RU2368550C1 - Elevation-time doppler system for detection of emergency object coordinates - Google Patents
Elevation-time doppler system for detection of emergency object coordinates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2368550C1 RU2368550C1 RU2008116515/11A RU2008116515A RU2368550C1 RU 2368550 C1 RU2368550 C1 RU 2368550C1 RU 2008116515/11 A RU2008116515/11 A RU 2008116515/11A RU 2008116515 A RU2008116515 A RU 2008116515A RU 2368550 C1 RU2368550 C1 RU 2368550C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- amplifier
- frequency
- mixer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемая система относится к космической технике и может быть использована на космических аппаратах, находящихся на орбите искусственного спутника Земли, кроме геостационарной, стабилизируемых вращением вдоль вертикальной оси, и наземном пункте управления.The proposed system relates to space technology and can be used on spacecraft in the orbit of an artificial Earth satellite, except for the geostationary one, stabilized by rotation along the vertical axis, and the ground control station.
Известны способ и системы, использующие космические аппараты для определения местоположения аварийных объектов (патенты РФ №№ 2.027.195, 2.040.860, 2.059.423, 2.158.003, 2.174.092, 2.177.437, 2.201.601, 2.206.902, 2.240.950; патенты США №№ 4.161.730, 5.860.842; патенты Германии №№ 4.311.473, 4.322.288; Скубко Р.А. и др. Спутник у штурвала. - Л.: Судостроение, 1989. -168 с. и другие).A known method and system using spacecraft to determine the location of emergency objects (RF patents Nos. 2.027.195, 2.040.860, 2.059.423, 2.158.003, 2.174.092, 2.177.437, 2.201.601, 2.206.902, 2.240.950; US patents Nos. 4.161.730, 5.860.842; German patents Nos. 4.311.473, 4.322.288; Skubko R.A. et al. Sputnik at the helm. - L .: Shipbuilding, 1989. -168 S. and others).
Из известных способов и систем наиболее близкой к предлагаемой системе является система, реализующая «Угломестно-временной доплеровский способ определения координат аварийного объекта» (патент РФ № 2.174.092, В64G 1/10, 1999), которая и выбрана в качестве прототипа.Of the known methods and systems, the closest to the proposed system is a system that implements the "Angular-temporal Doppler method for determining the coordinates of an emergency object" (RF patent No. 2.174.092, B64G 1/10, 1999), which is selected as a prototype.
Известная система позволяет одновременно определить координаты аварийного объекта, сократить время его поиска, увеличить площадь просматриваемой поверхности Земли за счет сканирования приемной диаграммы направленности, увеличить соотношение сигнал/шум в приемной радиолинии за счет использования приемных антенн с узкой диаграммой направленности.The known system allows you to simultaneously determine the coordinates of an emergency object, reduce its search time, increase the area of the Earth’s viewing surface by scanning the receiving radiation pattern, and increase the signal-to-noise ratio in the receiving radio line by using receiving antennas with a narrow radiation pattern.
При этом на аварийном объекте размещается передатчик сигналов, обладающий высокой стабильностью частоты. На борту КА размещается измерительное устройство, имеющее в своем составе высокостабильный эталон частоты, частота которого равна частоте аварийного передатчика или отличается от нее на строго фиксированную величину. Сравнение частоты принимаемых колебаний с частотой эталона позволяет установить величину доплеровского смещения частоты и по нему определить радиальную скорость.At the same time, a signal transmitter with high frequency stability is located at the emergency facility. On board the spacecraft is a measuring device that incorporates a highly stable frequency standard, the frequency of which is equal to the frequency of the emergency transmitter or differs from it by a strictly fixed value. Comparison of the frequency of the received oscillations with the frequency of the reference makes it possible to establish the magnitude of the Doppler frequency shift and determine the radial velocity from it.
Однако потенциальные возможности известной системы используются не в полной мере. Данную систему можно использовать и для управления сбросом информации с космического аппарата на наземный пункт управления и уточнения элементов орбиты космического аппарата.However, the potential capabilities of the known system are not fully utilized. This system can also be used to control the discharge of information from the spacecraft to the ground control point and to clarify the elements of the orbit of the spacecraft.
Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей системы путем управления сбросом информации с КА на наземный пункт управления и уточнения элементов орбиты КА.An object of the invention is to expand the functionality of the system by controlling the discharge of information from the spacecraft to the ground control point and clarifying the elements of the orbit of the spacecraft.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемая угломестно-временная доплеровская система определения координат аварийного объекта, содержащая, в соответствии с ближайшим аналогом, передатчик аварийного объекта и космический аппарат, ось вращения которого отклонена от местной вертикали, состоящий из корпуса, импульсного инфракрасного датчика горизонта, размещенного на одной оси противоположно приемной антенне, механическая ось которой не совпадает с осью вращения космического аппарата, и бортовой аппаратуры, содержащей последовательно подключенные к приемной антенне приемное устройство, второй вход которого соединен с первым выходом задающего генератора, первый измеритель частоты Доплера, второй вход которого соединен с вторым выходом задающего генератора, устройство сравнения, блокинг-генератор, первую схему И, второй вход которой соединен с вторым выходом приемного устройства, вторую схему И, второй вход которой соединен с вторым выходом блокинг-генератора, первый вентиль, второй вход которого через счетчик импульсов соединен с выходом импульсного инфракрасного датчика горизонта и генератора импульсов, схему коммутации, запоминающее устройство, передатчик, второй вход которого соединен с вторым выходом схемы коммутации, и передающая антенна, при этом к третьему выходу задающего генератора последовательно подключены временное устройство и второй вентиль, второй вход которого соединен с вторым выходом второй схемы И, а выход подключен к входу схемы коммутации, отличается от ближнего аналога тем, что она снабжена наземным пунктом управления, состоящим из последовательно включенных генератора высокой частоты, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, первого усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, третьего усилителя мощности, третьего смесителя, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, усилителя третьей промежуточной частоты, удвоителя фазы, первого узкополосного фильтра, делителя фазы на два, второго узкополосного фильтра, фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом усилителя третьей промежуточной частоты, и вычислительного блока, из последовательно подключенных к выходу второго узкополосного фильтра четвертого смесителя, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора высокой частоты, третьего узкополосного фильтра и второго измерителя частоты Доплера, выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока, бортовая аппаратура космического аппарата снабжена усилителем высокой частоты, вторым гетеродином, вторым смесителем, усилителем второй промежуточной частоты и амплитудным детектором, причем передатчик выполнен в виде последовательно подключенных к выходу запоминающего устройства ключа, второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, формирователя модулирующего кода, второй вход которого соединен с вторым выходом схемы коммутации, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и второго усилителя мощности, выход которого соединен с передающей антенной, к выходу приемной антенны последовательно подключены усилитель высокой частоты, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилитель второй промежуточной частоты и амплитудный детектор.The problem is solved in that the proposed elevation-time Doppler system for determining the coordinates of an emergency object, containing, in accordance with the closest analogue, a transmitter of the emergency object and a spacecraft, the axis of rotation of which is deviated from the local vertical, consisting of a housing, a pulsed infrared horizon sensor, located on one axis, opposite the receiving antenna, the mechanical axis of which does not coincide with the axis of rotation of the spacecraft, and on-board equipment containing the receiving device is properly connected to the receiving antenna, the second input of which is connected to the first output of the master oscillator, the first Doppler frequency meter, the second input of which is connected to the second output of the master oscillator, a comparison device, a blocking generator, the first circuit And, the second input of which is connected to the second the output of the receiving device, the second circuit And, the second input of which is connected to the second output of the blocking generator, the first valve, the second input of which is connected through the pulse counter to the output of the pulse infrared an alternating horizon sensor and a pulse generator, a switching circuit, a storage device, a transmitter, the second input of which is connected to the second output of the switching circuit, and a transmitting antenna, while a temporary device and a second valve are connected to the third output of the master oscillator, the