束指向待感知目标卫星；分布式卫星系统接收目标卫星星间链路信号并提取目标卫星星间链路信号参数；分布式卫星系统基于目标卫星星间链路信号参数进行多星数据融合，得到频谱感知观测矩阵。本发明的星间链路频谱感知方法利用空间分布的多颗卫星协同工作，可以实现对星间链路信号的实时、快速和立体感知，有效应对星间通信中存在的频率资源紧缺、抗干扰能力不足等问题。

Description

分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法
技术领域
本发明涉及航天通信技术领域，尤其涉及一种分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法。
背景技术
航天任务日趋多样和复杂，越来越多的任务需要依托规模化的分布式卫星系统(Distributed Satellite System，DSS)来完成。分布式卫星系统定义为由多个卫星组成的任务体系结构，这些卫星相互作用、相互合作、相互通信，从而产生新的系统特性或新的功能。
星间链路(Iner-Satellite Link)是指卫星之间的通信或测量链路，用于实现卫星之间的信息交换和精密测量，对分布式卫星系统实现广域覆盖、提高自主运行能力、实现全球实时测控具有重要作用，正成为分布式卫星系统中不可或缺的组成部分。近年来，以星间链路为基础的低轨卫星星座蓬勃发展。据不完全统计，目前全球宣布部署卫星互联网星座的公司近30家，计划部署卫星总量已经超过2万颗，仅StarLink一个星座就要部署上万颗卫星。
随着空间卫星数量的增加，要实现分布式卫星系统的正常运行，频谱资源的供需矛盾异常突出。对地静止轨道卫星系统之间、非静止轨道卫星星座系统之间、静止轨道和非静止轨道卫星系统星间链路之间的干扰越来越复杂，潜在干扰风险越来越突出。频谱感知是认知无线电通信的关键技术之一，能够缓解频谱资源紧张，为需要通信的用户动态接入到空闲频谱上，提升频谱资源的实际利用率。在星间链路通信中，使用频谱认知技术，可以实时感知频谱环境的变化，便于选择干扰较少、保持时间较长的频段进行通信，有效提升分布式卫星系统星间传输效率和通信质量。
目前的研究中，主要把认知无线电中频谱感知的思想应用于卫星与地面的星地链路中，对于星间链路的电磁频谱认知还是空白。因此，开发一种分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法，以应对星间通信中存在的频率资源紧缺、潜在干扰风险突出等问题，成为本领域的技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法。
为此，本发明公开了一种分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法，应用于分布式卫星系统对星间链路信号的频谱感知，所述分布式卫星系统包括空间分布的多颗卫星，其中一颗卫星为主卫星，其余卫星为N颗从卫星，所述主卫星与所述从卫星之间连接有链路无线网络，所述主卫星和所述从卫星均安装有频谱感知单元，所述分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法包括如下步骤：
S1：分布式卫星系统进行时间同步；
S2：分布式卫星系统中从卫星的频谱感知单元进行幅频校正；
S3：计算分布式卫星系统中从卫星与待感知目标卫星的相对位置；
S4：调整分布式卫星系统中从卫星的频谱感知单元的天线，将天线波束指向待感知目标卫星；
S5：分布式卫星系统接收目标卫星星间链路信号并提取目标卫星星间链路信号参数；
S6：分布式卫星系统基于目标卫星星间链路信号参数进行多星数据融合，得到频谱感知观测矩阵。
进一步地，在上述分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法中，采用双向测量方法进行分布式卫星系统的时间同步，包括：
S11：进行时间同步的两颗卫星在系统时T同时向对方发射信号，该两颗卫星记为卫星O 和卫星P；
S12：卫星O和卫星P分别测量对方发射信号的到达时延，卫星O向卫星P发射信号的到达时延记为TOP，卫星P向卫星O发射信号的到达时延记为TPO；
S13：计算卫星O与卫星P之间的时钟差ΔTOP，计算表达式为：
ΔTOP＝(TOP－TPO)/2
