RU2427508C1

RU2427508C1 - System for remote control over space rocket complex on launch pad

Info

Publication number: RU2427508C1
Application number: RU2010107129/11A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Адамович Заренков (RU); Вячеслав Адамович Заренков; Дмитрий Вячеславович Заренков (RU); Дмитрий Вячеславович Заренков; Виктор Иванович Дикарев (RU); Виктор Иванович Дикарев
Original assignee: Вячеслав Адамович Заренков; Дмитрий Вячеславович Заренков; Виктор Иванович Дикарев
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2011-08-27

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to command-measuring systems of rocket complexes and may be used for contactless remote control in whatever cases when controlled object is located in sealed capsule. Proposed system comprises spaceship, nose cone, carrier rocket, telecom system, first transceiving antenna, maintenance assembly, passive retranslator, antenna station with two power amplifiers, ground command-measuring station, radio-frequency feeder and interface with two cells. Telecom system comprises transducers, ADC, modulation code generator, master oscillator, phase manipulator, two local oscillators, two mixers, first intermediate frequency amplifier, two power amplifiers, second intermediate frequency amplifier, multiplier, band filter, phase detector and distributor. Ground command-measuring station comprises two local oscillators, two mixers, second intermediate frequency amplifier, multiplier, band filter, phase detector, recording and analysing unit, master oscillator, command generator, phase manipulator and third intermediate frequency amplifier.

EFFECT: higher reliability of data exchange.

4 dwg

Description

Предлагаемые способ и система относятся к командно-измерительным средствам ракетно-космических комплексов и могут применяться для бесконтактного дистанционного контроля и управления ракетно-космическим комплексом во всех случаях, когда объект контроля и управления находится в радиогерметичном объеме.The proposed method and system relates to command and measuring means of space-rocket complexes and can be used for non-contact remote monitoring and control of the space-rocket complex in all cases when the monitoring and control object is in a radio-sealed volume.

Известны способы и системы дистанционного контроля и управления ракетно-космическим комплексом на стартовой позиции (патенты РФ №№2094337, 2099255, 2108540, 2158421, 2169106, 2242411, 2318706; патент США №3680749; патент Франции №2635500; Воронин Б.П., Столяров Н.А. Подготовка к пуску и пуск ракет. - М.: Воениздат, 1972, с.62-65, 73-74 и др.).Known methods and systems for remote monitoring and control of the space-rocket complex at the launching position (RF patents No. 2094337, 2099255, 2108540, 2158421, 2169106, 2242411, 2318706; US patent No. 3680749; French patent No. 2635500; Voronin BP, Stolyarov N.A. Preparation for the launch and launch of missiles.- M .: Military Publishing House, 1972, p. 62-65, 73-74, etc.).

Из известных способов и систем наиболее близкими к предлагаемым являются «Способ дистанционного контроля и управления ракетно-космическим комплексом на стартовой позиции и система для его осуществления» (патент РФ №2169106, B64G 5/00, 2000), которые и выбраны в качестве базовых объектов.Of the known methods and systems closest to the proposed are the "Method of remote monitoring and control of the space-rocket complex at the launching position and a system for its implementation" (RF patent No. 2169106, B64G 5/00, 2000), which are selected as the base objects .

Указанные способ и система обеспечивают обмен радиосигналами телеметрии и команд между бортовой телекомандной системой и наземной командно-измерительной станцией. Для этого бортовой антенной космического аппарата (КА) возбуждают электромагнитное поле сигналов телеметрии в полости между КА и головным обтекателем ракеты-носителя. Через радиопрозрачное окно в обтекателе это поле либо переизлучают в направлении наземного антенного поста (при отведенном агрегате обслуживания), либо ретранслируют сквозь металлоконструкции подведенного агрегата обслуживания. Аналогично радиоканалы команд с наземной станции излучают и ретранслируют в направлении КА, возбуждая электромагнитное поле радиосигналов команд в указанной полости и принимая его бортовой антенной КА. Обмен сигналами осуществляется в дуплексном режиме с разделением сигналов телеметрии и команд по частоте и/или ортогональным поляризациям. Радиопрозрачное окно выполняют прямоугольной формы с размерами более нескольких длин волн рабочего диапазона и размещают соответственно положениям бортовой антенны КА и антенного поста.The aforementioned method and system ensure the exchange of radio signals of telemetry and commands between the onboard telecommand system and the ground command and measurement station. For this, the onboard antenna of the spacecraft (SC) excites the electromagnetic field of telemetry signals in the cavity between the SC and the head fairing of the launch vehicle. Through a radio-transparent window in the fairing, this field is either re-emitted in the direction of the ground-based antenna post (with a dedicated service unit), or relayed through the metal structures of the failed service unit. Similarly, the radio channels of commands from a ground station emit and relay in the direction of the spacecraft, exciting the electromagnetic field of the radio signals of the teams in the specified cavity and receiving it by the onboard antenna of the spacecraft. Signal exchange is carried out in duplex mode with the separation of telemetry signals and commands by frequency and / or orthogonal polarizations. The radio-transparent window is rectangular in size with dimensions of more than several wavelengths of the operating range and is placed according to the positions of the onboard spacecraft antenna and antenna post.

Однако известные технические решения не обеспечивают надежного обмена сигналами телеметрии и команд между КА и наземной командно-измерительной станцией.However, the known technical solutions do not provide a reliable exchange of telemetry signals and commands between the spacecraft and the ground command-measuring station.

Технической задачей изобретения является повышение надежности обмена сигналами телеметрии и команд между КА и наземной командно-измерительной станцией путем использования дуплексной радиосвязи на двух частотах и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.An object of the invention is to increase the reliability of the exchange of telemetry signals and commands between the spacecraft and the ground command and measurement station by using duplex radio communication at two frequencies and complex signals with phase shift keying.

