星間鏈路，是指衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的鏈路，當然也可以擴展為航天器與航天器之間的鏈路。星間鏈路具有星間通信、數(shù)據(jù)傳輸、星間測距和星間測控等功能。

星間鏈路

不同的空間系統(tǒng)，星間鏈路的作用是不同的。通信衛(wèi)星星座的星間鏈路可以減小星地跳數(shù)和通信延遲；偵查編隊系統(tǒng)的星間鏈路可以增大虛擬相機口徑以提高分辨率；導航衛(wèi)星星座的星間鏈路可以支持自主運行以提高定位精度；中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的星間鏈路可以增加用戶星的測控弧段。

星間鏈路使多顆衛(wèi)星構(gòu)成有機整體，形成星座系統(tǒng)，擴展單星工作的能力。在導航星座系統(tǒng)應用之前，星間鏈路早在通信星座、中繼衛(wèi)星以及衛(wèi)星編隊飛行中已經(jīng)得到應用。

中繼衛(wèi)星系統(tǒng)

美國1983-1995年發(fā)射了由7顆跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星 (TDRS) A~G組成的美國第一代中繼衛(wèi)星系統(tǒng)，衛(wèi)星裝載兩副4.9m單址拋物面天線，為S及Ku頻段共用，用于TDRS和用戶星之間交換高速數(shù)據(jù)，最大返向傳輸速率為300Mb/s。

1997-2002年，美國發(fā)射第二代中繼衛(wèi)星，即TDRS-H、I、J，其上星間鏈路的功能有所改進：增強了S頻段多址能力，傳輸速率可達800Mb/s或更高。自2007年開始，美國在研發(fā)第三代跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星，中繼衛(wèi)星與用戶衛(wèi)星采用S、Ku/Ka頻段進行星間測控通信。

美國的銥星系統(tǒng)由66顆衛(wèi)星構(gòu)成，是當前世界上大型星座系統(tǒng)中唯一實現(xiàn)Ka頻段星間鏈路的系統(tǒng)。銥星系統(tǒng)軌道高度為780km左右，共有6個極地軌道，每個軌道11顆衛(wèi)星。星間通信采用Ka頻段相控陣天線。每顆銥星同時建立4條星間鏈路，同軌道內(nèi)部正向和后向，左右異軌道面?zhèn)认蜴溌犯饕粭l。

星間最大數(shù)據(jù)傳輸速率為25Mb/s，工作頻段為22.55~23.55GHz，星間采用半雙工通信方式。銥星系統(tǒng)是極軌星座，相鄰軌道間的衛(wèi)星相對距離的變化，相對速度、方位角、俯仰角的變化量和變化率都比較小，星間拓撲簡單，采用固定連接的拓撲結(jié)構(gòu)。

區(qū)別于通信衛(wèi)星，導航衛(wèi)星需要持續(xù)收集更新各顆衛(wèi)星的測量數(shù)指以支持精密定軌計算。在衛(wèi)星導航系統(tǒng)日常運行中，地面站通過收集境內(nèi)衛(wèi)星的星地觀測數(shù)據(jù)進行解算定軌，并實施星歷的更新。

而對于境外衛(wèi)星，由于無法建立起直接與地面站相連的星地鏈路，所以無法實現(xiàn)對境外衛(wèi)星的定軌。星間鏈路架起了一座連接境外衛(wèi)星與境內(nèi)衛(wèi)星測量和數(shù)傳的橋梁，為境外衛(wèi)星觀測和數(shù)據(jù)回傳提供了實現(xiàn)手段。

同時，星間鏈路搭建的無線電通道也便于衛(wèi)星測控和運控數(shù)據(jù)傳輸，使原先必須等待衛(wèi)星入境才能進行的操作變成隨時可行的遠程操作。更進一步的發(fā)展，是將簡化的地面定軌算法配置在衛(wèi)星計算機上，處理星間鏈路測量值，使衛(wèi)星脫離地面站而自主生成衛(wèi)星導航電文，提高星座的自主運行能力，簡化地面的運行管理。

因此，星間鏈路的建立，能大幅提升導航衛(wèi)星星座的管控能力和自主運行能力，意義重大，已經(jīng)為各大衛(wèi)星導航系統(tǒng)廣泛研究和采用。

導航星座中實現(xiàn)星間鏈路

美國GPS系統(tǒng)是最先在導航星座中實現(xiàn)星間鏈路的系統(tǒng)。自Block IIR衛(wèi)星開始，GPS衛(wèi)星安裝了具有自主導航功能的星間鏈路收發(fā)設備，實現(xiàn)了星間通信和星間測距功能，進而實現(xiàn)了全球?qū)Ш叫l(wèi)星星座自主導航的功能。

GPS的Block IIR和Black IIF系列導航衛(wèi)星安裝了UHF頻段（250~290MHz）的星間鏈路收發(fā)設備，Block IIR衛(wèi)星在無地面控制系統(tǒng)支持的情況下，衛(wèi)星采用時分多址(TDMA)方式實現(xiàn)衛(wèi)星之間雙向測距和數(shù)據(jù)交換，通過星載濾波器處理星間測量數(shù)據(jù)，自主生成衛(wèi)星星歷和時鐘修正參數(shù)，自主維持星座基本構(gòu)型。

在180天內(nèi)，保持用戶距離誤差小于6m，導航定位精度不會有明顯下降。并且能夠監(jiān)測導航衛(wèi)星信號的完好性，使其可用性、連續(xù)性和可靠性得到增強。

GPS III開展了全新的設計，具有高速傳輸能力，采用具有方向性的星間鏈路技術(shù)和全球點波束增強技術(shù)。GPS IIIA在繼續(xù)保持UHF頻段的星間鏈路，而在GPS IIIB上增加實施V頻段星間鏈路的方案，大幅提高星間傳輸速率、星間抗干擾能力，星間測距精度等性能，也增強了自主運行的能力。

我國在北斗一號和北斗二號衛(wèi)星中均沒有設計星間鏈路，在北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)中規(guī)劃配置了星間鏈路。北斗三號星間鏈路是一個復雜的星間網(wǎng)絡，具有天線指向控制、星間網(wǎng)絡拓撲、星間通信協(xié)議和星間測距精度要求高等特點。

整個星間鏈路總體技術(shù)涉及飛行器總體設計、結(jié)構(gòu)/機構(gòu)、軌道/定軌、天線/微波、通信/電子、計算機/網(wǎng)絡、數(shù)學和系統(tǒng)仿真等多個字科領(lǐng)域。在發(fā)射的北斗三號衛(wèi)星上已經(jīng)成功應用了Ka頻段相控陣體制的星間鏈路方案。

來源：雷達通信電子戰(zhàn)