S14：按照所述步骤S11～S13，完成分布式卫星系统任意两颗卫星间的时间同步，完成分布式卫星系统的时间同步。
进一步地，在上述分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法中，采用多颗卫星加权平均的校正方法进行分布式卫星系统中从卫星的频谱感知单元幅频校正，包括：
S21：主卫星采用全向天线发射幅频标校信号，所发射的幅频标校信号的幅度记为ρ0，所发射的幅频标校信号的频率记为f0；
S22：N颗从卫星的频谱感知单元同时接收主卫星发射的幅频标校信号，分别各自测量幅频标校信号的实际幅度值和实际频率值，其中，第i颗从卫星频谱感知单元测得的幅频标校信号的实际幅度值和实际频率值分别记为ρ0i和f0i；
S23：各个从卫星将频谱感知单元测量得到的幅频标校信号的实际幅度值和实际频率值发送给主卫星；
S24：主卫星根据与从卫星之间的距离和相对速度，结合从卫星的频谱感知单元测得的实际幅度值ρ0i和实际频率值f0i，计算得到从卫星的频频谱感知单元的初始校正值
Figure BDA00031702180300000312
和
Figure BDA00031702180300000313
具体计算方法为：
Figure BDA0003170218030000031
Figure BDA0003170218030000032
其中，Gi为第i颗从卫星频谱感知单元的接收增益，由卫星自身的设计值获得；d0i为测量幅频标校信号的实际幅度值和实际频率值时刻第i颗从卫星与主卫星之间的距离；
Figure BDA0003170218030000033
为第 i颗从卫星与主卫星的视线相对速度。
进一步地，在上述分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法中：
第i颗从卫星与主卫星之间的距离d0i按照公式(1)计算：
Figure BDA0003170218030000034
第i颗从卫星与主卫星的视线相对速度
Figure BDA0003170218030000035
按照公式(2)计算：
Figure BDA0003170218030000036
其中，(x0,y0,z0)为主卫星的空间坐标，(xi,yi,zi)为第i颗从卫星的空间坐标，
Figure BDA0003170218030000037
为主卫星的空间速度，
Figure BDA0003170218030000038
为第i颗从卫星的空间速度，均由卫星的轨道参数得到。
进一步地，在上述分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法中，分布式卫星系统中从卫星与待感知目标卫星的相对位置由主卫星计算，所述相对位置包括分布式卫星系统中从卫星与待感知目标卫星之间的距离、视线相对速度、方位角和俯仰角，其中：
第i颗从卫星与待感知目标卫星s之间的距离dsi根据卫星的轨道参数按照公式(3)计算：
Figure BDA0003170218030000039
第i颗从卫星与待感知目标卫星s的视线相对速度
Figure BDA00031702180300000310
根据卫星的轨道参数按照公式(4) 计算：
Figure BDA00031702180300000311
第i颗从卫星与待感知目标卫星s的方位角αis根据卫星的轨道参数按照公式(5)计算：
Figure BDA0003170218030000041
第i颗从卫星与待感知目标卫星s的俯仰角βis根据卫星的轨道参数按照公式(6)计算：
Figure BDA0003170218030000042
其中，(xi,yi,zi)为第i颗从卫星的空间坐标，(xs,ys,zs)为待感知目标卫星s的空间坐标，
Figure BDA0003170218030000043
为第i颗从卫星的空间速度，
Figure BDA0003170218030000044
为待感知目标卫星s的空间速度，均由卫星的轨道参数得到，ω为因为三角函数变换引起的修正量，当(xs-xi)＞0,(ys-yi)＞0时，修正量ω为0°，当(xs-xi)＜0时，修正量ω为180°，当(xs-xi)＜0,(ys-yi)＜0时，修正量ω为360°。
