RU2477836C1 - Method for ephemeral provisioning of process for controlling global navigation satellite system spacecraft - Google Patents

Method for ephemeral provisioning of process for controlling global navigation satellite system spacecraft Download PDF

Info

Publication number
RU2477836C1
RU2477836C1 RU2011149036/28A RU2011149036A RU2477836C1 RU 2477836 C1 RU2477836 C1 RU 2477836C1 RU 2011149036/28 A RU2011149036/28 A RU 2011149036/28A RU 2011149036 A RU2011149036 A RU 2011149036A RU 2477836 C1 RU2477836 C1 RU 2477836C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spacecraft
orbit
parameters
gnss
low
Prior art date
Application number
RU2011149036/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Васильевич Стрельников
Original Assignee
Сергей Васильевич Стрельников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Васильевич Стрельников filed Critical Сергей Васильевич Стрельников
Priority to RU2011149036/28A priority Critical patent/RU2477836C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2477836C1 publication Critical patent/RU2477836C1/en

Links

Landscapes

  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention can be used for ephemeral provisioning of a process for controlling global navigation satellite system (GNSS) spacecraft. A low-orbiting spacecraft fitted with apparatus for synchronising the on-board time scale with the system time scale, apparatus for determining orbit parameters from ground-based radio beacons and consumer navigation equipment is taken to an orbit. During orbit flight thereof, the on-board time scale is synchronised with the system time scale of the GNSS; orbit parameters are determined from radio beacon signals; a GNSS spacecraft navigation message signal is received; Doppler frequency shift of the message signal is measured. Orbit parameters of the low-orbiting spacecraft and the measured values of the Doppler frequency shift of the message signal on-board the low-orbiting spacecraft are used to determine the orbit of navigation GNSS spacecraft and then transmitted for reception thereof at the GNSS spacecraft.
EFFECT: high measurement accuracy.
1 dwg

Description

Изобретение относится к космической навигации и может использоваться для расчета эфемерид космических аппаратов (КА) глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС).The invention relates to space navigation and can be used to calculate the ephemeris of spacecraft (SC) of the global navigation satellite system (GNSS).

Уровень техники.The level of technology.

Известен способ эфемеридного обеспечения процесса управления КА ГНСС, при котором параметры орбит и эфемериды каждого КА определяют с помощью разветвленной сети наземных контрольных измерительных станций [1, с.16-17]. Под эфемеридным обеспечением понимают определение и прогноз параметров движения всех КА ГНСС с целью последующей передачи этой информации космическими аппаратами в навигационном сообщении потребителям [1, с.15]. Параметры движения КА ГНСС, передаваемые в навигационном сообщении, называют эфемеридной информацией [1, с.14].A known method of ephemeris support the control process of the GNSS spacecraft, in which the parameters of the orbits and ephemeris of each spacecraft is determined using an extensive network of ground-based monitoring measuring stations [1, p.16-17]. Under ephemeris support is understood the definition and prediction of the motion parameters of all GNSS spacecraft with the aim of subsequent transmission of this information by spacecraft in a navigation message to consumers [1, p.15]. The motion parameters of the GNSS spacecraft transmitted in the navigation message are called ephemeris information [1, p.14].

Сеть наземных станций не обеспечивает постоянное взаимодействие КА ГНСС с наземным комплексом управления ГНСС, поэтому обновление (уточнение) эфемеридной информации на борту КА ГНСС выполняют периодически. Так, в ГНСС ГЛОНАСС используется технология эфемеридного обеспечения, при которой обновление эфемеридной информации осуществляют один или два раза в сутки, а продолжительность прогнозируемого интервала полета составляет около двух витков, т.е. около одних суток [1, с.303]. Исходной информацией для расчета эфемеридной информации служат значения текущих навигационных параметров движения КА, измеренные наземными контрольными станциями и переданные в координационно-вычислительный центр управления ГНСС, в котором осуществляют определение орбит и расчет эфемеридной информации. При этом для высокоточных расчетов эфемеридной информации ежесуточно осуществляют 10…12 сеансов измерений по каждому КА ГНСС [1, с.302].The network of ground stations does not provide constant interaction of the GNSS spacecraft with the ground-based GNSS control complex, therefore updating (clarification) of the ephemeris information on board the GNSS spacecraft is carried out periodically. So, in GNSS GLONASS, the technology of ephemeris support is used, in which the ephemeris information is updated once or twice a day, and the duration of the forecasted flight interval is about two turns, i.e. about one day [1, p.303]. The initial information for calculating the ephemeris information is the values of the current navigation parameters of the spacecraft motion, measured by ground control stations and transferred to the GNSS coordination and computing center, in which the orbits are determined and the ephemeris information is calculated. Moreover, for high-precision calculations of ephemeris information, 10 ... 12 measurement sessions are performed daily for each GNSS spacecraft [1, p.302].

Недостатками описанного способа являются:The disadvantages of the described method are:

- большое количество ежесуточных измерений текущих навигационных параметров, выполняемых наземными контрольными измерительными станциями и необходимых для расчета эфемеридной информации с требуемой точностью (для 24 КА ГНСС требуется проведение около 240 сеансов измерений текущих навигационных параметров);- a large number of daily measurements of current navigation parameters performed by ground-based monitoring measuring stations and necessary to calculate ephemeris information with the required accuracy (for 24 GNSS spacecraft, about 240 measurement sessions of current navigation parameters are required);

- появление погрешности эфемерид КА ГНСС, возникающей вследствие отличия прогнозируемого физического состояния космической среды от действительного состояния на интервале прогнозирования движения КА и расчета эфемерид, в связи с тем, что продолжительность интервала прогноза эфемерид составляет около одних суток [1, с.303].- the appearance of an error in the GNSS spacecraft ephemeris arising due to the difference in the predicted physical state of the space environment from the actual state in the interval of spacecraft prediction and calculation of ephemeris, due to the fact that the duration of the ephemeris forecast interval is about one day [1, p.303].

