RU2555247C1 - Method for simultaneous determination of six movement parameters of sv at performance of trajectory measurements with one tracking station and system for its implementation - Google Patents

Method for simultaneous determination of six movement parameters of sv at performance of trajectory measurements with one tracking station and system for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2555247C1
RU2555247C1 RU2014103326/11A RU2014103326A RU2555247C1 RU 2555247 C1 RU2555247 C1 RU 2555247C1 RU 2014103326/11 A RU2014103326/11 A RU 2014103326/11A RU 2014103326 A RU2014103326 A RU 2014103326A RU 2555247 C1 RU2555247 C1 RU 2555247C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna
output
input
main
measurements
Prior art date
Application number
RU2014103326/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Анатольевич Ежов
Александр Викторович Круглов
Владимир Михайлович Ватутин
Евгений Павлович Молотов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы")
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 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") filed Critical Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы")
Priority to RU2014103326/11A priority Critical patent/RU2555247C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2555247C1 publication Critical patent/RU2555247C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: group of inventions relates to trajectory measurements using a tracking station (TS) for flight of a space vehicle (SV). At information exchange with SV via a radio channel TS makes a measurement of distance to SV and speed of its change. The main and additional TS antennas receive a signal response from SV and transmit it to an interferometric measurement unit (IMU) having a phase bearing finder. Azimuth angles and places of SV and speeds of their change are determined in IMU. In order to disclose ambiguity of angular measurements, they are additionally made on the frequency emitted from SV board and equal to 1/4 of the main one. This allows using no antennas on TS, which create shortened bases. All the six measured parameters (distance, angles and speeds of their change) are transmitted to a ballistic centre, where trajectory and forecast of SV movement is determined according to them.
EFFECT: simplifying a tracking network of SV flight at performance of trajectory measurements.
2 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области космонавтики, к системам траекторных измерений космических аппаратов (КА).The invention relates to the field of astronautics, to systems for trajectory measurements of spacecraft (SC).

Уровень техникиState of the art

В общем случае для определения траектории движения КА необходимо одновременно измерять шесть независимых параметров движения КА: наклонную дальность от наземной станции слежения (СС) до КА (R), радиальную составляющую скорости движения КА относительно СС

Figure 00000001
, угол места КА (β) и скорость изменения этого угла ( β ˙ )
Figure 00000002
и азимутальный угол положения КА относительно СС (α) и скорость изменения этого угла ( α ˙ )
Figure 00000003
. Измеряемые параметры могут быть другими, но их должно быть шесть.In the general case, to determine the spacecraft motion path, it is necessary to simultaneously measure six independent spacecraft motion parameters: the inclined range from the ground-based tracking station (SS) to the spacecraft (R), the radial component of the spacecraft’s speed relative to the SS
Figure 00000001
, space elevation angle (β) and rate of change of this angle ( β ˙ )
Figure 00000002
and azimuthal angle of the spacecraft relative to SS (α) and the rate of change of this angle ( α ˙ )
Figure 00000003
. Measured parameters may be different, but there should be six.

Известно [1], что для определения траектории движения орбитальных и межпланетных КА и прогноза их дальнейшего движения используются результаты траекторных измерений, проводимых несколькими СС (3,4,5) и бортовым приемоответчиком КА(1) в системе последовательных измерений параметров движения КА (см. Фиг.1). Для определения точки стояния геостационарных КА [2] используются результаты траекторных измерений, проводимые одновременно станцией слежения (измерения R,

Figure 00000004
) и фазовым пеленгатором (измерения α, β, α ˙
Figure 00000005
, β ˙
Figure 00000006
).It is known [1] that to determine the trajectory of the orbital and interplanetary spacecraft and predict their further motion, the results of trajectory measurements performed by several SSs (3,4,5) and the spacecraft on-board transponder (1) in the system of sequential measurements of the parameters of spacecraft motion (see Fig. 1). To determine the standing point of geostationary spacecraft [2], the results of trajectory measurements carried out simultaneously by the tracking station (measurements R,
Figure 00000004
) and phase direction finder (measurements of α, β, α ˙
Figure 00000005
, β ˙
Figure 00000006
)

На практике при проведении траекторных измерений орбитальных КА используют измерение только двух параметров движения КА - R и

Figure 00000004
, которые последовательно измеряются несколькими СС (3,4,5), территориально разнесенными в широтном и долготном направлениях.In practice, when conducting trajectory measurements of orbital spacecraft, only two spacecraft motion parameters are used - R and
Figure 00000004
, which are successively measured by several SS (3,4,5), geographically spaced in latitudinal and longitudinal directions.

Результаты измерений со всех станций слежения (3,4,5) передаются в Баллистический центр (25), где по ним определяются траектория и прогноз дальнейшего движения КА.The measurement results from all tracking stations (3,4,5) are transmitted to the Ballistic Center (25), where they determine the trajectory and forecast of further spacecraft motion.