Поставленная задача решается тем, что способ дистанционного контроля и управления ракетно-космическим комплексом на стартовой позиции, включающий в себя, в соответствии с ближайшим аналогом, обмен радиочастотными сигналами телеметрии и команд между бортовой телекомандной системой и наземной командно-измерительной станцией, причем сигналы команд формируют по результатам анализа телеметрической информации о состоянии бортовых систем и агрегатов, бортовой антенной телекомандной системы космического аппарата возбуждают электромагнитное поле сигналов телеметрии в полости космической головной части между космическим аппаратом и головным обтекателем, при отведенном от космической головной части на стартовой позиции агрегате обслуживания возбужденное электромагнитное поле посредством радиопрозрачного окна головного обтекателя переизлучают в направлении наземной командно-измерительной станции, а при подведенном к космической головной части на стартовой позиции агрегате обслуживания переизлученное радиопрозрачным окном электромагнитное поле ретранслируют в направлении антенного поста наземной командно-измерительной станции и канализируют радиосигналы телеметрии к месту размещения наземной командно-измерительной станции, при этом характеристики радиосигнала телеметрии сопрягают с входными характеристиками наземной командно-измерительной станции и передают сигнал телеметрии на вход наземной командно-измерительной станции, после чего сформированные по результатам анализа телеметрической информации радиосигналы команд сопрягают с электрическими характеристиками радиочастотного фидера до антенного поста, передают радиосигналы команд по этому фидеру на антенный пост, где радиосигналы команд усиливают, затем излучают в направлении космической головной части и в зависимости от того, подведен или отведен агрегат обслуживания от космической головной части на стартовой позиции, электромагнитное поле радиосигналов команд ретранслируют сквозь металлоконструкции агрегата обслуживания на радиопрозрачное окно в головном обтекателе или воспринимают непосредственно радиопрозрачным окном, посредством которого возбуждают электромагнитное поле радиосигналов команд в полости космической головной части и принимают его бортовой антенной телекомандной системы космического аппарата, при этом обмен радиочастотными сигналами осуществляют в дуплексном режиме с разделением радиосигналов телеметрии и команд по частоте, отличается от ближайшего аналога тем, что измеряют параметры систем и агрегатов космического аппарата, преобразуют их в цифровую форму, формируют из них модулирующий код M₁(t), генерируют высокочастотное колебание несущей частоты ω_с, манипулируют его по фазе модулирующим кодом M₁(t), формируя сложный сигнал с фазовой манипуляцией, преобразуют его по частоте с использованием частоты ω_г1 первого гетеродина, выделяют напряжение первой промежуточной частоты, равной сумме частот ω_пр1=ωс+ωг₁, усиливают его по мощности и излучают в полость космической головной части между космическим аппаратом и головным обтекателем на частоте ω₁=ω_пр1=ωг₂, а затем указанный сигнал на наземной командно-измерительной станции преобразуют по частоте с использованием частоты ω_г1 третьего гетеродина, выделяют напряжение второй промежуточной частоты ω_пр2=ω₁-ω_г1, перемножают его с напряжением четвертого гетеродина с частотой ω_г2, выделяют фазоманипулированный сигнал на частоте ω_г1 третьего гетеродина, напряжение которого используют в качестве опорного для синхронного детектирования фазоманипулированного сигнала на частоте ω_г1 третьего гетеродина, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду M₁(t), и регистрируют его, генерируют высокочастотное колебание несущей частоты ω_с на наземной командно-измерительной станции, манипулируют его по фазе модулирующим кодом М₂(t), отображающим необходимые команды, сформированные по результатам анализа телеметрической информации о состоянии бортовых систем и агрегатов космического аппарата, формируя сложный сигнал с фазовой манипуляцией, преобразуют его по частоте с использованием частоты ωг₂ четвертого гетеродина, выделяют напряжение третьей промежуточной частоты ω_пр3=ω_г2+ωс, которое канализируют и излучают в направлении космической головной части на частоте ω₂=ω_пр3=ω_г1, принятый фазоманипулированный сигнал на частоте ω₂ преобразуют по частоте с использованием частоты ω_г2 второго гетеродина в телекомандной системе, выделяют напряжение второй промежуточной частоты ω_пр2=ω_г2-ω₂, перемножают его с напряжением первого гетеродина с частотой ω_г1, выделяют фазоманипулированный сигнал на частоте ω_г2 второго гетеродина, напряжение которого используют в качестве опорного для синхронного детектирования фазоманипулированного сигнала на частоте ω_г2 второго гетеродина, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду М₂(t), и воздействуют на исполнительные системы и агрегаты космического аппарата, причем частоты ω_г1 и ω_г2 гетеродинов разносят на величину второй промежуточной частоты ω_г2-ω_г1=ω_пр2.The problem is solved in that the method of remote monitoring and control of the space-rocket complex at the starting position, which includes, in accordance with the closest analogue, the exchange of radio frequency telemetry signals and commands between the onboard telecommand system and the ground command and measurement station, and the command signals form according to the results of the analysis of telemetric information about the state of onboard systems and assemblies, the onboard antenna of the telecommand system of the spacecraft, electromagnets the field of telemetry signals in the cavity of the space head part between the spacecraft and the head fairing, when the service unit withdrawn from the space head part at the starting position of the service unit, the excited electromagnetic field is reradiated in the direction of the ground command-measuring station by means of the radio-transparent window of the head fairing, and when brought to the space head parts at the starting position of the service unit, the electromagnetic field reradiated by the radio-transparent window is relayed to board of the antenna post of the ground command and measurement station and channel the telemetry radio signals to the location of the ground command and measurement station, while the characteristics of the telemetry radio signal are combined with the input characteristics of the ground command and measurement station and transmit the telemetry signal to the input of the ground command and measurement station, after which the generated based on the analysis of telemetric information, the radio signals of the teams are mated to the electrical characteristics of the radio frequency feed up to the antenna post, transmit the command radio signals through this feeder to the antenna post, where the command radio signals are amplified, then emitted in the direction of the space head part and, depending on whether the service unit is brought up or retracted from the space head part at the starting position, the electromagnetic field of the command radio signals retransmitted through the metal structures of the service unit to a radiotransparent window in the head fairing or perceived directly by a radiotransparent window, through which the electromagnetic field of the radio signals of the commands in the cavity of the space head part and receive it by the onboard antenna of the telecommand system of the spacecraft, while the exchange of radio frequency signals is carried out in duplex mode with the separation of the radio signals of telemetry and commands in frequency, differs from the nearest analogue in that they measure the parameters of systems and units of the space apparatus, convert them into digital form, form a modulating code M ₁ (t) from them, generate a high-frequency oscillation of the carrier frequency ω _s , manipulator its phase comfort by the modulating code M ₁ (t), forming a complex signal with phase manipulation, convert it by frequency using the frequency ω _{g1 of the} first local oscillator, isolate the voltage of the first intermediate frequency equal to the sum of the frequencies ω _pr1 = ωc + ωg ₁ , amplify it power and radiate into the cavity space between the head portion of the spacecraft and payload fairing at the frequency ω ₁ = ω _pr1 ωg = _2, then said signal ground on command and the measuring station is converted in frequency by using frequency ω _z1 third local oscillator, ydelyayut voltage of the second intermediate frequency _np2 ω = ω ₁ -ω _r1, multiplies it with the voltage of the fourth local oscillator with frequency ω _r2, isolated phase-shift keyed signal at the frequency ω _z1 third oscillator whose voltage is used as a reference for synchronous detection of the phase manipulated signal at the frequency ω _z1 the third local oscillator, select a low-frequency voltage proportional to the modulating code M ₁ (t), and register it, generate a high-frequency oscillation of the carrier frequency ω _s on the ground command station, they manipulate it in phase with the modulating code M ₂ (t), which displays the necessary commands generated from the analysis of telemetric information about the state of onboard systems and components of the spacecraft, forming a complex signal with phase manipulation, transform it in frequency using the frequency ωg ₂ fourth LO isolated voltage of the third intermediate frequency ω = ω _z2 _PR3 + ωs, which Channeling and radiate in the direction of the head part space at the frequency ω = ω ₂ = ω _r1 _PR3 received fazomanip ulirovanny signal at frequency ω ₂ is converted in frequency by using frequency ω _r2 of the second local oscillator in telekomandnoy system, is isolated voltage of the second intermediate frequency _np2 ω = ω _z2 -ω _2, multiplies it with the voltage of the first local oscillator with frequency ω _r1, separated phase-shift keyed signal at a frequency ω _{g2 of the} second local oscillator, the voltage of which is used as a reference for synchronous detection of a phase-shift signal at a frequency of ω _{g2 of the} second local oscillator, a low-frequency voltage proportional to the mode liruyuschemu code M ₂ (t), and act on the actuating system and spacecraft assemblies, wherein the frequency ω _d1 and ω _z2 heterodyne spread on the magnitude of the second intermediate frequency ω _z2 -ω _d1 = ω _np2.

