ES2886478T3 - Método y sistema de estimación de la dirección de un satélite en la fase de transferencia de una órbita inicial hacia una órbita de misión - Google Patents

Abstract

Método (50) de estimación de una dirección de un satélite (20) durante una fase de transferencia de dicho satélite desde una órbita terrestre, denominada "órbita inicial", hacia otra órbita terrestre, denominada "órbita de misión", dicha dirección de dicho satélite se estima con relación a una antena (30) de medición ejecutando una pluralidad de pasos (52) de medición de potencia de recepción, mediante dicha antena de medición, de una señal objetivo transmitida mediante dicho satélite (20), para diferentes direcciones de apuntamiento de dicha antena de medición, la dirección estimada de dicho satélite corresponde a una dirección de apuntamiento que permite maximizar la medición de potencia, caracterizado porque, la señal objetivo comprende un componente sustancialmente sinusoidal, denominado "componente monofrecuencia", cada paso (52) de medición de potencia comprende una transposición al dominio de frecuencia de una señal digital, que se obtiene a partir de una señal suministrada por la antena (30) de medición, de manera que se obtiene un espectro de frecuencia de dicha señal digital sobre una banda de frecuencia predeterminada que comprende dicho componente monofrecuencia, denominada "banda de medición", y la medición de potencia para la dirección de apuntamiento considerada se determina a partir de un valor máximo del espectro de frecuencia en dicha banda de medición considerada, y porque dicho método comprende una fase (60) de búsqueda, una fase (70) de confirmación y, tras la fase de confirmación, una fase (80) de actualización de la dirección estimada del satélite (20): - la fase (60) de búsqueda comprende una etapa (52) de medición de potencia de recepción para una dirección de apuntamiento dentro de un primer cono de exploración predeterminado alrededor de una dirección teórica del satélite, y una etapa (53) de evaluación de un criterio de detección predeterminado en función de la medición de potencia obtenida para la dirección de apuntamiento considerada, dichos pasos de (52) medición de potencia y (53) de evaluación se repiten para otra dirección de apuntamiento dentro del primer cono de exploración mientras no se verifique el criterio de detección, - la fase (70) de confirmación, ejecutada cuando se verifica el criterio de detección para una medición de potencia obtenida para una dirección de apuntamiento, denominada "dirección de detección", comprende varios pasos (52) de medición de potencia que se ejecutan para las direcciones de apuntamiento respectivas diferentes dentro de un segundo cono de exploración alrededor de la dirección de detección, la dirección estimada del satélite (20) corresponde a la dirección de apuntamiento, lo que permite maximizar la medición de potencia durante dicha fase (70) de confirmación, - la fase (80) de actualización comprende una pluralidad de pasos (52) de medición de potencia que se asocian respectivamente con diferentes direcciones de apuntamiento alrededor de la dirección estimada obtenida durante la fase (70) de confirmación, y un paso (55) de actualización de dicha dirección estimada en función de dichas mediciones de potencia y de un modelo predeterminado del diagrama de radiación de la antena (30) de medición.

Description

DESCRIPCIÓN

Método y sistema de estimación de la dirección de un satélite en la fase de transferencia de una órbita inicial hacia una órbita de misión

Área técnica

La presente invención pertenece al área de la observación de satélites en órbita terrestre. La presente invención se refiere más, en particular, a un sistema y un método de estimación de una dirección de un satélite en la fase de transferencia desde una órbita terrestre, que se denomina "órbita inicial", hacia otra órbita terrestre, que se denomina "órbita de misión". Esta estimación tiene como objetivo, por ejemplo, restaurar la órbita del satélite durante la fase de transferencia.

La presente invención encuentra una solicitud, en particular ventajosa, aunque no limitativa, para monitorear el estacionamiento de satélites en órbita geoestacionaria ("Órbita Geoestacionaria" o "GEO") a partir de una órbita de transferencia geoestacionaria ("Órbita de Transferencia Geoestacionaria "o" GTO"), en particular cuando el estacionamiento se lleva a cabo mediante los miembros de propulsión eléctrica del satélite o de un vehículo portador que garantiza el transporte de dicho satélite desde la órbita GTO hacia la órbita GEO.

Estado de la técnica

Las estaciones terrestres de telemedición/control remoto (TT&C) se implementan generalmente para monitorear la fase de transferencia de un satélite desde una órbita GTO, en la cual dicho satélite se inyecta mediante un lanzador, hacia una órbita GEO.

Dichas estaciones TT&C comprenden en una antena altamente directiva para asegurar un nivel de recepción suficiente para decodificar una señal de telemedición que se transmite mediante el satélite durante la fase de transferencia, y móvil para seguir el movimiento de dicho satélite durante la fase de transferencia. La dirección estimada corresponde a la dirección de puntería de la antena que permite maximizar la medición de potencia de recepción de la señal de telemedición.

El uso de las estaciones de TT&C es muy caro, de manera que, la duración de alquiler de una estación de TT&C debe reducirse lo más posible.

Sin embargo, en el caso de un estacionamiento en órbita GEO mediante los miembros de propulsión eléctrica, la duración de transferencia dura entre aproximadamente 3 meses (en el caso de un estacionamiento mediante los miembros de propulsión mixta eléctrica/química) y aproximadamente 6 meses (en el caso de un estacionamiento mediante los miembros de propulsión exclusivamente eléctricos).

Los costos de alquilar estaciones de TT&C durante esas duraciones (de 3 a 6 meses) son prohibitivos. Además, si el estacionamiento en órbita GEO mediante los miembros de propulsión eléctrico continúan desarrollándose, las redes actuales de estaciones de TT&C se verán rápidamente abrumadas mediante la demanda.

Una alternativa sería no usar las estaciones TT&C para monitorear solo ocasionalmente la fase de transferencia del satélite. En tal caso, la trayectoria que se prevé de dicho satélite se usaría para estimar la dirección del satélite cuando se usa una estación TT&C, para dirigir la antena de dicha estación TT&C en la dirección que se prevé.

Sin embargo, si el satélite no se encuentra en la dirección que se prevé, por ejemplo, debido a un fallo de los miembros de propulsión eléctrico, dicho satélite se perderá y solo podrá encontrarse al realizar una exploración espacial mediante una o más estaciones TT&C. Sin embargo, debido a la muy fuerte directividad de la antena de una estación TT&C, tal exploración resultaría ser larga y costosa.

SUBRAMANIAN B Y OTROS: "DETERMINACIÓN PRECISA DE LA ÓRBITA DURANTE LA FASE DE TRANSFERENCIA DE LA ÓRBITA DE GSAT-1", REVISTA DE NAVES ESPACIALES Y COHETES, INSTITUTO AMERICANO DE AERONÁUTICA Y ASTRONÁUTICA, describe un método para estimar la dirección de un satélite durante una fase de transferencia hacia una órbita geoestacionaria. LUDWIG VAN DER HORST Y OTROS: "Unidad de Seguimiento de Pasos para Control de Antena", AVISO TÉCNICO KRUPP, describe un método para estimar la dirección de un satélite que comprende una fase de búsqueda en espiral y una fase de seguimiento.

Para remediar estos inconvenientes, podría contemplarse el uso de sistemas equipados con antenas menos directivas que las de las estaciones TT&C convencionales. Sin embargo, la señal de telemedición se transmite mediante el satélite se recibiría entonces con un nivel de potencia muy por debajo del piso de ruido. Además, al usarse las antenas menos directivas, dichos sistemas serían más sensibles a la presencia de interferencias que tienen direcciones de llegada próximas a la de la señal de telemedición de dicho satélite considerado.

Descripción de la invención

La presente invención tiene como objetivo remediar total o parcialmente las limitaciones de las soluciones del estado de la técnica, en particular las que se describen anteriormente, que proponen una solución que permita estimar la dirección de un satélite en fase de transferencia con antenas menos directivas que los de las estaciones TT&C convencionales.

A tal efecto, y de acuerdo con un primer aspecto, la invención se refiere a un método de estimación de la dirección de un satélite durante una fase de transferencia de dicho satélite desde una órbita terrestre, que se denomina “órbita inicial”, hacia otra órbita terrestre, que se denomina "órbita de misión", se estima dicha dirección de dicho satélite con relación a una antena de medición que ejecuta una pluralidad de pasos de medición de potencia de recepción, mediante dicha antena de medición, de una señal objetivo que se transmite mediante dicho satélite, para diferentes direcciones de apuntamiento de dicha antena de medición, que corresponde la dirección estimada de dicho satélite a una dirección de apuntamiento que permite maximizar la medición de potencia. De acuerdo con la invención, la señal objetivo comprende un componente sustancialmente sinusoidal, que se denomina "componente monofrecuencia", cada paso de medición de potencia comprende de una transposición al dominio de frecuencia de una señal digital, que se obtiene a partir de una señal suministrada por la antena de medición, de manera que se obtiene un espectro de frecuencia de dicha señal digital sobre una banda de frecuencia predeterminada que consta del componente monofrecuencia, que se denomina "banda de medición", y la medición de potencia para la dirección de puntería considerada se determina a partir de un valor máximo del espectro de frecuencia.