Известен способ эфемеридного обеспечения, позволяющий повысить точность эфемерид, при котором для измерения параметров взаимного движения КА ГНСС, определения (уточнения) параметров их орбит применяется бортовая аппаратура межспутниковых измерений (БАМИ) [1, с.448-458], предназначенная для решения следующих задач: измерения параметров взаимного движения КА ГНСС; передачи эфемерид и частотно-временных поправок в сети КА ГНСС. Измерение параметров взаимного движения осуществляется путем измерения псевдодальностей и псевдоскоростей движения одних КА ГНСС относительно других. Способ позволяет снизить погрешность эфемерид за счет частого уточнения параметров орбит с помощью БАМИ и последующего расчета эфемерид бортовым комплексом управления каждого КА ГНСС.The known method of ephemeris support, which allows to increase the accuracy of the ephemeris, in which on-board equipment for inter-satellite measurements (BAMI) is used to measure the parameters of the mutual motion of the GNSS spacecraft, determine (refine) the parameters of their orbits [1, p. 48-458], designed to solve the following problems : measurement of parameters of mutual motion of the GNSS spacecraft transmitting ephemeris and time-frequency corrections to the GNSS spacecraft network. The parameters of mutual motion are measured by measuring the pseudorange and pseudo velocity of some GNSS spacecraft relative to others. The method allows to reduce the error of the ephemeris due to the frequent refinement of the parameters of the orbits using BAMI and the subsequent calculation of the ephemeris by the onboard control system of each GNSS spacecraft.

Способ обеспечивает определение параметров взаимного положения КА орбитальной группировки ГНСС. Однако для высокоточных навигационных определений потребителей навигационной информации ГНСС необходимо определить параметры орбит КА в системе координат, связанной с вращающейся Землей, иначе говоря, выполнить привязку параметров орбитальной группировки ГНСС к системе координат потребителя навигационной информации. Привязка достигается определением орбиты одного или нескольких КА с помощью наземных контрольных измерительных станций. После передачи на борт некоторого КА эфемеридной информации, рассчитанной по измерениям наземных станций, способ позволяет уточнить параметры орбит и эфемериды всех КА орбитальной группировки ГНСС относительно этого КА. Такой КА по существу может рассматриваться как КА-эталон, относительно которого непосредственно осуществляют уточнение орбит КА ГНСС. Для обеспечения непрерывного поддержания высокой точности эфемерид КА ГНСС относительно систем координат, связанных с Землей, необходимо поддерживать высокую точность эфемерид одного или нескольких КА-эталонов, что диктует необходимость проведения измерений текущих навигационных параметров их орбит с помощью наземных контрольных измерительных станций.The method provides the determination of the parameters of the mutual position of the spacecraft of the GNSS orbital group. However, for high-precision navigation definitions of GNSS navigation information consumers, it is necessary to determine the parameters of the spacecraft orbits in the coordinate system associated with the rotating Earth, in other words, to bind the parameters of the GNSS orbital constellation to the coordinate system of the navigation information consumer. Binding is achieved by determining the orbit of one or more spacecraft using ground control measuring stations. After transferring on board some spacecraft of ephemeris information calculated from measurements of ground stations, the method allows you to refine the parameters of the orbits and ephemeris of all the spacecraft of the GNSS orbital group relative to this spacecraft. Such a spacecraft can essentially be considered as a spacecraft reference, with respect to which the GNSS spacecraft orbits are directly refined. To ensure the continuous maintenance of high accuracy of the GNSS spacecraft ephemeris relative to the Earth-related coordinate systems, it is necessary to maintain the high accuracy of the ephemeris of one or several spacecraft standards, which necessitates the measurement of the current navigation parameters of their orbits using ground control measuring stations.

Недостатками способа являются:The disadvantages of the method are:

- затраты энергоресурсов КА ГНСС при проведении межспутниковых измерений;- the energy costs of the GNSS spacecraft during inter-satellite measurements;

- необходимость проведения измерений текущих навигационных параметров движения КА ГНСС с помощью разветвленной сети наземных контрольных измерительных станций.- the need for measurements of the current navigation parameters of the GNSS spacecraft using an extensive network of ground-based monitoring measuring stations.

Необходимость измерений наземных станций ведет к затратам ресурсов, во-первых, непосредственно для проведения наземным комплексом измерений текущих навигационных параметров, расчета эфемерид и передачи их на борт КА, во-вторых, для поддержания разветвленной сети измерительных станций наземного комплекса в работоспособном состоянии. Так как измерительные станции являются дорогостоящими техническими системами, затраты ресурсов являются значительными. Кроме того, не все КА орбитальной группировки ГНСС могут быть видимы одновременно одним КА-эталоном. Так, при обзоре с любого КА орбитальной группировки ГНСС часть из них закрыта Землей, поэтому рассчитать эфемериды всех КА орбитальной группировки ГНСС непосредственно относительно одного КА-эталона невозможно. Это вызывает:The need to measure ground stations leads to resource costs, firstly, directly for the ground complex to measure current navigation parameters, calculate the ephemeris and transfer them onboard the spacecraft, and secondly, to maintain an extensive network of ground station measuring stations in an operational state. Since measuring stations are expensive technical systems, the cost of resources is significant. In addition, not all spacecraft of the GNSS orbital group can be visible simultaneously by one spacecraft-standard. So, when surveying from any spacecraft of the GNSS orbital group, some of them are covered by the Earth, therefore it is impossible to calculate the ephemeris of all the spacecraft of the GNSS orbital group directly with respect to one spacecraft-standard. It causes:

