RU2605457C1 - Method of user terminal locating using two relay satellites - Google Patents
Method of user terminal locating using two relay satellites Download PDFInfo
- Publication number
- RU2605457C1 RU2605457C1 RU2015139916/07A RU2015139916A RU2605457C1 RU 2605457 C1 RU2605457 C1 RU 2605457C1 RU 2015139916/07 A RU2015139916/07 A RU 2015139916/07A RU 2015139916 A RU2015139916 A RU 2015139916A RU 2605457 C1 RU2605457 C1 RU 2605457C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinates
- relative
- user terminal
- umc
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/42—Determining position
- G01S19/43—Determining position using carrier phase measurements, e.g. kinematic positioning; using long or short baseline interferometry
- G01S19/44—Carrier phase ambiguity resolution; Floating ambiguity; LAMBDA [Least-squares AMBiguity Decorrelation Adjustment] method
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/42—Determining position
- G01S19/45—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement
- G01S19/47—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement the supplementary measurement being an inertial measurement, e.g. tightly coupled inertial
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Заявленное техническое решение относится к области радиотехники, а именно к способам определения местоположения (ОМП) источников радиоизлучения.The claimed technical solution relates to the field of radio engineering, and in particular to methods for determining the location (WMD) of radio emission sources.
Заявленное изобретение может быть использовано при построении подсистемы ОМП пользовательских терминалов (ПТ) спутниковой системы связи (ССС).The claimed invention can be used in the construction of the subsystem OMP user terminals (PT) satellite communications system (CCC).
Известен способ ОМП ПТ с использованием глобальной спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС. Данный способ широко известен и описан, например, в книге Тяпкина В.Н. и Гарина Е.Н. «Методы определения навигационных параметров подвижных средств с использованием спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС». - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. - 260 с. При этом для одномоментного ОМП ПТ в пространстве требуется наличие сигналов минимум четырех спутников. Однако указанный аналог имеет недостатки. Так, ПТ должен иметь отдельный приемник, принимающий сигналы системы ГЛОНАСС. Еще одним недостатком является повышение требований к вычислительным ресурсам ПТ, позволяющим рассчитывать свои координаты по сигналам системы ГЛОНАСС.A known method of weapons of mass destruction using a global satellite radio navigation system GLONASS. This method is widely known and described, for example, in the book of V. Tyapkin. and Garina E.N. "Methods for determining the navigation parameters of vehicles using the GLONASS satellite radio navigation system." - Krasnoyarsk: Sib. Feder. Univ., 2012 .-- 260 p. At the same time, for the simultaneous weapons of mass destruction in space, the signals of at least four satellites are required. However, this analogue has disadvantages. So, the PT must have a separate receiver that receives signals from the GLONASS system. Another disadvantage is the increased requirements for computing resources of the PT, allowing you to calculate your coordinates from the signals of the GLONASS system.
Известен также аналог-способ определения местоположения земной станции спутниковой связи по ретранслированному сигналу из патента РФ 2172495 МПК G01S 5/06 (2006.01) от 06.05.00. Данный способ основывается на измерении доплеровских сдвигов частот сигналов, ретранслированных одним спутником-ретранслятором (CP1 в течение нескольких часов. Указанный аналог также имеет существенные недостатки. Первый недостаток связан с недопустимо длительным интервалом времени ОМП ПТ, необходимым для наблюдения за сигналами системы. Второй недостаток - громоздкость вычислений, которые влекут существенное удорожание стоимости системы, его реализующего.There is also an analogue method for determining the location of a satellite communications earth station using a relayed signal from RF patent 2172495 IPC G01S 5/06 (2006.01) dated 06.05.00. This method is based on measuring the Doppler frequency shifts of the signals relayed by one repeater satellite (CP 1 for several hours. This analogue also has significant drawbacks. The first drawback is associated with the unacceptably long time interval of the MSS of the PT necessary to observe the signals of the system. The second drawback - cumbersome calculations, which entail a significant increase in the cost of the system that implements it.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному способу ОМП ПТ является способ ОМП ПТ, описанный в патенте РФ 2256935 МПК G01S 5/02 (2006.01) от 26.09.1997. Способ-прототип, включающий в себя ПТ, по меньшей мере два спутника с известными местоположениями и известными скоростями и узел межсетевого сопряжения (УМС) для осуществления связи с ПТ через упомянутые спутники, включающий этап определения параметра дальности, представляющего собой расстояние между одним из спутников и ПТ, этап определения параметра разности дальностей, представляющего собой разность расстояний одного и другого спутника от ПТ, этап определения по меньшей мере одного из следующих параметров: параметра скорости изменения дальности, представляющего собой радиальную скорость одного из спутников относительно ПТ, параметра разности скоростей изменения дальностей, представляющего собой разность радиальных скоростей одного и другого спутника относительно ПТ, этап определения положения ПТ на поверхности Земли на основе известных местоположений и известных скоростей CP, а также указанных параметра дальности, параметра скорости изменения дальности и по меньшей мере одного из упомянутых параметров разности дальностей и разности скоростей изменения дальностей.The closest in technical essence to the claimed method of OMP PT is the method of OMP PT described in RF patent 2256935 IPC
При таком способе обеспечивается высокое быстродействие ОМП ПТ без существенного усложнения аппаратуры ПТ и УМС.With this method, the high-speed performance of the weapons of mass destruction without significant complication of the equipment of the PT and UMC is ensured.
Недостатком ближайшего аналога (прототипа) является относительно-невысокая точность определения координат ПТ при изменении скорости перемещения ПТ, вследствие возможности размещения его на широком классе движущихся объектов (автомобиль, вертолет, самолет и т.д.).The disadvantage of the closest analogue (prototype) is the relatively low accuracy of determining the coordinates of the PT when changing the speed of the PT, due to the possibility of placing it on a wide class of moving objects (car, helicopter, plane, etc.).