Поставленная задача решается тем, что система дистанционного контроля и управления ракетно-космическим комплексом на стартовой позиции, включающая в себя, в соответствии с ближайшим аналогом, бортовую телекомандную систему и наземную командно-измерительную станцию, объединенные радиочастотными каналами сигналов телеметрии и команд, при этом бортовая антенна установлена на космическом аппарате, размещенном внутри головного обтекателя космической головной части, в котором выполнено радиопрозрачное окно прямоугольной формы с продольными и поперечными размерами более нескольких длин волн рабочего диапазона, размещенное так, что в продольном направлении космической головной части центр радиопрозрачного окна размещен на одном уровне с фазовым центром бортовой антенны, а в азимутальном направлении центр радиопрозрачного окна в головном обтекателе расположен на линии визирования, соединяющей продольную ось космической головной части с антенным постом наземной командно-измерительной станции, принимающим/передающим радиосигналы телеметрии и команд, отличается от ближайшего аналога тем, что телекомандная система выполнена в виде n измерительных каналов, каждый из которых содержит последовательно включенные датчик и аналого-цифровой преобразователь, к выходу которого последовательно подключены формирователь модулирующего кода, первый фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом первого задающего генератора, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, первый антенный переключатель, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, первый усилитель второй промежуточной частоты, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, первый полосовой фильтр, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и распределитель, наземная командно-измерительная станция выполнена в виде последовательно подключенных к выходу первой ячейки блока сопряжения третьего смесителя, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, второго усилителя второй промежуточной частоты, второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, второго полосового фильтра, второго фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, и блока регистрации и анализа, в виде последовательно включенных второго задающего генератора, второго фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом формирователя команд, четвертого смесителя, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, и усилителя третьей промежуточной частоты, выход которого подключен к входу второй ячейки блока сопряжения, причем вторая приемопередающая антенна связана с третьим и четвертыми усилителями мощности антенного поста через второй антенный переключатель.The problem is solved in that the remote monitoring and control system of the space-rocket complex at the starting position, which includes, in accordance with the closest analogue, an on-board telecommand system and a ground command-and-measurement station, combined by radio-frequency channels of telemetry signals and commands, while the antenna is mounted on a spacecraft located inside the head fairing of the space head part, in which a rectangular radio-shaped window with a longitudinal shape is made with transverse and transverse dimensions of more than several wavelengths of the operating range, arranged so that in the longitudinal direction of the space head part the center of the radiotransparent window is placed at the same level with the phase center of the onboard antenna, and in the azimuthal direction, the center of the radiotransparent window in the head fairing is located on the line of sight connecting the longitudinal axis of the space head part with the antenna post of the ground command and measurement station receiving / transmitting telemetry and command radio signals differs from bl the closest analogue in that the telecommand system is made up of n measuring channels, each of which contains a sensor and an analog-to-digital converter connected in series, to the output of which a shaper of a modulating code is connected, a first phase manipulator, the second input of which is connected to the output of the first master oscillator, the first mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, the amplifier of the first intermediate frequency, the first power amplifier, the first antenna switch b, the input-output of which is connected to the first transceiver antenna, a second power amplifier, a second mixer, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, the first amplifier of the second intermediate frequency, the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, the first band-pass filter, the first phase detector, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, and the distributor, ground command and measurement station is made in the form of series b connected to the output of the first cell the interface of the third mixer, the second input of which is connected to the output of the third local oscillator, the second amplifier of the second intermediate frequency, the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the third local oscillator, the second bandpass filter, the second phase detector, the second input of which is connected to the output of the third local oscillator, and a registration and analysis unit, in the form of a second setpoint generator, a second phase manipulator, connected in series, the second input of which is connected to the output of the command generator, four rtogo mixer, a second input coupled to an output of the fourth local oscillator, and the third intermediate frequency amplifier, whose output is connected to the input of the second coupling unit cell, wherein the second transceiver is connected to a third antenna and a fourth antenna station power amplifiers via the second duplexer.