进一步地，在上述分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法中，主卫星通过与从卫星之间的链路无线网络连接，根据分布式卫星系统内各个从卫星与待感知目标卫星之间的方位角和俯仰角调整各个从卫星的频谱感知单元的天线，将天线波束指向待感知目标卫星。
进一步地，在上述分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法中，所述分布式卫星系统接收目标卫星星间链路信号并提取目标卫星星间链路信号参数的步骤包括：
S51：感知空间分解：将待感知星间链路的频率范围平均划分为多个频率子区间，频率子区间的数量等于分布式卫星系统中从卫星的数量N，N个频率子区间记为fa1，fa2，fa3，……faN；
S52：广域并行感知：主卫星控制从卫星的频谱感知单元使得每个从卫星感知对应的频率子区间，N个从卫星同时对N个频率子区间并行感知；
S53：聚焦精准感知：当在某一频率子区间fai感知到目标卫星星间链路信号的幅度值ρis和频率值fis后，主卫星将所有从卫星的频谱感知单元调整到该频率子区间fai进行感知；
S54：信号参数提取：从卫星的频谱感知单元提取目标卫星星间链路信号参数并发送给主卫星。
进一步地，在上述分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法中，所述目标卫星星间链路信号参数包括：
第i颗从卫星的感知时刻tis，所述感知时刻为经过所述步骤S1时间同步后的时刻；
感知时刻第i颗从卫星与待感知目标卫星s的所述方位角αis和俯仰角βis；
感知时刻第i颗从卫星感知的目标卫星星间链路信号的所述频率值fis和幅度值ρis。
进一步地，在上述分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法中，所述分布式卫星系统基于目标卫星星间链路信号参数进行多星数据融合，得到星间链路频谱感知观测矩阵的步骤包括主卫星将同一tj时刻N个从卫星的感知的目标卫星星间链路信号参数进行数据融合，得出星间链路频谱感知观测矩阵
Figure BDA0003170218030000051
Figure BDA0003170218030000052
进一步地，在上述分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法中，对于M个感知时刻，可以得出M个不同的星间链路频谱感知观测矩阵
Figure BDA0003170218030000053
本发明的分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法的有益效果包括：利用空间分布的多颗卫星协同工作，对星间链路信号的时间、空间、频率和幅度特征进行提取，得到不同星间链路不同时刻的信号特征，也可得到不同空间方向上的信号频率和信号幅度，实现对星间链路信号的实时、快速和立体感知，从而能够选择干扰较少、保持时间较长的频段进行通信，有效应对星间通信中存在的频率资源紧缺、抗干扰能力不足等问题。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。在附图中：
图1为本发明一个实施例的分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法的流程图；
图2为本发明一个实施例的分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法中分布式卫星系统所属卫星间进行时间同步的原理图。
图3为分布式卫星系统所属卫星与待感知目标卫星之间相对位置关系示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。
本发明实施例提供了一种分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法，应用于分布式卫星系统对星间链路信号的频谱感知，其中，所述分布式卫星系统包括空间分布的多颗卫星，其中一颗卫星为主卫星，其余卫星为从卫星，所述从卫星的数量记为N，所述主卫星与所述从卫星之间连接有链路无线网络，所述主卫星和所述从卫星均安装有频谱感知单元。如图1所示，所述分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法包括如下步骤：