При такой схеме измерений в большинстве случаев погрешности определения траектории движения КА оказываются в пределах, достаточных для решения задач управления КА. При этом для расчета траектории используются шесть параметров движения, измеряемых последовательно несколькими СС: R1,

Figure 00000007
1 - измеряемыми СС1 (6,7,8,9,10), R2,
Figure 00000007
2 - измеряемыми СС2 (11,12,13,14,15) и R3,
Figure 00000007
3 - измеряемыми СС3 (16,17,18,19,20) (см. фиг. 1). Так как измерения указанных параметров производятся в разное время, это приходится учитывать при расчете траектории движения КА, что приводит к увеличению погрешностей определения траектории КА. Это является одним из недостатков указанного способа траекторных измерений КА.With this measurement scheme, in most cases, errors in determining the trajectory of the spacecraft are within the limits sufficient to solve the spacecraft control problems. In this case, six motion parameters are used to calculate the trajectory, measured successively by several SSs: R 1 ,
Figure 00000007
1 - measured CC1 (6,7,8,9,10), R 2 ,
Figure 00000007
2 - measured CC2 (11,12,13,14,15) and R 3 ,
Figure 00000007
3 - measured SS3 (16,17,18,19,20) (see Fig. 1). Since the measurements of these parameters are made at different times, this has to be taken into account when calculating the spacecraft motion path, which leads to an increase in the errors in determining the spacecraft trajectory. This is one of the disadvantages of this method of trajectory measurements of the spacecraft.

Кроме этого, так как в процессе траекторных измерений участвуют несколько СС, это приводит к большим расходам на создание и эксплуатацию участвующих в траекторных измерениях СС.In addition, since several SSs are involved in the trajectory measurements, this leads to large expenses for the creation and operation of SSs participating in the trajectory measurements.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Заявленные способ одновременного определения шести параметров движения КА при проведении траекторных измерений одной станцией слежения и система для его реализации направлены на устранение недостатков аналога.The claimed method for the simultaneous determination of six parameters of the motion of the spacecraft during trajectory measurements by one tracking station and a system for its implementation are aimed at eliminating the disadvantages of the analogue.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в одновременном измерении шести параметров движения КА при проведении траекторных измерений одной станцией слежения, что приводит к уменьшению погрешностей определения траектории КА.The technical result of the claimed invention consists in the simultaneous measurement of six parameters of the motion of the spacecraft during trajectory measurements by one tracking station, which reduces the errors in determining the trajectory of the spacecraft.

Технический результат достигается тем, что способ одновременного определения шести параметров движения КА при проведении траекторных измерений одной станцией слежения (СС), заключающийся в том, что формируют запросный сигнал станции слежения (СС), измеряющей шесть параметров движения КА, передают через основную антенну СС сигнал на антенну КА, формируют ответный сигнал на КА, одновременно передают его на основную, первую и вторую дополнительные антенны СС, измеряющей шесть параметров движения КА, измеряют дальность R и радиальную составляющую скорости

Figure 00000004
КА, и с помощью сигналов, принятых основной, первой и второй дополнительных антенн в блоке интерферометрических измерений, производят угломерные измерения α , β , α ˙ , β ˙
Figure 00000008
, где ( α
Figure 00000009
) - азимутальный угол положения КА относительно СС, ( β
Figure 00000010
) - угол места КА, ( α ˙
Figure 00000011
) - скорость изменения угла ( α
Figure 00000009
), ( β ˙
Figure 00000012
) - скорость изменения угла ( β
Figure 00000010
), дополнительно формируют сигнал для раскрытия неоднозначности угломерных измерений блока интерферометрических измерений с частотой 1 4
Figure 00000013
от частоты ответного сигнала, передают этот сигнал на антенну КА, и после преобразования сигнала излучают с борта КА, принимают основной, первой и второй дополнительными антеннами СС сигнал с частотой 1 4
Figure 00000013
от частоты ответного сигнала, на которой производят фазовые угломерные измерения, используемые для раскрытия неоднозначности угломерных измерений α , β , α ˙ , β ˙
Figure 00000014
на основной частоте.The technical result is achieved by the fact that the method for simultaneously determining six parameters of the motion of the spacecraft during trajectory measurements by one tracking station (CC), which consists in generating a request signal from the tracking station (SS) measuring six parameters of the motion of the spacecraft, transmit a signal through the main antenna SS to the SC antenna, a response signal is formed to the SC, simultaneously transmit it to the main, first and second additional antennas of the SS, which measures six parameters of the SC motion, measure the range R and the radial composition yayuschuyu speed
Figure 00000004
SPACECRAFT, and using signals received by the main, first and second additional antennas in the block of interferometric measurements, goniometric measurements are made α , β , α ˙ , β ˙
Figure 00000008
where ( α
Figure 00000009
) is the azimuthal angle of the spacecraft relative to the SS, ( β
Figure 00000010
) - spacecraft elevation angle, ( α ˙
Figure 00000011
) - rate of change of angle ( α
Figure 00000009
), ( β ˙
Figure 00000012
) - rate of change of angle ( β
Figure 00000010
), additionally generate a signal to reveal the ambiguity of the goniometric measurements of the block of interferometric measurements with a frequency one four
Figure 00000013
from the frequency of the response signal, this signal is transmitted to the SC antenna, and after the signal is converted, they are radiated from the SC, the main, first and second additional CC antennas receive a signal with a frequency one four
Figure 00000013
from the frequency of the response signal at which the phase goniometric measurements are made, used to reveal the ambiguity of the goniometric measurements α , β , α ˙ , β ˙
Figure 00000014
at the fundamental frequency.