Взаимное расположение ракеты-носителя 3 на стартовой позиции и агрегата 6 обслуживания показано на фиг.1, где введены следующие обозначения: 1 - космический аппарат, 2 - головной обтекатель космической головной части, 3 - ракетоноситель, 4 - телекомандная система, 5 - первая приемопередающая антенна, 10 - пассивный ретранслятор.The relative position of the launch vehicle 3 at the starting position and the service unit 6 is shown in figure 1, where the following notation is introduced: 1 - spacecraft, 2 - head fairing of the space head part, 3 - launch vehicle, 4 - telecommand system, 5 - first transceiver antenna, 10 - passive repeater.

Структурная схема телекомандной системы 4 представлена на фиг.2. Структурная схема антенного поста и наземной командно-измерительной станции 9 изображена на фиг.3. Частотная диаграмма, иллюстрирующая процесс преобразования сигналов, показана на фиг.4.The block diagram of the telecommand system 4 is presented in figure 2. The structural diagram of the antenna post and ground command and measuring station 9 is shown in Fig.3. A frequency diagram illustrating a signal conversion process is shown in FIG. 4.

Телекомандная система 4 содержит n измерительных каналов, каждый из которых содержит последовательно включенные датчик 17.i и аналого-цифровой преобразователь 18.i (i=1, 2, …, n), к выходу которого последовательно подключены формирователь 19 модулирующего кода M₁(t), первый фазовый манипулятор 21, второй вход которого соединен с выходом первого задающего генератора 20, первый смеситель 23, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 22, усилитель 24 первой промежуточной частоты, первый усилитель 25 мощности, первый антенный переключатель 26, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной 5, второй усилитель 27 мощности, второй смеситель 29, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 28, первый усилитель 30 второй промежуточной частоты, первый перемножитель 31, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 22, первый полосовой фильтр 32, первый фазовый детектор 33, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 28, и распределитель 34.The telecommand system 4 contains n measuring channels, each of which contains a sensor 17.i and an analog-to-digital converter 18.i (i = 1, 2, ..., n) connected in series, to the output of which a former 19 of the modulating code M _{1 is} connected ( t), the first phase manipulator 21, the second input of which is connected to the output of the first master oscillator 20, the first mixer 23, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator 22, the amplifier 24 of the first intermediate frequency, the first amplifier 25 of the power, the first antenna switch 26, the input-output of which is connected to the first transceiver antenna 5, the second power amplifier 27, the second mixer 29, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator 28, the first amplifier 30 of the second intermediate frequency, the first multiplier 31, the second input of which is connected to the output of the first a local oscillator 22, a first band-pass filter 32, a first phase detector 33, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator 28, and a distributor 34.

Антенный пост и наземная командно-измерительная станция 9 содержат последовательно включенные второй задающий генератор 44, второй фазовый манипулятор 46, второй вход которого соединен с выходом формирователя 45 команд, четвертый смеситель 48, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 47, усилитель 49 третьей промежуточной частоты, вторую ячейку 15 блока 14 сопряжения, радиочастотный фидер 12, четвертый усилитель 16 мощности антенного поста 8, второй антенный переключатель 36, вход-выход которого связан с второй приемопередающей антенной 35, третий усилитель 11 мощности, радиочастотный фидер 12, первую ячейку 13 блока 14 сопряжения, третий смеситель 38, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 37, второй усилитель 39 второй промежуточной частоты, второй перемножитель 40, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 47, второй полосовой фильтр 41, второй фазовый детектор 42, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 37, и блок 43 регистрации и анализа.The antenna post and the ground command-measuring station 9 contain serially connected a second master oscillator 44, a second phase manipulator 46, the second input of which is connected to the output of the command shaper 45, the fourth mixer 48, the second input of which is connected to the output of the fourth local oscillator 47, amplifier 49 of the third intermediate frequency, the second cell 15 of the pairing unit 14, the radio frequency feeder 12, the fourth power amplifier 16 of the antenna post 8, the second antenna switch 36, the input-output of which is connected to the second transceiver antenna 35, third power amplifier 11, radio frequency feeder 12, first cell 13 of interface unit 14, third mixer 38, the second input of which is connected to the output of the third local oscillator 37, the second amplifier 39 of the second intermediate frequency, the second multiplier 40, the second input of which is connected to the output of the fourth local oscillator 47, the second bandpass filter 41, the second phase detector 42, the second input of which is connected to the output of the third local oscillator 37, and a recording and analysis unit 43.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Космический аппарат (КА) 1 размещен внутри головного обтекателя (ГО) 2 космической головной части (КГЧ) ракетоносителя 3, установленного на стартовой позиции (СП). Телекомандной системой 4, установленной на борту КА 1, осуществляют сбор телеметрической информации о состоянии систем и агрегатов КА. С этой целью предназначены n каналов, каждый из которых содержит последовательно включенные датчик 17.i и аналого-цифровой преобразователь 18.i (i=1, 2, …, n), обеспечивающий преобразование соответствующего параметра систем и агрегатов КА в цифровую форму. Формирователь 19 из указанных параметров в цифровой форме формирует модулирующий код M₁(t), который поступает на первый вход фазового манипулятора 21.The spacecraft (KA) 1 is located inside the head fairing (GO) 2 of the space head part (KGC) of the rocket carrier 3 installed at the launching position (SP). Telecommand system 4, installed on board the spacecraft 1, collect telemetric information about the status of systems and units of the spacecraft. For this purpose, n channels are intended, each of which contains a sensor 17.i and an analog-to-digital converter 18.i (i = 1, 2, ..., n) connected in series, which provides the conversion of the corresponding parameter of spacecraft systems and assemblies into digital form. Shaper 19 of these parameters in digital form generates a modulating code M ₁ (t), which is fed to the first input of the phase manipulator 21.