Así, la dirección del satélite se estima que maximice la medición de potencia de recepción de una señal objetivo que se transmite mediante el satélite, por ejemplo, la señal de telemedición de dicho satélite. Sin embargo, la medición de potencia se lleva a cabo al dominio de la frecuencia, lo que tiene varias ventajas.

Por un lado, la adquisición de la señal digital durante una duración bastante importante, luego su procesamiento al dominio de la frecuencia equivale a realizar varias correlaciones de dicha señal digital con las señales sinusoidales que corresponden a las diferentes frecuencias discretas que se consideraron en el dominio de la frecuencia. Tales disposiciones introducen una ganancia de procesamiento mayor que en las estaciones TT&C convencionales, en particular en el componente monofrecuencia de la señal objetivo, que es sustancialmente sinusoidal. Esta mayor ganancia de procesamiento permite, en el caso del uso de antenas menos directivas que aquellas de las estaciones TT&C convencionales, mejorar significativamente la relación señal/ruido de una señal objetivo que se presentaría, a la salida de la antena de medición, un nivel de potencia mucho más bajo que el piso de ruido.

Por otro lado, la transposición al dominio de la frecuencia permite eliminar las interferencias que, aunque tienen direcciones de llegada cercanas a las de la señal objetivo que se transmite mediante el satélite, son disjuntas en frecuencias de dicha señal objetivo. De hecho, es suficiente considerar una banda de medición que comprende al menos la frecuencia del componente monofrecuencia de la señal objetivo, pero no las frecuencias de dicha interferencia. Se centra más, en particular, en el componente monofrecuencia, que es sustancialmente sinusoidal, es posible tener una selectividad de frecuencia significativa y, por tanto, es en particular robusto con respecto a las interferencias.

El método de estimación de la dirección del satélite comprende una fase de búsqueda y una fase de confirmación:

• la fase de búsqueda comprende una fase de medición de potencia de recepción para una dirección de apuntamiento dentro de un primer cono de exploración predeterminado alrededor de una dirección teórica del satélite, y una fase de evaluación de un criterio de detección predeterminado en función de la medición de la potencia que se obtiene para la dirección de apuntamiento considerada, se repiten dichos pasos de medición y evaluación de potencia para otra dirección de apuntamiento dentro del primer cono de exploración siempre que no se verifique el criterio de detección,

• la fase de confirmación, que se ejecuta cuando se verifica el criterio de detección para una medición de potencia obtenida para una dirección de apuntamiento, denominada "dirección de detección", comprende varios pasos de medición de potencia que se ejecutan para las diferentes direcciones de apuntamiento respectivas dentro de un segundo cono de exploración alrededor de la dirección de detección, la dirección estimada del satélite que corresponde a la dirección de apuntamiento permite maximizar la medición de potencia durante dicha fase de confirmación.

El método de estimación de la dirección del satélite comprende, después de la fase de confirmación, una fase de actualización de la dirección estimada del satélite, comprende una pluralidad de pasos de medición de la potencia que se asocian respectivamente con diferentes direcciones de apuntamiento alrededor de la dirección estimada obtenida durante la fase de confirmación, y un paso de actualización de dicha dirección estimada en función de dichas mediciones de la potencia y de un modelo predeterminado del diagrama de radiación de la antena de medición.

Tales disposiciones son ventajosas porque permiten a la vez detectar rápidamente el satélite mientras que tiene una estimación precisa de la dirección del satélite.

De hecho, en el caso de una antena de medición con directiva baja (con relación con las antenas de las estaciones TT&C convencionales), no se sabe necesariamente, cuando se detecta la señal objetivo, si se recibe mediante el lóbulo principal del diagrama de radiación de la antena de medición, o mediante un lóbulo secundario de dicho diagrama de radiación.

La fase de búsqueda tiene como objetivo detectar rápidamente la señal objetivo y finaliza tan pronto como se detecta dicha señal objetivo. Sin embargo, no es posible saber, al final de la fase de búsqueda, si la señal objetivo se recibe en el lóbulo principal o en un lóbulo secundario del diagrama de radiación de la antena de medición. La fase de confirmación tiene como objetivo entonces maximizar, alrededor de la dirección de detección, la medición de potencia de recepción de la señal objetivo, y el máximo de la medición de potencia se obtiene necesariamente cuando la señal objetivo se recibe mediante el lóbulo principal del diagrama de radiación de la antena de medición.

En los modos particulares de implementación, la fase de actualización se repite a lo largo del tiempo, las mediciones de potencia que se llevan a cabo durante una fase de actualización se llevan a cabo para las direcciones de apuntamiento alrededor de la dirección estimada obtenida durante la fase de actualización anterior.

En los modos particulares de implementación, la banda de medición que se considera durante un paso de medición de la potencia de la fase de confirmación es de un ancho diferente al de aquella banda de medición que se considera durante un paso de medición de potencia de la fase de actualización.

En los modos particulares de implementación, durante la fase de búsqueda, las diferentes direcciones de apuntamiento consideradas dentro del primer cono de exploración son direcciones de puntería predefinidas que se distribuyen siguiendo una espiral que se centra en la dirección teórica de dicho satélite, dichas direcciones de apuntamiento consideradas se exploran sucesivamente siguiendo dicha espiral partiendo de dicha dirección teórica de dicho satélite.

En los modos particulares de implementación, durante la fase de confirmación, las diferentes direcciones de apuntamiento consideradas dentro del segundo cono de exploración son direcciones de puntería predefinidas que se distribuyen siguiendo una espiral que se centra en la dirección de detección de dicho satélite, dichas direcciones de apuntamiento consideradas se exploran sucesivamente siguiendo dicha espiral partiendo de dicha dirección de detección de dicho satélite.

En los modos particulares de implementación:

• durante la fase de búsqueda, la dirección teórica del satélite se actualiza entre dos pasos sucesivos de medición de potencia, en función de una trayectoria teórica de dicho satélite, y/o

• durante la fase de confirmación, la dirección de detección del satélite se actualiza entre dos pasos sucesivos de medición de potencia, en función de una trayectoria teórica de dicho satélite.

En los modos particulares de implementación, el primer cono de exploración y el segundo cono de exploración tienen respectivos anchos angulares mayores que el ancho angular de un lóbulo principal de un diagrama de radiación de la antena de medición.

De acuerdo con un segundo aspecto, la presente invención se refiere a un producto de programa informático que comprende un conjunto de instrucciones de código de programa, como se define en la reivindicación 8 adjunta.

De acuerdo con un tercer aspecto, la presente invención se refiere a un sistema de estimación de una dirección de un satélite durante una fase de transferencia de dicho satélite desde una órbita terrestre, que se denomina "órbita inicial", hacia otra órbita terrestre, que se denomina "Misión órbita", como se define en la reivindicación 9 adjunta.

Presentación de figuras

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la siguiente descripción, que se da a modo de ejemplo no limitativo, y que se realiza con referencia a las figuras que representan:

• Figura 1: una representación esquemática de un ejemplo de modalidad de un sistema de estimación de la dirección de un satélite en la fase de transferencia,

• Figura 2: representación esquemática de un espectro de frecuencias de una señal de telemedición que se transmite mediante un satélite,

• Figura 3: una representación esquemática de espectros de frecuencia de la señal de telemedición que ilustra el uso de las bandas de medición de diferentes anchos para medir la potencia de recepción de dicha señal de telemedición,

• Figura 4: diagrama que ilustra las fases principales de un modo de implementación del método de estimación de la dirección del satélite en la fase de transferencia, que no se cubre mediante la invención reivindicada,

• Figura 5: una representación esquemática de un ejemplo de una espiral que sigue para explorar diferentes direcciones de apuntamiento de una antena de medición del sistema de estimación,

• Figura 6: un diagrama que ilustra las principales fases del método de estimación de la dirección del satélite en la fase de transferencia,

• Figura 7: una representación esquemática de ejemplos de diagramas de direcciones de apuntamiento de la antena de medición para actualizar la dirección estimada del satélite.

En estas figuras, las referencias idénticas de una figura a otra designan los elementos idénticos o similares. Por razones de claridad, los elementos que se muestran no están a la escala, a menos que se indique lo contrario.

Descripción detallada de las modalidades

La presente invención se refiere a un sistema 10 y un método 50 de estimación de la dirección de un satélite 20 en la fase de transferencia desde una órbita terrestre, que se denomina "órbita inicial", hacia otra órbita terrestre, que se denomina "órbita de misión". En el resto de la descripción, se coloca de manera no limitativa, en el caso en donde la órbita de la misión es la órbita GEO, y en donde la órbita inicial es una órbita GTO, en la que se coloca el satélite 20 que usa un miembro de lanzamiento, como un lanzador convencional de la gama de Ariane 5

De manera convencional, el estacionamiento en órbita GEO de un satélite 20 a partir de una órbita GTO que usa los miembros de propulsión de dicho satélite 20 y/o miembros de propulsión de un vehículo portador que asegura el transporte de dicho satélite en una parte al menos de la trayectoria entre la órbita GTO y la órbita GEO.