Техническим результатом при использовании заявленного решения является разработка способа ОМП ПТ с использованием двух CP, обеспечивающего повышение точности определения координат ПТ при изменении скорости его перемещения.The technical result when using the claimed solution is the development of a method of weapons of mass destruction using two CPs, which improves the accuracy of determining the coordinates of the points when changing the speed of its movement.
Указанный технический результат в заявляемом способе ОМП ПТ достигается тем, что в известном способе ОМП ПТ с использованием двух спутников-ретрансляторов CP1, СР2 и узла межсетевого соединения (УМС), заключающемся в том, что на основе измерений временных задержек и частотных сдвигов между переданными и принятыми тестовыми сигналами системы, известных модуля , азимута αПТ вектора скорости пользовательского терминала и его высоты hПТ, относительно земной поверхности, с учетом координат CP1, CP2, векторов их скоростей , координат УМС и предварительно заданных частотных сдвигов , рабочих частот CP1, СР2, определяют расстояние между первым CP1 и ПТ, определяют расстояние между вторым CP2 и ПТ, определяют, по меньшей мере, один из параметров: радиальную скорость перемещения первого CP1 относительно ПТ, и/или радиальную скорость перемещения второго СР2 относительно ПТ, после чего с учетом координат CP1, СР2, векторов их скоростей, , определенных параметров , , а также радиальной скорости и/или радиальной скорости , вычисляют широту φПТ и долготу λПТ пользовательского терминала, дополнительно на основе известных модуля , азимута αПТ вектора скорости пользовательского терминала и его высоты hПТ относительно земной поверхности вычисляют в УМС доплеровские сдвиги частот и первого и второго узкополосных тестовых сигналов, обусловленные изменениями радиальных скоростей ПТ относительно CP1 и CP2, для чего предварительно определяют вероятные местоположения ПТ с учетом координат спутников-ретрансляторов CP1, CP2, определенных параметров и , а при определении по меньшей мере одного из параметров: и/или учитывают дополнительно доплеровские сдвиги частот и .The specified technical result in the claimed method of OMP PT is achieved by the fact that in the known method of OMP PT using two satellite transponders CP 1 , CP 2 and an interconnection node (UMC), which consists in the fact that based on measurements of time delays and frequency shifts between transmitted and received test signals of a system known to the module , azimuth α PT velocity vector and the user terminal UT its height h, with respect to the earth's surface, with the coordinates CP 1, CP 2, the vectors of their velocities , UMS coordinates and predefined frequency shifts , operating frequencies CP 1 , CP 2 , determine the distance between the first CP 1 and PT, determine the distance between the second CP 2 and the PT, at least one of the parameters is determined: radial velocity the movement of the first CP 1 relative to the PT, and / or radial velocity the movement of the second CP 2 relative to the PT, after which, taking into account the coordinates CP 1 , CP 2 , and their velocity vectors , defined parameters , as well as radial velocity and / or radial velocity calculate the latitude φ PT and the longitude λ PT of the user terminal, additionally based on known modules , azimuth α PT velocity vector the user terminal and its height hF relative to the earth's surface, the Doppler frequency shifts are calculated in the UMC and the first and second narrow-band test signals due to changes in the radial speeds of the PT relative to CP 1 and CP 2 , for which the probable locations of the PT are preliminarily determined taking into account the coordinates of the satellite transponders CP 1 , CP 2 , certain parameters and , and when determining at least one of the parameters: and / or additionally take into account Doppler frequency shifts and .
Дополнительные доплеровские сдвиги частот и обусловлены изменениями радиальных скоростей ПТ относительно CP1 и CP2. При их вычислении предварительно определяют вероятные местоположения ПТ с учетом координат спутников-ретрансляторов CP1, CP2, определенных параметров и , известных модуля , азимута αПТ вектора скорости пользовательского терминала и его высоты hПТ относительно земной поверхности.Additional Doppler frequency shifts and due to changes in the radial speeds of the PT relative to CP 1 and CP 2 . When calculating them, the probable locations of the PTs are preliminarily determined taking into account the coordinates of the satellite transponders CP 1 , CP 2 , certain parameters and known module , azimuth α PT velocity vector user terminal and its height h PT relative to the earth's surface.
Для определения параметра , в ПТ измеряют частоту первого узкополосного тестового сигнала, излученного УМС на частоте и ретранслированного через CP1, передают результат измерения в УМС и рассчитывают доплеровский сдвиг частоты первого сигнала, обусловленного изменением радиальной скорости CP1 относительно УМС. Далее рассчитывают доплеровский сдвиг частоты первого сигнала, обусловленного изменением радиальной скорости ПТ относительно CP1 и вычисляют параметр на основе первого сигнала, излучаемого на частоте , предварительно заданной частоте сдвига рабочей частоты CP1, измеренной частоты первого сигнала, принятого после прохождения им трассы УМС-CP1-ПТ, рассчитанных доплеровских сдвигов частот и первого сигнала.To define a parameter , in PT measure the frequency first narrowband test signal emitted by the UMC at a frequency and relayed through CP 1 , transmit the measurement result to the UMC and calculate the Doppler frequency shift the first signal due to a change in the radial velocity of CP 1 relative to the UMC. Next, calculate the Doppler frequency shift the first signal due to a change in the radial velocity of the PT relative to CP 1 and calculate the parameter based on the first signal emitted at a frequency preset shear rate operating frequency CP 1 measured frequency the first signal received after passing the UMS-CP 1 -FET path, calculated Doppler frequency shifts and the first signal.