S1：分布式卫星系统进行时间同步；
S2：分布式卫星系统中从卫星的频谱感知单元进行幅频校正；
S3：计算分布式卫星系统中从卫星与待感知目标卫星的相对位置；
S4：调整分布式卫星系统中从卫星的频谱感知单元的天线，将天线波束指向待感知目标卫星；
S5：分布式卫星系统接收目标卫星星间链路信号并提取目标卫星星间链路信号参数；
S6：分布式卫星系统基于目标卫星星间链路信号参数进行多星数据融合，得到星间链路频谱感知观测矩阵。
以下通过具体实施例对本发明实施例提供的分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法的上述各个步骤及原理进行具体说明。
(1)分布式卫星系统进行时间同步
本发明实施例中，采用双向测量方法实现分布式卫星系统的时间同步，如图2中以时间t为坐标的时间同步原理图所示，具体实现过程包括：
S11：进行时间同步的两颗卫星在系统时T同时向对方发射信号，该两颗卫星记为卫星O 和卫星P；
S12：卫星O和卫星P分别测量对方发射信号的到达时延，卫星O向卫星P发射信号的到达时延记为TOP，卫星P向卫星O发射信号的到达时延记为TPO；
S13：计算卫星O与卫星P之间的时钟差ΔTOP，计算表达式为：
ΔTOP＝(TOP－TPO)/2
S14：按照以上步骤S11～S13，完成分布式卫星系统任意两颗卫星间的时间同步，并由此完成分布式卫星系统的时间同步。
具体地，在图2中，τPO和τOP表示信号的空间传输时延，其中：
TOP＝ΔTOP+τPO
τOP＝ΔTOP+TPO
联立以上两式，得出：
Figure BDA0003170218030000071
由于在测量发射信号的到达时延的时刻卫星O向卫星P相对位置不变，则有τPO＝τOP，因此有ΔTOP＝(TPO－TOP)/2。
(2)分布式卫星系统中从卫星的频谱感知单元进行幅频校正
本发明实施例中，采用多颗卫星加权平均的校正方法实现分布式卫星系统中从卫星的频谱感知单元的幅频校正，具体实现过程如下：
S21：主卫星采用全向天线发射幅频标校信号，所发射的幅频标校信号的幅度记为ρ0，所发射的幅频标校信号的频率记为f0；
S22：N颗从卫星的频谱感知单元同时接收主卫星发射的幅频标校信号，分别各自测量幅频标校信号的实际幅度值和实际频率值，其中，第i颗从卫星频谱感知单元测得的幅频标校信号的实际幅度值和实际频率值分别记为ρ0i和f0i；
S23：各个从卫星将频谱感知单元测量得到的幅频标校信号的实际幅度值和实际频率值发送给主卫星；
S24：主卫星根据与从卫星之间的距离和相对速度，结合从卫星的频谱感知单元测得的实际幅度值ρ0i和实际频率值f0i，计算得到从卫星的频频谱感知单元的初始校正值
Figure BDA0003170218030000072
和
Figure BDA0003170218030000073
计算方法为：
Figure BDA0003170218030000074
Figure BDA0003170218030000075
由此，实现分布式卫星系统中从卫星的频谱感知单元的幅频校正。
其中，Gi为第i颗从卫星频谱感知单元的接收增益，由卫星自身的设计值获得；d0i为测量幅频标校信号的实际幅度值和实际频率值时刻第i颗从卫星与主卫星之间的距离；
Figure BDA0003170218030000076
为测量幅频标校信号的实际幅度值和实际频率值时刻第i颗从卫星与主卫星的视线相对速度。
第i颗从卫星与主卫星之间的距离d0i可由卫星的轨道参数得到，其具体计算表达式参见公式(1)：
Figure BDA0003170218030000077
第i颗从卫星与主卫星的视线相对速度
Figure BDA0003170218030000081
可由卫星的轨道参数得到，其具体计算表达式参见公式(2)：
Figure BDA0003170218030000082
在以上公式(1)和(2)中，(x0,y0,z0)为主卫星的空间坐标，(xi,yi,zi)为第i颗从卫星的空间坐标，
Figure BDA0003170218030000083
为主卫星的空间速度，
Figure BDA0003170218030000084
为第i颗从卫星的空间速度，均可由卫星的轨道参数得到。
(3)计算分布式卫星系统中从卫星与待感知目标卫星的相对位置