La invención encuentra una aplicación, en particular, ventajosa en el caso de un uso de miembros de propulsión eléctrico sobre todo o parte de la trayectoria entre la órbita GTO y la órbita GEO. De hecho, como se indicó anteriormente, la duración de la transferencia es entonces mayor (de 3 a 6 meses), de manera que el alquiler de las estaciones de TT&C durante toda la duración de la transferencia representa un costo demasiado alto y también constituye un uso ineficiente de las estaciones de TT&C.

Sin embargo, nada excluye el uso de la invención para controlar una fase de transferencia de un satélite que usa miembros de propulsión no eléctricos, en particular miembros de propulsión químico.

La Figura 1 representa de manera esquemática un ejemplo no limitativo de modalidad de un sistema 10 de estimación de la dirección de un satélite 20 en la fase de transferencia de una órbita GTO hacia la órbita GEO.

Como se ilustra mediante la Figura 1, el sistema de estimación 10 comprende una antena 30 de medición terrestre. Mediante "terrestre" se entiende en la superficie de la Tierra, en particular en el suelo, en la parte superior de un edificio, de un pilón, etc. El sistema de estimación 10 también comprende medios de apuntamiento que se adaptan para modificar una dirección de apuntamiento de la antena 30 de medición.

En el ejemplo no limitativo que se ilustra mediante la Figura 1, la antena de medición 30 es del tipo que comprende una fuente 31 y un reflector 32, y los medios de apuntamiento corresponden a los miembros mecánicos motorizados, por ejemplo, dos articulaciones motorizadas 33, 34 que se adaptan para modificar la dirección de puntería respectivamente en acimut y en elevación.

En un instante dado, el campo de visión instantáneo que se cubre mediante la antena de medición 30 se determina principalmente mediante el ancho del lóbulo principal del diagrama de radiación de dicha antena 30 de medición. Mediante "lóbulo principal" se entiende el lóbulo del diagrama de radiación de la antena 30 de medición que comprende la dirección de apuntamiento, es decir la dirección de radiación para la cual la ganancia máxima G ^max de la antena 30 de medición se obtiene. El ancho angular del lóbulo principal, en un plano que comprende dicha dirección de apuntamiento, corresponde al ancho del intervalo angular continuo que comprende dicha dirección de apuntamiento y las direcciones de radiación que presentan una ganancia igual o mayor que (G ^max - 3dB). Por ejemplo, la ganancia máxima G ^max de la antena 30 de medición es igual o mayor a 15 dB/K (decibeles mediante Kelvin).

En el caso de una antena 30 de medición que comprende una fuente 31 y un reflector 32, el ancho angular del lóbulo principal depende en particular de las dimensiones de dicho reflector 32. En los modos preferidos de la modalidad, las dimensiones de dicho reflector 32 son menores de 5 metros, o incluso menores de 3 metros, de manera que la antena 30 de medición es mucho menos directiva que las antenas de estaciones TT&C convencionales, que comprenden reflectores cuyas dimensiones son generalmente mayores de 20 metros.

Se hace variar la dirección de apuntamiento de la antena 30 de medición, gracias a las articulaciones motorizadas 33, 34, es posible cubrir durante el tiempo un campo de visión mucho mayor que el campo de visión instantáneo de la antena 30 de medición. Por ejemplo, la articulación motorizada 33 permite variar la dirección de apuntamiento de acimut de la antena 30 de medición en u intervalo de ± 110 grados alrededor de una dirección de apuntamiento de acimut central, y la articulación motorizada 34 permite variar la dirección de apuntamiento en elevación de 10 grados a 80 grados con relación al suelo.

El sistema 10 de estimación también comprende un dispositivo 40 de procesamiento, que se conecta a la antena 30 de medición mediante una cadena de recepción (no se muestra en las figuras).

De manera convencional, cada cadena de recepción comprende, por ejemplo, al menos un amplificador de bajo ruido ("amplificador de bajo ruido" o LNA), un circuito reductor de frecuencia y un convertidor analógico/digital. La cadena de recepción suministra una señal digital a partir de una señal que se obtiene a la salida de la antena 30 de medición.

El dispositivo 40 de procesamiento comprende, por ejemplo, al menos un procesador y al menos una memoria electrónica en la que se almacena un producto de programa informático, en forma de un conjunto de instrucciones de código de programa a ejecutar para implementar los diferentes pasos de un método 50 de estimación de la dirección del satélite 20 en la fase de transferencia. Alternativamente o, además, el dispositivo 40 de procesamiento comprende uno o más circuitos lógicos programables (FPGA, PLD, etc.), y/o uno o más circuitos integrados especializados (ASIC), y/o un conjunto de componentes electrónicos discretos, etc., que se adaptan para implementar todo o parte de dichos pasos del método 50 de estimación.

En otras palabras, el dispositivo 40 de procesamiento comprende un conjunto de miembros que se configuran en software (producto de programa informático específico) y/o de hardware (FPGa , PLD, ASIC, componentes electrónicos discretos, etc.) para implementar los pasos del método 50 de estimación de la dirección del satélite 20 en la fase de transferencia.

En particular, un método 50 de estimación de la dirección del satélite 20 comprende los pasos, para implementar mediante el dispositivo 40 de procesamiento, de:

• control de los medios de apuntamiento de la antena 30 de medición, en este caso las articulaciones motorizadas 33, 34 en el ejemplo que se ilustra mediante la Figura 1, de manera que varíe la dirección de apuntamiento de dicha antena 30 de medición,

• la medición de la potencia de recepción de una señal objetivo que se transmite mediante el satélite 20 en función de la señal digital que se obtiene a partir de la señal suministrada por la antena 30 de medición.

Para hacer variar la dirección de apuntamiento de la antena 30 de medición y medir, para cada dirección de apuntamiento considerada, la potencia de recepción de dicha señal objetivo, el dispositivo 40 de procesamiento estima la dirección de dicho satélite 20 que maximiza la medición de potencia de recepción de dicha señal objetivo. Por tanto, la dirección estimada del satélite 20 corresponde a la dirección de apuntamiento que maximiza la medición de potencia de recepción de la señal objetivo.

Preferiblemente, la señal objetivo considerada comprende un componente sustancialmente sinusoidal, que se denomina "componente monofrecuencia". La señal objetivo puede ser de cualquier tipo que se adapte, ya que comprende tal componente monofrecuencia.

En particular, muchos satélites actuales transmiten, que se comprenden allí en la fase de transferencia, una señal de telemedición que se compone por una señal de modulación de fase de dos niveles que se denomina PM/BPSK ("Modulación de Fase'7' TECLADO DE DESPLAZAMIENTO DE FASE BINARIA"), es decir, con un primer nivel de modulación de fase lineal que sigue de una modulación digital con dos estados de fase. Dicha señal puede expresarse de la siguiente forma:

expresión en la que:

sRF(t) corresponde a la señal de telemedición en función del tiempo,

A corresponde a la amplitud de la señal de telemedición,

F^rf corresponde a la frecuencia portadora de dicha señal de telemedición,

iti^tm corresponde al índice de modulación,

d (t) corresponde a los datos que se transmiten en la señal de telemedición,

F^tm corresponde a la diferencia de frecuencia entre la frecuencia portadora F ^rf y las frecuencias portadoras que se modulan mediante los datos d(t).

La Figura 2 representa esquemáticamente los componentes principales del espectro de frecuencias S ^rf (f) de la señal de telemedición. Como se ilustra mediante la Figura 2, los componentes principales del espectro de frecuencias S ^rf (f) de la señal de telemedición son los siguientes:

• un componente monofrecuencia en la frecuencia F ^rf, generalmente se denomina mediante "residuo portador" en el contexto de una señal de telemedición,

• componentes que no son monofrecuencia, que se centran respectivamente en las frecuencias (F ^rf + F ^tm) y F ^rf - F ^tm).

En el resto de la descripción, se coloca de manera no limitativa en el caso en donde la señal objetivo corresponde a una señal de telemedición como se describió anteriormente, de manera que el componente monofrecuencia corresponde al residuo portador de dicha señal de telemedición. Este componente monofrecuencia es generalmente aquel que presenta la mejor relación señal/ruido para los índices de modulación del orden de 1 rad.

Como se indicó anteriormente, la dirección del satélite 20 se estima que maximice la medición de potencia de recepción de la señal de telemedición, de manera que la estimación de la dirección de dicho satélite 20 comprende una pluralidad de pasos de medición de potencia de dicha señal de telemedición por diferentes direcciones de apuntamiento de la antena 30 de medición. Ventajosamente, el dispositivo 40 de procesamiento, para cada medición de potencia:

• lleva a cabo una transposición al dominio de frecuencia de la señal digital que suministra mediante la cadena de recepción de la antena 30 de medición, de manera que se obtiene un espectro de frecuencia de dicha señal digital sobre una banda de frecuencia predeterminada que comprende la frecuencia F RF el residuo portador, que se denomina "banda de medición",

• determina la medición de potencia para la dirección de apuntamiento considerada a partir de un valor máximo de dicho espectro de frecuencia en dicha banda de medición considerada.

Así, si la señal digital comprende la señal de telemedición que se transmite mediante el satélite 20 (que será el caso si la antena 30 de medición apunta sustancialmente en la dirección del satélite 20), entonces el valor máximo del espectro de frecuencia de la señal digital corresponde en principio al residuo portador de la señal de telemedición. Preferiblemente, la medición de potencia de la señal de telemedición corresponde a la medición de la potencia de recepción solo del residuo portador (es decir, los otros componentes de la señal de telemedición no se consideran para la medición de potencia, de manera que la medición de la potencia consiste en medir la potencia de recepción de dicho residuo portador).

