地面大功率干擾源對導(dǎo)航星座星間鏈路的干擾分析

王東會，徐博，劉文祥，孫廣富

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地面大功率干擾源對導(dǎo)航星座星間鏈路的干擾分析

王東會，徐博，劉文祥，孫廣富

(國防科學技術(shù)大學電子科學與工程學院衛(wèi)星導(dǎo)航研發(fā)中心，湖南長沙，410073)

為了定量分析地面大功率干擾源對導(dǎo)航星座星間鏈路的影響程度，提出單星干擾解析模型，通過等效載噪比定量描述干擾強度，通過測距誤差和通信誤碼率衡量干擾對單顆導(dǎo)航衛(wèi)星的影響。根據(jù)導(dǎo)航星間鏈路的工作特點，對衛(wèi)星受干擾導(dǎo)致整星座星地聯(lián)合定軌及星間轉(zhuǎn)發(fā)通信功能異常的原理進行分析。研究結(jié)果表明：星間鏈路系統(tǒng)具有較強的抗地面干擾的能力，地面單個大功率干擾源對星地聯(lián)合定軌精度的影響小于厘米級，對星間轉(zhuǎn)發(fā)通信的影響僅為部分衛(wèi)星的鏈路傳輸代價增加以及直接干擾衛(wèi)星一段時間內(nèi)的通信異常。

星間鏈路；地面大功率干擾；星地聯(lián)合定軌；星間轉(zhuǎn)發(fā)通信；等效載噪比

星間鏈路是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要組成部分。GPS Block IIR以及Block IIF衛(wèi)星已采用UHF頻段建立星間鏈路，采用TDMA體制協(xié)調(diào)整星座的測距和通信時序[1]。整個星座可以脫離地面站的支持而獨立地運行180 d，大大提高了星座戰(zhàn)時生存能力[2?3]。到GPSIII階段，星間鏈路可能采用a(頻率為23 GHz)或(頻率為60 GHz)頻段，星間鏈路天線實現(xiàn)點波束，可提高通信速率和抗干擾能力[4]。GLONASS，GALILEO以及BDS系統(tǒng)對星間鏈路的建設(shè)也處于研究和論證階段[5?6]。對于地面監(jiān)測站分布在局部地區(qū)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，星間鏈路尤為重要。這不僅表現(xiàn)為戰(zhàn)時的星座自主運行，更重要的是在平時，星間鏈路可以為無法直接上注的境外衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)通信信息，從而維持整個星座對全球用戶的導(dǎo)航服務(wù)能力。在未來導(dǎo)航戰(zhàn)背景下，衛(wèi)星導(dǎo)航星間鏈路可能受到各種人為或意外干擾，嚴重時甚至影響整個導(dǎo)航系統(tǒng)的正常運行。有必要對這種影響效果進行分析，并在此基礎(chǔ)上增加抗干擾措施。目前在通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的可靠性及抗毀性分析評估方面已有一些研究成果，如文獻[7]提出一種快速分析評價通信網(wǎng)可靠性的方法等。在衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾性能分析方面也已有較多研究成果，如文獻[8]提出以平均信噪比損耗為指標評估空域抗干擾的性能；文獻[9]對天線陣抗干擾評估方法進行了分析。但這些分析方法均是針對地面導(dǎo)航接收終端，不能完全適用于星間鏈路系統(tǒng)，需要根據(jù)導(dǎo)航星間鏈路的特點有針對性地研究適合的干擾影響分析方法。本文作者在上述研究成果的基礎(chǔ)上，針對導(dǎo)航星間鏈路的特點，提出單星干擾解析模型，進而對星地聯(lián)合定軌及星間轉(zhuǎn)發(fā)通信受干擾的原理進行分析，最后以典型的Walker24/3/2星座以及a點波束天線星間鏈路為例進行仿真實驗，對基于地面單個大功率干擾源的干擾影響進行分析。