本发明实施例中，分布式卫星系统中从卫星与待感知目标卫星的相对位置由主卫星计算，相对位置包括分布式卫星系统中从卫星与待感知目标卫星之间的距离、视线相对速度、方位角和俯仰角，具体地：
第i颗从卫星与待感知目标卫星s之间的距离dsi根据卫星的轨道参数按照公式(3)计算：
Figure BDA0003170218030000085
第i颗从卫星与待感知目标卫星s的视线相对速度
Figure BDA0003170218030000086
根据卫星的轨道参数按照公式(4) 计算：
Figure BDA0003170218030000087
第i颗从卫星与待感知目标卫星s的方位角αis根据卫星的轨道参数按照公式(5)计算：
Figure BDA0003170218030000088
第i颗从卫星与待感知目标卫星s的俯仰角βis根据卫星的轨道参数按照公式(6)计算：
Figure BDA0003170218030000089
其中，(xi,yi,zi)为第i颗从卫星的空间坐标，(xs,ys,zs)为待感知目标卫星s的空间坐标，
Figure BDA00031702180300000810
为第i颗从卫星的空间速度，
Figure BDA00031702180300000811
为待感知目标卫星s的空间速度，均由卫星的轨道参数得到，ω为因为三角函数变换引起的修正量，当(xs-xi)＞0,(ys-yi)＞0时，修正量ω为0°，当(xs-xi)＜0时，修正量ω为180°，当(xs-xi)＜0,(ys-yi)＜0时，修正量ω为360°。
(4)调整分布式卫星系统中从卫星的频谱感知单元的天线，将天线波束指向待感知目标卫星
本发明实施例中，主卫星通过与从卫星之间的链路无线网络连接，对分布式卫星系统内各个发出控制指令，将分布式卫星系统内各个从卫星的频谱感知单元的天线按照计算出的方位角αis和俯仰角βis进行调整，以将天线波束指向待感知目标卫星s。
(5)分布式卫星系统接收目标卫星星间链路信号并提取目标卫星星间链路信号参数本发明实施例中，分布式卫星系统提取的目标卫星星间链路信号参数包括幅度值和频率值，采用的方法为协同广域搜索与立体精细识别的方法，具体实现过程包括：
S51：感知空间分解：将待感知星间链路的频率范围平均划分为多个频率子区间，频率子区间的数量等于分布式卫星系统中从卫星的数量N，N个频率子区间记为fa1，fa2，fa3，……faN；
S52：广域并行感知：主卫星控制从卫星的频谱感知单元使得每个从卫星感知对应的频率子区间，N个从卫星同时对N个频率子区间并行感知；
S53：聚焦精准感知：当在某一频率子区间fai感知到目标卫星星间链路信号的幅度值ρis和频率值fis后，主卫星将所有从卫星的频谱感知单元调整到该频率子区间fai；
S54：信号参数提取：从卫星的频谱感知单元提取目标卫星星间链路信号的幅度值和频率值，并发送给主卫星。
(6)分布式卫星系统基于目标卫星星间链路信号参数进行多星数据融合，得到星间链路频谱感知观测矩阵
本发明实施例中，目标卫星星间链路信号参数包括：第i颗从卫星的感知时刻tis，该感知时刻为经过上述步骤S1时间同步后的时刻；感知时刻第i颗从卫星与待感知目标卫星s的上述方位角αis和俯仰角βis；感知时刻第i颗从卫星感知的目标卫星星间链路信号的上述频率值fis和幅度值ρis。
具体地，基于上述目标卫星星间链路信号参数，主卫星将同一tj时刻N个从卫星感知的目标卫星星间链路信号参数进行数据融合，得出星间链路频谱感知观测矩阵
Figure BDA0003170218030000091
Figure BDA0003170218030000092
对于M个感知时刻，可得到M个不同的观测矩阵
Figure BDA0003170218030000101
由此，基于以上观测矩阵，可以对星间链路信号的时间、空间、频率和幅度进行实时、快速和立体的感知，从而可以实时感知星间链路频谱环境的变化，便于选择干扰较少、保持时间较长的频段进行通信，有效提升分布式卫星系统星间传输效率和通信质量。