La transposición al dominio de la frecuencia puede implementar cualquier método que se conoce por los expertos en la técnica, por ejemplo, una transformada rápida de Fourier ("Transformada rápida de Fourier" o FFT en la literatura anglo-sajona). Tal transposición al dominio de la frecuencia toma como entrada varias muestras consecutivas de la señal digital, que se obtienen durante una duración de adquisición predeterminado. Cuanto mayor sea la duración de adquisición, mayor será la ganancia de procesamiento que se introduce en el residuo del portador.

Sin embargo, también es ventajoso no aumentar demasiado esta duración de adquisición para evitar tener una resolución de frecuencia demasiado alta al dominio de la frecuencia, es decir, las frecuencias discretas demasiado estrechas. De hecho, esto podría conducir a extender dicho residuo portador sobre varias frecuencias discretas, debido en particular a un esparcimiento de frecuencia que afecta al residuo portador en la transmisión que se debe a un ruido de fase. En los modos preferidos de implementación, la duración AT de la adquisición de la señal digital es tal que:

expresión en la que 5F corresponde al ancho máximo de este esparcimiento de frecuencia alrededor de la frecuencia portadora F RF. En otras palabras, F RF es la frecuencia de emisión teórica del residuo portador, el residuo portador realmente se forma mediante un componente de frecuencia principal a la frecuencia teórica F RF, sino también mediante otros componentes de frecuencia que se comprenden principalmente dentro de una banda de frecuencia [F RF - 5F/2; F^rf + 5F/2]. El ancho máximo 5F de este esparcimiento de frecuencia se define como correspondiente al ancho de la banda de frecuencia en la que los componentes de frecuencia presentan una potencia igual o mayor que (P ^max - 5dB), expresión en la que P MAX corresponde a la potencia del componente de frecuencia principal a la frecuencia teórica F RF. Para respetar la expresión anterior, el residuo portador se concentrará principalmente en una sola frecuencia discreta. Preferiblemente, se usa la misma duración de adquisición AT para cada paso de medición de potencia. Por ejemplo, si el ancho máximo 5F es igual a 1,5 hercios, entonces la misma duración de adquisición es, por ejemplo, igual a 0,67 segundos.

Por tanto, los osciladores locales a bordo del satélite y en tierra deben dimensionarse para garantizar una estabilidad adecuada a corto plazo. En particular, es importante que el sistema de tierra tenga conocimiento de la estabilidad de los osciladores locales a bordo del satélite para poder tenerla en cuenta para limitar la difusión de la energía de la señal fuera de un intervalo de frecuencia (5F) al dominio de la frecuencia.

Como se indicó anteriormente, la antena de medición 30 es preferiblemente menos directiva que las antenas que se usan en las estaciones TT&C convencionales. Por ejemplo, el ancho angular del lóbulo principal del diagrama de radiación de la antena 30 de medición es superior a 0,5 grados, o incluso superior a 2 grados, independientemente del plano considerado que comprende la dirección de apuntamiento de la antena 30 de medición. Tales disposiciones permiten detectar el satélite 20 más fácilmente, en la medida en donde el campo de visión instantáneo de dicha antena de medición 30 es mayor para las antenas de estaciones TT&C convencionales. Sin embargo, debido a que la antena de medición 30 es menos directiva que las antenas de las estaciones TT&C convencionales, la ganancia máxima G MAX también será más baja que aquel de las antenas de estación TT&C convencionales. Por otro lado, la disminución de la ganancia máxima se compensa mediante un aumento de la duración de adquisición AT. Por ejemplo, si la duración de adquisición AT se fija como se describe anteriormente para concentrar el residuo portador en una sola frecuencia discreta, entonces es posible elegir una ganancia máxima G ^max para que la antena de medición 30 permita, tener en cuenta la duración de adquisición que se selecciona AT y la ganancia de procesamiento se asocia, para detectar el residuo portador de la señal de telemedición.

Debido a que la antena 30 de medición es menos directiva que las antenas de las estaciones TT&C convencionales, también es más sensible a la presencia de interferencias que tienen direcciones de llegada cercanas a aquellas de la señal de telemedición que se transmite mediante el satélite 20.

Sin embargo, debido a que la medición de potencia se realiza al dominio de la frecuencia, y principalmente en el residuo portador que ocupa un ancho de frecuencia muy estrecho, preferiblemente que se concentra en una sola frecuencia discreta, es fácil elegir una banda de medición que se adapta para suprimir la interferencia.

En los modos preferidos de implementación, el ancho de la banda de medición puede tomar varios valores diferentes durante la estimación de la dirección del satélite 20, por ejemplo, para ajustar dicho ancho a la incertidumbre sobre la frecuencia del residuo portador.

La Figura 3 representa esquemáticamente un ejemplo no limitativo del uso de diferentes anchos para la banda de medición que se usa para medir la potencia de recepción del residuo portador de la señal de telemedición del satélite 20.

El circuito reductor de frecuencia de la cadena de recepción se configura, por ejemplo, para volver a la frecuencia F ^rf en una frecuencia intermedia, que puede ser cero, que aplica una traslación de frecuencia predeterminada. En el resto de la descripción, se coloca de manera no limitativa en el caso en donde la frecuencia F ^rf vuelve a la frecuencia cero (banda de base). Por consiguiente, en teoría, el residuo portador de la señal de telemedición se reduce, en el espectro de frecuencia de la señal digital, a frecuencia cero.

La parte a) de la Figura 3 representa el espectro de frecuencia de la señal digital, que se obtiene durante un paso inicial de medición de potencia del residuo portador. Como se ilustra mediante la parte a) de la Figura 3, el espectro de frecuencia de la señal digital comprende una señal de telemedición. Sin embargo, debido, por ejemplo, a la deriva de frecuencia que afecta a la señal de telemedición en la transmisión y/o debido a un desplazamiento Doppler que se introduce después de la transmisión mediante el desplazamiento del satélite 20 con relación a la antena 30 de medición, la señal de telemedición se recibe mediante la antena 30 de medición en una frecuencia F ^rf0 diferente de la frecuencia teórica F ^rf, igual a F ^rf + AF ^rfo. Asi, el residuo portador se recibe, en banda de base, en la frecuencia AF ^rfo.

Por consiguiente, para asegurar la detección inicial de la señal de telemedición, y más, en particular, de su residuo portador, es preferible considerar un ancho AF0 mayor para la banda de medición.

La banda de medición se centra, por ejemplo, en la frecuencia teórica F ^f del residuo portador. En una variante preferida, el método 50 de estimación de la dirección del satélite 20 comprende la estimación de la frecuencia del residuo portador, y la banda de medición se centra ventajosamente en dicha frecuencia estimada del residuo portador. La frecuencia del residuo portador se estima, por ejemplo, en función de la frecuencia teórica F ^rf, que se conoce a primera vista, y de la trayectoria teórica de dicho satélite 20, lo que permite estimar el desplazamiento Doppler. En el ejemplo que se ilustra mediante la parte a) de la Figura 3, el desplazamiento Doppler estimado es igual a AF ' ^rfo, de manera que la frecuencia estimada del residuo portador sea igual a F ' ^rfo = F ^rf + AF ' ^rfo, y es diferente de la frecuencia F ^rfo del residuo portador, por ejemplo, debido a la deriva de frecuencia que se introduce en la transmisión.

Como se ilustra mediante la parte a), la banda de medición, de ancho AF0 y se centra en la frecuencia A F ' ^rfo estimada del residuo portador, que comprende la frecuencia AF ^rfo real del residuo portador. El espectro de frecuencia de la señal digital que se alcanza, al nivel de dicha frecuencia AF ^rfo, un valor máximo que permite detectar dicho residuo portador. El valor máximo que se obtiene permite estimar la potencia del residuo portador. Además, la frecuencia discreta para la que se obtiene el valor máximo da una estimación de la frecuencia AF ^rfo real del residuo portador.

La parte b) de la Figura 3 representa el espectro de frecuencia de la señal digital, que se obtiene durante un paso posterior de medición de potencia del residuo portador. Como se ilustra mediante la parte b) de la Figura 3, la señal de telemedición se recibe en una frecuencia F ^rfi diferente de la frecuencia teórica F ^rf, igual a F ^rf + AF ^{r f i}. Así, el residuo portador se recibe, en banda de base, en la frecuencia AF ^{r f i}.

Preferiblemente, la frecuencia del residuo portador se estima a partir de la frecuencia AF ^rfo estimada durante el paso de medición de potencia anterior, que tiene en cuenta la trayectoria teórica del satélite 20. De esta manera, se reduce el impacto de la deriva de frecuencia en la transmisión y se mejora la precisión de la estimación del desplazamiento Doppler. De ello se deduce que la incertidumbre sobre la frecuencia Af ^rfi real del residuo portador se reduce con relación al paso de medición de potencia anterior, de manera que la estimación AF ' ^rfi de la frecuencia AF ^rfi real es más precisa que durante el paso de medición de la potencia anterior. Por esta razón, en particular, puede ser posible considerar un ancho AF1 de la banda de medición menor que el ancho AF0 considerado durante el paso de medición de potencia anterior, que mejora así la eliminación de cualquier interferencia.

