Способ измерения дальности до космического аппарата

Изобретение относится к способу измерения дальности до космического аппарата (КА). Для измерения дальности до КА генерируют сигнал, модулируют на его основе цифровой или аналоговый сигнал, переносят на несущую частоту и передают его с наземного комплекса управления КА, принимают сигнал бортовой аппаратурой командно-измерительной системы КА, демодулируют, формируют сигнал на ответной частоте и ретранслируют на наземный комплекс управления, получают искомое значение дальности по сдвигу фазы принятого сигнала относительно исходного либо с помощью пересчета времени задержки распространения сигнала. Обеспечивается комбинированное измерение дальности до КА при использовании как аналоговых, так и цифровых сигналов. 1 ил.

 

Изобретение относится к области средств наблюдения или слежения за полетом космических аппаратов (КА) и может быть использовано в командно-измерительной системе (КИС) спутниковой связи для измерения наклонной дальности - расстояния между наземным комплексом управления космического аппарата (НКУ КА) и КА.

Известен способ измерения дальности на основе применения псевдослучайных последовательностей. Способ детально описан в "Satellite Earth Stations and Systems (SES); Technical analysis of Spread Spectrum Solutions for Telemetry Command and Ranging (TCR) of Geostationary Communications Satellites. ETSI TR 101 956 V 1.1.1. 2001-09". В данном способе в НКУ КА производят наложение псевдослучайной последовательности (ПСП) в форме кода, обеспечивающего уникальность элементов, на сигнал несущей частоты и передают на космический аппарат. Полученный приемо-передающим устройством бортовой аппаратуры КИС КА (БА КИС КА) сигнал ретранслируют обратно на НКУ КА, где искомое значение дальности определяют по сдвигу структуры ПСП принятого сигнала относительно исходной структуры ПСП.

Недостатком данного способа-аналога является возможность применения только к цифровым видам модуляции и необходимость формирования широкого спектра передаваемого сигнала, что говорит о сложности реализации.

Известен также способ измерения дальности с использованием набора тонов. Способ детально описан в "Ranging standard Volume 1: Direct Ground to Spacecraft Ranging. ESA PSS-04-104 Volume 1 Issue 2. 1991-03" В данном способе в НКУ КА генерируют последовательно набор тонов (на немодулированной поднесущей), модулируют на сигнал с аналоговой модуляцией и отправляют на БА КИС КА. Сигнал, принятый БА КИС КА, демодулируют для выделения поднесущих, которыми формируют ответный сигнал приемо-передающего устройства (ППУ) БА КИС КА и ретранслируют на Землю. По ретранслированному на Землю сигналу, принятому НКУ КА, получают искомое значение дальности с помощью пересчета времени задержки распространения сигнала на главном тоне. При этом минорные тоны используют для устранения неоднозначности измерения.

Недостатком данного способа-аналога является возможность применения только к аналоговой модуляции без подавления несущей.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является комбинированный способ измерения дальности. Способ детально описан в "Satellite Earth Stations and Systems (SES); Technical analysis of Spread Spectrum Solutions for Telemetry Command and Ranging (TCR) of Geostationary Communications Satellites. ETSI TR 101 956 V 1.1.1. 2001-09". Описанный способ принят за прототип. В данном способе генерируют набор тонов и отправляют на ППУ БА КИС КА в виде цифрового сигнала. Сигнал, принятый ППУ БА КИС КА демодулируют для выделения поднесущих частот (fподн), формируют сигнал с аналоговой модуляцией и ретранслируют на Землю. По ретранслированному на Землю сигналу, принятому НКУ КА, получают искомое значение дальности с помощью определения сдвига фазы псевдослучайной последовательности, модулированной на fподн. При этом с помощью главного тона обеспечивается точность измерения.

Недостатком данного способа-прототипа является неточность, вызванная нелинейным набегом фаз для минорных тонов, эффекта Доплера, а также искажения тонов за счет нелинейных характеристик ППУ БА КИС КА.

В основу настоящего изобретения положена задача разработки комбинированного измерения дальности до КА применительно к разным скоростям передачи информации для сигналов как с аналоговой, так и с цифровой модуляцией.

Данная задача решается за счет того, что в способе измерения дальности до КА генерируют синусоидальный сигнал на частотах f2 и f1 (f1 обеспечивает решение неоднозначности, f2 обеспечивает точность измерений) и ПСП (модулирует частоту f1), причем частоты f1 и f2 выбираются исходя из следующих условий:

1) f2>>f1,

2) f1 и f2 не должны совпадать с частотами телеметрии и телекоманд (fTM и fТК).