1 單星干擾解析模型

地面大功率干擾信號經(jīng)過空間傳播，經(jīng)由星間鏈路天線進入衛(wèi)星。衛(wèi)星受影響程度由進入衛(wèi)星天線口面的干擾信號強度決定。由于衛(wèi)星始終處于運動狀態(tài)，衛(wèi)星與地面干擾源的相對位置關(guān)系是時變的，導(dǎo)致干擾信號影響也是時變的。為了分析方便，本文提出單星干擾解析模型，給出任意時刻地面干擾源對衛(wèi)星的干擾強度計算方法。

地面對衛(wèi)星干擾示意圖如圖1所示。其中：為地心；S為某顆導(dǎo)航衛(wèi)星；為地面干擾源；矢量方向為天線方向圖中心指向。

圖1 地面大功率干擾源對單顆衛(wèi)星的干擾示意圖

地面干擾信號相對衛(wèi)星的來向定義為：慣性系下干擾信號與衛(wèi)星地心間連線的夾角，即∠JSO。從圖1可以看出：干擾信號相對衛(wèi)星的來向與干擾源對衛(wèi)星的觀測方向相反。假設(shè)衛(wèi)星S的位置矢量為()，干擾源位置矢量為()，則干擾來向可通過余弦定理得到：

(1)

假設(shè)星間鏈路天線方向圖俯仰方向的中心為圖1中的方向，則對于不同的星間天線形式，方向是不同的，有如下2種情況。

1) 對于寬波束天線，如GPSIIR的UHF天線，星間天線指向不變，假設(shè)星間鏈路天線仰角范圍為[min,max]，則天線方向圖中心指向可表示為

2) 對于點波束天線，如GPSIII可能采用的a或頻段點波束天線，衛(wèi)星間通過波束掃描的方式實現(xiàn)相互對準，因此，波束指向是隨時間變化的，可表示如下：

其中：S為與S天線對準的衛(wèi)星。于是，可以得到干擾方向與衛(wèi)星方向圖中心的夾角為

(4)

∠ASJ隨時間變化，根據(jù)天線方向圖即可得到星間天線對干擾信號的增益。根據(jù)信號空間傳播定理，可得到任意時刻衛(wèi)星接收到的干擾信號強度為

其中：P為地面干擾源天線出口功率；為空間傳播損耗函數(shù)，損耗功率由干擾源與衛(wèi)星間的距離決定；為星間鏈路天線方向性增益函數(shù)。

本文采用等效載噪比描述干擾信號程度。擴頻通信體制的等效載噪比計算方法如下[10]：

其中：()為無干擾時的信號接收載噪比；P()為星間鏈路正常信號接收功率；是為各種類型干擾源和調(diào)制器而確定的抗干擾品質(zhì)因數(shù)；C為擴頻碼碼速率。

地面干擾源對單顆衛(wèi)星的影響主要從測距誤差以及通信誤碼率兩方面來衡量，具體方法如下。

1) 干擾對測距誤差的影響。根據(jù)等效載噪比以及典型的碼跟蹤環(huán)測量誤差原理[11]可得到存在干擾時的測距誤差jam()，進而可得到衛(wèi)星S對衛(wèi)星S的測距為

其中：為距離觀測函數(shù)；為信號發(fā)射時刻；為信號接收時刻；()為衛(wèi)星位置矢量；s()為發(fā)射零值；r()為接收零值；t()為鐘差；()為隨機誤差；jam()為干擾引入的測距誤差；eff為等效載噪比；th為接收載噪比門限。