Система одновременного определения шести параметров движения КА при проведении траекторных измерений одной станцией слежения (СС) включает в себя космический аппарат (КА), антенну КА, СС, измеряющую шесть параметров движения КА, включающую в себя основную, первую и вторую дополнительные антенны, основной, первый и второй коммутаторы, входы/выходы которых соединены с входами/выходами основной, первой и второй антенн соответственно, передатчик СС, выход которого соединен с основной антенной через второй вход основного коммутатора, первый, второй и третий блоки синхронного наведения антенны, систему автосопровождения основной антенны СС, вход/выход основной антенны соединен с входом системы автосопровождения основной антенны СС, система автосопровождения основной антенны СС соединена через первый вход основного коммутатора и первый выход основного коммутатора с входом второго блока синхронного наведения антенны, выход первого блока синхронного наведения антенны соединен с входом/выходом первой антенны через первый коммутатор, выход третьего блока синхронного наведения антенны соединен с входом/выходом второй антенны через второй коммутатор, первое, второе и третье приемные устройства, второй вход первого приемного устройства соединен с входом/выходом первой антенны через второй выход первого коммутатора, второй вход второго приемного устройства соединен с входом/выходом основной антенны через второй выход основного коммутатора, второй вход третьего приемного устройства соединен с входом/выходом второй антенны через второй выход второго коммутатора, систему траекторных измерений, первый выход которой соединен со входом передатчика СС, второй выход соединен с первыми входами первого, второго и третьего приемных устройств соответственно, блок интерферометрических измерений, первый и третий входы которого соединены с выходами первого и третьего приемных устройств соответственно, а второй вход с первым выходом второго приемного устройства, первый, второй и третий блоки раскрытия неоднозначности угломерных измерений, вход первого блока раскрытия неоднозначности угломерных измерений соединен с входом/выходом основной антенны через третий выход основного коммутатора, входы второго и третьего блоков раскрытия неоднозначности угломерных соединены с входами/выходами первой и второй антенн через первые выходы первого и второго коммутаторов, соответственно, а выходы первого, второго и третьего блоков раскрытия неоднозначности угломерных измерений соединены с первым, вторым и третьим входами блока интерферометрических измерений, выход блока интерферометрических измерений соединен с первым входом системы траекторных измерений, второй вход системы траекторных измерений соединен с вторым выходом второго приемного устройства, третий и четвертый выходы системы траекторных измерений являются выходами системы одновременного определения шести параметров движения КА при проведении траекторных измерений одной станцией слежения.The system for the simultaneous determination of six spacecraft motion parameters during trajectory measurements by one tracking station (SS) includes a spacecraft (spacecraft), a spacecraft antenna, SS, measuring six spacecraft motion parameters, including the main, first and second additional antennas, the main one the first and second switches, the inputs / outputs of which are connected to the inputs / outputs of the main, first and second antennas, respectively, the CC transmitter, the output of which is connected to the main antenna through the second input of the main switch, the first, the second and third antenna synchronous guidance units, the main antenna auto-tracking system CC, the main antenna input / output is connected to the input of the main SS antenna system, the auto-tracking system of the main SS antenna is connected through the first input of the main switch and the first output of the main switch with the input of the second synchronous pointing unit antennas, the output of the first synchronous antenna pointing unit is connected to the input / output of the first antenna through the first switch, the output of the third synchronous pointing unit the antenna is connected to the input / output of the second antenna through the second switch, the first, second and third receiving devices, the second input of the first receiving device is connected to the input / output of the first antenna through the second output of the first switch, the second input of the second receiving device is connected to the input / output of the main antenna through the second output of the main switch, the second input of the third receiving device is connected to the input / output of the second antenna through the second output of the second switch, the trajectory measurement system, the first output to the second is connected to the input of the transmitter CC, the second output is connected to the first inputs of the first, second and third receivers, respectively, an interferometric measurement unit, the first and third inputs of which are connected to the outputs of the first and third receivers, respectively, and the second input to the first output of the second receiver , the first, second and third blocks of the disclosure of the ambiguity of the goniometric measurements, the input of the first block of the disclosure of the ambiguity of the goniometric measurements is connected to the input / output of the main antenna through as a result of the third output of the main switch, the inputs of the second and third blocks of the disclosure of the ambiguity of the goniometric measurements are connected to the inputs / outputs of the first and second antennas through the first outputs of the first and second switches, respectively, and the outputs of the first, second, and third blocks of the disclosure of the ambiguity of the angular measurements are connected to the first, second and the third inputs of the interferometric measurement unit, the output of the interferometric measurement unit is connected to the first input of the trajectory measurement system, the second input of the trajectory system of of measurements is connected to the second output of the second receiving device, the third and fourth outputs of the trajectory measurement system are the outputs of the system for simultaneous determination of six spacecraft motion parameters during trajectory measurements by one tracking station.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, где показано следующее.The features and essence of the claimed invention are explained in the following detailed description, illustrated by the drawings, which show the following.