Задающий генератор 20 генерирует высокочастотное колебание несущей частоты ω_с:The master oscillator 20 generates a high-frequency oscillation of the carrier frequency ω _s :

U_c1(t)=V_c1·cos(ω_c·t+φ_c1), 0≤t≤T_c1,U _c1 (t) = V _c1 · cos (ω _c · t + φ _c1 ), 0≤t≤T _c1 ,

которое поступает на второй вход фазового манипулятора 21. На выходе последнего образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн):which is fed to the second input of the phase manipulator 21. At the output of the latter, a complex signal with phase manipulation (PSK) is formed:

U₁(t)=V_c1·cos[ω_c·t+φ_к1(t)+φ_с1], 0≤t≤T_c1,U ₁ _{(t) = V c1 · cos} [ω c · t + φ _k1 (t) + φ _c1], 0≤t≤T _c1,

где φ_к1(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₁(t), который поступает на первый вход первого смесителя 23, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 22:where φ _к1 (t) = {0, π} is the manipulated phase component that displays the phase manipulation law in accordance with the modulating code M ₁ (t), which is supplied to the first input of the first mixer 23, the second input of which supplies the voltage of the first local oscillator 22 :

U_г1(t)=V_г1·cos(ω_г1·t+φ_г1).U _g1 (t) = V _g1 · cos (ω _g1 · t + φ _g1 ).

На выходе смесителя 23 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 24 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты:At the output of the mixer 23, voltages of combination frequencies are generated. The amplifier 24 is allocated the voltage of the first intermediate (total) frequency:

U_пр1(t)=V_пр1·cos[ω_пр1·t+φ_к1(t)+φ_пр1], 0≤t≤T_c1,U _CR1 (t) = V _CR1 · cos [ω _CR1 · t + φ _k1 (t) + φ _CR1 ], 0≤t≤T _c1 ,

где V_пр1=1/2 V_пр1 V_г1;where V _pr1 = 1/2 V _pr1 V _g1 ;

ω_пр1=ω_с+ω_г1 - первая промежуточная (суммарная) частота;ω _pr1 = ω _s + ω _g1 - the first intermediate (total) frequency;

φ_пр1=φ_с1+ω_г1.φ _pr1 = φ _c1 + ω _g1 .

Это напряжение после усилителя в усилителе 25 мощности через антенный переключатель 26 поступает в антенну 5 и излучается ею на частоте ω₁=ω_пр1=ω_г2 в полость космической головной части между КА 1 и головным обтекателем 2 и возбуждает в ней электромагнитное поле. Эта полость представляет собой объемный резонатор произвольной формы, например тороидальный резонатор, эквивалентная схема которого может быть представлена как соединение емкости с закороченной коаксиальной линией.This voltage after the amplifier in the power amplifier 25 through a duplexer 26 to antenna 5 enters and is emitted by it at the frequency ω = ω ₁ = ω _z2 _pr1 into the cavity space between the head part 1 and spacecraft payload fairing 2 and excites an electromagnetic field in it. This cavity is a volume resonator of arbitrary shape, for example a toroidal resonator, the equivalent circuit of which can be represented as a connection of the capacitance with a shorted coaxial line.

В рассматриваемом объемном резонаторе:In the considered cavity resonator:

- имеется бесконечное множество дискретных собственных частот, поэтому при изменении подводимой радиочастоты наблюдают ряд резонансов; если резонансные кривые являются достаточно открытыми, то при каждом из резонансов подчеркивается только один из видов собственных колебаний;- there is an infinite number of discrete eigenfrequencies, therefore, when changing the input radio frequency, a number of resonances are observed; if the resonance curves are sufficiently open, then for each of the resonances only one of the types of natural vibrations is emphasized;

- конкретные электродинамические характеристики объемного резонатора для каждой конкретной КГЧ получают на основе экспериментальных исследований.- the specific electrodynamic characteristics of the cavity resonator for each particular KCH are obtained on the basis of experimental studies.