式(7)的含義是：當?shù)刃лd噪比超過接收機載噪比門限時，測距誤差增大；當?shù)刃лd噪比低于載噪比門限時，接收機無法測距。

2) 干擾對通信誤碼率的影響：首先將等效載噪比換算為等效信噪比，分貝形式的換算方法如下：

根據(jù)BPSK信號信噪比與誤碼率的關(guān)系確定干擾對通信誤碼率的影響[10]：

其中：erfc( )為互補誤差函數(shù)。

當誤碼率超過系統(tǒng)可容忍的門限eth時，該衛(wèi)星的通信將不可用。

2 整星座干擾影響原理

當存在干擾時，可通過單星干擾解析模型得到單星測距誤差和誤碼率影響。但一個網(wǎng)絡(luò)中的某個節(jié)點受干擾時，其影響往往不局限于單個節(jié)點，而可能因為節(jié)點重要性不同對整個網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生不同程度的影響。這里根據(jù)導(dǎo)航星間鏈路工作體制的特點論述地面大功率干擾源對整個星間鏈路系統(tǒng)的干擾影響原理。

2.1 導(dǎo)航星間鏈路工作原理

星間測距和星間通信是導(dǎo)航星間鏈路系統(tǒng)的兩大主要功能，通過星間測距及通信可完成星座自主導(dǎo)航、星地聯(lián)合定軌以及上注星歷等信息的傳輸。

導(dǎo)航星座星間鏈路工作原理示意圖如圖2所示。

圖2 星間鏈路工作原理示意圖

星間鏈路系統(tǒng)通常按照星座運行周期劃分為若干個工作周期以及工作時隙[2]，對星座所有衛(wèi)星進行合理的測距規(guī)劃，在1個工作周期內(nèi)獲得盡可能多的星間測距信息。這些測距信息通過星地鏈路下傳到地面主控中心。主控中心結(jié)合星間測距及各地面監(jiān)測站對衛(wèi)星的測距信息進行精密定軌解算。對精密定軌結(jié)果進行軌道外推得到各衛(wèi)星的廣播星歷，通過上行鏈路將廣播星歷注入給各導(dǎo)航衛(wèi)星。注入站可視衛(wèi)星直接注入，不可視衛(wèi)星通過星間鏈路進行信息轉(zhuǎn)發(fā)通信。

從上述分析可以得出：當衛(wèi)星受到干擾時，整星座精密定軌及星間轉(zhuǎn)發(fā)通信都可能受到影響。

2.2 干擾對整星座精密定軌的影響

等效載噪比高于載噪比門限時，對式(7)在衛(wèi)星初始狀態(tài)0處進行泰勒展開，得到線性化方程：

參照式(7)和(10)可得到類似的星地線性化觀測方程，將星間和星地測距方程組成聯(lián)合解算方程如下：

(11)

其中：Y()為星地觀測殘差；Y()為星間觀測殘差；為觀測矩陣；Δ為待估參數(shù)，包含衛(wèi)星三維位置、速度、鐘差以及日月引力、地球非球形引力、太陽光壓等攝動力參數(shù)[11]。

對式(11)進行最小二乘估計即可得到基于星地、星間測距的聯(lián)合定軌結(jié)果。

由最小二乘估計原理可知：受干擾影響的星間測距數(shù)量越多，測距誤差越大，則聯(lián)合定軌結(jié)果精度越低。由于聯(lián)合定軌對所有衛(wèi)星同時解算，因此，整星座所有衛(wèi)星的定軌結(jié)果都將包含干擾影響。

2.3 干擾對轉(zhuǎn)發(fā)通信的影響

地面站與不可視衛(wèi)星通信時，首先要選擇1個地面接觸衛(wèi)星節(jié)點，即選擇1個最佳的地面站直接可視衛(wèi)星。將通信信息首先傳輸給該衛(wèi)星，然后進行星間網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)路由計算，選擇最優(yōu)路徑將信息由接觸點衛(wèi)星傳遞給目標衛(wèi)星，完成轉(zhuǎn)發(fā)通信。

導(dǎo)航星間鏈路通常采用基于最小代價的K短路徑算法進行最優(yōu)路由計算[12]，代價可以根據(jù)系統(tǒng)需求選擇傳輸時延和鏈路切換次數(shù)等。