Для определения параметра , в ПТ измеряют частоту второго узкополосного тестового сигнала, излученного УМС на частоте и ретранслированного через CP2, передают результат измерения в УМС и рассчитывают доплеровский сдвиг частоты второго сигнала, обусловленного изменением радиальной скорости CP2 относительно УМС. Далее рассчитывают доплеровский сдвиг частоты второго сигнала, обусловленного изменением радиальной скорости ПТ относительно СР2 и вычисляют параметр на основе второго сигнала, излучаемого на частоте , предварительно заданной частоте сдвига рабочей частоты СР2, измеренной частоты второго сигнала, принятого после прохождения им трассы УМС-CP2-ПТ, рассчитанных доплеровских сдвигов частот и второго сигнала.To define a parameter , in PT measure the frequency the second narrowband test signal emitted by the UMC at a frequency and relayed through CP 2 , transmit the measurement result to the UMC and calculate the Doppler frequency shift the second signal due to a change in the radial velocity of CP 2 relative to the UMC. Next, calculate the Doppler frequency shift the second signal due to a change in the radial velocity of the PT relative to SR 2 and calculate the parameter based on the second signal emitted at a frequency preset shear rate operating frequency SR 2 measured frequency the second signal received after passing the UMS-CP 2 -PT path, calculated Doppler frequency shifts and second signal.
В альтернативном варианте при ОМП ПТ используют различные комбинации из четырех параметров: 1) дальность, 2) разность дальностей, 3) скорость изменения дальности, 4) разность скоростей изменения дальностей.Alternatively, in case of weapons of mass destruction, various combinations of four parameters are used: 1) range, 2) range difference, 3) range change rate, 4) range change rate difference.
Однако совместное использование параметров: дальности от одного CP до ПТ и разности дальностей от одного и другого CP до ПТ, эквивалентно использованию двух параметров дальности: 1) дальности от CP1 до ПТ, 2) дальности от СР2 до ПТ. Аналогично, совместное использование параметров: скорости изменения дальности одного CP относительно ПТ и разности скоростей изменения дальностей одного и другого CP относительно ПТ, эквивалентно использованию двух параметров скоростей изменения дальности: 1) скорости изменения дальности CP1 относительно ПТ, 2) скорости изменения дальности СР2 относительно ПТ.However, the joint use of parameters: ranges from one CP to PT and a difference in ranges from one and the other CP to PT is equivalent to using two range parameters: 1) ranges from CP 1 to PT, 2) ranges from CP 2 to PT. Similarly, the sharing of the parameters: rate of change in range of one CP relative to PT and the difference in the rates of change of distances of one and other CP relatively Fr, is equivalent to using two range-rate parameters: 1) the rate of change of range CP 1 with respect to PT and 2) range rate SR 2 relative to PT.
Вместе с тем, составление и решение уравнений, соответствующих параметрам положения для дальностей и скоростей изменения дальностей, значительно проще, чем для разности дальностей и разности скоростей изменения дальности, поэтому в предпочтительном варианте настоящего изобретения используют следующие параметры положения: 1) дальность от CP1 до ПТ, 2) дальность от CP2 до ПТ, 3) скорость изменения дальности CP1 относительно ПТ, 4) скорость изменения дальности CP2 относительно ПТ.At the same time, the preparation and solution of equations corresponding to the position parameters for ranges and speeds of range changes is much simpler than for the difference of ranges and speed difference of ranges, therefore, in the preferred embodiment of the present invention, the following position parameters are used: 1) range from CP 1 to PT, 2) range from CP 2 to PT, 3) speed range changes CP 1 relative to PT, 4) speed range changes CP 2 relative to PT.
В альтернативном варианте рассматривают проекции линий положения на поверхности Земли, тем самым ограничивая пространственное расположение ПТ. В предпочтительном варианте рассматривают проекции линий положения на плоскость, параллельную поверхности Земли, имеющую произвольную известную высоту hПТ.In an alternative embodiment, projections of position lines on the Earth's surface are considered, thereby limiting the spatial location of the PT. In a preferred embodiment, projections of position lines onto a plane parallel to the surface of the Earth having an arbitrary known height h PT are considered .
Параметры и определяют на основе измерений временных задержек между переданными и принятыми тестовыми сигналами системы.Options and determined on the basis of measurements of time delays between transmitted and received test signals of the system.
Параметры и определяют на основе частотных сдвигов между переданными и принятыми тестовыми сигналами системы. Сдвиги тестовых сигналов системы являются суммой предварительно заданных частотных сдвигов , рабочих частот CP1, СР2 и доплеровскими сдвигами частот, обусловленными суммарными радиальными скоростями соответствующего CP относительно ПТ и УМС.Options and determined based on the frequency shifts between the transmitted and received test signals of the system. System test signal offsets are the sum of predefined frequency offsets. , operating frequencies CP 1 , CP 2 and Doppler frequency shifts due to the total radial velocities of the corresponding CP relative to PT and UMC.
В альтернативном варианте предполагают, что ПТ не движется относительно земной поверхности. В реальных условиях ПТ может быть размещен на широком классе движущихся объектов (автомобиль, вертолет, самолет и т.д.). Движение ПТ относительно земной поверхности вносит в принятые тестовые сигналы системы дополнительные доплеровские сдвиги частот. Такие сдвиги можно не учитывать, если скорость CP относительно земной поверхности значительно превосходит скорость ПТ относительно земной поверхности. Но когда эти скорости соизмеримы, то для расчета параметров скорости изменения дальности и разности скоростей изменения дальностей необходимо учитывать дополнительные доплеровские сдвиги частот тестовых сигналов системы, обусловленных движением ПТ относительно земной поверхности.In an alternative embodiment, it is assumed that the PT does not move relative to the earth's surface. In real conditions, the AT can be placed on a wide class of moving objects (car, helicopter, airplane, etc.). The motion of the PT relative to the earth's surface introduces additional Doppler frequency shifts into the received test signals of the system. Such shifts can not be taken into account if the speed of CP relative to the earth's surface significantly exceeds the speed of the PT relative to the earth's surface. But when these speeds are comparable, then to calculate the parameters of the rate of change of range and the difference of the speeds of change of ranges, it is necessary to take into account additional Doppler frequency shifts of the test signals of the system due to the movement of the ground relative to the ground.