На фиг. 1 - структурная схема системы последовательных измерений параметров движения КА (аналог), где:In FIG. 1 is a structural diagram of a system of sequential measurements of spacecraft motion parameters (analogue), where:

1. Космический аппарат (КА);1. The spacecraft (SC);

2. Антенна КА;2. Antenna of the spacecraft;

3. Первая станция слежения (СС1);3. The first tracking station (CC1);

4. Вторая СС2;4. The second CC2;

5. Третья СС3;5. The third SS3;

6. Передатчик СС1;6. Transmitter CC1;

7. Аппаратура синхронного наведения антенны СС1;7. Equipment for synchronous guidance of the CC1 antenna;

8. Приемное устройство СС1;8. The receiving device CC1;

9. Система траекторных измерений СС1;9. System of trajectory measurements CC1;

10. Антенна СС1;10. Antenna CC1;

11. Передатчик СС2;11. Transmitter CC2;

12. Аппаратура синхронного наведения антенны СС1;12. Equipment for synchronous guidance of the antenna CC1;

13. Приемное устройство СС2;13. The receiving device CC2;

14. Система траекторных измерений СС2;14. Trajectory measurement system CC2;

15. Антенна СС2;15. Antenna CC2;

16. Передатчик СС3;16. Transmitter CC3;

17. Аппаратура синхронного наведения антенны СС3;17. Equipment for synchronous guidance of the CC3 antenna;

18. Приемное устройство СС3;18. The receiving device CC3;

19. Система траекторных измерений СС3;19. Trajectory measurement system CC3;

20. Антенна СС3;20. Antenna CC3;

22. Ответный сигнал СС1;22. The response signal CC1;

21. Запросный сигнал СС1;21. The request signal CC1;

24. Запросный сигнал СС2;24. Request signal CC2;

23. Ответный сигнал СС2;23. The response signal CC2;

25. Ответный сигнал СС3;25. The response signal CC3;

26. Запросный сигнал СС3;26. Request signal CC3;

27. Сигнал гетеродина СС1;27. The signal of the local oscillator CC1;

28. Сигналы управления КА, принимаемые антенной СС1;28. Spacecraft control signals received by the CC1 antenna;

29. Сигнал гетеродина СС2;29. The signal of the local oscillator CC2;

30. Сигналы управления КА, принимаемые антенной СС2;30. Spacecraft control signals received by the CC2 antenna;

31. Сигнал гетеродина СС3;31. The signal of the local oscillator CC3;

32. Сигналы управления КА, принимаемые антенной СС3.32. Spacecraft control signals received by the CC3 antenna.

На фиг. 2 представлена структурная схема заявленной системы одновременного определения шести параметров движения КА при проведении траекторных измерений одной станцией слежения, где:In FIG. 2 is a structural diagram of the claimed system for the simultaneous determination of six spacecraft motion parameters when conducting trajectory measurements by one tracking station, where:

33. Космический аппарат (КА);33. The spacecraft (SC);

34. Антенна КА;34. Aerial of spacecraft;

35. Станция слежения (СС), измеряющая шесть параметров движения КА;35. Tracking station (SS), measuring six parameters of the motion of the spacecraft;

36. Передатчик СС;36. Transmitter SS;

37. Первый блок синхронного наведения антенны;37. The first block synchronous guidance of the antenna;

38. Второй блок синхронного наведения антенны;38. The second block synchronous guidance of the antenna;

39. Третий блок синхронного наведения антенны;39. The third block synchronous guidance of the antenna;

40. Первое приемное устройство;40. The first receiving device;

41. Второе приемное устройство;41. The second receiving device;

42. Третье приемное устройство;42. The third receiving device;

43. Система траекторных измерений;43. Trajectory measurement system;

44. Основная антенна СС;44. The main antenna of the SS;

45. Первая антенна СС;45. The first antenna SS;

46. Вторая антенна СС;46. The second antenna SS;

47. Основной коммутатор;47. The main switch;

48. Первый коммутатор;48. The first switch;

49. Второй коммутатор;49. The second switch;

50. Интерферометрические сигналы, принимаемые антеннами;50. Interferometric signals received by antennas;

51. Блок интерферометрических измерений;51. Block interferometric measurements;

52. Сигнал гетеродина;52. The signal of the local oscillator;

53. Сигналы управления КА, принимаемые антеннами;53. Spacecraft control signals received by antennas;

54. Результаты угловых измерений;54. Results of angular measurements;

55. Широтная база;55. Latitudinal base;

56. Долготная база;56. Long-term base;

57. Блок автосопровождения основной антенны СС;57. Auto tracking unit of the main SS antenna;

58. Первый блок приема сигнала раскрытия неоднозначности угломерных измерений;58. The first block receiving the signal disclosure of the ambiguity of the goniometric measurements;

59. Второй блок приема сигнала раскрытия неоднозначности угломерных измерений;59. The second block receiving the signal disclosure of the ambiguity of the goniometric measurements;

60. Третий блок приема сигнала раскрытия неоднозначности угломерных измерений;60. The third block receiving the signal disclosure of the ambiguity of the goniometric measurements;

61. Сигнал для раскрытия неоднозначности угломерных измерений блока интерферометрических измерений;61. A signal for revealing the ambiguity of the goniometric measurements of the block of interferometric measurements;