En los modos preferidos de implementación, el ancho AF1 se determina como una función del tiempo que transcurre desde el paso de medición de potencia anterior, y disminuye con él (en otras palabras, cuanto mayor es el tiempo que transcurre desde el paso de medición de potencia anterior es pequeño y el ancho de la banda de medición considerada es pequeña). Tales disposiciones permiten adaptar el ancho de la banda de medición a la incertidumbre sobre la frecuencia real del residuo portador, ya que esta incertidumbre es tanto menor cuanto menor dicho tiempo transcurre. Por ejemplo, el ancho AF1 de la banda de medición considerada es proporcional al tiempo que transcurre, y se determina, por ejemplo, de acuerdo con la expresión AF1 = KST Hertz, expresión en la que ST corresponde al tiempo que transcurre entre los dos pasos de medición de potencia considerados y K corresponde al coeficiente de proporcionalidad (K es, por ejemplo, igual a 50 Hertz/segundo).

Como se ilustra mediante la parte b), la banda de medición, de ancho AF1 y se centra en la frecuencia A F ' rfi estimada del residuo portador, que comprende la frecuencia AF rfi real del residuo portador. El espectro de frecuencia de la señal digital que se alcanza, al nivel de dicha frecuencia AF rfi, un valor máximo que permite detectar dicho residuo portador. El valor máximo que se obtiene permite estimar la potencia del residuo portador. Además, la frecuencia discreta para la que se obtiene el valor máximo da una estimación de la frecuencia AF rfi real del residuo portador.

Así, en los modos particulares de implementación, es posible modificar diferentes parámetros de la banda de medición considerada de un paso de medición de potencia a otro, en particular:

• la frecuencia central de dicha banda de medición,

• el ancho de dicha banda de medición.

Por ejemplo, la señal digital se obtiene en una banda de frecuencia predefinida, que se denomina "banda de adquisición", que es invariante en el tiempo, y cada banda de medición considerada es una sub-banda de frecuencia de dicha banda de adquisición.

Tales disposiciones permiten reducir la complejidad de la cadena de recepción, que no tiene que gestionar los diferentes anchos posibles para la banda de medición y las diferentes frecuencias centrales posibles para dicha banda de medición. El ancho de la banda de adquisición se elige en función de la desviación máxima esperada para la frecuencia del residuo portador (mediante el desplazamiento Doppler, debido a la desviación de frecuencia que se introduce en la transmisión, etc.), de manera que asegure que el residuo portador siempre se incluya en dicha banda de adquisición. Preferiblemente, la frecuencia cero, en la que se centra dicha banda de adquisición, corresponde a la frecuencia F rf teórica del residuo portador. Por ejemplo, la banda de adquisición tiene un ancho de 300 kilohercios, y el ancho AF0 de la banda de medición considerada durante la detección inicial es, por ejemplo, igual a 100 kilohercios.

La dispersión de frecuencia también puede causarse mediante el efecto Doppler: si la velocidad radial del satélite con relación a la antena de medición sufre una variación significativa durante la duración de adquisición, es decir, en el caso de una aceleración radial notable, la frecuencia de la señal objetivo varía durante la medición. Para limitar las consecuencias de este fenómeno (reducción de la relación señal/ruido en particular), la invención implementa opcionalmente, antes de la fase de análisis espectral (ella misma sigue por la fase de detección y medición de potencia), un paso de pre compensación de la señal digital en ayuda de un conjunto de hipótesis de valores de pendiente Doppler. Así, para el valor probado más cercano al valor real de la variación Doppler, el efecto de esparcimiento se contrarresta principalmente y se cancelan sus consecuencias dañinas.

La modalidad de este paso pueda llevarse a cabo o de forma simultánea o sucesiva en las diferentes hipótesis de pendiente.

Cuando el paso se realiza simultáneamente en todas las hipótesis de pendiente, entonces la señal digital se replica en primer lugar tantas veces que las hipótesis. Luego aplicaremos a cada copia de la señal digital una precompensación diferente. Finalmente, la hipótesis de pendiente más realista será aquella que maximiza la potencia de la señal detectada.

Cuando el paso se lleva a cabo sucesivamente en todas las hipótesis de pendiente, entonces se aplica una precompensación que corresponde al valor de pendiente a probar a una copia temporal de la señal digital. Luego, se mide el nivel de la señal que corresponde y se le compara con el último nivel más alto detectado para las otras hipótesis. Si la hipótesis de la pendiente presente es la más alta, entonces almacenamos su índice. Cuando se prueban todas las hipótesis de pendiente, basta con mirar el índice que se almacena para encontrar a hipótesis más realista.

Para ser más precisos en la estimación del valor real de la pendiente, también es posible considerar variar los valores de las hipótesis durante este paso de precompensación o de repetir el paso de precompensación varias veces con los valores cada vez más cerrados alrededor del valor real de la pendiente. De hecho, cuando se detecta un pico de la potencia, puede suponerse que el valor real de la pendiente se encuentra alrededor de este intervalo.

La Figura 4 representa las fases principales de un modo de implementación del método 50 de estimación de la dirección del satélite 20, que no se cubre mediante la invención reivindicada.

Como se ilustra mediante la Figura 4, el método 50 de estimación de la dirección del satélite 20 comprende, en el modo de implementación considerado, una fase 60 de búsqueda y una fase 70 de confirmación.

La fase 60 de búsqueda comprende un paso 51 de control, mediante el dispositivo de procesamiento 40, de los medios de apuntamiento de la antena 30 de medición para dirigir la antena 30 de medición en una dirección de apuntamiento dentro de un primer cono de exploración predeterminado alrededor de una dirección teórica del satélite 20, y un paso 52 de medición de la potencia para la dirección de apuntamiento considerada. La dirección teórica del satélite se obtiene, por ejemplo, de manera convencional, a partir de la trayectoria teórica esperada de dicho satélite 20.

La fase 60 de búsqueda también comprende un paso 53 de evaluación de un criterio de detección predeterminado en función de la medición de potencia obtenida para la dirección de apuntamiento considerada. Por ejemplo, el criterio de detección se verifica cuando la medición de potencia es mayor que un valor umbral predeterminado.

Mientras no se verifique el criterio de detección (referencia 530 en la Figura 4), dichos pasos 51 de control de los medios de apuntamientos, 52 de medición de potencia y 53 de evaluación se repiten para otra dirección de apuntamiento dentro del primer cono de exploración.

Tan pronto como se verifica el criterio de detección (referencia 531 en la Figura 4), se detiene la fase de búsqueda 60. La dirección de apuntamiento para la que la medición de potencia permitió verificar el criterio de detección que se denomina a continuación mediante "dirección de detección".

El primer cono de exploración, que comprende las direcciones de apuntamiento, alrededor de la dirección teórica del satélite 20, que son susceptibles de considerarse durante la fase 60 de búsqueda, es preferiblemente de ancho angular (respectivamente en azimut y en elevación) mayor que el ancho angular (respectivamente en azimut y en elevación) del lóbulo principal de radiación de la antena 30 de medición. Así, la señal de telemedición del satélite 20 puede detectarse incluso si la dirección teórica de dicho satélite 20 no es muy precisa.

En los modos preferidos de implementación, durante la fase 60 de búsqueda, las diferentes direcciones de apuntamiento consideradas dentro del primer cono de exploración son direcciones de apuntamiento predefinidas que se distribuyen siguiendo una espiral que se centra en la dirección teórica de dicho satélite, dichas direcciones de apuntamiento consideradas se exploran sucesivamente siguiendo dicha espiral partiendo de dicha dirección teórica de dicho satélite.

La Figura 5 representa esquemáticamente un ejemplo de una espiral que puede implementarse durante la fase 60 de búsqueda.

En el ejemplo no limitativo que se ilustra mediante la Figura 5, la espiral es rectangular y comprende 81 posibles direcciones de apuntamiento alrededor de la dirección teórica del satélite 20. Las 81 direcciones de apuntamiento posibles se exploran sucesivamente desde la dirección de apuntamiento "1" hasta la dirección de apuntamiento "81", que mantiene el primer cono de exploración que se centra en la dirección teórica del satélite 20, es decir, a partir de la dirección de apuntamiento "1" se alinea con dicha dirección teórica de dicho satélite 20.

En la Figura 5:

• las abscisas corresponden al ángulo de acimut alrededor de la dirección teórica de dicho satélite 20, que normaliza de manera que el valor “1” corresponde al ancho angular en acimut del lóbulo principal de la antena de medición 30,

• las ordenadas corresponden al ángulo de elevación alrededor de dicha dirección teórica de dicho satélite 20, que se normaliza de manera que el valor “1” corresponda al ancho angular en elevación del lóbulo principal de la antena 30 de medición.

En el resto de la descripción, se coloca de manera no limitativa en el caso en donde el lóbulo principal del diagrama de radiación de la antena 30 de medición presenta el mismo ancho angular en azimut y en elevación, y el ancho angular de dicho lóbulo principal que se denomina a continuación mediante A03dB.