- или необходимость уточнения эфемерид тех КА ГНСС, которые невидимы КА-эталоном, путем межспутниковых измерений относительно других КА, эфемериды которых рассчитаны непосредственно относительно КА-эталона, что приводит к накоплению погрешности расчета эфемерид при межспутниковых измерениях;- or the need to clarify the ephemeris of those GNSS satellites that are invisible to the CA standard by inter-satellite measurements relative to other spacecraft whose ephemeris are calculated directly relative to the CA standard, which leads to the accumulation of the error in the calculation of ephemeris during inter-satellite measurements;

- или необходимость использования нескольких КА-эталонов, что приводит к увеличению затрат ресурсов наземного комплекса управления ГНСС для расчета эфемерид нескольких КА-эталонов.- or the need to use several spacecraft standards, which leads to an increase in the cost of resources of the GNSS ground-based control complex for calculating the ephemeris of several spacecraft-standards.

Известен способ-прототип эфемеридного обеспечения процесса управления КА ГНСС, в котором осуществляют синхронизацию бортовой шкалы времени каждого КА с системной шкалой времени, измеряют псевдодальности и псевдоскорости движения КА с помощью бортовой аппаратуры межспутниковых измерений, при котором на орбиту с прямым или обратным наклонением выводят низкоорбитальный космический аппарат, на котором размещают аппаратуру синхронизации бортовой шкалы времени с системной шкалой времени ГНСС, аппаратуру измерения текущих навигационных параметров движения по сигналам эфирного телевидения наземных стационарных телевизионных радиостанций и определения по ним параметров орбиты низкоорбитального космического аппарата, бортовую аппаратуру межспутниковых измерений, при орбитальном полете синхронизируют бортовую шкалу времени низкоорбитального космического аппарата с системной шкалой времени ГНСС, определяют параметры орбиты низкоорбитального космического аппарата по сигналам телевизионных радиостанций, проводят межспутниковые измерения параметров движения космических аппаратов навигационной системы относительно низкоорбитального космического аппарата, на борту низкоорбитального космического аппарата формируют навигационное сообщение, содержащее параметры его орбиты, измеренные по телевизионным сигналам, которое транслируют и принимают на борту космических аппаратов навигационной системы, в бортовых комплексах управления КА ГНСС определяют параметры их орбит и эфемериды по межспутниковым измерениям и параметрам орбиты низкоорбитального космического аппарата.A known prototype method of the ephemeris support of the GNSS spacecraft control process, in which the spacecraft timeline of each spacecraft is synchronized with the system timeline, pseudorange and spacecraft pseudo-velocities are measured using the onboard inter-satellite measurement equipment, in which the low-orbit spacecraft is put into orbit with forward or reverse inclination the apparatus on which the equipment for synchronizing the on-board time scale with the GNSS system time scale, the measuring equipment for current navigation parameters of motion of terrestrial stationary television radio stations on the basis of terrestrial television signals and determining from them the parameters of the orbit of the low-orbit spacecraft, the on-board equipment for inter-satellite measurements, during orbital flight, the on-board time scale of the low-orbit spacecraft is synchronized with the GNSS system time scale, the orbits of the low-orbit television spacecraft are determined from the signals radio stations, conduct inter-satellite measurements of space motion parameters of the navigation system of a relatively low-orbit spacecraft, a navigation message is formed on board the low-orbit spacecraft containing its orbit parameters measured by television signals, which are transmitted and received on board the spacecraft of the navigation system, and their orbits and parameters are determined onboard GNSS spacecraft control systems ephemeris according to inter-satellite measurements and orbital parameters of a low-orbit spacecraft.

В способе-прототипе определение орбиты низкоорбитального КА осуществляют по измерениям параметров сигнала некоторых наземных радиостанций, которые названы в дальнейшем наземными радиомаяками.In the prototype method, the orbit of a low-orbit spacecraft is determined by measuring the signal parameters of some terrestrial radio stations, which are hereinafter referred to as terrestrial beacons.

Недостатком способа-прототипа является необходимость проведения межспутниковых измерений между КА ГНСС и низкоорбитальным КА для определения параметров орбит КА ГНСС. Это приводит, во-первых, к необходимости установки на низкоорбитальный КА бортовой аппаратуры межспутниковых измерений, во-вторых, к затратам энергоресурсов КА ГНСС на проведение межспутниковых измерений.The disadvantage of the prototype method is the need for inter-satellite measurements between GNSS spacecraft and low-orbit spacecraft to determine the parameters of the GNSS spacecraft orbits. This leads, firstly, to the necessity of installing on-board equipment of inter-satellite measurements on low-orbit spacecraft, and secondly, to the cost of GNSS spacecraft energy resources for carrying out inter-satellite measurements.

Раскрытие изобретение.Disclosure of the invention.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в обеспечении высокой точности эфемерид КА ГНСС за счет частого уточнения параметров орбит КА ГНСС без проведения межспутниковых измерений и измерений текущих навигационных параметров КА ГНСС наземными измерительными станциями.The problem to which the claimed invention is directed, is to ensure high accuracy of the GNSS spacecraft ephemeris due to the frequent refinement of the GNSS spacecraft orbits without inter-satellite measurements and measurements of the current GNSS spacecraft navigation parameters by ground-based measuring stations.