second input of which is connected to the second the output of the second circuit And, and the output is connected to the input of the switching circuit, differs from the near analogue in that it is equipped with a ground control point, consisting of series-connected generators a high frequency torus, a first mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, an amplifier of the first intermediate frequency, a first power amplifier, a duplexer, the input-output of which is connected to a transceiver antenna, a third power amplifier, a third mixer, the second input of which is connected to the output of the third a local oscillator, an amplifier of the third intermediate frequency, a phase doubler, a first narrow-band filter, a phase divider into two, a second narrow-band filter, a phase detector, the second input of which is connected to the output of the amplifier of the third intermediate frequency, and the computing unit, from the fourth mixer in series connected to the output of the second narrow-band filter of the fourth mixer, the second input of which is connected to the second output of the high-frequency generator, the third narrow-band filter and the second Doppler frequency meter, the output of which is connected to the second input of the computing unit, the spacecraft’s onboard equipment is equipped with a high-frequency amplifier, a second local oscillator, a second mixer, a second intermediate-frequency amplifier, and an amplitude detector, the transmitter being made in the form of a key sequentially connected to the output of the memory device, the second input of which is connected to the output of the amplitude detector, modulator code generator, the second input of which is connected to the second output of the switching circuit, a phase manipulator, the second input of which is connected to the output of the amplifier the intermediate frequency, and the second power amplifier, the output of which is connected to the transmitting antenna, a high-power amplifier is connected in series to the output of the receiving antenna a frequency eye, a second mixer, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, an amplifier of the second intermediate frequency and an amplitude detector.
Геометрические схемы расположения КА и аварийного объекта представлены на фиг.1 и 2. Структурные схемы бортовой аппаратуры КА и наземного пункта управления представлены на фиг.3. Частотная диаграмма, поясняющая процесс преобразования сигналов по частоте, изображена на фиг.4.The geometric layout of the spacecraft and the emergency object are presented in figures 1 and 2. Structural diagrams of the spacecraft onboard equipment and ground control point are presented in figure 3. A frequency diagram explaining the process of converting signals by frequency is shown in FIG. 4.
Временные диаграммы, поясняющие работу системы, показаны на фиг.6. Зависимость доплеровской частоты от времени изображена на фиг.5.Timing diagrams explaining the operation of the system are shown in Fig.6. The dependence of the Doppler frequency on time is shown in Fig.5.
Аппаратура, размещенная на борту космического аппарата, ось вращения которого отклонена от местной вертикали, содержит корпус 1, инфракрасный датчик 2 горизонта, размещенный на одной оси противоположно приемной антенне 3, механическая ось которой не совпадает с осью вращения космического аппарата, и последовательно подключенные к приемной антенне 3 приемное устройство 5, второй вход которого соединен с первым выходом задающего генератора 19, измеритель 6 частоты Доплера, второй вход которого соединен с вторым выходом задающего генератора 19, заторможенный блокинг-генератор 7, схема И 8, второй вход которой соединен с вторым выходом приемного устройства 5, схема И 9, второй вход которой соединен с выходом блокинг-генератора 7, первый вентиль 10, второй вход которого через счетчик 13 импульсов соединен с выходом датчика 2 горизонта и генератора 12 импульсов, схема 14 коммутации, магнитное запоминающее устройство 15, ключ 33, формирователь 34 модулирующего кода, второй вход которого соединен с вторым выходом схемы 14 коммутации, фазовый манипулятор 35, второй вход которого соединен с выходом усилителя 31 второй промежуточной частоты, второй усилитель 36 мощности и передающая антенна 17, к третьему выходу задающего генератора 19 последовательно подключены временное устройство 18 и второй вентиль 11, второй вход которого соединен со вторым выходом схемы И 9, а выход подключен к второму входу схемы 14 коммутации, к выходу приемной антенны 3 последовательно подключены усилитель 28 высокой частоты, второй смеситель 30, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 29, усилитель 31 второй промежуточной частоты и амплитудный детектор 32, выход которого соединен с вторым входом ключа 33. Ключ 33, формирователь 34 модулирующего кода, фазовый манипулятор 35 и второй усилитель 36 мощности образуют передатчик 16.The equipment located on board the spacecraft, the axis of rotation of which is deviated from the local vertical, contains a