Como se ilustra mediante la Figura 5, el ancho angular del primer cono de exploración es, por ejemplo, igual a 4 A03dB (es decir ± 2 A03dB), que en principio permite encontrar el satélite 20 incluso si la dirección teórica no es muy precisa. La diferencia angular entre dos direcciones de apuntamiento sucesivas de la espiral es, por ejemplo, igual a A03dB /2, que permite a la vez limitar el número máximo de direcciones de apuntamiento que se exploran dentro del primer cono de exploración al tiempo que garantice que el satélite 20 podrá detectarse.

El uso de una espiral presenta varias ventajas:

• permite tener una buena densidad espacial de posibles direcciones de apuntamiento dentro del primer cono de puntería y detectar la señal de telemedición en una sola espiral,

• permite tener una buena robustez a los errores en las direcciones de apuntamiento en la medida en donde se pasa varias veces cerca de la misma dirección de apuntamiento,

• la exploración desde el centro del primer cono de exploración hacia el límite del mismo permite en principio detectar la señal de telemedición más rápidamente cuando la dirección teórica no es demasiado imprecisa.

En el ejemplo que se ilustra mediante la Figura 5, la espiral considerada es cuadrada. Tales disposiciones son ventajosas porque, entre dos pasos de medición, es posible de no modificar la dirección de apuntamiento de la antena 30 de medición solo según una dimensión, acimut o elevación, si no obstante el desplazamiento del satélite 20 entre dos pasos 52 de medición de potencia puede descuidarse.

Sin embargo, en los modos preferidos de implementación, la dirección teórica del satélite 20, sobre el que se centra el primer cono de exploración (dirección de apuntamiento "1" que se alinea con dicha dirección teórica), se actualiza ventajosamente, en función de la trayectoria teórica de dicho satélite 20, para tener en cuenta el desplazamiento teórico de dicho satélite 20 entre dos pasos 52 de medición de potencia.

La fase 70 de confirmación se ejecuta cuando se verifica el criterio de detección durante la fase 60 de búsqueda.

La fase 70 de confirmación comprende un paso 51 de control, mediante el dispositivo de procesamiento 40, de los medios de apuntamiento de la antena 30 de medición para dirigir 30 la antena de medición en una dirección de apuntamiento dentro de un segundo cono de exploración predeterminado alrededor de la dirección de apuntamiento que se determina durante la fase 60 de la búsqueda, y un paso 52 de medición de potencia para la dirección de apuntamiento considerada.

A diferencia de la fase 60 de búsqueda, el paso 51 de control y el paso 52 de medición de potencia son, durante la fase 70 de confirmación, que se ejecutan un número N ^conf predeterminado de veces de manera que se obtiene N ^conf las mediciones de potencia que se asocian respectivamente con diferentes direcciones de apuntamiento dentro del segundo cono de exploración.

La fase 70 de confirmación también comprende un paso 54 de estimación de la dirección del satélite 20 en función de las diferentes mediciones de potencia que se obtienen, que corresponden la dirección estimada de dicho satélite 20 a la dirección de apuntamiento, lo que permite maximizar la medición de potencia durante dicha fase 70 de confirmación.

El segundo cono de exploración, que comprende las direcciones de apuntamiento, alrededor de la dirección de detección del satélite 20, que son susceptibles de considerarse durante la fase 70 de confirmación, es preferiblemente de ancho angular mayor que el ancho angular del lóbulo principal del diagrama de radiación de la antena 30 de medición. Así, la señal de telemedición del satélite 20 podrá detectarse incluso si la dirección de detección de dicho satélite 20 no es muy precisa, y en particular incluso si la señal de telemedición de dicho satélite 20 se recibe, durante la fase 60 de búsqueda, por medio de un lóbulo secundario de la antena 30 de medición.

En los modos preferidos de implementación, durante la fase 70 de confirmación, las diferentes direcciones de apuntamiento consideradas dentro del segundo cono de exploración son direcciones de apuntamiento predefinidas que se distribuyen siguiendo una espiral se centra en la dirección de detección de dicho satélite, dichas direcciones de apuntamiento consideradas se exploran sucesivamente siguiendo dicha espiral partiendo de dicha dirección de detección de dicho satélite.

Todo lo que se describe anteriormente, con referencia a la espiral que podrá implementarse durante la fase 60 de búsqueda, en particular lo que se describe con referencia a la Figura 5, también es aplicable para la espiral que puede implementarse durante la fase 70 de confirmación, la dirección teórica del satélite 20 considerada durante la fase 70 de confirmación corresponde a la dirección de detección que se obtiene durante la fase 60 de búsqueda.

En lo que respecta más, en particular, a la espiral que se describe con referencia a la Figura 5, debe tenerse en cuenta que las 81 direcciones de apuntamiento se exploran todas sucesivamente durante la fase 70 de confirmación. Como se indicó anteriormente, también es posible, durante la fase 70 de confirmación, actualizar la dirección de detección del satélite 20, en función de la trayectoria teórica de dicho satélite 20, para tener en cuenta el desplazamiento teórico de dicho satélite 20 entre dos pasos 52 de medición de potencia.

Cabe señalar que la espiral considerada durante la fase 70 de confirmación no es necesariamente idéntica a la espiral considerada durante la fase 60 de búsqueda.

En particular, es posible considerar diferentes anchos angulares para el primer cono de exploración y el segundo cono de exploración, y/o diferencias angulares entre dos direcciones de apuntamiento sucesivas diferentes para el primer cono de exploración y el segundo cono de exploración y/o los números de direcciones diferentes de apuntamiento dentro del primer cono de exploración y el segundo cono de exploración.

La Figura 6 representa esquemáticamente la implementación del método 50 de estimación de la dirección del satélite en la fase de transferencia de acuerdo con la presente invención, en la que dicho método 50 de estimación comprende además una fase 80 de actualización de la dirección estimada del satélite 20.

La fase 80 de actualización comprende un paso 51 de control, mediante el dispositivo 40 de procesamiento, los medios de apuntamiento de la antena 30 de medición y un paso 52 de medición de potencia.

El paso 51 de control y el paso 52 de medición de potencia se ejecutan, durante la fase 80 de actualización, un número N ^actuar predeterminado de veces de manera que se obtiene N ^actuar las mediciones de potencia que se asocian respectivamente con diferentes direcciones de apuntamiento alrededor de la dirección estimada del satélite 20 que se obtienen durante la fase 70 de confirmación.

La fase 80 de actualización también comprende un paso 55 de actualización de dicha dirección estimada en función de dichas mediciones de potencia y un modelo predeterminado del diagrama de radiación de la antena 30 de medición.

De hecho, la precisión de la dirección estimada durante la fase 70 de confirmación se limita en la práctica mediante la diferencia angular entre dos direcciones de apuntamiento adyacentes. Por tanto, la fase 80 de actualización tiene como objetivo mejorar la precisión de la dirección estimada.

Para ello, se llevan a cabo las mediciones de potencia para un número N ^actuar de diferentes direcciones de apuntamiento alrededor de la dirección estimada durante la fase 70 de confirmación. La potencia de transmisión de la señal de telemedición y las pérdidas de propagación pueden considerarse constantes durante la duración de la fase 80 de actualización, las diferencias entre los N ^actuar las mediciones de potencia dependen principalmente de: • el diagrama de radiación de la antena 30 de medición,

• N ^actuar direcciones de apunamiento consideradas,

• de la dirección real del satélite 20.

Así, la dirección estimada de dicho satélite 20 puede actualizarse como la dirección más probable, por ejemplo, en el sentido de mínimos cuadrados, tienen en cuenta la N ^actuar direcciones de apuntamiento consideradas, las mediciones de potencia que se asocian y el diagrama de radiación de la antena 30 de medición, que puede obtenerse de antemano, por ejemplo, mediante calibración.

La Figura 7 representa esquemáticamente los ejemplos de direcciones de apuntamiento que pueden considerarse alrededor de la dirección estimada durante la fase 70 de confirmación.

Más, en particular, la parte a) representa un diagrama que comprende 4 (N ^actuar = 4) direcciones de apuntamiento. Además de la dirección estimada durante la fase 70 de confirmación (referencia PO en la parte a) de la Figura 7), el diagrama comprende 3 direcciones de apuntamiento P1 a P3 que se distribuyen uniformemente alrededor de la dirección estimada P0, que se separa de dicha dirección estimada PO mediante una diferencia angular a que es, por ejemplo, igual a A93dB /2.

La parte b) de la Figura 7 representa un diagrama que comprende 5 (N ^actuar = 5) direcciones de apuntamiento. Además de la dirección estimada durante la fase 70 de confirmación (referencia PO en la parte b) de la Figura 7), el diagrama comprende 4 direcciones de apuntamiento P1 a P4 que se distribuyen uniformemente alrededor de la dirección estimada P0, que se separan de dicha dirección estimada PO mediante una diferencia angular a que es, por ejemplo, igual a A93dB/2.

Como se indicó anteriormente para la fase 60 de búsqueda y la fase 70 de confirmación, es posible, durante la fase 80 de actualización, actualizar la dirección estimada PO del satélite 20 en función de la trayectoria teórica de dicho satélite 20, para tener en cuenta el desplazamiento teórico de dicho satélite 20 entre dos pasos 52 de medición de potencia.