Основной технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в непрерывном поддержании высокой точности эфемерид космических аппаратов навигационной системы за счет непрерывного уточнения параметров их орбит по измеренным значениям параметров сигнала навигационного сообщения.The main technical result achieved by the claimed invention is to continuously maintain high accuracy of the ephemeris of the spacecraft of the navigation system by continuously updating the parameters of their orbits from the measured values of the signal parameters of the navigation message.

Сущность изобретения состоит в том, что для эфемеридного обеспечения процесса управления космическими аппаратами глобальной навигационной спутниковой системы осуществляют синхронизацию бортовой шкалы времени каждого космического аппарата с системной шкалой времени, в бортовых комплексах управления космических аппаратов навигационной системы рассчитывают эфемериды по параметрам их орбиты, на орбиту с прямым или обратным наклонением выводят низкоорбитальный космический аппарат, на котором размещают аппаратуру синхронизации бортовой шкалы времени с системной шкалой времени глобальной навигационной спутниковой системы, аппаратуру измерения текущих навигационных параметров движения по сигналам наземных радиомаяков и определения по ним параметров орбиты низкоорбитального космического аппарата, при его орбитальном полете синхронизируют бортовую шкалу времени низкоорбитального космического аппарата с системной шкалой времени глобальной навигационной спутниковой системы, определяют параметры орбиты низкоорбитального космического аппарата по сигналам наземных радиомаяков, согласно изобретению, на низкоорбитальном космическом аппарате устанавливают навигационную аппаратуру потребителя, с помощью которой принимают навигационное сообщение космического аппарата глобальной навигационной спутниковой системы, измеряют доплеровское смещение частоты сигнала навигационного сообщения, на борту низкоорбитального космического аппарата рассчитывают параметры орбиты навигационного космического аппарата по измеренным значениям доплеровского смещения частоты и параметрам орбиты низкоорбитального космического аппарата, транслируют рассчитанные параметры орбиты и принимают их на борту космического аппарата навигационной системы.The essence of the invention lies in the fact that for the ephemeris support of the process of controlling the spacecraft of the global navigation satellite system, the on-board time scale of each spacecraft is synchronized with the system time scale, the on-board control systems of the spacecraft of the navigation system calculate the ephemeris according to their orbit, in orbit with direct or by reverse inclination they bring out a low-orbit spacecraft on which the board synchronization equipment is placed the time scale with the system time scale of the global navigation satellite system, the equipment for measuring the current navigation parameters of motion from the signals of terrestrial beacons and determine the parameters of the orbit of the low-orbit spacecraft from them, during its orbital flight, the on-board time scale of the low-orbit spacecraft is synchronized with the system time scale of the global navigation satellite systems that determine the orbit parameters of a low-orbit spacecraft based on the signals of radio beacons according to the invention, consumer navigation equipment is installed on the low-orbit spacecraft, with which the navigation message of the spacecraft of the global navigation satellite system is received, the Doppler frequency shift of the navigation message signal is measured, on-board low-orbit spacecraft the orbit parameters of the navigation spacecraft are calculated from the measured values Doppler frequency shift and low-orbit parameters nogo spacecraft broadcast calculated orbital parameters and take them on board spacecraft navigation system.

Доплеровское смещение частоты сигнала навигационного сообщения, измеренное на борту низкоорбитального КА, является по существу текущим навигационным параметром, используемым при расчете параметров орбиты КА ГНСС.The Doppler frequency shift of the navigation message signal, measured on board the low-orbit spacecraft, is essentially the current navigation parameter used in the calculation of the GNSS spacecraft orbit parameters.

Существенные признаки, характеризующие изобретениеThe essential features characterizing the invention

1. Измерение текущих навигационных параметров движения КА ГНСС на низкоорбитальном космическом аппарате по принимаемому сигналу навигационного сообщения КА ГНСС.1. Measurement of the current navigation parameters of the GNSS spacecraft motion on a low-orbit spacecraft based on the received signal of the GNSS spacecraft navigation message.

2. Выполнение следующей совокупности последовательных действий для расчета эфемерид КА ГНСС:2. The following set of sequential steps to calculate the ephemeris of the GNSS satellite:

- синхронизация бортовой шкалы времени низкоорбитального КА с системной шкалой времени ГНСС путем применения штатных наземных станций, используемых для синхронизации бортовых шкал времени КА ГНСС с системной шкалой времени;- synchronization of the onboard time scale of a low-orbit spacecraft with the GNSS system timeline by using standard ground stations used to synchronize the GNSS spacecraft on-board timelines with the system timeline;

- определение параметров орбиты низкоорбитального КА по текущим навигационным параметрам, измеренным по сигналам наземных радиомаяков;- determination of the orbit parameters of the low-orbit spacecraft from the current navigation parameters, measured by signals from ground-based radio beacons;

- прием сигнала навигационного сообщения КА ГНСС и измерение доплеровского смещения частоты сигнала сообщения бортовой аппаратурой низкоорбитального космического аппарата;- receiving a GNSS satellite navigation message signal and measuring the Doppler frequency shift of the message signal by the low-orbit spacecraft onboard equipment;

- определение параметров орбиты КА ГНСС на борту низкоорбитального КА по измерениям доплеровского смещения частоты сигнала навигационного сообщения и параметрам орбиты низкоорбитального КА;- determination of the GNSS spacecraft orbit parameters aboard a low-orbit spacecraft from measurements of the Doppler frequency shift of the navigation message signal and the low-orbit spacecraft orbit parameters;

- трансляция рассчитанных параметров орбиты КА ГНСС с борта низкоорбитального космического аппарата и прием их на борту КА ГНСС;- translation of the calculated parameters of the GNSS spacecraft orbit from the low-orbit spacecraft and their reception onboard the GNSS spacecraft;

- расчет эфемерид навигационных КА бортовыми комплексами управления по параметрам орбиты, рассчитанным на низкоорбитальном КА.- calculation of the ephemeris of the navigation spacecraft onboard control systems according to the orbit parameters calculated on the low-orbit spacecraft.