Аппаратура, размещенная на наземном пункте управления, содержит последовательно включенные генератор 21 высокой частоты, первый смеситель 23, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 22, усилитель 24 первой промежуточной частоты, первый усилитель 25 мощности, дуплексер 26, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 27, третий усилитель 37 мощности, третий смеситель 39, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 38, усилитель 40 третьей промежуточной частоты, удвоитель 41 фазы, первый узкополосный фильтр 42, делитель 43 фазы на два, второй узкополосный фильтр 44, фазовый детектор 45, второй вход которого соединен с выходом усилителя 40 третьей промежуточной частоты, и вычислительный блок 49, последовательно подключенные к выходу второго узкополосного фильтра 44 четвертый смеситель 46, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора 21 высокой частоты, третий узкополосный фильтр 47 и второй измеритель 48 частоты Доплера, выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока 49.The equipment located at the ground control point contains a high-frequency generator 21 connected in series, a first mixer 23, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator 22, an amplifier 24 of the first intermediate frequency, a first power amplifier 25, a duplexer 26, the input-output of which is connected to transceiver antenna 27, third power amplifier 37, third mixer 39, the second input of which is connected to the output of the third local oscillator 38, amplifier 40 of the third intermediate frequency, phase doubler 41, first narrow-band filter p 42, a
Предлагаемая система работает следующим образом.The proposed system works as follows.
Поступательное движение КА, ось вращения которого отклонена от местной вертикали, обеспечивает перемещение линии сканирования диаграммы направленности приемной антенны 3 и последовательный просмотр полосы на поверхности Земли вдоль орбиты КА. Частота вращения КА выбирается из условия просмотра поверхности Земли без пропуска. Выбирается такая приемная антенна, чтобы ось диаграммы направленности совпадала с механической осью антенны. Для устранения неоднозначности механическая ось приемной антенны 3 КА сдвигается относительно оси вращения на угол β, равный ширине диаграммы направленности приемной антенны 3.The translational motion of the spacecraft, the axis of rotation of which is deviated from the local vertical, ensures the movement of the scanning line of the radiation pattern of the receiving
В исходном состоянии до попадания сигнала с передатчика 20 аварийного объекта в диаграмму направленности приемной антенны 3 на выходе приемного устройства 5 сигнал отсутствует. На выходе схемы И 8 - нуль. Схема совпадения И 9 закрыта, на ее выходах также нуль. Импульсный инфракрасный датчик 2 горизонта в момент пересечения трассы КА вырабатывает импульс, который обнуляет счетчик 13 импульсов. С выхода генератора 12 импульсов импульсы поступают на счетчик 13. Вентили 10, 11 закрыты.In the initial state, before the signal from the
При появлении сигнала с передатчика 20 аварийного объекта в полосе земной поверхности, просматриваемой диаграммой направленности приемной антенны 3, появляется сигнал на выходе приемного устройства 5. На выходе схемы И 8 - единица.When a signal appears from the
При достижении значения частоты Доплера на выходе измерителя 6, равного нулю, открывается устройство 4 сравнения и запускается заторможенный блокинг-генератор 7, на выходах схем И 9 появляется единица. Вентили 10, 11 открываются. В этом случае механическая ось приемной антенны 3 находится в точке траверза. В этот момент измеряется значение угла α между осью датчика 2 горизонта и положением механической оси приемной антенны 3. Измерения привязываются к бортовому временному устройств 18 и записываются в магнитное запоминающее устройство 15 через схему 14 коммутации в виде количества импульсов, находящихся в счетчике 13.When the value of the Doppler frequency is reached at the output of the
Координата подспутниковой точки в момент измерений вычисляется. Измерения проводятся не менее двух раз. По координатам двух подспутниковых точек и двум измеренным углам α1 и α2 между механической осью приемной антенны 3 КА и осью датчика 2 горизонта определяется местоположение аварийного объекта.The coordinate of the sub-satellite point at the time of measurement is calculated. Measurements are taken at least two times. The coordinates of two sub-satellite points and two measured angles α 1 and α 2 between the mechanical axis of the
При срабатывании импульсного датчика 2 горизонта система возвращается в исходное состояние.When triggered by a
При появлении КА в зоне приема на наземном пункте управления включается генератор 21 высокой частоты, который формирует высокочастотное колебание (фиг.6, а)When the spacecraft appears in the reception area at the ground control point, a high-frequency generator 21 is turned on, which generates a high-frequency oscillation (Fig. 6, a)
где Uс, ωс, φс, Tс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность колебания.where U s , ω s , φ s , T s - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of the oscillation.