При этом ПСП реализуют со следующими характеристиками: длина ПСП выбирается из априорного расстояния до КА, форма заполнения битами 0 и 1 псевдослучайная, определяется исходя из наилучших автокорреляционных свойств. На основе сгенерированных сигналов модулируют аналоговый или цифровой сигнал в зависимости от условий (аналоговая или цифровая модуляция), переносят на несущую частоту и передают полученный сигнал посредствам передающего устройства НКУ КА на ППУ БА КИС КА. Сигнал, принятый ППУ БА КИС КА, демодулируют, формируют сигнал на ответной частоте и ретранслируют на землю. По ретранслированному на Землю сигналу, принятому НКУ КА, получают искомое значение дальности либо по сдвигу фазы принятого сигнала относительно исходного, что соответствует методу измерения с помощью ПСП, либо с помощью пересчета времени задержки распространения сигнала, что соответствует тоновому методу.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность измерения дальности до КА при использовании как аналоговых, так и цифровых сигналов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема системы, реализующая предлагаемый способ измерения дальности до космического аппарата.

Схема, реализующая способ измерения дальности до космического аппарата, представленная на фиг. 1, включает:

1) НКУ КА, в состав которого входят: генератор команд управления (генератор КУ) 1, генератор псевдослучайной последовательности (генератор ПСП) 2, генератор синусоидального сигнала 3, первый цифровой модулятор 4, второй цифровой модулятор 5, аналоговый модулятор 6, коммутатор 7, приемо-передающая антенна наземного комплекса управления космическим аппаратом (приемо-передающая антенна НКУ КА) 8, блок расчета дальности 12;

2) ППУ БА КИС КА, в состав которого входят: приемо-передающая антенна ППУ БА КИС КА 9, демодулятор 10, модулятор несущей частоты приемо-передающего устройства бортовой аппаратуры командно-измерительной системы космического аппарата (модулятор несущей частоты ППУ БА КИС КА) 11.

Сущность изобретения представлена следующим образом: генератор КУ 1 выдает КУ о формировании сигнала S1 генератором ПСП 2 и КУ о формировании сигнала S2 генератором синусоидального сигнала 3. После генерации сигналов S1 и S2 генератор КУ 1 выдает КУ о включении первого цифрового модулятора 4 или второго цифрового модулятора 5. В случае выдачи КУ о включении первого цифрового модулятора 4 на его входы одновременно поступают сигналы S1 и S2 и формируется цифровой сигнал S4'. В случае выдачи КУ о включении второго цифрового модулятора 5 на его вход поступает сигнал S1 и формируется цифровой сигнал S5. При измерении дальности тоновым методом на входы аналогового модулятора 6 поступают сформированный в первом цифровом модуляторе 4 сигнал S4' и сигнал S3, сгенерированный генератором синусоидального сигнала 2, после чего производится модуляция сигналов S3 и S4' на аналоговый сигнал несущей частоты S4 (fнес). В результате, образованный сигнал S4 или S5 поступает на коммутатор 7, состоящий из двух ключей (Кл 1 и Кл 2). В случае если необходимо передать сигнал S4 Кл 1 будет разомкнут, а Кл 2, соответственно замкнут. При необходимости передачи сигнала S5 Кл 2 будет разомкнут, а Кл 1, соответственно замкнут. В результате, переданный через коммутатор 7 сигнал S4 или S5 передается на ППУ БА КИС КА по трассе «Земля - КА» через передающую антенну НКУ КА 8. Сигналы S4 или S5, принятые приемо-передающей антенной КИС КА 9, поступают на демодулятор 10, где производится демодуляция принятого сигнала для выделения поднесущей частоты (fподн), с помощью которых формируется ответный сигнал предающего устройства S6, который модулируется на частоту fнес в модуляторе несущей частоты ППУ БА КИС КА 11 и ретранслируется на землю через приемо-передающую антенну КИС КА 9 по трассе «КА - Земля». Для случая измерения дальности с помощью тонового метода дальнейшая методика измерения сводится к следующему: по ретранслированному на землю сигналу S5, принятому приемо-передающей антенной НКУ КА, рассчитывается искомое значение дальности в блоке вычисления дальности 12 с помощью демодуляции данного сигнала и пересчета времени задержки его распространения относительно сигнала S4 на основном тоне. При этом минорный тон (тон с частотой f2) используется для устранения неоднозначности. Для случая измерения дальности с помощью ПСП дальнейшая методика измерения сводится к следующему: по ретранслированному на землю сигналу S5, принятому приемо-передающей антенной НКУ КА, рассчитывается искомое значение дальности в блоке вычисления дальности 12 с помощью демодуляции данного сигнала и определении структуры ПСП сигнала S5 относительно исходной структуры ПСП сигнала S5.