62. Запросный сигнал СС;62. Request signal SS;

63. Ответный сигнал СС.63. The response signal SS.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Система одновременного определения шести параметров движения КА при проведении траекторных измерений предусматривает использование только одной СС (35), аналогичной используемым в системе, являющейся аналогом, но отличающейся следующим:The system for the simultaneous determination of six spacecraft motion parameters during trajectory measurements provides for the use of only one SS (35), similar to those used in the system, which is analogous, but differs in the following:

- в состав СС дополнительно введены две антенны меньшего размера (45, 46) с приемными устройствами (40, 42), располагающимися на определенном расстоянии от основной антенны СС (44) в широтном и долготном направлениях таким образом, что с основной антенной (44) они образуют широтную (55) и долготную (56) базы радиоинтерферометрических измерений;- two smaller antennas (45, 46) with receivers (40, 42) located at a certain distance from the main antenna of the SS (44) in the latitudinal and longitude directions in such a way that with the main antenna (44) are additionally introduced into the SS they form latitudinal (55) and longitude (56) bases of radio interferometric measurements;

- в состав СС дополнительно введен блок интерферометрических измерений (51);- an interferometric measurement unit (51) was additionally introduced into the SS;

- основная антенна СС имеет систему автосопровождения КА по принимаемому сигналу (57);- the main SS antenna has a spacecraft auto-tracking system according to the received signal (57);

- с помощью аппаратуры синхронной связи (37-39) дополнительные антенны (45, 46) наводятся на КА синхронно с основной антенной СС (44).- using synchronous communication equipment (37-39), additional antennas (45, 46) are aimed at the spacecraft synchronously with the main SS antenna (44).

Станция слежения по радиоканалу осуществляет обмен информацией, необходимой для управления КА (выдача команд управления, прием телеметрической и других видов информации).A tracking station via a radio channel exchanges information necessary for controlling a spacecraft (issuing control commands, receiving telemetric and other types of information).

Одновременно СС производит измерение дальности до КА (R) и радиальной составляющей скорости КА относительно СС (

Figure 00000004
).At the same time, the SS measures the range to the spacecraft (R) and the radial component of the speed of the spacecraft relative to the SS (
Figure 00000004
)

Дополнительные антенны (45, 46) совместно с основной (44) принимают ответный сигнал с КА (33) и передают его на блок радиоинтерферометрических измерений СС (51), который осуществляет измерение угловых параметров движения КА, характеризующих угловое положение КА:Additional antennas (45, 46) together with the main one (44) receive a response signal from the spacecraft (33) and transmit it to the CC unit of radio interferometric measurements (51), which measures the angular motion parameters of the spacecraft characterizing the angular position of the spacecraft:

- направляющие косинусы углов направления на КА с обоих баз (55, 56) ФП;- directional cosines of the angles of direction to the spacecraft from both bases (55, 56) of the FP;

- разности доплеровских смещений частоты сигналов, принимаемых антеннами каждой базы, которые характеризуют скорости изменения величины направляющих косинусов на каждой базе.- the difference of Doppler frequency shifts of the signals received by the antennas of each base, which characterize the rate of change of the magnitude of the directing cosines at each base.

Полученные данные пересчитываются в угловые координаты КА по азимуту и углу места и скорости изменения угловых координат: α , α ˙ , β , β ˙

Figure 00000015
.The data obtained are recalculated into the angular coordinates of the spacecraft in azimuth and elevation and the rate of change of the angular coordinates: α , α ˙ , β , β ˙
Figure 00000015
.

Точность определения угловых параметров движения КА зависит от длины интерферометрических баз и диапазона частот, в котором производятся эти измерения.The accuracy of determining the angular parameters of the spacecraft motion depends on the length of the interferometric bases and the frequency range in which these measurements are made.

При длине баз 100 м погрешность угловых измерений составит при работе в радиодиапазоне 3,5 см в зависимости от угла места от 1 до 4 угловых секунд по каждой базе.With a base length of 100 m, the error in angular measurements will be 3.5 cm when operating in the radio range, depending on the elevation angle, from 1 to 4 arc seconds for each base.

Для раскрытия неоднозначности при проведении угловых измерений используется сигнал для раскрытия неоднозначности угломерных измерений блока интерферометрических измерений (61) с частотой, равной 1 4

Figure 00000016
от частоты, на которой производятся фазовые угловые измерения, дополнительно излучаемый с борта КА и принимаемый наземными антеннами (44, 45, 46) с соответствующими блоками приема сигнала раскрытия неоднозначности угломерных измерений (58, 59, 60). По этому сигналу (61) так же проводятся фазовые угломерные измерения, используемые для раскрытия неоднозначности угломерных измерений на основной частоте (63). Это позволяет не применять в составе станции слежения дополнительные антенны, создающие укороченные базы для раскрытия неоднозначности угловых измерений на основных измерительных базах (55, 56).To reveal the ambiguity during angular measurements, a signal is used to disclose the ambiguity of the goniometric measurements of the block of interferometric measurements (61) with a frequency equal to one four
Figure 00000016
the frequency at which phase angular measurements are made, additionally emitted from the spacecraft and received by ground-based antennas (44, 45, 46) with the corresponding signal reception units for the disclosure of the ambiguity of the goniometric measurements (58, 59, 60). This signal (61) also makes phase goniometric measurements used to reveal the ambiguity of goniometric measurements at the fundamental frequency (63). This allows not to use additional antennas as part of the tracking station, creating shortened bases for revealing the ambiguity of angular measurements at the main measuring bases (55, 56).