Это колебание поступает на первый вход первого смесителя 23, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 22This oscillation is fed to the first input of the first mixer 23, the second input of which is supplied with the voltage of the first local oscillator 22
На выходе смесителя 23 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 24 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частотыAt 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
где Where
K1 - коэффициент передачи смесителя;K 1 - gear ratio of the mixer;
ωпр1=ωс+ωг1=ω1 - первая промежуточная (суммарная) частота;ω pr1 = ω s + ω g1 = ω 1 - the first intermediate (total) frequency;
φпр1=φс+φг1,φ pr1 = φ s + φ g1 ,
которое после усиления в усилителе 25 мощности через дуплексер 26 поступает в приемопередающую антенну 27, излучается в эфир на частоте ω1=ωпр1, улавливается приемной антенной 3 КА и через усилитель 28 высокой частоты поступает на первый вход второго смесителя 30, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 29which after amplification in the power amplifier 25 through the duplexer 26 enters the transceiver antenna 27, is broadcast on the frequency ω 1 = ω CR1 , is captured by the
На выходе смесителя 30 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 31 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты (фиг.6, б)At the output of the
где Where
ωпр2=ωпр1-ωг2=ω2 - вторая промежуточная (разностная) частота; np2 ω = ω z2 -ω pr1 = ω 2 - second intermediate (difference) frequency;
φпр2=φпр1-φг2, WP2 cp = φ pr1 -φ r2,
которое поступает на вход амплитудного детектора 32 и на первый вход фазового манипулятора 35. Амплитудный детектор 32 выделяет огибающую напряжения Uпр2(t), которая поступает на управляющий вход ключа 33 и открывает его. В исходном состоянии ключ 33 всегда закрыт. При этом информация о значении углов α1, α2 и времени измерения, записанная в магнитное запоминающее устройство 15, через открытый ключ 33 поступает на вход формирователя 34, где формируется модулирующий код M(t) (фиг.6, в).which is fed to the input of the amplitude detector 32 and to the first input of the phase manipulator 35. The amplitude detector 32 selects the voltage envelope U pr2 (t), which is fed to the control input of the key 33 and opens it. In the initial state, the key 33 is always closed. In this case, information about the value of the angles α 1 , α 2 and the measurement time recorded in the magnetic memory 15, through the public key 33 is fed to the input of the shaper 34, where the modulating code M (t) is generated (Fig.6, c).
Этот код подается на второй вход фазового манипулятора 35, на выходе которого образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) (фиг.6, г)This code is fed to the second input of the phase manipulator 35, the output of which forms a complex signal with phase manipulation (PSK) (Fig.6, g)
где φk(t)={0,π}- манипулированная составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг.6, в), причем φk(t)=const при kτэ<t<(k+1)τэ и может изменяться скачком при t=kτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2,...,N);where φ k (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M (t) (Fig.6c), and φ k (t) = const for kτ e < t <(k + 1) τ e and can change abruptly at t = kτ e , i.e. at the boundaries between elementary premises (k = 1, 2, ..., N);
τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сложный сигнал длительностью Тс (Тс=Nτэ). Данный сигнал усиливается по мощности в усилителе 36 мощности и излучается передающей антенной 17 в эфир на частоте ω2=ωпр2±Ωд, улавливается приемопередающей антенной 27 и через дуплексер 26 и усилитель 37 мощности поступает на первый вход третьего смесителя 39τ e , N - the duration and number of chips that make up a complex signal of duration T s (T s = Nτ e ). This signal is amplified by power in the power amplifier 36 and radiated by the transmitting antenna 17 at a frequency ω 2 = ω pr2 ± Ω d , is captured by the transceiver antenna 27, and through the duplexer 26 and the power amplifier 37 is supplied to the first input of the third mixer 39
где Ωд - доплеровское смещение частоты;where Ω d - Doppler frequency shift;
знак «плюс» соответствует сближению приемника и передатчика, «минус» - удаление, т.е. знак определяет направление вектора радиальной скорости.the plus sign corresponds to the approximation of the receiver and the transmitter, the minus sign deletes, i.e. the sign determines the direction of the radial velocity vector.