地面干擾源對星間鏈路通信的干擾可以分為2個方面：一是對星地傳輸鏈路進行干擾，即干擾地面接觸衛(wèi)星節(jié)點的上注信號接收；二是對星間傳輸鏈路進行干擾。星地鏈路受干擾對整個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將產(chǎn)生很大影響，衛(wèi)星無法獲得上注廣播星歷，從而無法為用戶提供導(dǎo)航服務(wù)。在通常情況下，星地鏈路與星間鏈路采用不同的工作頻段，對星間鏈路進行干擾的干擾源無法同時對星地鏈路進行干擾，加之上注鏈路本身具有很高的抗干擾性能，因此，本文僅就星間傳輸鏈路受干擾的情況進行分析。

干擾對星間轉(zhuǎn)發(fā)通信的影響表現(xiàn)為2點：

1) 直接被干擾衛(wèi)星通信異常，影響程度由信號接收誤碼率和誤碼率門限確定。衛(wèi)星重新進入地面注入站可視范圍內(nèi)時，可恢復(fù)正常通信。

2) 當2顆衛(wèi)星間的最優(yōu)傳輸路徑上的某個節(jié)點衛(wèi)星因干擾而誤碼率提高甚至不可通信時，需要剔除該衛(wèi)星并重新計算星間路由。新得到的傳輸路徑整體代價大于原最優(yōu)路由的代價。

因此，干擾對星間轉(zhuǎn)發(fā)通信的影響就表現(xiàn)為部分衛(wèi)星傳輸鏈路代價增加以及直接干擾衛(wèi)星一段時間內(nèi)通信出現(xiàn)異常。受干擾的衛(wèi)星數(shù)量越多，受干擾衛(wèi)星在整網(wǎng)中作為中轉(zhuǎn)節(jié)點的次數(shù)越多，則整網(wǎng)通信代價增加越大。

3 算例分析

3.1 仿真條件

3.1.1 星座條件

未來的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將普遍采用3個軌道面的星座結(jié)構(gòu)[13]。因此，本文仿真時選用3個軌道面的Walker星座。利用美國AGI公司的STK軟件創(chuàng)建星座場景。仿真時間為2008?07?02T12:00—2008?07?03T12:00，仿真時間間隔5 min。星座相關(guān)參數(shù)如下[6]：

1) 星座構(gòu)型為Walker24/3/2；

2) 軌道半長軸為24 126 km；

3) 軌道傾角為55°；

4) 星間天線采用4個a點波束天線。天線波束主瓣寬度為10°，旁瓣抑制超過30 dB。

3.1.2 建鏈方式

星間建鏈方法為：每顆衛(wèi)星同時建立4條鏈路，星間測距時刻根據(jù)可見衛(wèi)星情況動態(tài)分配測距鏈路，保證所有可見衛(wèi)星在1個星間鏈路周期內(nèi)至少建立1次鏈路；星間通信時刻在所有可見衛(wèi)星中按照最優(yōu)路徑建鏈。

3.1.3 干擾源參數(shù)

由于星間鏈路窄波束天線具有較好的旁瓣抑制作用，要想對星間鏈路實施有效干擾，地面干擾源需具備較大的發(fā)射功率。因此，地面干擾源需采用窄波束天線，使干擾信號能量集中，每個干擾源只能針對1顆衛(wèi)星實施定向干擾。

根據(jù)當前a頻段功放及大口徑天線技術(shù)水平[14?15]，地面大功率干擾源參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1 干擾源參數(shù)

3.1.4 仿真場景

選擇第1顆衛(wèi)星MEO11作為地面接觸點衛(wèi)星，選擇第19顆衛(wèi)星MEO33作為被干擾衛(wèi)星。由于Walker星座具有良好的對稱性和周期性，因此，選擇上述衛(wèi)星進行仿真可代表整個星座的特性。假設(shè)地面設(shè)立單個干擾源，干擾源位置為(77 oW，39 oN)，固定對MEO33衛(wèi)星進行干擾。