Признаки, отличающие заявленный способ от способа-прототипа:Signs that distinguish the claimed method from the prototype method:

1) измерение текущих навигационных параметров движения КА ГНСС на низкоорбитальном космическом аппарате по принимаемому сигналу навигационного сообщения без проведения межспутниковых измерений;1) measurement of the current navigation parameters of the GNSS spacecraft motion on a low-orbit spacecraft by the received signal of the navigation message without inter-satellite measurements;

2) определение параметров орбиты КА ГНСС на борту низкоорбитального космического аппарата.2) determination of the orbit parameters of the GNSS spacecraft on board the low-orbit spacecraft.

Навигационные сообщения КА ГНСС излучают постоянно. Заявленный способ позволяет уточнять на борту низкоорбитального КА параметры орбиты навигационного КА после приема каждого переданного им навигационного сообщения. Можно утверждать, что заявленный способ позволяет уточнять параметры орбит КА ГНСС, находящихся в зоне радиовидимости низкоорбитального КА, непрерывно. За счет непрерывности уточнения параметров орбит КА ГНСС заявленный способ позволяет поддерживать высокую точность эфемерид непрерывно.GNSS satellite navigation emits continuously. The claimed method allows to clarify onboard a low-orbit spacecraft the orbit parameters of the navigation spacecraft after receiving each navigation message transmitted to it. It can be argued that the claimed method allows you to specify the parameters of the orbits of the GNSS spacecraft located in the radio-visibility zone of the low-orbit spacecraft, continuously. Due to the continuity of the refinement of the orbit parameters of the GNSS spacecraft, the claimed method allows to maintain high accuracy of the ephemeris continuously.

Для осуществления приема и обработки навигационных сообщений КА ГНСС, необходимых для реализации заявленного способа, затраты энергоресурсов низкоорбитального КА невелики.For the implementation of the reception and processing of navigation messages of the GNSS spacecraft, necessary for the implementation of the claimed method, the energy costs of the low-orbit spacecraft are small.

Способ-прототип обеспечивает возможность уточнения эфемерид после проведения межспутниковых измерений между низкоорбитальным КА и КА ГНСС. Так как бортовые энергоресурсы ограничены, межспутниковые измерения и уточнение эфемерид в соответствии со способом-прототипом могут проводиться периодически. Заявленный способ обеспечивает возможность непрерывного уточнения параметров орбиты КА ГНСС, что позволяет повысить точность эфемерид по сравнению со способом-прототипом.The prototype method provides the ability to refine the ephemeris after inter-satellite measurements between the low-orbit spacecraft and the GNSS spacecraft. Since airborne energy resources are limited, inter-satellite measurements and refinement of the ephemeris in accordance with the prototype method can be carried out periodically. The claimed method provides the ability to continuously refine the parameters of the orbit of the GNSS spacecraft, which improves the accuracy of the ephemeris in comparison with the prototype method.

Достоинствами заявленного изобретения являются:The advantages of the claimed invention are:

- повышение точности эфемерид КА ГНСС, находящихся в зоне радиовидимости низкоорбитального КА, за счет непрерывного измерения текущих навигационных параметров их движения и определения орбит по излучаемым навигационным сигналам;- improving the accuracy of the GNSS spacecraft ephemeris located in the radio-visibility zone of a low-orbit spacecraft by continuously measuring the current navigation parameters of their motion and determining the orbits from the emitted navigation signals;

- возможность непрерывного поддержания высокой точности эфемерид КА ГНСС за счет непрерывного проведения измерений текущих навигационных параметров КА ГНСС по сигналу навигационного сообщения;- the ability to continuously maintain high accuracy of the GNSS satellite ephemeris due to the continuous measurement of the current GNSS satellite navigation parameters by the signal of the navigation message;

- отсутствие необходимости затрат энергоресурсов КА ГНСС для обеспечения непрерывного поддержания высокой точности эфемерид КА ГНСС.- the absence of the need for energy costs of GNSS spacecraft to ensure continuous maintenance of high accuracy of GNSS spacecraft ephemeris.

Блок-схема устройства, предназначенного для установки на борту низкоорбитального космического аппарата и осуществления предлагаемого способа, представлена на чертеже.A block diagram of a device intended for installation on board a low-orbit spacecraft and the implementation of the proposed method is presented in the drawing.

Устройство содержит антенну 1, направленную к центру Земли, приемопередающее устройство 2, бортовую цифровую вычислительную машину (БЦВМ) 3, аппаратуру синхронизации бортовой шкалы времени с системной шкалой времени глобальной навигационной спутниковой системы 4, аппаратуру 5 для измерения текущих навигационных параметров движения по сигналам радиомаяков и определения по ним параметров орбиты низкоорбитального космического аппарата, навигационную аппаратуру потребителя 6, приемную антенну 7 и передающую антенну 8, обе направленные в космическое пространство противоположно центру Земли.The device comprises an antenna 1 directed toward the center of the Earth, a transceiver 2, an on-board digital computer (BTSC) 3, equipment for synchronizing the on-board timeline with the system timeline of the global navigation satellite system 4, equipment 5 for measuring current navigation parameters of movement from the signals of beacons and determining from them the orbit parameters of the low-orbit spacecraft, consumer navigation equipment 6, receiving antenna 7 and transmitting antenna 8, both directed towards nomic space opposite the center of the Earth.