На второй вход третьего смесителя 39 подается напряжение третьего гетеродина 38The second input of the third mixer 39 is supplied with the voltage of the third local oscillator 38
На выходе смесителя 39 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 40 выделяется напряжение третьей промежуточной (разностной) частоты (фиг.6, д)The output of the mixer 39 is formed voltage Raman frequencies. The amplifier 40 is allocated the voltage of the third intermediate (differential) frequency (Fig.6, d)
где Where
ωпр3=ωг3-ωпр2=ωс - третья промежуточная (разностная) частота; PR3 ω = ω -ω z3 np2 = ω s - third intermediate (difference) frequency;
φпр3=φг3-φпр2=φс PR3 cp = φ r3 -φ = φ with WP2
Это напряжение представляет собой сложный ФМн-сигнал на третьей промежуточной частоте ωпр3 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 45 и на вход удвоителя 41 фазы.This voltage is a complex QPSK signal at the third intermediate frequency ω pr3 and is supplied to the first (information) input of the phase detector 45 and to the input of the phase doubler 41.
На выходе удвоителя 41 фазы образуется гармоническое напряжение (фиг.6, е)At the output of the phase doubler 41, a harmonic voltage is generated (Fig.6, e)
где Where
K2 - коэффициент передачи перемножителя (в качестве удвоителя 41K 2 - transfer coefficient of the multiplier (as a doubler 41
фазы используется перемножитель, на два входа которого подается одно и то же напряжение uпр3(t)),phase, a multiplier is used, at the two inputs of which the same voltage is applied u pr3 (t)),
в котором фазовая манипуляция уже отсутствует, так как 2φk(t)={0,2π}.in which phase manipulation is already absent, since 2φ k (t) = {0.2π}.
Ширина спектра Δfc сложного ФМн-сигнала определяется длительностью τэ его элементарных посылок (Δfc=1/τэ). Тогда как ширина спектра Δf2 его второй гармоники определяется длительностью сигнала Тс (Δf2=1/Тс). Следовательно, при умножении фазы на два широкополосного ФМн-сигнала его спектр сворачивается в N раз (Δfс/Δf2=N).The spectrum width Δf c of the complex QPSK signal is determined by the duration τ e of its elementary premises (Δf c = 1 / τ e ). Whereas the width of the spectrum Δf 2 of its second harmonic is determined by the signal duration T s (Δf 2 = 1 / T s ). Therefore, when the phase is multiplied by two broadband QPSK signals, its spectrum collapses N times (Δf s / Δf 2 = N).
Гармоническое напряжение u3(t) выделяется узкополосным фильтром 42 и поступает на вход делителя 43 фазы на два, на выходе которого образуется гармоническое напряжение (фиг.6, ж)The harmonic voltage u 3 (t) is allocated by a narrow-band filter 42 and is fed to the input of a
Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 44 и поступает на первый вход четвертого смесителя 46 и на второй (опорный) вход фазового детектора 45. На выходе последнего образуется низкочастотное напряжение (фиг.6, з)This voltage is allocated by a narrow-band filter 44 and is supplied to the first input of the fourth mixer 46 and to the second (reference) input of the phase detector 45. At the output of the latter, a low-frequency voltage is generated (Fig.6, h)
где Where
К3 - коэффициент передачи фазового детектора,K 3 - the transfer coefficient of the phase detector,
пропорциональное модулирующему коду M(t) (фиг.6, в). Это напряжение поступает на первый вход вычислительного блока 49.proportional to the modulating code M (t) (Fig.6, c). This voltage is supplied to the first input of the computing unit 49.