Все шесть измеренных СС параметров движения КА (R,

Figure 00000007
, α , α ˙ , β , β ˙
Figure 00000015
) передаются в баллистический центр (БЦ), где по ним определяется траектория и прогноз движения КА.All six measured SS parameters of spacecraft motion (R,
Figure 00000007
, α , α ˙ , β , β ˙
Figure 00000015
) are transmitted to the ballistic center (BC), where they determine the trajectory and forecast of the spacecraft.

Эти измерения вместе с измерениями R и

Figure 00000004
, проводимыми СС, позволяют в БЦ определить траекторию движения КА с высокой точностью.These measurements, together with the measurements of R and
Figure 00000004
conducted by the SS, allow in the BC to determine the trajectory of the spacecraft with high accuracy.

Стоимость создания и эксплуатации заявляемой станции слежения будет значительно ниже, чем стоимость используемых сегодня двух станций: станции управления КА и фазового интерферометра.The cost of creating and operating the inventive tracking station will be significantly lower than the cost of two stations used today: the spacecraft control station and the phase interferometer.

Заявляемый новый способ одновременного измерения шести параметров движения КА одной СС и система для его реализации наиболее эффективно может использоваться:The inventive new method for simultaneously measuring six spacecraft motion parameters of one SS and the system for its implementation can most effectively be used:

- для траекторных измерений на приземном участке траектории полета межпланетных КА;- for trajectory measurements on the surface section of the flight path of interplanetary spacecraft;

- при проведении траекторных измерений КА, прогноз траектории которых известен с большими ошибками, за счет нештатной работы двигателей при проведении динамических операций;- during the trajectory measurements of the spacecraft, the forecast of the trajectory of which is known with great errors, due to the abnormal operation of the engines during dynamic operations;

- при выводе КА на геостационарную орбиту ИСЗ и поддержанию его с необходимой точностью в точке стояния;- when launching the spacecraft into the geostationary satellite orbit and maintaining it with the necessary accuracy at the point of standing;

- в случаях, когда целесообразно строить НКУ КА по однопунктовой схеме.- in cases where it is advisable to build a spacecraft crew according to a one-point scheme.

Список литературыBibliography

1. Молотов Е.П. «Наземные радиотехнические системы управления космическими аппаратами», М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004, 256 с.1. Molotov EP “Terrestrial radio engineering spacecraft control systems”, Moscow: FIZMATLIT, 2004, 256 pp.

2. Урличич Ю.М., Ежов С.А., Жодзишский А.И. и др. «Современные технологии навигации геостационарных спутников», М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006, 271 с.2. Urlichich Yu.M., Yezhov S.A., Zhodzishsky A.I. and others. "Modern navigation technologies of geostationary satellites", M .: FIZMATLIT, 2006, 271 p.

Claims (2)