При этом первый вход приемопередающего устройства 2 соединен с выходом антенны 1, а второй вход соединен с первым выходом БЦВМ 3, первый выход устройства 2 соединен со входом антенны 8, второй выход приемо-передающего устройства 2 соединен с первым входом БЦВМ 3, второй вход БЦВМ 3 соединен с выходом аппаратуры 4, третий вход БЦВМ 3 соединен с выходом аппаратуры 5, четвертый вход БЦВМ 3 соединен с выходом аппаратуры 6, второй выход БЦВМ 3 соединен со входом аппаратуры 4, третий выход БЦВМ 3 соединен со входом аппаратуры 5, четвертый выход БЦВМ 3 соединен со первым входом аппаратуры 6, второй вход аппаратуры 6 соединен с выходом антенны 7.In this case, the first input of the transceiver 2 is connected to the output of the antenna 1, and the second input is connected to the first output of the digital computer 3, the first output of the device 2 is connected to the input of the antenna 8, the second output of the transceiver 2 is connected to the first input of the 3, second input of the digital computer 3 is connected to the output of the equipment 4, the third input of the computer 3 is connected to the output of the equipment 5, the fourth input of the computer 3 is connected to the output of the equipment 6, the second output of the computer 3 is connected to the input of the equipment 4, the third output of the computer 3 is connected to the input of the equipment 5, the fourth output of the computer 3 connection n with the first input of the equipment 6, the second input of the equipment 6 is connected to the output of the antenna 7.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Аппаратура 4 осуществляет синхронизацию бортовой шкалы времени с системной шкалой времени. При этом сигналы, соответствующие значениям времени бортовой шкалы, необходимые для расчета поправок бортовой шкалы к системной шкале времени, поступают с выхода аппаратуры 4 на второй вход БЦВМ 3, формирующей радиосигнал, который затем поступает с первого выхода БЦВМ 3 на второй вход приемопередающего устройства 2, затем с первого выхода устройства 2 на вход антенны 1, которая транслирует радиосигнал в направлении наземной контрольной станции, осуществляющей синхронизацию. Антенна 1 принимает сигналы значений поправок бортовой шкалы к системной шкале времени, рассчитанных и переданных наземной контрольной станцией, которые поступают с выхода антенны 1 на первый вход приемопередающего устройства 2, потом со второго выхода устройства 2 на первый вход БЦВМ 3, и затем со второго выхода БЦВМ 3 на вход аппаратуры 4.The equipment 4 synchronizes the on-board time scale with the system time scale. In this case, the signals corresponding to the time values of the on-board scale, necessary for calculating the corrections of the on-board scale to the system time scale, are received from the output of the equipment 4 to the second input of the digital computer 3, which generates a radio signal, which then comes from the first output of the digital computer 3 to the second input of the transceiver 2, then from the first output of the device 2 to the input of the antenna 1, which transmits a radio signal in the direction of the ground control station that performs synchronization. Antenna 1 receives signals of the corrections of the on-board scale to the system time scale, calculated and transmitted by the ground control station, which are received from the output of the antenna 1 to the first input of the transceiver 2, then from the second output of the device 2 to the first input of the digital computer 3, and then from the second output BTsVM 3 at the input of equipment 4.

Аппаратура 5 определяет параметры орбиты низкоорбитального космического аппарата по сигналам радиомаяков. При этом антенна 1 принимает сигналы радиомаяков, которые с выхода антенны 1 поступают на первый вход приемопередающего устройства 2, затем со второго выхода устройства 2 на первый вход БЦВМ 3, затем с третьего выхода БЦВМ 3 на вход аппаратуры 5, которая измеряет значения текущих навигационных параметров по сигналам и радиомаяков определяет параметры орбиты.The equipment 5 determines the orbit parameters of the low-orbit spacecraft based on the signals of radio beacons. In this case, the antenna 1 receives the signals of the beacons, which from the output of the antenna 1 go to the first input of the transceiver 2, then from the second output of the device 2 to the first input of the digital computer 3, then from the third output of the digital computer 3 to the input of the equipment 5, which measures the values of the current navigation parameters from signals and beacons determines the parameters of the orbit.

Навигационная аппаратура потребителя 6 принимает сигналы навигационных сообщений КА ГНСС, поступающие с выхода антенны 7, которые затем поступают на четвертый вход БЦВМ 3. При этом сигналы бортовой шкалы времени, необходимые для измерения доплеровского смещения частоты сигнала навигационного сообщения, поступают с выхода аппаратуры 4 на второй вход БЦВМ 3, которая осуществляет измерения доплеровского смещения частоты сигнала навигационного сообщения.The navigation equipment of consumer 6 receives the signals of the navigation messages of the GNSS spacecraft coming from the output of the antenna 7, which then go to the fourth input of the digital computer 3. At the same time, the signals of the on-board time scale necessary for measuring the Doppler frequency shift of the signal of the navigation message come from the output of the equipment 4 to the second input of the digital computer 3, which measures the Doppler frequency shift of the signal of the navigation message.