На второй вход смесителя 46 подается высокочастотное колебание uc(t) с второго выхода генератора 21. На выходе смесителя 46 образуется низкочастотное напряжениеAt the second input of the mixer 46, a high-frequency oscillation u c (t) is supplied from the second output of the generator 21. A low-frequency voltage is generated at the output of the mixer 46
где Where
которое пропорционально доплеровскому смещению частоты, выделяется узкополосным фильтром 47 и подается на вход измерителя 48 частоты Доплера. Измеряемое значение частоты Доплера поступает на второй вход вычислительного блока 49.which is proportional to the Doppler frequency shift, is allocated by a narrow-band filter 47 and fed to the input of the Doppler frequency meter 48. The measured value of the Doppler frequency is fed to the second input of the computing unit 49.
В вычислительном блоке 49 по координатам двух подспутниковых точек и двух измеренных углов α1 и α2 однозначно определяется местоположение аварийного объекта.In the computing unit 49, the coordinates of two sub-satellite points and two measured angles α 1 and α 2 uniquely determine the location of the emergency object.
В вычислительном блоке 49 рассчитываются также элементы орбиты КА. Доплеровская частота определяется на основании соотношенияIn the computing unit 49, spacecraft orbit elements are also calculated. Doppler frequency is determined based on the ratio
где Where
λс - рабочая длина волны;λ s is the working wavelength;
r - текущее расстояние между КА и наземным пунктом управления.r is the current distance between the spacecraft and the ground control point.
Если вести отсчет времени от момента прохода КА точки траверза, то текущее расстояние равно (фиг.5)If you count the time from the moment of the spacecraft passage of the traverse point, then the current distance is (Fig. 5)
где r0 - кратчайшее расстояние между КА и наземным пунктом управления;where r 0 is the shortest distance between the spacecraft and the ground control point;
V - скорость движения КА по орбите.V is the speed of the spacecraft in orbit.
Подстановка (2) в (1) даетSubstituting (2) in (1) gives
Зависимость доплеровской частоты от времени, рассчитанная по формулу (3) при условии, что V=7,9 км/с, r0=500 км и λс=3 м, приведена на фиг.5(а, б)The dependence of the Doppler frequency on time, calculated by the formula (3) under the condition that V = 7.9 km / s, r 0 = 500 km and λ s = 3 m, is shown in Fig. 5 (a, b)
Как видно, эта зависимость представляет собой монотонно убывающую функцию времени, причем при неограниченном возрастании абсолютного значения t обе ветви этой кривой стремятся к одинаковому, но разному по знаку пределу.As can be seen, this dependence is a monotonically decreasing function of time, and with an unlimited increase in the absolute value of t, both branches of this curve tend to the same, but different in sign, limit.
На линейном участке вблизи точки перегиба и тогда (фиг.5)In a linear section near the inflection point and then (figure 5)
Дифференцируя (4) по времени, можно найти выражение для производной от доплеровской частотыDifferentiating (4) with respect to time, we can find the expression for the derivative of the Doppler frequency
Из последнего выражения следует, что зная скорость V и длину волны λс, а также измерив производную F'д, можно найти кратчайшее расстояниеFrom the last expression it follows that knowing the velocity V and the wavelength λ s , as well as measuring the derivative F ' d , we can find the shortest distance
Указанные вычисления осуществляются в вычислительном блоке 49. Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает управление сбросом информации с космического аппарата на наземный пункт управления и уточнение элементов орбиты космического аппарата. При этом используется запросный метод измерения радиальной скорости КА, особенностью которого является необходимость развязки запросного и ответного сигналов, которая достигается разносом их по частоте.These calculations are carried out in computing unit 49. Thus, the proposed system, in comparison with the prototype and other technical solutions of a similar purpose, provides control of the dumping of information from the spacecraft to the ground control point and refinement of the orbit elements of the spacecraft. In this case, the interrogation method for measuring the radial velocity of the spacecraft is used, a feature of which is the need for decoupling the interrogation and response signals, which is achieved by spacing them in frequency.