В таблице №1 приведены значения характерных скоростей и соответствующих им максимальных доплеровских сдвигов частот, вносимых некоторыми типами ПТ и CP при несущей частоте, равной 10 ГГц.Table 1 shows the values of the characteristic velocities and the corresponding maximum Doppler frequency shifts introduced by some types of AT and CP at a carrier frequency of 10 GHz.
Анализ значений, приведенных в таблице, позволяет сделать вывод, что во многих случаях при определении суммарной радиальной скорости существенным фактором является учет скорости ПТ. Особенно это характерно для ССС на геостационарной орбите (ГСО).An analysis of the values given in the table allows us to conclude that, in many cases, when determining the total radial velocity, an important factor is taking into account the velocity of the surface. This is especially true for CCS in geostationary orbit (GSO).
Учет скорости ПТ приводит к повышению точности определения параметров и/или , что в свою очередь ведет к повышению точности ОМП ПТ.Accounting for the speed of the PT leads to an increase in the accuracy of determining the parameters and / or , which in turn leads to an increase in the accuracy of weapons of mass destruction.
Одним из преимуществ настоящего изобретения является повышение точности ОМП ПТ.One of the advantages of the present invention is to improve the accuracy of OMP PT.
Другим преимуществом настоящего изобретения является возможность ОМП ПТ на произвольной известной высоте hПТ.Another advantage of the present invention is the possibility of OMP FET at an arbitrary known height h FET .
Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:The claimed method is illustrated by drawings, which show:
- на фиг. 1 - типовая спутниковая система связи;- in FIG. 1 - a typical satellite communications system;
- на фиг. 2 - геометрическая основа типовой спутниковой системы связи;- in FIG. 2 - the geometric basis of a typical satellite communications system;
- на фиг. 3 - схема отсутствия эффекта Доплера;- in FIG. 3 is a diagram of the absence of the Doppler effect;
- на фиг. 4 - схема проявления эффекта Доплера;- in FIG. 4 is a diagram of the manifestation of the Doppler effect;
- на фиг. 5 - варианты нахождения взаимной радиальной скорости движущихся приемника и передатчика;- in FIG. 5 - options for finding the mutual radial velocity of the moving receiver and transmitter;
- на фиг. 6 - иллюстрация нахождения линии положения ПТ, как пересечения поверхности положения параметра дальности с плоскостью ;- in FIG. 6 - illustration of finding the line of position of the PT, as the intersection of the surface of the position of the range parameter with the plane ;
- на фиг. 7 - иллюстрация нахождения линии положения ПТ, как пересечения поверхности положения параметра скорости изменения дальности с плоскостью ;- in FIG. 7 - illustration of finding the line of position of the PT, as the intersection of the surface of the position of the parameter of the rate of change of range with the plane ;
- на фиг. 8 - алгоритм определения местоположения пользовательского терминала;- in FIG. 8 - algorithm for determining the location of the user terminal;
- на фиг. 9 - определение вероятных местоположений пользовательского терминала с использованием дальностей в качестве параметров положения;- in FIG. 9 - determination of the probable locations of the user terminal using ranges as position parameters;
- на фиг. 10 - принцип устранения неоднозначности для неподвижного пользовательского терминала;- in FIG. 10 - disambiguation principle for a fixed user terminal;
- на фиг. 11 - принцип устранения неоднозначности для подвижного пользовательского терминала;- in FIG. 11 is a disambiguation principle for a mobile user terminal;
- на фиг. 12 - уточнение радиуса Земли;- in FIG. 12 - refinement of the radius of the Earth;
- на фиг. 13 - определение координат вектора скорости пользовательского терминала в геоцентрической системе координат;- in FIG. 13 - determination of the coordinates of the velocity vector of the user terminal in a geocentric coordinate system;
- на фиг. 14 - итерационный метод повышения точности определения координат пользовательского терминала;- in FIG. 14 is an iterative method for increasing the accuracy of determining the coordinates of a user terminal;
- на фиг. 15 - геометрическая основа составления уравнения круглого конуса в геоцентрической системе координат.- in FIG. 15 is a geometric basis for compiling a circular cone equation in a geocentric coordinate system.
Реализация заявленного способа представлена на примере типовой спутниковой системы связи, представленной на фиг. 1. Она содержит один узел межсетевого сопряжения (УМС), пользовательские терминалы, которые могут быть в стационарном исполнении 4 (см. фиг. 1), либо размещены на движущихся объектах: на автомобиле 5, на вертолете 6, на самолете 7 (см. фиг. 1) и т.д., а также два спутника-ретранслятора: CP1 и СР2 для обеспечения связи между УМС и ПТ.The implementation of the claimed method is presented on the example of a typical satellite communication system shown in FIG. 1. It contains one gateway node (UMC), user terminals, which can be in stationary version 4 (see Fig. 1), or placed on moving objects: on
Современные ССС позволяют предоставлять услуги связи как стационарным ПТ, так и ПТ, размещенным на широком классе движущихся объектов (автомобиль, вертолет, самолет).Modern CCCs make it possible to provide communication services both to fixed-line vehicles and those located on a wide class of moving objects (car, helicopter, airplane).
В качестве примера для описания изобретения рассматривают ПТ, размещенный на самолете. Геометрическая основа спутниковой линии связи в таком исполнении раскрыта на фиг. 2.As an example, to describe the invention consider PT placed on an airplane. The geometrical basis of the satellite link in this embodiment is disclosed in FIG. 2.