Таким образом, способ измерения дальности осуществляется путем формирования сигналов с аналоговой или цифровой модуляцией с помощью КУ, осуществления выбора передаваемого сигнала в зависимости от вида передаваемой информации, ретрансляции передачи данного сигнала на ППУ БА КИС КА и его ретрансляции на НКУ КА и дальнейшего измерения дальности до КА с помощью определения структуры ПСП ретранслированного сигнала относительного исходного или с помощью пересчета времени задержки ретранслированного сигнала.

Данный метод может быть применен в системах управления КА для высокоточного и оперативного измерения дальности, как с использованием аналоговых, так и цифровых сигналов.

Способ измерения дальности до космического аппарата, включающий генерацию сигнала, его передачу с наземного комплекса управления космическим аппаратом по линии связи «Земля - космический аппарат», прием этого сигнала бортовой аппаратурой командно-измерительной системы космического аппарата, его ретрансляцию на наземный комплекс управления космическим аппаратом по линии связи «космический аппарат - Земля», отличающийся тем, что в способе измерения дальности до космического аппарата (КА) генерируют синусоидальный сигнал на частотах f2 и f1 (f1 обеспечивает решение неоднозначности, f2 обеспечивает точность измерений) и песеводслучайной последовательности (ПСП), которая модулирует частоту f1, причем частоты f1 и f2 выбираются исходя из следующих условий: 1) f2>>f1, 2) f1 и f2 не должны совпадать с частотами телеметрии (fТМ) и телекоманд (fТК), при этом ПСП реализуют со следующими характеристиками: длина ПСП выбирается из априорного расстояния до КА, форма заполнения битами 0 и 1 псевдослучайная, определяется исходя из наилучших автокорреляционных свойств, а на основе сгенерированных сигналов модулируют аналоговый или цифровой сигнал в зависимости от условий (аналоговая или цифровая модуляция), переносят на несущую частоту и передают полученный сигнал посредством передающего устройства наземного комплекса управления КА (НКУ КА) на приемо-передающее устройство бортовой аппаратуры командно-измерительной системы КА (ППУ БА КИС КА), а сигнал, принятый ППУ БА КИС КА, демодулируют, формируют сигнал на ответной частоте и ретранслируют на Землю, где по ретранслированному на Землю сигналу, принятому НКУ КА, получают искомое значение дальности либо по сдвигу фазы принятого сигнала относительно исходного, что соответствует методу измерения с помощью ПСП, либо с помощью пересчета времени задержки распространения сигнала, что соответствует тоновому методу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах сотовой связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи сигналов.

Изобретение относится к области навигации и может быть использовано для определения угловых и пространственных координат, а также скоростей и ускорений летательного аппарата.

Изобретение относится к области радиосвязи. Техническим результатом является повышение эффективности поиска (позиционирования) предметов без необходимости пользователям вручную записывать место хранения вещи.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных воздушными объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Достигаемый технический результат изобретения - повышение точности определения расстояния от наблюдателя до объектов с работающими на излучение источниками радиоволн и определения координат данных источников.

Изобретение может быть использовано в системе обнаружения комет и болидов. Достигаемый технический результат изобретения - возможность обеспечения поражения кометы или болида благодаря введению непрерывного лазера увеличенной мощности, блока сравнения кодов, блока управления излучением лазера и элемента совпадения, при этом выход и третья группа выходов блока вторичной обработки соответственно соединены с входом лазерного передатчика и с первой группой входов блока сравнения кодов, выход и вторая группа входов которого соответственно соединены с первым входом элемента совпадения и с группой выходов лазерного дальномера, соединенного также с группой входов блока управления излучением лазера, имеющего выход, соединенный с вторым входом элемента совпадения, выход которого соединен с входом непрерывного лазера увеличенной мощности, жестко связанного со следящей платформой.