При отведенном от космической головной части (КГЧ) на стартовой позиции (СП) агрегате обслуживания 6 возбужденное в полости КГЧ между КА 1 и ГО 2 электромагнитное поле на частоте ω₁ (вмонтированной в ГО 2 крышки, выполненной из радиопрозрачного в заданном диапазоне радиочастот диэлектрика) переизлучают непосредственно в направлении антенного поста (АЧ) 8 наземной командно-измерительной станции (НКИС) 9. При подведенном к КГЧ на СП агрегате обслуживания 6 переизлученное РПО электромагнитное поле ретранслируют в направлении АП НКИС сквозь металлоконструкции агрегата обслуживания 6 посредством пассивного ретранслятора 10, электрические характеристики которого обеспечивают сохранение энергетических потенциалов радиоканалов приема/передачи в зонах размещения РПО 7 и АП 8 НКИС 9, аналогичных случаю отведенного от КГП на СП агрегата обслуживания 6. В продольном направлении КГЧ центр РПО 7 в ГО 2 размещают на одном уровне с фазовым центром бортовой антенны 5. В азимутальном направлении центр РПО 7 в ГО 2 размещают на линии визирования (связи), соединяющей продольную ось КГЧ с АП 8 НКИС 9, принимающим/передающим радиосигналы. Размещение РПО 7 на одном уровне с бортовой антенной 5 обусловлено тем, что вблизи устройства возбуждения объемного резонатора структура поля нарушается из-за возникновения вырожденных волн. Форму РПО 7 выбирают приблизительно прямоугольной. Размеры ПРО в продольном и поперечном направлениях на основе экспериментальных исследований выбирают величиной более нескольких длин волн рабочего диапазона.When removed from the space head part (KGC) at the starting position (SP) of the service unit 6, the electromagnetic field excited in the KGC cavity between SC 1 and GO 2 at a frequency of ω ₁ (a cover mounted in GO 2 made of a dielectric that is radio-transparent in a given radio frequency range) re-emitted directly in the direction of the antenna post (AF) 8 of the ground command and measurement station (NKIS) 9. When the re-emitted RPO electromagnetic field connected to the KGCH in the service unit 6 is relayed in the direction of the NKIS through the meta block constructions of service unit 6 by means of a passive repeater 10, the electrical characteristics of which ensure the energy potentials of the radio transmission / reception channels in the areas of RPO 7 and AP 8 NKIS 9, similar to the case of a service unit 6 taken away from KGP to the joint venture. GO 2 is placed on the same level with the phase center of the on-board antenna 5. In the azimuthal direction, the center of RPO 7 in GO 2 is placed on the line of sight (communication) connecting the longitudinal axis of the KCH with AP 8 NKIS 9, receive are / transmitting radio signals. The placement of the RPO 7 at the same level with the onboard antenna 5 is due to the fact that near the excitation device of the volume resonator the field structure is violated due to the appearance of degenerate waves. Form RPO 7 choose approximately rectangular. The dimensions of the missile defense in the longitudinal and transverse directions on the basis of experimental studies are chosen to be more than several wavelengths of the working range.

На АП 8 радиосигналы телеметрии принимают, усиливают посредством усилителя 11 мощности, по радиочастотному фидеру 12 канализируют к месту размещения НКИС 9, предварительно сопрягают характеристики радиосигнала с входными характеристиками НКИС 9, посредством ячейки 13 блока 14 сопряжения и передают этот радиосигнал на вход НКИС 9, причем при большой длине (более 200 рабочих длин волн) радиочастотного фидера 12 от АП 8 до ячейки 13 блока 14 сопряжения парируют дисперсионные характеристики этого фидера 12, например, за счет конвертирования канализируемой радиочастоты.At AP 8, the telemetry radio signals are received, amplified by a power amplifier 11, channelized to the location of the NKIS 9 via an RF feeder 12, the radio signal characteristics are pre-mated to the NKIS 9 input characteristics, by means of the cell 13 of the interface unit 14 and this radio signal is transmitted to the NKIS 9 input, moreover with a long length (more than 200 working wavelengths) of the radio-frequency feeder 12 from the AP 8 to the cell 13 of the interface unit 14, the dispersion characteristics of this feeder 12 are counterbalanced, for example, by converting my radio frequency.

На НКИС 9 сигнал U_пр1(t) поступает на первый вход третьего смесителя 38, на второй вход которого подается напряжение U_г1(t) третьего гетеродина 37. На выходе смесителя 38 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 39 выделяется напряжение второй промежуточной частотыAt NKIS 9, the signal U _pr1 (t) is supplied to the first input of the third mixer 38, the second input of which is supplied with the voltage U _g1 (t) of the third local oscillator 37. At the output of the mixer 38, voltage of combination frequencies is generated. The amplifier 39 is allocated the voltage of the second intermediate frequency

U_пр2(t)=V_пр2·cos[ω_пр2·t+φ_к1(t)+φ_пр2], 0≤t≤T_c1,U _CR2 (t) = V _CR2 · cos [ω _CR2 · t + φ _k1 (t) + φ _CR2 ], 0≤t≤T _c1 ,

где V_пр2=¹/₂ V_пр1 V_г1; _np2 where V = ^_1/2 V V _r1 _pr1;

ω_пр2=ω_пр1-ω_г1 - вторая промежуточная частота;ω _CR2 = ω _CR1- ω _g1 - the second intermediate frequency;

φ_пр2=φ_пр1-ω_г1,φ _CR2 = φ _{CR1 -ω} _g1 ,

которое поступает на первый вход второго перемножителя 40. На второй вход перемножителя 40 подается напряжения четвертого гетеродина 47:which is supplied to the first input of the second multiplier 40. The voltage of the fourth local oscillator 47 is applied to the second input of the multiplier 40:

U_г2(t)=V_г2·cos(ω_г2·t+φ_г2).U _g2 (t) = V _g2 · cos (ω _g2 · t + φ _g2 ).