УМС является стационарным, его координаты, а точнее координаты оптических фокусов антенн, хорошо известны.The UMC is stationary, its coordinates, or rather the coordinates of the optical foci of the antennas, are well known.
ПТ размещен на самолете, который движется со скоростью в плоскости , параллельной горизонтальной плоскости Ω0 (на нулевой высоте) и находящейся на высоте hПТ от нее. Азимутом движения самолета является угол γПТ, отсчитываемый между направлением на север, обозначенным стрелкой Z′ и направлением движения самолета. В дальнейшем будем считать, что параметры , hПТ и γПТ известны, так как большинство самолетов оборудованы приборами, позволяющими измерить указанные параметры в любой момент времени.Fri placed on a plane that moves at speed in the plane parallel to the horizontal plane Ω 0 (at zero height) and located at a height h FR from it. The aircraft azimuth is the angle γ PT , counted between the north direction indicated by the arrow Z ′ and the direction of the aircraft. In the future, we assume that the parameters , h PT and γ PT are known, since most aircraft are equipped with devices that allow you to measure these parameters at any time.
Идеальная ГСО CP характеризуется следующими параметрами: эксцентриситет орбиты равен нулю е=0, наклонение орбиты равно i=0°, период обращения CP равен периоду обращения Земли (звездные сутки, которые составляют 23 часа 56 минут 04 секунды), компенсация влияний возмущающих факторов, таких как неравномерное гравитационное поле Земли, сила притяжения Солнца, Луны и др. космических объектов. В этом случае CP оказывается «висячим» над определенной точкой земной поверхности, на определенной долготе, строго над экватором, на высоте 35875 км над поверхностью Земли.An ideal GSO CP is characterized by the following parameters: the eccentricity of the orbit is equal to e = 0, the inclination of the orbit is i = 0 °, the period of revolution of CP is equal to the period of revolution of the Earth (stellar day, which is 23 hours 56 minutes 04 seconds), compensation of the effects of disturbing factors, such as the uneven gravitational field of the Earth, the attractive force of the Sun, Moon, and other space objects. In this case, the CP is “hanging” over a certain point on the earth’s surface, at a certain longitude, strictly above the equator, at an altitude of 35875 km above the Earth’s surface.
Однако на практике перечисленные условия являются недостижимыми. Спутники-ретрансляторы CP1 и CP2 находятся на так называемой квазистационарной орбите, при этом их суточное смещение, как правило, составляет единицы градусов. Вследствие этого CP не являются «висячими» над определенными точками земной поверхности, а совершают колебательные движения.However, in practice, the conditions listed are unattainable. Relay satellites CP 1 and CP 2 are in the so-called quasi-stationary orbit, and their daily displacement, as a rule, is units of degrees. As a result of this, CPs are not “hanging” over certain points on the earth’s surface, but oscillate.
Суточное смещение CP1 и СР2 является причиной наличия векторов скоростей , , обозначенных на фиг. 2 стрелками. Очевидно, что векторы скоростей , в течение суток меняют и модуль, и направление, однако на малом интервале времени, исчисляемом минутами, можно считать их постоянными. В дальнейших рассуждениях считают, что векторы , , равно как и координаты CP1 и CP2, известны в любой момент времени. Действительно, операторам-владельцам ССС должны быть известны эти параметры, существуют методики, с помощью которых либо измеряют, либо рассчитывают координаты CP и параметры их движения. Они описаны, например, в монографии Дубошина Г.Н. Небесная механика. Методы теории движения искусственных небесных тел. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. - 352 с.The daily shift of CP 1 and CP 2 is the cause of the presence of velocity vectors , indicated in FIG. 2 arrows. Obviously, the velocity vectors , during the day, both the module and the direction are changed, however, over a small time interval, calculated in minutes, they can be considered constant. In further considerations, it is believed that the vectors , , as well as the coordinates CP 1 and CP 2 , are known at any time. Indeed, these parameters should be known to the operators-owners of CCCs, there are techniques with which they either measure or calculate the CP coordinates and their motion parameters. They are described, for example, in the monograph of Duboshin G.N. Heavenly mechanics. Methods of the theory of motion of artificial celestial bodies. - M .: Science. The main edition of the physical and mathematical literature, 1983. - 352 p.
В конкретный момент времени топология системы характеризуется расстояниями спутников ретрансляторов от УМС и ПТ, обозначенными на фиг. 2 сплошными и пунктирными отрезками:At a particular point in time, the topology of the system is characterized by the distances of the relay satellites from the UMS and the AT indicated in FIG. 2 solid and dotted lines:
- расстояние между CP1 и УМС, - the distance between CP 1 and UMC,
- расстояние между CP2 и УМС, - the distance between CP 2 and UMC,
- расстояние между CP1 и ПТ, - the distance between CP 1 and PT,
- расстояние между CP2 и ПТ. - the distance between CP 2 and PT.
В любой момент времени расстояния и можно вычислить, основываясь на известных координатах УМС, CP1 и CP2.At any given time and can be calculated based on the known coordinates of the UMC, CP 1 and CP 2 .
Расстояния и являются параметрами положения, вычисление которых производится при использовании тестовых сигналов системы.Distances and are position parameters, the calculation of which is carried out using the test signals of the system.
На фиг. 2 также показаны угловые величины между векторами скоростей , , и соответствующими направлениями:In FIG. 2 also shows the angular values between the velocity vectors , , and relevant areas:
- угол между вектором и направлением ПТ-CP1, is the angle between the vector and direction PT-CP 1 ,
- угол между вектором и направлением ПТ-СР2, is the angle between the vector and the direction of PT-SR 2 ,
- угол между вектором и направлением CP1-ПТ, is the angle between the vector and direction CP 1 -T
- угол между вектором и направлением CP1-УМС, is the angle between the vector and the direction of CP 1- UMS,
- угол между вектором и направлением CP2-ПТ, is the angle between the vector and direction CP 2 -T
- угол между вектором и направлением СР2-УМС. is the angle between the vector and the direction of the SR 2- UMS.