Изобретение относится к локационной технике. Достигаемый технический результат - уменьшение габаритов без уменьшения точности определения угловых координат и дальности до удаленных объектов.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для измерения времени прихода сигнала с четырехпозиционной (квадратурной) фазовой манипуляцией со сдвигом (OQPSK) на приемной позиции.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для измерения времени прихода /4-QPSK сигнала на приемной позиции. .

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для измерения времени прихода сигналов с М-позиционной квадратурной амплитудной манипуляцией на приемной позиции.
Изобретение относится к наблюдению за полётом космических аппаратов (КА), например, при инспекциях КА или при несанкционированном уводе в зону захоронения с низких околоземных орбит.

Группа изобретений относится к способу обмена данными с космическими аппаратами (КА) и наземному комплексу управления. Наземный комплекс управления содержит два комплекса средств управления полетом КА, соответствующие первому и второму центру управления полетом (ЦУП1 и ЦУП2), наземную станцию командно-измерительной системы (НС КИС), связанных через линию передачи данных управляющих воздействий, телеметрической информации (ТМИ) и информации функционального контроля (ИФКТ) определенным образом.
Изобретение относится к способу территориального размещения мобильных командно-измерительных приёмо-передающих станций (мобильных станций). Для реализации способа определяют текущее положение мобильных станций и космических аппаратов, проводящих дистанционное зондирование заданного района Земли с помощью измерительных средств, прогнозируют траектории и рассчитывают трассы полета космических аппаратов с помощью вычислительных средств, определяют геометрический центр зондируемого района и антиподную точку на поверхности Земли с учетом ее угловой скорости вращения, периодов обращения космических аппаратов и ограничений по размещению мобильных станций, определяют место размещения мобильных станций и в соответствии с ними осуществляют их перемещение.

Изобретение относится к методам слежения за полётом космического аппарата (КА), на борту которого возникают магнитные помехи. Способ включает генерацию на борту КА временных меток и передачу их вместе с телеметрическими данными на наземный приемный пункт.

Изобретение относится к комплексам защиты Земли от космических объектов. Система определения параметров движения астероида содержит передатчик, дуплексер, приемопередающую антенну, приемные антенны, опорный генератор, генератор импульсов, электронный коммутатор, гетеродин, смеситель, фильтр разностной частоты, усилители высокой частоты, перемножители, полосовые фильтры, линию задержки, фазовые детекторы, фазовращатель на 90°, блок регистрации, фильтр нижних частот, фазометр и вычислительный блок.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании бортовых систем управления космических аппаратов (КА). Бортовая система управления космическим аппаратом (КА) содержит бортовую аппаратуру командно-измерительной системы (БА КИС) со средством защиты информации от несанкционированного доступа, циркулирующей в системе управления КА.

Изобретение относится к радиолокации пассивных космических объектов (КО), например, крупных метеоритов и астероидов. Способ включает радиолокационное зондирование КО, вращающегося в процессе полета, периодической последовательностью высокоразрешающих радиосигналов наносекундной длительности.
Изобретение относится к области наблюдения или слежения за полетом космических аппаратов (КА) и может быть использовано для обнаружения инспекции КА. Согласно способу, принимают сигналы, излучаемые активным объектом, сближающимся с КА, и измеряют амплитуду принимаемых сигналов.

Изобретение относится к области космонавтики, в частности к комплексам средств измерений, сбора и обработки информации (КСИСО) от ракет-носителей (РН) и наземным измерительным комплексам (НИК) разгонных блоков (РБ).

Изобретение относится к космической технике. Мобильный измерительный пункт включает центральный пост управления, комплекс обработки информации, радиотелеметрический комплекс, периферийную земную станцию спутниковой связи, антенную систему, средства локальной вычислительной сети, средства пользовательского интерфейса.

Изобретение относится к способу измерения дальности до космического аппарата. Для измерения дальности до КА генерируют сигнал, модулируют на его основе цифровой или аналоговый сигнал, переносят на несущую частоту и передают его с наземного комплекса управления КА, принимают сигнал бортовой аппаратурой командно-измерительной системы КА, демодулируют, формируют сигнал на ответной частоте и ретранслируют на наземный комплекс управления, получают искомое значение дальности по сдвигу фазы принятого сигнала относительно исходного либо с помощью пересчета времени задержки распространения сигнала. Обеспечивается комбинированное измерение дальности до КА при использовании как аналоговых, так и цифровых сигналов. 1 ил.

Наверх