1. Способ одновременного определения шести параметров движения космического аппарата (КА) при проведении траекторных измерений одной станцией слежения (СС), заключающийся в том, что формируют запросный сигнал СС, измеряющей шесть параметров движения КА, передают через основную антенну СС сигнал на антенну КА, формируют ответный сигнал на КА, одновременно передают его на основную, первую и вторую дополнительные антенны СС, измеряющей шесть параметров движения КА, измеряют дальность R и радиальную составляющую скорости
Figure 00000017
КА и с помощью сигналов, принятых основной, первой и второй дополнительными антеннами, в блоке интерферометрических измерений производят угломерные измерения (
Figure 00000018
), где
Figure 00000019
- азимутальный угол положения КА относительно СС,
Figure 00000020
- угол места КА,
Figure 00000021
- скорость изменения угла
Figure 00000022
,
Figure 00000023
- скорость изменения угла
Figure 00000024
, дополнительно формируют сигнал для раскрытия неоднозначности угломерных измерений блока интерферометрических измерений с частотой
Figure 00000025
от частоты ответного сигнала, передают этот сигнал на антенну КА и после преобразования сигнала излучают с борта КА, принимают основной, первой и второй дополнительными антеннами СС сигнал с частотой
Figure 00000025
от частоты ответного сигнала, на которой производят фазовые угломерные измерения, используемые для раскрытия неоднозначности угломерных измерений (
Figure 00000026
) на основной частоте.
1. A method for simultaneously determining six motion parameters of a spacecraft (SC) during trajectory measurements by one tracking station (CC), which consists in generating a query signal CC measuring six motion parameters of a SC, transmit a signal through the main antenna CC to the SC antenna, form a response signal to the spacecraft, simultaneously transmit it to the main, first and second additional antennas SS measuring six parameters of the spacecraft’s motion, measure the range R and the radial velocity component
Figure 00000017
SC and using signals received by the main, first and second additional antennas, in the block of interferometric measurements, goniometric measurements are made (
Figure 00000018
), where
Figure 00000019
- azimuthal angle of the spacecraft relative to the SS,
Figure 00000020
- spacecraft elevation angle,
Figure 00000021
- rate of change of angle
Figure 00000022
,
Figure 00000023
- rate of change of angle
Figure 00000024
, additionally generate a signal for disclosing the ambiguity of the goniometric measurements of the block of interferometric measurements with a frequency
Figure 00000025
from the frequency of the response signal, this signal is transmitted to the SC antenna and, after signal conversion, is emitted from the SC, the main, first and second additional CC antennas receive a signal with a frequency
Figure 00000025
from the frequency of the response signal at which the phase goniometric measurements are performed, used to reveal the ambiguity of the goniometric measurements (
Figure 00000026
) at the fundamental frequency.
2. Система одновременного определения шести параметров движения космического аппарата (КА) при проведении траекторных измерений одной станцией слежения (СС), включающая в себя КА, антенну КА, СС, измеряющую шесть параметров движения КА, включающую в себя основную, первую и вторую дополнительные антенны, основной, первый и второй коммутаторы, входы/выходы которых соединены с входами/выходами основной, первой и второй антенн соответственно, передатчик СС, выход которого соединен с основной антенной через второй вход основного коммутатора, первый, второй и третий блоки синхронного наведения антенны, систему автосопровождения основной антенны СС, причем вход/выход основной антенны соединен с входом системы автосопровождения основной антенны СС, система автосопровождения основной антенны СС соединена через первый вход основного коммутатора и первый выход основного коммутатора с входом второго блока синхронного наведения антенны, выход первого блока синхронного наведения антенны соединен с входом/выходом первой антенны через первый коммутатор, выход третьего блока синхронного наведения антенны соединен с входом/выходом второй антенны через второй коммутатор, первое, второе и третье приемные устройства, причем второй вход первого приемного устройства соединен с входом/выходом первой антенны через второй выход первого коммутатора, второй вход второго приемного устройства соединен с входом/выходом основной антенны через второй выход основного коммутатора, второй вход третьего приемного устройства соединен с входом/выходом второй антенны через второй выход второго коммутатора, систему траекторных измерений, первый выход которой соединен со входом передатчика СС, второй выход соединен с первыми входами первого, второго и третьего приемных устройств соответственно, блок интерферометрических измерений, первый и третий входы которого соединены с выходами первого и третьего приемных устройств соответственно, а второй вход с первым выходом второго приемного устройства, первый, второй и третий блоки раскрытия неоднозначности угломерных измерений, вход первого блока раскрытия неоднозначности угломерных измерений соединен с входом/выходом основной антенны через третий выход основного коммутатора, входы второго и третьего блоков раскрытия неоднозначности угломерных соединены с входами/выходами первой и второй антенн через первые выходы первого и второго коммутаторов, соответственно, а выходы первого, второго и третьего блоков раскрытия неоднозначности угломерных измерений соединены с первым, вторым и третьим входами блока интерферометрических измерений, выход блока интерферометрических измерений соединен с первым входом системы траекторных измерений, второй вход системы траекторных измерений соединен с вторым выходом второго приемного устройства, третий и четвертый выходы системы траекторных измерений являются выходами системы одновременного определения шести параметров движения КА при проведении траекторных измерений одной СС. 2. A system for the simultaneous determination of six parameters of the motion of a spacecraft (KA) during trajectory measurements by one tracking station (SS), which includes a KA, an antenna of a KA, SS, measuring six parameters of the motion of a spacecraft, including the main, first and second additional antennas , the main, first and second switches, the inputs / outputs of which are connected to the inputs / outputs of the main, first and second antennas, respectively, the CC transmitter, the output of which is connected to the main antenna through the second input of the main switch, p the first, second and third blocks of synchronous guidance of the antenna, the auto-tracking system of the main antenna of the SS, and the input / output of the main antenna is connected to the input of the auto-tracking system of the main antenna of the SS, the auto-tracking system of the main antenna of the SS is connected through the first input of the main switch and the first output of the main switch with the input of the second synchronous antenna pointing unit, the output of the first antenna synchronous pointing unit is connected to the input / output of the first antenna through the first switch, the output of the third sync block the antenna is connected to the input / output of the second antenna through the second switch, the first, second and third receiving devices, and the second input of the first receiving device is connected to the input / output of the first antenna through the second output of the first switch, the second input of the second receiving device is connected to the input / the output of the main antenna through the second output of the main switch, the second input of the third receiving device is connected to the input / output of the second antenna through the second output of the second switch, the system of trajectory changes the first output of which is connected to the input of the SS transmitter, the second output is connected to the first inputs of the first, second and third receivers, respectively, an interferometric measurement unit, the first and third inputs of which are connected to the outputs of the first and third receivers, respectively, and the second input to the first the output of the second receiving device, the first, second and third blocks of the disclosure of the ambiguity of the goniometric measurements, the input of the first block of the disclosure of the ambiguity of the goniometric measurements is connected to the input / output the main antenna through the third output of the main switch, the inputs of the second and third blocks of the disclosure of the ambiguity of the goniometer are connected to the inputs / outputs of the first and second antennas through the first outputs of the first and second switches, respectively, and the outputs of the first, second and third blocks of the disclosure of the ambiguity of the goniometric measurements are connected to the first , the second and third inputs of the interferometric measurement unit, the output of the interferometric measurement unit is connected to the first input of the trajectory measurement system, the second input trajectory measurement systems are connected to the second output of the second receiving device, the third and fourth outputs of the trajectory measurement system are outputs of the system for simultaneously determining six parameters of the spacecraft motion during trajectory measurements of one SS.
RU2014103326/11A 2014-02-03 2014-02-03 Method for simultaneous determination of six movement parameters of sv at performance of trajectory measurements with one tracking station and system for its implementation RU2555247C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014103326/11A RU2555247C1 (en) 2014-02-03 2014-02-03 Method for simultaneous determination of six movement parameters of sv at performance of trajectory measurements with one tracking station and system for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014103326/11A RU2555247C1 (en) 2014-02-03 2014-02-03 Method for simultaneous determination of six movement parameters of sv at performance of trajectory measurements with one tracking station and system for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2555247C1 true RU2555247C1 (en) 2015-07-10