综上所述，本发明的分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法利用空间分布的多颗卫星协同工作，对星间链路信号的时间、空间、频率和幅度特征进行提取，得到不同星间链路不同时刻的信号特征，也可得到不同空间方向上的信号频率和信号幅度，实现对星间链路信号的实时、快速和立体感知，从而能够选择干扰较少、保持时间较长的频段进行通信，有效应对星间通信中存在的频率资源紧缺、抗干扰能力不足等问题。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法，应用于分布式卫星系统对星间链路信号的频谱感知，所述分布式卫星系统包括空间分布的多颗卫星，其中一颗卫星为主卫星，其余卫星为N颗从卫星，所述主卫星与所述从卫星之间连接有链路无线网络，所述主卫星和所述从卫星均安装有频谱感知单元，其特征在于，所述分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法包括如下步骤：
S1：分布式卫星系统进行时间同步；
S2：分布式卫星系统中从卫星的频谱感知单元进行幅频校正；
S3：计算分布式卫星系统中从卫星与待感知目标卫星的相对位置；
S4：调整分布式卫星系统中从卫星的频谱感知单元的天线，将天线波束指向待感知目标卫星；
S5：分布式卫星系统接收目标卫星星间链路信号并提取目标卫星星间链路信号参数；
S6：分布式卫星系统基于目标卫星星间链路信号参数进行多星数据融合，得到频谱感知观测矩阵，
其中，分布式卫星系统中从卫星与待感知目标卫星的相对位置由主卫星计算，所述相对位置包括分布式卫星系统中从卫星与待感知目标卫星之间的距离、视线相对速度、方位角和俯仰角，其中：
第i颗从卫星与待感知目标卫星s之间的距离dsi根据卫星的轨道参数按照公式(3)计算：
Figure FDA0003608402560000011
第i颗从卫星与待感知目标卫星s的视线相对速度
Figure FDA0003608402560000012
根据卫星的轨道参数按照公式(4)计算：
Figure FDA0003608402560000013
第i颗从卫星与待感知目标卫星s的方位角αis根据卫星的轨道参数按照公式(5)计算：
Figure FDA0003608402560000014
第i颗从卫星与待感知目标卫星s的俯仰角βis根据卫星的轨道参数按照公式(6)计算：
Figure FDA0003608402560000015
其中，(xi,yi,zi)为第i颗从卫星的空间坐标，(xs,ys,zs)为待感知目标卫星s的空间坐标，
Figure FDA0003608402560000021
为第i颗从卫星的空间速度，
Figure FDA0003608402560000022
为待感知目标卫星s的空间速度，均由卫星的轨道参数得到，ω为因为三角函数变换引起的修正量，当(xs-xi)＞0,(ys-yi)＞0时，修正量ω为0°，当(xs-xi)＜0时，修正量ω为180°，当(xs-xi)＜0,(ys-yi)＜0时，修正量ω为360°。
2.根据权利要求1所述的分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法，其特征在于，采用双向测量方法进行分布式卫星系统的时间同步，包括：
S11：进行时间同步的两颗卫星在系统时T同时向对方发射信号，该两颗卫星记为卫星O和卫星P；
S12：卫星O和卫星P分别测量对方发射信号的到达时延，卫星O向卫星P发射信号的到达时延记为TOP，卫星P向卫星O发射信号的到达时延记为TPO；
S13：计算卫星O与卫星P之间的时钟差ΔTOP，计算表达式为：
ΔTOP＝(TOP－TPO)/2
S14：按照所述步骤S11～S13，完成分布式卫星系统任意两颗卫星间的时间同步，完成分布式卫星系统的时间同步。
3.根据权利要求1所述的分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法，其特征在于，采用多颗卫星加权平均的校正方法进行分布式卫星系统中从卫星的频谱感知单元幅频校正，包括：
S21：主卫星采用全向天线发射幅频标校信号，所发射的幅频标校信号的幅度记为ρ0，所发射的幅频标校信号的频率记为f0；
S22：N颗从卫星的频谱感知单元同时接收主卫星发射的幅频标校信号，分别各自测量幅频标校信号的实际幅度值和实际频率值，其中，第i颗从卫星频谱感知单元测得的幅频标校信号的实际幅度值和实际频率值分别记为ρ0i和f0i；
S23：各个从卫星将频谱感知单元测量得到的幅频标校信号的实际幅度值和实际频率值发送给主卫星；