Поскольку при запросном методе измерения радиальной скорости опорные колебания смесителей приемника и сигнал передатчика формируются общим генератором 21 высокой частоты, то на точности измерения существенно сказывается лишь уход частоты этого генератора за время распространения сигнала до КА и обратно. Высокая кратковременная стабильность частоты генератора 21 обеспечивается проще, чем высокая долговременная стабильность эталонных генераторов в беззапросных системах. Поэтому в запросных системах такая же точность измерения, как и в беззапросных, может быть получена при использовании более простых (кварцевых) генераторов. Тем самым функциональные возможности системы расширены.Since with the interrogation method for measuring radial velocity, the reference oscillations of the receiver mixers and the transmitter signal are generated by a high-frequency common oscillator 21, only the frequency drift of this generator during propagation of the signal to the spacecraft and vice versa significantly affects the measurement accuracy. The high short-term stability of the frequency of the generator 21 is provided easier than the high long-term stability of the reference generators in non-demanding systems. Therefore, in query systems, the same measurement accuracy as in non-query systems can be obtained using simpler (quartz) oscillators. Thus, the functionality of the system is expanded.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008116515/11A RU2368550C1 (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | Elevation-time doppler system for detection of emergency object coordinates |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008116515/11A RU2368550C1 (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | Elevation-time doppler system for detection of emergency object coordinates |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2368550C1 true RU2368550C1 (en) | 2009-09-27 |
Family
ID=41169512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008116515/11A RU2368550C1 (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | Elevation-time doppler system for detection of emergency object coordinates |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2368550C1 (en) |
-
2008
- 2008-04-21 RU RU2008116515/11A patent/RU2368550C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kofman et al. | The Comet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission (CONSERT): A short description of the instrument and of the commissioning stages | |
US20120050103A1 (en) | Synthetic aperture device for receiving signals of a system comprising a carrier and means for determining its trajectory | |
US5495248A (en) | Stabilizing method of synthetic aperture radar and position determining method thereof | |
JPH0325752B2 (en) | ||
Cherniakov et al. | Space-surface bistatic synthetic aperture radar with global navigation satellite system transmitter of opportunity-experimental results | |
RU2526850C2 (en) | Method of obtaining radar image of portion of earth's surface and synthetic aperture radar station (versions) | |
Zhang et al. | An innovative push-to-talk (PTT) synchronization scheme for distributed SAR | |
Liang et al. | Phase synchronization techniques for bistatic and multistatic synthetic aperture radar: Accounting for frequency offset | |
RU2518174C2 (en) | Query-based method of measuring radial velocity and position of glonass global navigation system satellite and system for realising said method | |
FI91809C (en) | Method and apparatus for measuring the speed of a moving object using the Doppler offset of electromagnetic radiation | |
Scannapieco et al. | Compact millimeter wave FMCW InSAR for UAS indoor navigation | |
RU2302645C1 (en) | Elevation-time doppler method for determining coordinates of emergency object | |
RU2368550C1 (en) | Elevation-time doppler system for detection of emergency object coordinates | |
US10148352B1 (en) | Continuous carrier optical phase optometric measurement over coherent optical communication link | |
RU2389040C1 (en) | Query method of measuring radial velocity and system for realising said method | |
RU2427853C1 (en) | Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method | |
US20230061894A1 (en) | Radio system with multiple antenna arrays and adaptive waveforms | |
RU2243592C1 (en) | System for remote control of building materials transportation | |
RU2328416C1 (en) | Elevation doppler system for emergency object positioning | |
RU2267137C1 (en) | Monopulse radar station | |
RU2313477C1 (en) | Determination of coordinates of emergency object by elevation angle and time doppler method | |
RU2699451C1 (en) | Remote monitoring system for transportation of high-technology building modules | |
RU2619200C1 (en) | System of remote control for transportating high-tech construction modules | |
RU2613865C2 (en) | Clock synchronisation method and device therefor | |
RU2386159C2 (en) | Clock synchronisation system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100422 |