Family

ID=53538331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014103326/11A RU2555247C1 (en) 2014-02-03 2014-02-03 Method for simultaneous determination of six movement parameters of sv at performance of trajectory measurements with one tracking station and system for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2555247C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001091636A (en) * 1999-09-22 2001-04-06 Nec Eng Ltd Distance measuring device
RU2323860C1 (en) * 2006-09-20 2008-05-10 Сорокин Виктор Леонидович Method of distinguishing of distances between spaceship and determination stations
EP1026519B1 (en) * 1999-02-08 2010-04-21 SES Astra S.A. Ranging system and method for satellites
JP2013129307A (en) * 2011-12-21 2013-07-04 Mitsubishi Electric Corp Flying object observation data management device and method
WO2013165545A1 (en) * 2012-05-03 2013-11-07 Raytheon Company Position and elevation acquisition for orbit determination

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1026519B1 (en) * 1999-02-08 2010-04-21 SES Astra S.A. Ranging system and method for satellites
JP2001091636A (en) * 1999-09-22 2001-04-06 Nec Eng Ltd Distance measuring device
RU2323860C1 (en) * 2006-09-20 2008-05-10 Сорокин Виктор Леонидович Method of distinguishing of distances between spaceship and determination stations
JP2013129307A (en) * 2011-12-21 2013-07-04 Mitsubishi Electric Corp Flying object observation data management device and method
WO2013165545A1 (en) * 2012-05-03 2013-11-07 Raytheon Company Position and elevation acquisition for orbit determination

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Н.М.ИВАНОВ, А.А.ДМИТРИЕВСКИЙ, Л.Н.ЛЫСЕНКО. Баллистика и навигация космических аппаратов. М. "Машиностроение" 1986, с.103-107. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Capuano et al. Feasibility study of GNSS as navigation system to reach the Moon
RU2708883C1 (en) Method of determining orbit parameters of an artificial earth satellite using receiving-transmitting supporting reference stations
Goswami et al. Potential of Multi-constellation Global Navigation Satellite System in Indian Missile Test Range Applications.
RU2739486C1 (en) Method for radio signal source direction finding
RU2526401C1 (en) Method for radar doppler angular measurements of spacecraft and system for realising said method
US3643259A (en) Navigation satellite system employing time synchronization
RU2525343C1 (en) Method for simultaneous determination of six motion parameters of spacecraft when making trajectory measurements and system for realising said method
Kartsan et al. Pseudolite systems for close-range navigation: the problem of synchronization
Salih et al. The suitability of GPS receivers update rates for navigation applications
US3400399A (en) System and method for obtaining accurate tactical navigation
RU2555247C1 (en) Method for simultaneous determination of six movement parameters of sv at performance of trajectory measurements with one tracking station and system for its implementation
RU2678371C2 (en) Mobile objects coordinates and axes position angles determining method by means of installed on objects and observation points atomic clocks
Abyshev METHODS FOR LOCATING UAVs AND RADIO CONTROL SYSTEM DEVICES.
di Palo et al. Time Difference of Arrival for stratospheric balloon tracking: design and development of the STRAINS Experiment
Xue et al. Research on position differential method of dual-satellites TDOA and FDOA in passive location system
RU2580827C1 (en) Method for angular orientation of object
Cheung et al. Differencing Methods for 3D Positioning of Spacecraft
Parkinson The global positioning system (navstar)
Fateev et al. The use of GNSS technologies for high-precision navigation geostationary spacecraft
Phillips et al. Relative and differential GPS
RU2457629C1 (en) Phase radio-navigation system
RU2578003C1 (en) Method for determining error in trajectory measurements of interplanetary spacecraft due to propagation of radio signals in earth's ionosphere and interplanetary plasma
RU2784481C1 (en) Method for autonomous measurement of gravitational field parameters on board a spacecraft
Lu et al. A MMW Seeker Performance Evaluation Method for Moving Targets via RTK Technology
Gupta Application of GPS and infrared for car navigation in foggy condition to avoid accident

Legal Events

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

Effective date: 20200204

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20220322