S24：主卫星根据与从卫星之间的距离和相对速度，结合从卫星的频谱感知单元测得的实际幅度值ρ0i和实际频率值f0i，计算得到从卫星的频谱感知单元的初始校正值
Figure FDA0003608402560000023
和
Figure FDA0003608402560000024
计算方法为：
Figure FDA0003608402560000025
Figure FDA0003608402560000026
其中，Gi为第i颗从卫星频谱感知单元的接收增益，由卫星自身的设计值获得；d0i为测量幅频标校信号的实际幅度值和实际频率值时刻第i颗从卫星与主卫星之间的距离；
Figure FDA0003608402560000031
为第i颗从卫星与主卫星的视线相对速度。
4.根据权利要求3所述的分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法，其特征在于：
第i颗从卫星与主卫星之间的距离d0i按照公式(1)计算：
Figure FDA0003608402560000032
第i颗从卫星与主卫星的视线相对速度
Figure FDA0003608402560000033
按照公式(2)计算：
Figure FDA0003608402560000034
其中，(x0,y0,z0)为主卫星的空间坐标，(xi,yi,zi)为第i颗从卫星的空间坐标，
Figure FDA0003608402560000035
为主卫星的空间速度，
Figure FDA0003608402560000036
为第i颗从卫星的空间速度，均由卫星的轨道参数得到。
5.根据权利要求1所述的分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法，其特征在于，主卫星通过与从卫星之间的链路无线网络连接，根据分布式卫星系统内各个从卫星与待感知目标卫星之间的方位角和俯仰角调整各个从卫星的频谱感知单元的天线，将天线波束指向待感知目标卫星。
6.根据权利要求5所述的分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法，其特征在于，所述分布式卫星系统接收目标卫星星间链路信号并提取目标卫星星间链路信号参数的步骤包括：
S51：感知空间分解：将待感知星间链路的频率范围平均划分为多个频率子区间，频率子区间的数量等于分布式卫星系统中从卫星的数量N，N个频率子区间记为fa1，fa2，fa3，……faN；
S52：广域并行感知：主卫星控制从卫星的频谱感知单元使得每个从卫星感知对应的频率子区间，N个从卫星同时对N个频率子区间并行感知；
S53：聚焦精准感知：当在某一频率子区间fai感知到目标卫星星间链路信号的幅度值ρis和频率值fis后，主卫星将所有从卫星的频谱感知单元调整到该频率子区间fai进行感知；
S54：信号参数提取：从卫星的频谱感知单元提取目标卫星星间链路信号参数并发送给主卫星。
7.根据权利要求6所述的分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法，其特征在于，所述目标卫星星间链路信号参数包括：
第i颗从卫星的感知时刻tis，所述感知时刻为经过所述步骤S1时间同步后的时刻；
感知时刻第i颗从卫星与待感知目标卫星s的所述方位角αis和俯仰角βis；
感知时刻第i颗从卫星感知的目标卫星星间链路信号的所述频率值fis和幅度值ρis。
8.根据权利要求7所述的分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法，其特征在于，所述分布式卫星系统基于目标卫星星间链路信号参数进行多星数据融合，得到星间链路频谱感知观测矩阵的步骤包括主卫星将同一tj时刻N个从卫星的感知的目标卫星星间链路信号参数进行数据融合，得出星间链路频谱感知观测矩阵
Figure FDA0003608402560000041
Figure FDA0003608402560000042
9.根据权利要求8所述的分布式卫星系统协同星间链路频谱感知方法，其特征在于，对于M个感知时刻，得出M个不同的星间链路频谱感知观测矩阵
Figure FDA0003608402560000043
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