БЦВМ 3 рассчитывает параметра орбиты навигационного космического аппарата по измеренным значениям доплеровского смещения частоты и параметрам орбиты низкоорбитального космического аппарата, формирует сообщение с параметрами орбиты КА ГНСС. БЦВМ 3 формирует сигнал сообщения, содержащего параметры орбиты КА ГНСС, который поступает с первого выхода БЦВМ 3 на второй вход приемопередающего устройства 2, и затем с первого выхода устройства 2 на вход антенны 8. Антенна 8 транслирует сигнал навигационного сообщения для приема его на космическом аппарате КА ГНСС, параметры орбиты которого рассчитаны.BTsVM 3 calculates the orbit parameter of the navigation spacecraft from the measured values of the Doppler frequency offset and the orbit parameters of the low-orbit spacecraft, generates a message with the GNSS spacecraft orbit parameters. The digital computer 3 generates a message signal containing the orbit parameters of the GNSS spacecraft, which comes from the first output of the digital computer 3 to the second input of the transceiver 2, and then from the first output of the device 2 to the input of the antenna 8. Antenna 8 transmits a navigation message to receive it on the spacecraft GNSS spacecraft, the orbit parameters of which are calculated.

БЦВМ 3 управляет функционированием и взаимодействием всех подсистем устройства. Определение параметров орбиты КА ГНСС по измеренным значениям доплеровского смещения частоты или соответствующим им значениям радиальной скорости осуществляется методами, изложенными в работе [2, с.145-185].The digital computer 3 controls the operation and interaction of all subsystems of the device. The GNSS spacecraft orbit parameters are determined from the measured values of the Doppler frequency shift or the corresponding radial velocity values by the methods described in [2, p.145-185].

ЛитератураLiterature

1. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. / Под ред. А.И.Петрова, В.Н.Харисова. - М.: Радиотехника, 2005.1. GLONASS. The principles of construction and operation. / Ed. A.I. Petrova, V.N. Kharisova. - M .: Radio engineering, 2005.

2. Патент №2390730 РФ, МПК3 G01C 21/24. Способ эфемеридного обеспечения процесса управления космическими аппаратами глобальной навигационной спутниковой системы. / Стрельников С.В., заявлено 06.04.2009, опубл. 27.05.2010.2. Patent No. 2390730 of the Russian Federation, IPC 3 G01C 21/24. Method of ephemeris support of the spacecraft control process of the global navigation satellite system. / Strelnikov S.V., claimed April 6, 2009, publ. 05/27/2010.

3. Иванов Н.М., Лысенко Л.Н. Баллистика и навигация космических аппаратов. - М.: Дрофа, 2004.3. Ivanov N.M., Lysenko L.N. Ballistics and spacecraft navigation. - M.: Bustard, 2004.

Claims (1)

Способ эфемеридного обеспечения процесса управления космическими аппаратами глобальной навигационной спутниковой системы состоит в том, что для эфемеридного обеспечения процесса управления космическими аппаратами глобальной навигационной спутниковой системы осуществляют синхронизацию бортовой шкалы времени каждого космического аппарата с системной шкалой времени, в бортовых комплексах управления космических аппаратов навигационной системы рассчитывают эфемериды по параметрам их орбиты, на орбиту с прямым или обратным наклонением выводят низкоорбитальный космический аппарат, на котором размещают аппаратуру синхронизации бортовой шкалы времени с системной шкалой времени глобальной навигационной спутниковой системы, аппаратуру измерения текущих навигационных параметров движения по сигналам наземных радиомаяков и определения по ним параметров орбиты низкоорбитального космического аппарата, при его орбитальном полете синхронизируют бортовую шкалу времени низкоорбитального космического аппарата с системной шкалой времени глобальной навигационной спутниковой системы, определяют параметры орбиты низкоорбитального космического аппарата по сигналам наземных радиомаяков, отличающийся тем, что на низкоорбитальном космическом аппарате устанавливают навигационную аппаратуру потребителя, с помощью которой принимают навигационное сообщение космического аппарата глобальной навигационной спутниковой системы, измеряют доплеровское смещение частоты сигнала навигационного сообщения, на борту низкоорбитального космического аппарата по измеренным значениям доплеровского смещения частоты и параметрам орбиты низкоорбитального космического аппарата, транслируют рассчитанные параметры орбиты и принимают их на борту космического аппарата навигационной системы. The ephemeris support method for the spacecraft control process of the global navigation satellite system is that for the ephemeris support spacecraft control process of the global navigation satellite system, the onboard time scale of each spacecraft is synchronized with the system time scale, the ephemeris are calculated in the onboard control systems of the spacecraft of the navigation system according to the parameters of their orbit, into orbit with a forward or reverse inclination they bring out a low-orbit spacecraft, on which the equipment for synchronizing the onboard time scale with the system time scale of the global navigation satellite system, the equipment for measuring the current navigation parameters of motion from the signals of ground-based beacons and determining the orbit parameters of the low-orbit spacecraft are placed on them, during their orbital flight the onboard scale is synchronized time of a low-orbit spacecraft with a system time scale of global navigation satellite of an infrared system, the orbit parameters of the low-orbit spacecraft are determined by signals from ground-level radio beacons, characterized in that the consumer’s navigation equipment is installed on the low-orbit spacecraft, by which the navigation message of the spacecraft of the global navigation satellite system is received, the Doppler frequency offset of the navigation message signal is measured, on board low-orbit spacecraft according to the measured values of the Doppler frequency shift and the parameters of the orbit of a low-orbit spacecraft broadcast calculated orbital parameters and take them on board spacecraft navigation system.
RU2011149036/28A 2011-12-02 2011-12-02 Method for ephemeral provisioning of process for controlling global navigation satellite system spacecraft RU2477836C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011149036/28A RU2477836C1 (en) 2011-12-02 2011-12-02 Method for ephemeral provisioning of process for controlling global navigation satellite system spacecraft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011149036/28A RU2477836C1 (en) 2011-12-02 2011-12-02 Method for ephemeral provisioning of process for controlling global navigation satellite system spacecraft