3.2 仿真結(jié)果

3.2.1 等效載噪比仿真結(jié)果

按照單星干擾解析模型，當衛(wèi)星MEO33受到地面大功率干擾時，其接收同軌道相鄰衛(wèi)星MEO32和異軌道衛(wèi)星MEO23信號時，等效載噪比與正常無干擾條件下的載噪比對比結(jié)果如圖3所示。

由于MEO33與MEO32衛(wèi)星是同軌道相鄰衛(wèi)星，相對位置關(guān)系不隨時間變化，因此，圖3(a)中無干擾條件下的載噪比保持不變。由于地面干擾源相對衛(wèi)星MEO33的位置關(guān)系不斷變化，因此，等效載噪比存在一定幅度的上下波動。圖3(b)中載噪比為0的時段表示MEO33和MEO23衛(wèi)星不可視。載噪比的波動原因為異軌道衛(wèi)星相對位置關(guān)系隨時間變化。

由圖3可知：等效載噪比均低于20 dB?Hz，此結(jié)果遠低于正常接收機信號捕獲門限，因此，干擾時間段內(nèi)MEO33衛(wèi)星無法接收測距和通信信號。

(a) MEO33接收MEO32衛(wèi)星信號；(b) MEO33接收MEO23衛(wèi)星信號

3.2.2 星地聯(lián)合定軌仿真結(jié)果

利用星間鏈路測距數(shù)據(jù)和星地下行測距數(shù)據(jù)按照式(11)對整星座24顆衛(wèi)星進行聯(lián)合定軌解算。無干擾條件下和衛(wèi)星MEO33受干擾條件下的星座平均定軌結(jié)果如表2所示。

表2 聯(lián)合定軌仿真結(jié)果

由表2可知：當單個衛(wèi)星MEO33受干擾時，對整星座定軌結(jié)果的影響在厘米級以下。這是因為星間鏈路中每顆衛(wèi)星可掃描到的衛(wèi)星個數(shù)均有12~16顆[16?17]，單個衛(wèi)星受干擾僅導(dǎo)致1個測距鏈路受損失，衛(wèi)星間仍然有足夠的可用測距數(shù)量。

要想對衛(wèi)星定軌產(chǎn)生較大的影響，必須增加地面干擾源數(shù)量，對更多的衛(wèi)星實施干擾。

3.2.3 星間轉(zhuǎn)發(fā)通信仿真結(jié)果

為了分析方便，本文選擇路徑傳輸時延作為整網(wǎng)通信代價。按照K短路徑算法選擇傳輸時延最小的路徑作為最優(yōu)通信路徑。假設(shè)某時刻從地面接觸節(jié)點衛(wèi)星MEO11向整網(wǎng)其他衛(wèi)星發(fā)起通信傳輸業(yè)務(wù)。正常無干擾條件下與MEO33受干擾條件下各衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸時延如圖4所示。

1—無干擾；2—MEO33受干擾

對于Walker星座來說，從任意一顆衛(wèi)星節(jié)點到整網(wǎng)其他衛(wèi)星最多僅需要1次中轉(zhuǎn)，即星間鏈路的通信最多經(jīng)過3顆衛(wèi)星。從MEO11到整網(wǎng)其他衛(wèi)星的最優(yōu)鏈路中，第19號衛(wèi)星MEO33作為中轉(zhuǎn)衛(wèi)星出現(xiàn)了3次，因此，當MEO33受干擾時，這3條路徑需要重新計算。從圖4可見：重新計算的3條鏈路分別為MEO11到第18號衛(wèi)星MEO32、第20號衛(wèi)星MEO34以及第21號衛(wèi)星MEO35。這3條路徑的鏈路傳輸時延增加量分別為0.063 9，0.021 1和0.033 1 s。而MEO33衛(wèi)星由于干擾而無法接收通信信號。