Данные угловые величины связывают векторы скоростей , , с их проекциями на соответствующую ось. Такие проекции являются радиальными скоростями:These angular values relate the velocity vectors , , with their projections on the corresponding axis. Such projections are radial velocities:
- радиальная скорость ПТ относительно CP1 - проекция вектора на ось ПТ-CP1, - the radial velocity of the PT relative to CP 1 - the projection of the vector on the axis PT-CP 1 ,
- радиальная скорость ПТ относительно CP2 - проекция вектора на ось ПТ-CP2, - the radial velocity of the PT relative to CP 2 - the projection of the vector on the PT-CP 2 axis,
- радиальная скорость CP1 относительно ПТ - проекция вектора на ось CP1-ПТ, - radial velocity CP 1 relative to PT - vector projection on the axis CP 1 -F,
- радиальная скорость CP1 относительно УМС - проекция вектора на ось CP1-УМС, - radial velocity CP 1 relative to the UMS - vector projection on the axis CP 1- UMS,
- радиальная скорость CP2 относительно ПТ - проекция вектора на ось CP2-ПТ, - radial velocity CP 2 relative to the PT - vector projection on the axis CP 2 -PT,
- радиальная скорость CP2 относительно УМС - проекция вектора на ось CP2-УМС. - radial velocity CP 2 relative to UMS - vector projection on the axis CP 2- UMS.
В любой момент времени радиальные скорости , , , можно вычислить, основываясь на известных координатах УМС, CP1 и CP2, известных векторах , , .At any given time, radial speeds , , , can be calculated based on the known coordinates of the UMC, CP 1 and CP 2 , known vectors , , .
Радиальные скорости и являются параметрами положения, вычисление которых производится при использовании тестовых сигналов системы.Radial speeds and are position parameters, the calculation of which is carried out using the test signals of the system.
Параметры и определяют на основе измерений временных задержек между переданными и принятыми тестовыми сигналами системы. Измеренные временные задержки умножают на скорость распространения радиоволны, равную скорости света в вакууме: с=3×108 м/с.Options and determined on the basis of measurements of time delays between transmitted and received test signals of the system. The measured time delays are multiplied by the speed of propagation of the radio wave, equal to the speed of light in vacuum: s = 3 × 10 8 m / s.
Параметры и определяют на основе частотных сдвигов между переданными и принятыми тестовыми сигналами системы. Сдвиги тестовых сигналов системы являются суммой предварительно заданных частотных сдвигов , рабочих частот CP1, CP2 и доплеровскими сдвигами частот, обусловленными суммарными радиальными скоростями соответствующего CP относительно ПТ и УМС.Options and determined based on the frequency shifts between the transmitted and received test signals of the system. System test signal offsets are the sum of predefined frequency offsets. , operating frequencies CP 1 , CP 2 and Doppler frequency shifts due to the total radial velocities of the corresponding CP relative to PT and UMC.
Рассмотрим в общих чертах причину возникновения доплеровского эффекта, его связь с радиальной скоростью передатчика (приемника), а также порядок расчета взаимной радиальной скорости при движении и передатчика, и приемника.Let us consider in general terms the cause of the Doppler effect, its relationship with the radial velocity of the transmitter (receiver), as well as the procedure for calculating the mutual radial velocity during movement of both the transmitter and the receiver.
Доплеровский эффект в определенном смысле универсален. Его проявления можно проследить и в механических (звуковых) волнах, и в электромагнитных волнах как оптического диапазона, так и радиодиапазона. Доплеровский эффект можно пояснить с помощью фиг. 3 и фиг. 4.The Doppler effect in a certain sense is universal. Its manifestations can be traced both in mechanical (sound) waves and in electromagnetic waves both in the optical range and in the radio range. The Doppler effect can be explained using FIG. 3 and FIG. four.
На фиг. 3 изображены передатчик (ПРД) и приемник (ПРМ). Концентрическими окружностями схематично изображены фазовые фронты радиоволн, излучаемых ПРД, расстояния между которыми соответствует длине волны. При отсутствии относительного движения ПРД и ПРМ эффект Доплера отсутствует: длина волны ПРМ равна длине волны ПРД. Из последнего утверждения следует, что и частота ПРМ равна частоте ПРД :In FIG. 3 shows a transmitter (Rx) and a receiver (Rx). The concentric circles schematically depict the phase fronts of the radio waves emitted by the PRD, the distances between which correspond to the wavelength. In the absence of relative motion of the Tx and PfP, there is no Doppler effect: the PfP wavelength is equal to the PWM wavelength. From the last statement it follows that the frequency of PfP equal to frequency :
. .
На фиг. 4 изображен ПРД, движущийся со скоростью с углом θПРД-ПРМ к направлению ПРД-ПРМ. Такое движение приводит к изменению длины волны в ПРМ по отношению к длине волны ПРД. Такое изменение называется эффектом Доплера. Частота ПРМ в этом случае изменяется на величину доплеровского смещения частоты , относительно частоты ПРД:In FIG. 4 depicts a traveling speed with an angle θ of the Tx-Rx to the direction of the Rx-Rx. This movement leads to a change in the wavelength in the PFP with respect to the wavelength of the PFD. This change is called the Doppler effect. The frequency of the PFP in this case changes by the magnitude of the Doppler frequency shift , relative to the frequency of the PRD:
Знак этого смещения может быть положительным, если ПРМ и ПРД сближаются, и отрицательным, если ПРМ и ПРД удаляются друг относительно друга.The sign of this bias may be positive if the PfP and PfP are converging, and negative if the PfP and PWM are removed relative to each other.