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2477836C1 true RU2477836C1 (en) 2013-03-20

Family

ID=49124426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011149036/28A RU2477836C1 (en) 2011-12-02 2011-12-02 Method for ephemeral provisioning of process for controlling global navigation satellite system spacecraft

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2477836C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2575632C2 (en) * 2013-10-24 2016-02-20 Открытое акционерное общество (ОАО) "Спутниковая система "Гонец" Multilevel satellite communication system
RU2660114C1 (en) * 2017-09-29 2018-07-05 Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") Method for selecting a low-orbit relay satellite for registration by a user terminal in personal satellite communication systems

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2367910C1 (en) * 2008-03-26 2009-09-20 Сергей Васильевич Стрельников Method for building of orbit-based functional addition to global navigation system
RU2008126993A (en) * 2007-07-03 2010-01-10 Сажем Дефанс Секюрите (Fr) METHOD AND SYSTEM OF CONTROL OF INTEGRITY OF MEASUREMENTS IN A NAVIGATION SYSTEM
RU2390730C1 (en) * 2009-04-06 2010-05-27 Сергей Васильевич Стрельников Method for ephemeral control of spacecraft global navigation satellite system
RU2411533C1 (en) * 2008-11-05 2011-02-10 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method and apparatus for monitoring integrity of satellite navigation system
RU2431803C1 (en) * 2010-05-05 2011-10-20 Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" Method of automated detection of navigation topogeodetic parameters

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2008126993A (en) * 2007-07-03 2010-01-10 Сажем Дефанс Секюрите (Fr) METHOD AND SYSTEM OF CONTROL OF INTEGRITY OF MEASUREMENTS IN A NAVIGATION SYSTEM
RU2367910C1 (en) * 2008-03-26 2009-09-20 Сергей Васильевич Стрельников Method for building of orbit-based functional addition to global navigation system
RU2411533C1 (en) * 2008-11-05 2011-02-10 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method and apparatus for monitoring integrity of satellite navigation system
RU2390730C1 (en) * 2009-04-06 2010-05-27 Сергей Васильевич Стрельников Method for ephemeral control of spacecraft global navigation satellite system
RU2431803C1 (en) * 2010-05-05 2011-10-20 Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" Method of automated detection of navigation topogeodetic parameters

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Бортовые устройства спутниковой радионавигации / Под ред. В.С.ШЕБШАЕВИЧА. - М.: Радио и связь, 1988, с.200. *
ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. / Под ред. А.И.ПЕТРОВА, В.Н.ХАРИСОВА. - М: Радиотехника, 2005. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2575632C2 (en) * 2013-10-24 2016-02-20 Открытое акционерное общество (ОАО) "Спутниковая система "Гонец" Multilevel satellite communication system
RU2660114C1 (en) * 2017-09-29 2018-07-05 Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") Method for selecting a low-orbit relay satellite for registration by a user terminal in personal satellite communication systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2390730C1 (en) Method for ephemeral control of spacecraft global navigation satellite system
US8989652B2 (en) Advanced timing and time transfer for satellite constellations using crosslink ranging and an accurate time source
CN103283288B (en) For the system and method for the time synchronized of wireless network access point
US10012738B2 (en) Positioning method and positioning apparatus using satellite positioning system
US8711033B2 (en) Method and system for the geolocation of a radio beacon in a search and rescue system
US9075126B2 (en) Ground location inertial navigation geopositioning system (groundlings)
CN106662654B (en) Method and apparatus for synchronizing dynamic location networks in time
US7423585B2 (en) Navigation signal group delay calibration
KR20200103491A (en) Method and Apparatus for GNSS multi-path mitigation
AU2012245010A1 (en) Process and system to determine temporal changes in retransmission and propagation of signals used to measure distances, syncronize actuators and georeference applications
EP2699934A1 (en) Process and system to determine temporal changes in retransmission and propagation of signals used to measure distances, syncronize actuators and georeference applications
US6888498B2 (en) Method and system for compensating satellite signals
US11395103B2 (en) Positioning system and method
RU2477836C1 (en) Method for ephemeral provisioning of process for controlling global navigation satellite system spacecraft
Salih et al. The suitability of GPS receivers update rates for navigation applications
WO2004030237A2 (en) Method and system for compensating satellite signals
JP2010060421A (en) Positioning system for moving body and gnss receiving apparatus
Abyshev METHODS FOR LOCATING UAVs AND RADIO CONTROL SYSTEM DEVICES.
JP2018514770A (en) System for processing a signal from a radiator to determine the time of the signal and to determine the position of the radiator, and associated receiving station
Audet et al. Positioning of a Lunar Surface Rover on the South Pole Using LCNS and DEMs
KR20120071238A (en) System for global earth navigation using inclined geosynchronous orbit satellite
Akmaykin et al. Pseudo-ranging radio navigation systems
KR20130111603A (en) System and method for time synchronizing wireless network access points
RU2321017C2 (en) Mode of definition of coordinates of radio transmitters with using global navigational systems and arrangement for its realization
Dehmohseni Accuracy/Latency of the Position in GNSS’s RF Signal Aided by INS for ADS-B Out’s Requirement

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131203