De manera ventajosa, la fase 80 de actualización puede, en modos particulares de implementación, repetirse a lo largo del tiempo. De ser necesario, las mediciones de potencia que se llevan a cabo durante una fase 80 de actualización se llevan a cabo para las direcciones de apuntamiento alrededor de la dirección estimada obtenida durante la fase 80 de actualización anterior.

En el caso en donde el ancho de la banda de medición pueda variar durante la estimación de la dirección del satélite 20, entonces es ventajoso, por las razones indicadas anteriormente, de considerar por ejemplo:

• durante la fase 60 de búsqueda y la fase 70 de confirmación: el mismo ancho AF0 de la banda de medición para todas las mediciones de potencia,

• durante la fase 80 de actualización: un ancho AF1 que puede ser menor que la anchura AF0 y la misma para todas las mediciones de potencia, o variar de una medición de potencia a otra, por ejemplo, en función del tiempo que transcurre entre dichas mediciones de potencia.

En los modos particulares de implementación, el método 50 de estimación comprende un paso preliminar de calibración (no se muestra en las figuras) de la antena 30 de medición.

Durante este paso de calibración se llevan a cabo la fase 60 de búsqueda, la fase 70 de confirmación y, de ser necesario, la fase 80 de actualización, que busca estimar las direcciones de los satélites de referencia cuyas posiciones reales, y por tanto las direcciones reales con relación a la antena 30 de medición, se conocen a primera vista. Los satélites de referencia son, por ejemplo, satélites de estacionamiento en órbita GEO.

Se comparan las direcciones estimadas de los satélites de referencia con sus direcciones reales, es posible deducir de ellas los errores de apuntamiento de la antena 30 de medición. Así, los errores de apuntamiento determinados pueden usarse para corregir la dirección estimada para un satélite 20 en la fase de transferencia.

De manera más general, cabe señalar que los modos de implementación y modalidad consideradas anteriormente se describieron a modo de ejemplos no limitativos, y que pueden contemplarse por consiguiente en otras variantes.

En particular, la invención se describe al considerar una antena 30 de medición del tipo que comprende una fuente 31 y un reflector 32, y medios de apuntamiento mecánicos motorizados. Sin embargo, según otros ejemplos, nada excluye considerar otros tipos de antena 30 de medición y/o medios de apuntamiento. Por ejemplo, es posible considerar una antena 30 de medición que presente en forma de una red de antenas que consta de una pluralidad de antenas elementales (antenas de bocina, antenas de parche, etc.), que comprende entonces los medios de apuntamiento una red de formación de haz. La red de formación de haces es:

• analógico, en cuyo caso se suministra una única señal digital, que corresponde al haz que se forma, a la entrada del dispositivo 40 de procesamiento, o

• digital, en cuyo caso se suministran varias señales digitales a la entrada de dicho dispositivo 40 de procesamiento, que se asocian respectivamente a las diferentes antenas elementales, que forma dicho dispositivo 40 de procesamiento, a partir de dichas señales digitales, los haces que se asocian con las direcciones de apuntamiento consideradas.

Además, la invención se describe al considerar, en particular una estimación de la frecuencia del residuo portador en combinación con un ancho variable de la banda de medición considerada. Sin embargo, también es posible estimar la frecuencia del residuo portador, para volver a centrar la banda de medición en la frecuencia estimada, cuando el ancho de la banda de medición es el mismo para todas las mediciones de potencia. También es posible no estimar la frecuencia del residuo portador, que se centra entonces la banda de medición en la frecuencia teórica de dicho residuo portador.

Además, se describe la invención, en el caso en donde el método 50 de estimación comprende una fase 60 de búsqueda y una fase 70 de confirmación, al considerar principalmente una exploración en espiral dentro del primer cono de exploración y/o el segundo cono de exploración. Sin embargo, según otros ejemplos, nada excluye considerar otros esquemas de exploración de las diferentes direcciones de apuntamiento. En particular, es posible, según otros ejemplos, seleccionar aleatoriamente la dirección de apuntamiento a considerar antes de cada medición de potencia, o bien usar una exploración en elipsis, etc.

En los modos particulares de implementación de la invención, la antena de medición de la señal objetivo tiene dos puertos de radiofrecuencia que permiten recibir esta señal objetivo según dos polarizaciones ortogonales. Este tipo de implementación se liga al hecho de que para garantizar la recepción de la señal objetivo sea cual sea la altitud de esta última con relación a la antena de medición, es necesario transmitir la señal objetivo a través de dos antenas que se instalan de forma que aproximadamente es diametralmente opuesto. Así, tener cada una un diagrama de emisión semiesférico, la cobertura total de las dos antenas es global. Además, para evitar fenómenos de desvanecimiento de la señal combinada de las dos antenas, cada antena emite la señal objetivo según una polarización ortogonal a la otra. Por tanto, la señal objetivo se recibe en uno de los canales de recepción o en el otro en función de las fases del vuelo. En esta configuración, las fases de búsqueda de la posición del satélite y de seguimiento de este último mediante la evaluación de la potencia máxima que se recibe deben tener en cuenta, por tanto, esta dualidad de polarización. Así, para garantizar un ciclo de “steptrack” relevante, las mediciones de potencia que se usan para determinar la nueva dirección a apuntar provienen todas de la misma polarización, es esta polarización determinada la que dio la mejor relación señal/ruido en la primera medida del ciclo.

En el caso en donde las dos polarizaciones tengan niveles cercanos (en el caso de un satélite con polarización lineal que se recibe en forma circular, por ejemplo), la polarización que usa puede potencialmente variar con frecuencia. Este caso de figura es perjudicial para el rendimiento del seguimiento, la polarización correcta se elige inicialmente de forma arbitraria y se implementa una histéresis para decidir un cambio de polarización solo después de una variación en el nivel considerada significativa, 5 dB, por ejemplo.

Además, la invención se describe al considerar el caso en donde la órbita de la misión es una órbita GEO y la órbita inicial es una órbita GTO. No obstante, la invención es aplicable a otros tipos de órbita de misión y a otros tipos de órbita inicial, tan pronto como el satélite se transfiera de una órbita inicial hacia una órbita de misión, distinta de la órbita inicial. En particular, la órbita de la misión puede ser cualquier tipo de órbita geosincrónica. La órbita inicial puede ser cualquier tipo de órbita GTO con o sin inclinación, o incluso una órbita súper síncrona, una órbita subsíncrona, etc.

Además, cabe señalar que, en su principio, la invención que se describe anteriormente también es aplicable para estimar la dirección de un satélite 20 en un estacionamiento sobre su órbita de misión, en particular para un satélite en estacionamiento en una órbita geosincrónica en una órbita.

También cabe señalar que, en su principio, la invención no se limita a una banda de frecuencia particular y puede, por ejemplo, funcionar en la banda de frecuencias C, Ku, Ka, etc. Además, en los modos particulares de modalidad, la invención puede funcionar en varias bandas de frecuencias, al considerar, por ejemplo una antena de medición con un reflector y varias fuentes que se adaptan para recibir señales objetivo que se transmiten mediante diferentes satélites en bandas de diferentes frecuencias respectivas, por ejemplo en las bandas de frecuencias C, Ku y Ka (que corresponden a las bandas de frecuencia generalmente que se usan para la transmisión de señales de telemedición mediante los satélites). Las señales objetivas que se reciben mediante estas diferentes fuentes desde la antena de medición se llevan todas, por ejemplo, a la misma frecuencia intermedia, por ejemplo en la banda L, para procesarse de acuerdo con la invención. Tal configuración permite reducir el número de elementos del sistema a instalar, como el número de emplazamientos, cadenas de procesamiento y reflectores. Así, el despliegue de la solución de acuerdo con la invención es más rápido y menos costoso.