Аналитическое выражение для расчета доплеровского смещения частоты без учета релятивистского эффекта выглядит следующим образом:The analytical expression for calculating the Doppler frequency shift without taking into account the relativistic effect is as follows:
где - модуль вектора скорости ПРД, - радиальная скорость ПРД относительно ПРМ - проекция вектора на ось ПРД-ПРМ, θПРД-ПРМ - угол между вектором и направлением ПРД-ПРМ.Where - module of the velocity vector - radial velocity of the PRD relative to the PFP - projection of the vector on the axis of the Rx-Rx, θ Rx-Rx - the angle between the vector and the direction of the PfP.
В ряде случаев в движении могут находиться и ПРД, и ПРМ. Тогда нахождение взаимной радиальной скорости движущихся ПРМ и ПРД возможно по двум вариантам, представленным на фиг. 5.In some cases, in the movement can be both PRD and PFP. Then, finding the mutual radial velocity of the moving Rx and Rx is possible in two ways, as shown in FIG. 5.
В первом варианте сначала определяют радиальные скорости ПРД и ПРМ и , как проекции векторов и на ось ПРД-ПРМ, затем находят взаимную радиальную скорость движущихся ПРМ и ПРД , как вектор суммы и .In the first embodiment, first determine the radial speed of the PRD and PFP and like projection vectors and on the axis of the Rx-Rx, then find the mutual radial speed of the moving Rx and Rx as a sum vector and .
Во втором варианте сначала определяют результирующую относительную скорость движущихся ПРМ и ПРД, как вектор суммы их скоростей и , затем находят взаимную радиальную скорость движущихся ПРМ и ПРД , как проекцию вектора на ось ПРД-ПРМ.In the second embodiment, the resulting relative velocity is first determined moving Rx and Rx as a vector of the sum of their speeds and , then find the mutual radial velocity of the moving Rx and Rx like a projection of a vector on the axis of the PRD-PRM.
Вышеуказанные варианты справедливы и для ССС, использующей подвижный CP, с той лишь разницей, что при расчете взаимной радиальной скорости движущихся ПРМ и ПРД будут участвовать три радиальные скорости (см. фиг. 5). В таком случае целесообразно использовать первый вариант нахождения взаимной радиальной скорости движущихся ПРМ и ПРД.The above options are also valid for CCCs using a moving CP, with the only difference being that three radial speeds will be involved in calculating the mutual radial velocity of the moving Rx and Rx (see Fig. 5). In this case, it is advisable to use the first option to find the mutual radial velocity of the moving Rx and Rx.
При ОМП ПТ используют следующие параметры положения: 1) дальность от CP1 до ПТ, 2) дальность от СР2 до ПТ, 3) скорость изменения дальности CP1 относительно ПТ, 4) скорость изменения дальности CP2 относительно ПТ.When OMP PT use the following position parameters: 1) range from CP 1 to PT, 2) range from SR 2 to PT, 3) speed range changes CP 1 relative to PT, 4) speed range changes CP 2 relative to PT.
Эти параметры могут характеризоваться поверхностями положения и линиями положений.These parameters can be characterized by position surfaces and position lines.
Поверхность положения (какого-либо параметра положения) - поверхность в пространстве, соединяющая все точки, имеющие одинаковое значение данного параметра. В качестве поверхности положения в некоторых случаях может выступать поверхность Земли.The position surface (of some position parameter) is the surface in space connecting all points having the same value of this parameter. In some cases, the surface of the Earth can serve as the position surface.
Линия положения (какого-либо параметра положения) - кривая на поверхности Земли или на какой-либо другой поверхности, соединяющая все точки, имеющие одинаковое значение данного параметра. Линии положений рассматриваемых параметров положений выделены жирными линиями на соответствующих рисунках (см фиг. 6, 7). В альтернативном варианте рассматривают линии положения только на земной поверхности, при этом земную поверхность аппроксимируют плоскостью. В предпочтительном варианте рассматривают плоскость , параллельную земной поверхности (горизонтальной плоскости Ω0 на нулевой высоте) и находящейся на известной высоте hПТ от нее.The position line (of any position parameter) is a curve on the surface of the Earth or on some other surface connecting all points having the same value of this parameter. The position lines of the considered position parameters are indicated by bold lines in the corresponding figures (see Fig. 6, 7). In an alternative embodiment, position lines are considered only on the earth’s surface, while the earth’s surface is approximated by a plane. In a preferred embodiment, consider the plane parallel to the earth's surface (the horizontal plane Ω 0 at zero height) and located at a known height h FR from it.
Параметр положения дальность RСР-ПТ представляет собой расстояние между CP и ПТ. Поверхность положения параметра дальности - сфера с центром, совпадающим с оптическим центром антенны CP и радиусом RСР-ПТ. Линия положения параметра дальности на плоскости - окружность, центр которой совпадает с подспутниковой точкой CP (см. фиг. 6). Рассмотрение в качестве CP поочередно CP1 и СР2 приводит к получению параметров положения и соответственно.The position parameter range R CP-PT is the distance between CP and PT. The position surface of the range parameter is a sphere with a center coinciding with the optical center of the CP antenna and radius R CP-PT . The position line of the range parameter on the plane - a circle whose center coincides with the sub-satellite point CP (see Fig. 6). Consideration as CP alternately CP 1 and CP 2 leads to obtaining position parameters and respectively.