На выходе перемножителя 40 образуется напряжениеThe output of the multiplier 40 is formed voltage

U₂(t)=V₂·cos[ω_г1·t-φ_к1(t)+φ_г1], 0≤t≤T_c1,U ₂ (t) = V ₂ · cos [ω _g1 · t-φ _k1 (t) + φ _g1 ], 0≤t≤T _c1 ,

где V₂=¹/₂ V_пр2 V_г2,wherein V ₂ = ^_1/2 V V _{_np2, r2,}

которое выделяется полосовым фильтром 41 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 42, на второй (опорный) вход которого подается напряжение третьего гетеродина 37:which is allocated by a band-pass filter 41 and fed to the first (information) input of the phase detector 42, to the second (reference) input of which the voltage of the third local oscillator 37 is applied:

В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 42 образуется низкочастотное напряжение:As a result of synchronous detection at the output of the phase detector 42, a low-frequency voltage is generated:

U_н1(t)=V_н1·cosφ_к1(t), 0≤t≤T_c1,U _n1 (t) = V _n1 · cosφ _k1 (t), 0≤t≤T _c1 ,

где V_н1=1/2 V₂ V_г1,where V _n1 = 1/2 V ₂ V _g1 ,

пропорциональное модулирующему коду M₁(t), которое фиксируется блоком 43 регистрации и анализа.proportional to the modulating code M ₁ (t), which is fixed by the block 43 registration and analysis.

По результатам анализа полученной информации формируют модулирующий код M₂(t) в формирователе 45 команд. Второй задающий генератор 44 генерирует высокочастотное колебание несущей частоты ω_с:Based on the analysis of the information received, a modulating code M ₂ (t) is generated in the command generator 45. The second master oscillator 44 generates a high-frequency oscillation of the carrier frequency ω _s :

U_c2(t)=V_c2·cos(ω_c·t+φ_c2), 0≤t≤T_c2,U _c2 (t) = V _c2 · cos (ω _c · t + φ _c2 ), 0≤t≤T _c2 ,

которое поступает на первый вход второго фазового манипулятора 46, на второй вход которого подается модулирующий код M₂(t), отображающий соответствующие команды, с выхода формирователя 45 команд. На выходе фазового манипулятора 46 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией:which is supplied to the first input of the second phase manipulator 46, to the second input of which a modulating code M ₂ (t) is displayed, which displays the corresponding commands, from the output of the command generator 45. The output of the phase manipulator 46 produces a complex signal with phase manipulation:

U₃(t)=V_с2·cos[ω_с·t+φ_к2(t)+φ_с2], 0≤t≤T_c2,U ₃ (t) = V _c2 · cos [ω _c · t + φ _k2 (t) + φ _s2], 0≤t≤T _c2,

где φ_к2(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая законwhere φ _к2 (t) = {0, π} is the manipulated phase component that displays the law

фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₂(t), который поступает на первый вход четвертого смесителя 48, на второй вход которого подается напряжение U_г2(t) четвертого гетеродина 47. На выходе смесителя 48 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 49 выделяется напряжение третьей промежуточной частоты:phase manipulation in accordance with the modulating code M ₂ (t), which is supplied to the first input of the fourth mixer 48, the second input of which is supplied with voltage U _g2 (t) of the fourth local oscillator 47. At the output of the mixer 48, the frequencies of the combination frequencies are generated. Amplifier 49 distinguishes the voltage of the third intermediate frequency:

U_пр3(t)=V_пр3·cos[ω_пр3·t-φ_к2(t)+φ_пр3], 0≤t≤T_c2,U _CR3 (t) = V _CR3 · cos [ω _CR3 · t-φ _k2 (t) + φ _CR3 ], 0≤t≤T _c2 ,

где V_пр3=1/2 V_c2 V_г2;where V _pr3 = 1/2 V _c2 V _g2 ;

ω_пр3=ω_г2-ω_с - третья промежуточная частота; _PR3 ω = ω _z2 -ω _with - third intermediate frequency;

φ_пр3=φ_г2-ω_с2, _PR3 cp = φ _r2 -ω _{s 2,}

которое посредством ячейки 15 блока 14 сопряжения сопрягают с электрическими характеристиками фидера 12, передают его по этому фидеру 12 на АП 8, где это напряжение усиливается посредством усилителя 16 мощности и излучается в направлении КГЧ на СП на частоте ω₂=ω_пр3=ω_г1. В зависимости от того, подведен или отведен агрегат 6 обслуживания к КГЧ на СП, электромагнитное поле или ретранслируют сквозь металлоконструкции агрегата 6 обслуживания посредством пассивного ретранслятора 10 на РПО 7 в ГО 2, или воспринимают непосредственно РПО 7. РПО 7 возбуждает электромагнитное поле в полости между КА 1 и ГО 2, которое воспринимают бортовой антенной 5 телекомандной системы 4 КА 1.which, through the cell 15 of the interface unit 14, is coupled with the electrical characteristics of the feeder 12, it is transmitted through this feeder 12 to the AP 8, where this voltage is amplified by the power amplifier 16 and radiated in the direction of the CGP to the SP at a frequency of ω ₂ = ω _pr3 = ω _g1 . Depending on whether the service unit 6 has been brought to or removed from the MFG in the joint venture, the electromagnetic field is either relayed through the metal structures of the service unit 6 by means of a passive relay 10 to RPO 7 in GO 2, or directly perceive RPO 7. RPO 7 excites an electromagnetic field in the cavity between KA 1 and GO 2, which is perceived by the onboard antenna 5 of the telecommand system 4 KA 1.