4 結(jié)論

1) 針對地面大功率干擾源對星間鏈路的干擾影響問題進行了分析，提出了單星干擾解析模型，并根據(jù)星間鏈路特點分別論述了干擾對整網(wǎng)精密定軌及星間轉(zhuǎn)發(fā)通信的影響原理。

2) 當星間鏈路采用點波束天線時，對地面干擾信號具有較好的抑制作用，但由于地面干擾源發(fā)射功率可以很高，因此，存在干擾時的等效載噪比仍然比正常條件下降低了20 dB以上，被干擾衛(wèi)星無法接收測距和通信信號。

3) 地面單個干擾源對整星座平均定軌精度的影響小于厘米級。以被干擾衛(wèi)星作為中轉(zhuǎn)節(jié)點的通信鏈路均需要重新計算路由，新路徑代價必然高于原最優(yōu)路徑的代價。單個鏈路傳輸時延最多增加63.9 ms。直接被干擾衛(wèi)星在進入地面站可視范圍前將無法接收轉(zhuǎn)發(fā)通信信息。

4) 雖然地面干擾源可對星間鏈路產(chǎn)生一定影響，但只有當干擾源數(shù)量足夠多以致大部分衛(wèi)星無法工作時，才可能對整星座產(chǎn)生較大影響。

參考文獻：

[1] Fisher S C, Ghassemi K. GPS IIF-the next generation[J]. Proceedings of the IEEE, 1999, 87(1): 24?47.

[2] Rajan J A. Highlights of GPS II-R autonomous navigation[C]// Proceedings of the 58th Annual Meeting of the Institute of Navigation and CIGTF 21st Guidance Test Symposium. Albuquerque: ION, 2002: 354?363.

[3] Fernandez F A. Inter-satellite ranging and inter-satellite communication links for enhancing GNSS satellite broadcast navigation data[J]. Advances in Space Research, 2011, 47(5): 786?801.

[4] Maine K, Anderson P, Bayuk F. Communication architecture for GPSIII[C]// Proceedings of The IEEE Aerospace Conference. Los Angeles: IEEE Press, 2004: 124?129.

[5] Sanchez M, Pulido J A, Amarillo F, et al. The ESA “GNSS+” project inter-satellite ranging and communication links in the frame of the GNSS infrastructure evolutions[C]// Proceedings of the 21stInternational Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation. Savannah: ION, 2008: 2538?2546.

[6] 徐勇, 常青, 于志堅. GNSS星間鏈路測量與通信新方法研究[J]. 中國科學: 技術(shù)科學, 2012, 42(2): 230?240. XU Yong, CHANG Qing, YU Zhijian. One new measurement and communication techniques of GNSS inter-satellite links[J]. Scientia Sinica: Technologica, 2012, 42(2): 230?240.

[7] 郭偉. 野戰(zhàn)地域通信網(wǎng)可靠性的評價方法[J]. 電子學報, 2000, 28(1): 3?6. GUO Wei. Reliability evaluation method of tactical communication network[J]. Acta Electronic Sinica, 2000, 28(1): 3?6.

[8] Fante R L, Vaccaro J J. Evaluation of adaptive space-time- polarization cancellation of broadband interference[C]// Proceedings of the IEEE Position Location and Navigation Symposium. California: IEEE Press, 2002: 1?3.

[9] 聶俊偉, 葛銳, 李垣陵, 等. 基于導(dǎo)航定位服務(wù)性能的GNSS天線陣抗干擾統(tǒng)計性能評估方法[J]. 國防科技大學學報, 2012, 34(2): 81?87.NIE Junwei, GE Rui, LI Yuanling, et al. Performance evaluation method for GNSS anti-jam antenna arrays based on the navigation service performance[J]. Journal of National University of Defense Technology, 2012, 34(2): 81?87.