La descripción anterior ilustra claramente que, mediante sus diferentes características y sus ventajas, la presente invención logra los objetivos que se fijó. En particular, el sistema 10 de estimación de acuerdo con la invención permite estimar a menor costo la dirección de un satélite 20 en la fase de transferencia desde una órbita GTO hacia la órbita GEO.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   i. Método (50) de estimación de una dirección de un satélite (20) durante una fase de transferencia de dicho satélite desde una órbita terrestre, denominada "órbita inicial", hacia otra órbita terrestre, denominada "órbita de misión", dicha dirección de dicho satélite se estima con relación a una antena (30) de medición ejecutando una pluralidad de pasos (52) de medición de potencia de recepción, mediante dicha antena de medición, de una señal objetivo transmitida mediante dicho satélite (20), para diferentes direcciones de apuntamiento de dicha antena de medición, la dirección estimada de dicho satélite corresponde a una dirección de apuntamiento que permite maximizar la medición de potencia, caracterizado porque, la señal objetivo comprende un componente sustancialmente sinusoidal, denominado "componente monofrecuencia", cada paso (52) de medición de potencia comprende una transposición al dominio de frecuencia de una señal digital, que se obtiene a partir de una señal suministrada por la antena (30) de medición, de manera que se obtiene un espectro de frecuencia de dicha señal digital sobre una banda de frecuencia predeterminada que comprende dicho componente monofrecuencia, denominada "banda de medición", y la medición de potencia para la dirección de apuntamiento considerada se determina a partir de un valor máximo del espectro de frecuencia en dicha banda de medición considerada, y porque dicho método comprende una fase (60) de búsqueda, una fase (70) de confirmación y, tras la fase de confirmación, una fase (80) de actualización de la dirección estimada del satélite (20):

   - la fase (60) de búsqueda comprende una etapa (52) de medición de potencia de recepción para una dirección de apuntamiento dentro de un primer cono de exploración predeterminado alrededor de una dirección teórica del satélite, y una etapa (53) de evaluación de un criterio de detección predeterminado en función de la medición de potencia obtenida para la dirección de apuntamiento considerada, dichos pasos de (52) medición de potencia y (53) de evaluación se repiten para otra dirección de apuntamiento dentro del primer cono de exploración mientras no se verifique el criterio de detección,

   - la fase (70) de confirmación, ejecutada cuando se verifica el criterio de detección para una medición de potencia obtenida para una dirección de apuntamiento, denominada "dirección de detección", comprende varios pasos (52) de medición de potencia que se ejecutan para las direcciones de apuntamiento respectivas diferentes dentro de un segundo cono de exploración alrededor de la dirección de detección, la dirección estimada del satélite (20) corresponde a la dirección de apuntamiento, lo que permite maximizar la medición de potencia durante dicha fase (70) de confirmación,

   - la fase (80) de actualización comprende una pluralidad de pasos (52) de medición de potencia que se asocian respectivamente con diferentes direcciones de apuntamiento alrededor de la dirección estimada obtenida durante la fase (70) de confirmación, y un paso (55) de actualización de dicha dirección estimada en función de dichas mediciones de potencia y de un modelo predeterminado del diagrama de radiación de la antena (30) de medición.
2. 2. El método (50) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la fase (80) de actualización se repite en el tiempo, las mediciones de potencia llevadas a cabo durante una fase (80) de actualización se llevan a cabo para las direcciones de apuntamiento alrededor de la dirección estimada obtenida durante la fase (80) de actualización previa.
3. 3. El método (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, en el que la banda de medición considerada durante un paso (52) de medición de potencia de la fase (70) de confirmación es de diferente ancho a aquella de la banda de medición considerada durante un paso (52) de medición de potencia de la fase (80) de actualización.
4. 4. El método (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde, durante la fase (60) de búsqueda, las diferentes direcciones de apuntamiento consideradas dentro del primer cono de exploración son direcciones de apuntamiento predefinidas que se distribuyen siguiendo una espiral que se centra en la dirección teórica de dicho satélite, dichas direcciones de apuntamiento consideradas se exploran sucesivamente siguiendo dicha espiral partiendo de dicha dirección teórica de dicho satélite.
5. 5. El método (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que, durante la fase (70) de confirmación, las diferentes direcciones de apuntamiento consideradas dentro del segundo cono de exploración son direcciones de apuntamiento predefinidas que se distribuyen siguiendo una espiral que se centra en la dirección de detección de dicho satélite, dichas direcciones de apuntamiento consideradas se exploran sucesivamente siguiendo dicha espiral partiendo de dicha dirección de detección de dicho satélite.
6. 6. El método (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que:

   - durante la fase (60) de búsqueda, la dirección teórica del satélite se actualiza entre dos pasos (52) sucesivos de medición de potencia, en función de una trayectoria teórica de dicho satélite (20), y/o

   - durante la fase (70) de confirmación, la dirección de detección del satélite se actualiza entre dos pasos (52) sucesivos de medición de potencia, en función de una trayectoria teórica de dicho satélite (20).
7. 7. El método (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el primer cono de exploración y el segundo cono de exploración tienen anchos angulares respectivos mayores que el ancho angular de un lóbulo principal de un diagrama de radiación de la antena (30) de medición.
8. 8. Producto de programa informático caracterizado porque comprende un conjunto de instrucciones de código de programa que, cuando son ejecutadas por un procesador de un sistema (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 15, configuran dicho sistema (10) para implementar un método (50) de estimación de la dirección de un satélite (20) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7.
9. 9. Sistema (10) de estimación de la dirección de un satélite (20) durante una fase de transferencia de dicho satélite desde una órbita terrestre, denominada "órbita inicial", hacia otra órbita terrestre, denominada "órbita de misión", dicho sistema que comprende (10):

   - una antena (30) de medición de una potencia de recepción de una señal objetivo que se transmite mediante el satélite (20),

   - medios de apuntamiento adaptados para modificar una dirección de apuntamiento de dicha antena de medición,

   - un dispositivo (40) de procesamiento adaptado para controlar dichos medios de apuntamiento y medir una potencia de recepción, mediante la antena (30) de medición, de una señal objetivo que se transmite mediante el satélite (20), dicho dispositivo de procesamiento se configura para estimar la dirección de dicho satélite (20) maximizando la medición de potencia de recepción de dicha señal objetivo,

   caracterizado porque, la señal objetivo comprende un componente sustancialmente sinusoidal, denominado "componente monofrecuencia", el dispositivo (40) de procesamiento se configura para llevar a cabo una transposición al dominio de frecuencia de una señal digital, que se obtiene a partir de una señal suministrada por la antena (30) de medición, de manera que se obtiene un espectro de frecuencia de dicha señal digital sobre una banda de frecuencia predeterminada que comprende dicho componente monofrecuencia, denominada "banda de medición", y para determinar la medición de potencia para la dirección de apuntamiento considerada a partir de un valor máximo de dicho espectro de frecuencia en dicha banda de medición considerada, dicho dispositivo (40) de procesamiento se configura para ejecutar una fase (60) de búsqueda, una fase (70) de confirmación y, después de la fase de confirmación, una fase (80) de actualización de la dirección estimada del satélite (20):

   - la fase (60) de búsqueda comprende una medición de potencia de recepción para una dirección de apuntamiento dentro de un primer cono de exploración predeterminado alrededor de una dirección teórica del satélite, y una evaluación de un criterio predeterminado de detección en función de la medición de potencia obtenida para la dirección de apuntamiento considerada, dicha medición y evaluación de potencia se repiten para otra dirección de apuntamiento dentro del primer cono de exploración siempre que no se verifique el criterio de detección,

   - la fase de confirmación (70), se ejecuta cuando se verifica el criterio de detección para una medición de potencia obtenida para una dirección de apuntamiento, denominada "dirección de detección", que comprende varias mediciones de potencia que se llevan a cabo para respectivas direcciones de apuntamiento diferentes al interior de un segundo cono de exploración alrededor de la dirección de detección, la dirección estimada del satélite (20) corresponde a la dirección de apuntamiento, lo que permite maximizar la medición de potencia durante dicha fase (70) de confirmación,

   - la fase (80) de actualización comprende una pluralidad de mediciones de potencia que se asocian respectivamente con diferentes direcciones de apuntamiento alrededor de la dirección estimada obtenida durante la fase (70) de confirmación, y una actualización de dicha dirección estimada en función de dichas mediciones de potencia y de un modelo predeterminado del diagrama de radiación de la antena (30) de medición.
10. 10. El sistema (10) de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la fase (80) de actualización se repite a lo largo del tiempo, las mediciones de potencia llevadas a cabo durante una fase (80) de actualización se llevan a cabo para las direcciones de apuntamiento alrededor de la dirección estimada obtenida durante la fase (80) de actualización previa.
11. 11. El sistema (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 10, en el que la banda de medición considerada durante una medición de potencia de la fase (70) de confirmación tiene un ancho diferente al de la banda de medición considerada durante una medición de potencia de la fase (80) de actualización.
12. 12. El sistema (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 11, en el que, durante la fase (60) de búsqueda, las diferentes direcciones de apuntamiento consideradas dentro del primer cono de exploración son direcciones de apuntamiento predefinidas que se distribuyen siguiendo una espiral que se centra en la dirección teórica de dicho satélite, dichas direcciones de apuntamiento consideradas se exploran sucesivamente siguiendo dicha espiral partiendo de dicha dirección teórica de dicho satélite.
13. 13. El sistema (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 12, en el que, durante la fase (70) de confirmación, las diferentes direcciones de apuntamiento consideradas dentro del segundo cono de exploración son direcciones de apuntamiento predefinidas que se distribuyen siguiendo una espiral que se centra en la dirección de detección de dicho satélite, dichas direcciones de apuntamiento consideradas se exploran sucesivamente siguiendo dicha espiral partiendo de dicha dirección de detección de dicho satélite.
14. 14. El sistema (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 13, en el que:

    - durante la fase (60) de búsqueda, la dirección teórica del satélite se actualiza entre dos mediciones de potencia sucesivas, en función de una trayectoria teórica de dicho satélite (20), y/o

    - durante la fase (70) de confirmación, la dirección de detección del satélite se actualiza entre dos mediciones de potencia sucesivas, en función de una trayectoria teórica de dicho satélite (20).
15. 15. El sistema (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 14, en el que el primer cono de exploración y el segundo cono de exploración tienen anchos angulares respectivos mayores que el ancho angular de un lóbulo principal de un diagrama de radiación de la antena (30) de medición.