Напряжение с выхода антенны 5 через антенный переключатель 26 и усилитель 27 мощности поступает на первый вход смесителя 29, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 28:The voltage from the output of the antenna 5 through the antenna switch 26 and the power amplifier 27 is supplied to the first input of the mixer 29, the second input of which is the voltage of the local oscillator 28:

На выходе смесителя 29 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 30 выделяется напряжение второй промежуточной частоты:At the output of the mixer 29, voltages of combination frequencies are generated. The amplifier 30 is allocated the voltage of the second intermediate frequency:

U_пр4(t)=V_пр4·cos[ω_пр2·t+φ_к2(t)+φ_пр4], 0≤t≤T_c2,U _CR4 (t) = V _CR4 · cos [ω _CR2 · t + φ _k2 (t) + φ _CR4 ], 0≤t≤T _c2 ,

где V_пр4=1/2 V_пр3 V_г2; _WP4 where V = 1/2 V V _r2 _PR3;

ω_пр2=ω_г2-ω_пр3 - вторая промежуточная частота; _np2 ω = ω _z2 -ω _PR3 - second intermediate frequency;

φ_пр4=φ_пр3-ω_г2,cp = φ _WP4 _WP3 -ω _r2,

и поступает на первый вход перемножителя 31, на второй вход которого подается напряжение U_г2(t) гетеродина 22. На выходе перемножителя 31 образуется напряжение:and enters the first input of the multiplier 31, the second input of which is supplied with the voltage U _g2 (t) of the local oscillator 22. The voltage is generated at the output of the multiplier 31:

U₄(t)=V₄·cos[ω_г2·t-φ_к2(t)+φ_г2], 0≤t≤T_c2, ₄ U (t) = V ₄ · cos [ω _r2 · t-φ _k2 (t) + φ _r2], 0≤t≤T _c2,

где V₄=1/2 V_пр4 V_г1,where V ₄ = 1/2 V _pr4 V _g1 ,

которое выделяется полосовым фильтром 32 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 33, на второй (опорный) вход которого подается напряжение U_г2(t) гетеродина 28. На выходе фазового детектора 33 образуется низкочастотное напряжение:which is allocated by a band-pass filter 32 and fed to the first (information) input of the phase detector 33, the second (reference) input of which is supplied with the voltage U _g2 (t) of the local oscillator 28. At the output of the phase detector 33, a low-frequency voltage is generated:

U_н2(t)=V_н2·cosφ_к2(t), 0≤t≤T_c2,U _n2 (t) = V _n2 · cosφ _k2 (t), 0≤t≤T _c2 ,

где V_н2=1/2 V₄ V_г2,where V _n2 = 1/2 V ₄ V _g2 ,

пропорциональное модулирующему коду M₂(t), которое поступает на вход распределителя 34. Последний передает управляющие команды на исполнительные устройства КА 1.proportional to the modulating code M ₂ (t), which is input to the distributor 34. The latter transmits control commands to the actuators KA 1.

Таким образом, предлагаемые способ и система по сравнению с прототипами обеспечивают повышение надежности обмена сигналами телеметрии и команд между КА и наземной командно-измерительной станции. Это достигается использованием дуплексной радиосвязи на двух частотах и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.Thus, the proposed method and system in comparison with the prototypes provide increased reliability of the exchange of telemetry signals and commands between the spacecraft and the ground command-measuring station. This is achieved by using duplex radio communication at two frequencies and complex signals with phase shift keying.

Сложные ФМн-сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической и структурой скрытностью.Complex QPSK signals have high noise immunity, energy and structure secrecy.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМн-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.The energy secrecy of these signals is due to their high compressibility in time and spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result, a complex QPSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex QPSK signal is by no means small; it is simply distributed over the time-frequency domain so that at each point of this region the signal power is less than the power of noise and interference.

Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или квазиоптимальную обработку сложных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника. Сложные ФМн-сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию.The structural secrecy of complex QPSK signals is due to the wide variety of their shapes and significant ranges of parameter changes, which makes it difficult to optimize or quasi-optimal processing of complex QPSK signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of the receiver. Complex QPSK signals allow the use of a new type of selection - structural selection.

Claims

The system for remote monitoring and control of the space-rocket complex at the launching position, which includes an on-board telecommand system and a ground command and measurement station, combined by radio-frequency channels of telemetry signals and commands, while the on-board antenna is mounted on a spacecraft located inside the head fairing of the space head part in which a rectangular transparent window with longitudinal and transverse dimensions of more than several wavelengths of the working range is made arranged so that in the longitudinal direction of the space head part, the center of the radiotransparent window is placed at the same level with the phase center of the onboard antenna, and in the azimuthal direction, the center of the radiotransparent window in the head fairing is located on the line of sight connecting the longitudinal axis of the space head part with the antenna post of the ground command - measuring station, receiving / transmitting telemetry and command radio signals, characterized in that the telecommand system is made up of n measuring channels, each of which contains a sensor and an analog-to-digital converter connected in series, to the output of which a shaper of a modulating code is connected, a first phase manipulator, the second input of which is connected to the output of the first master oscillator, the first mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, the amplifier is the first intermediate frequency, first power amplifier, first antenna switch, the input-output of which is connected to the first transceiver antenna, second power amplifier, W a second mixer, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, the first amplifier of the second intermediate frequency, the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, the first bandpass filter, the first phase detector, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, and the distributor, ground command and measurement station is made in the form of series connected to the output of the first cell of the interface unit of the third mixer, the second input of which is connected to the output of the third local oscillator , the second amplifier of the second intermediate frequency, the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the fourth local oscillator, the second band-pass filter, the second phase detector, the second input of which is connected to the output of the third local oscillator, and the recording and analysis unit, in the form of a second master oscillator connected in series, the second phase manipulator, the second input of which is connected to the output of the command shaper, the fourth mixer, the second input of which is connected to the output of the fourth local oscillator, and the amplifier retey intermediate frequency, the output of which is connected to the input of the second cell gateway unit, wherein the second transceiver is connected to a third antenna and a fourth antenna station power amplifiers via the second duplexer.