[10] Kaplan E D. GPS原理與應(yīng)用[M]. 寇艷紅, 譯. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2006: 181?200. Kaplan E D. Understanding GPS principles and applications[M]. KOU Yanhong, trans. Beijing: Publishing House of Electronics Industry, 2006: 181?200.

[11] ZHOU Shanshi, HU Xiaogong, WU Bin. Orbit determination and prediction accuracy analysis for a regional tracking network[J]. Sci Sin Phys Meth Astron, 2010, 53(6): 1130?1138.

[12] 周建華, 楊龍, 徐波, 等. 考慮波束限制的改進導(dǎo)航星座星間鏈路方案[J]. 中國科學: 物理學力學天文學, 2011, 41(5): 575?580. ZHOU Jianhua, YANG Long, XU Bo, at el. An improved satellite link scheme with beam restriction for the navigation constellation[J]. Scientia Sinica: Physica, Mechanica & Astronomica, 2011, 41(5): 578?580.

[13] 譚述森. 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展與思考[J]. 宇航學報, 2008, 29(2): 391?396. TAN Shusen. Development and thought of compass navigation satellite system[J]. Journal of Astronautics, 2008, 29(2): 391?396.

[14] Ben M R, Einat M. 23 GHz ferroelectric electron gun based gyrotron[J]. Applied Physics Letters, 2011, 98(17): 173506? 173509.

[15] Rzesnicki T, Piosczyk B, Kern S, et al. 2.2-MW record power of the 170-GHz European preprototype coaxial-cavity gyrotron for ITER[J]. IEEE Transactions on Plasma Science, 2010, 38(6): 1141?1149.

[16] ZHOU Shanshi, HU Xiaogong, WU Bin. Orbit determination and time synchronization for a GEO/IGSO satellite navigation constellation with regional tracking network[J]. Sci Sin Phys Meth Astron, 2011, 54(6): 1089?1097.

[17] 周善石. 基于區(qū)域監(jiān)測網(wǎng)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精密定軌方法研究[D]. 北京: 中國科學院研究生院, 2011: 78?90. ZHOU Shanshi. Studies on precise orbit determination theory and application for satellite navigation system with regional tracking network[D]. Beijing: Graduate School of Chinese Academy of Science, 2011: 78?90.

[18] WANG Donghui, NI Shaojie, LIU Wenxiang, et al. Compass satellite orbit determination based on inter-satellite and satellite- to-station ranging[C]// The 25th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation. Nashville TN, 2012: 340?346.

Jamming effects analysis of ground power jamming source on navigation inter-satellite links

WANG Donghui, XU Bo, LIU Wenxiang, SUN Guangfu

(Satellite Navigation Research and Development Center, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)

In order to quantitatively analyze the jamming effects of ground power jamming source on navigation inter-satellite links (ISL), an analytical model for single satellite jamming was proposed. The model describes jamming signal strength by equivalent carrier to noise ratio (CNR), and describes jamming effects on single satellite by ranging error and communication bit error rate (BER). Jamming principle on satellite orbit determination and inter-satellite communication of the whole constellation was analyzed according to ISL operating mode. The results show that ISL has a good anti-jamming performance. Satellites orbit error caused by single ground power jamming source is less than centimeter level. Transmission delay of some satellites increases because of the jamming, and the directly jammed satellite can not communicate for a period of time.

navigation inter-satellite links; ground power jamming source; orbit determination; inter-satellite communication, equivalent CNR

10.11817/j.issn.1672-7207.2015.07.019

TN967.1

A

1672?7207(2015)07?2517?07

2014?07?13；

2014?10?19

教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃項目(NCET-08-0144) (Project((NCET-08-0144) supported by Program for New Century Excellent Talents in University)

王東會，博士研究生，從事衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用研究；E-mail: wdhhawk@163.com

(編輯 楊幼平)