Параметр положения скорость изменения дальности представляет собой относительную радиальную скорость между ПТ и СР. Поверхность положения параметра скорости изменения дальности - круглый конус (далее просто конус) с вершиной, совпадающей с оптическим центром антенны CP, с осью, совпадающей с вектором и с углом вращения, равным θСР-ПТ. Линия положения параметра скорости изменения дальности на плоскости - гипербола, симметричная относительно (см. фиг. 7). Рассмотрение в качестве CP поочередно CP1 и СР2 приводит к получению параметров положения и соответственно.Position parameter Range change rate represents the relative radial velocity between the PT and SR. The position surface of the rate of change of range parameter is a round cone (hereinafter simply a cone) with a vertex coinciding with the optical center of the CP antenna, with an axis coinciding with the vector and with a rotation angle equal to θ CP-PT . The position line of the parameter of the rate of change of range on the plane - hyperbole symmetric with respect to (see Fig. 7). Consideration as CP alternately CP 1 and CP 2 leads to obtaining position parameters and respectively.
В альтернативном варианте предполагают, что ПТ не движется относительно земной поверхности. В реальных условиях ПТ может быть размещен на широком классе движущихся объектов (автомобиль, вертолет, самолет и т.д.). Движение ПТ относительно земной поверхности вносит в принятые и переданные тестовые сигналы системы дополнительные доплеровские сдвиги частот. Такие сдвиги можно не учитывать, если скорость CP относительно земной поверхности значительно превосходит скорость ПТ относительно земной поверхности. Но когда эти скорости соизмеримы, то для расчета параметров скорости изменения дальности и разности скоростей изменения дальностей необходимо учитывать дополнительные доплеровские сдвиги частот тестовых сигналов системы, обусловленных движением ПТ относительно земной поверхности.In an alternative embodiment, it is assumed that the PT does not move relative to the earth's surface. In real conditions, the AT can be placed on a wide class of moving objects (car, helicopter, airplane, etc.). The motion of the PT relative to the earth's surface introduces additional Doppler frequency shifts into the received and transmitted test signals of the system. Such shifts can not be taken into account if the speed of CP relative to the earth's surface significantly exceeds the speed of the PT relative to the earth's surface. But when these speeds are comparable, then to calculate the parameters of the rate of change of range and the difference of the speeds of change of ranges, it is necessary to take into account additional Doppler frequency shifts of the test signals of the system due to the movement of the ground relative to the ground.
Последовательность этапов реализации заявленного способа ОМП ПТ можно рассмотреть с использованием представленного на фиг. 8 алгоритма.The sequence of stages of the implementation of the claimed method of weapons of mass destruction can be considered using the one shown in FIG. 8 algorithms.
Этап 1. Ввод исходных данных. Исходными данными, в соответствии с введенными выше обозначениями являются: 1) координаты УМС (x0, y0, z0), 2) координаты CP1 (x1, y1, z1) и CP2 (х2, y2, z2), 3) векторы скоростей , , 4) частотные сдвиги , рабочих частот CP1, CP2, 5) модуль , азимут γПТ вектора скорости ПТ и его высота hПТ, 6) - средний радиус Земли, - радиус Земли на экваторе; еЗ≈0,081819 - эксцентриситет эллипсоида Земли, 5) порог ξ - допустимое расстояние между истинными и определенными координатами ПТ.
Этап 2. Измерение временных задержек и частотных сдвигов тестовых сигналов системы.
Временные задержки между переданными и принятыми тестовыми сигналами системы используют для определения параметров положения и . Тестовыми сигналами при этом являются две известные псевдошумовые (ПШ) последовательности.Time delays between transmitted and received test signals of the system are used to determine position parameters and . The test signals in this case are two known pseudo-noise (PN) sequences.
Для измерения временных задержек выполняют следующие операции:To measure time delays perform the following operations:
1. УМС излучает два известных тестовых сигнала, представляющих собой ПШ последовательности и запоминает время излучения каждого из этих сигналов и .1. The UMC emits two known test signals, which are PN sequences, and remembers the radiation time of each of these signals and .
2. ПТ принимает первый тестовый сигнал через CP1, второй тестовый сигнал через CP2 и переизлучает их сразу, либо с известными задержками и .2. The PT receives the first test signal through CP 1 , the second test signal through CP 2 and re-emits them immediately, or with known delays and .
3. УМС принимает первый тестовый сигнал через CP1, второй тестовый сигнал через CP2, измеряет время приема каждого из этих сигналов и и вычисляет задержки двусторонних распространений сигналов и , соответствующих траекториям УМС-СР1-ПТ-CP1-УМС и УМС-СР2-ПТ-СР2-УМС:3. The UMS receives the first test signal through CP 1 , the second test signal through CP 2 , measures the reception time of each of these signals and and calculates the delay of two-way signal propagation and corresponding to the trajectories of UMS-SR 1- PT-CP 1- UMS and UMS-SR 2- PT-CP 2- UMS:
, ,
. .
Частотные сдвиги между переданными и принятыми тестовыми сигналами системы используют для определения параметров положения и. Тестовые сигналы, представляющие собой два узкополосных сигнала с центральными частотами и , передают УМС через СР1, СР2 и принимают ПТ. На траекториях УМС-СР1-ПТ и УМС-CP2-ПТ центральные частоты сигналов подвержены сдвигам, среди которых можно выделить:The frequency shifts between the transmitted and received test signals of the system are used to determine position parameters and . Test signals, which are two narrow-band signals with center frequencies and transmit UMS through CP 1 , CP 2, and receive PT. On the trajectories of UMS-SR 1- PT and UMS-CP 2- PT, the central signal frequencies are subject to shifts, among which are:
- заданные частотные сдвиги , рабочих частот CP1, СР2,- given frequency shifts , operating frequencies CP 1 , CP 2 ,
- доплеровские сдвиги частот , , обусловленные движением CP1 и CP2 относительно УМС,- Doppler frequency shifts , due to the movement of CP 1 and CP 2 relative to the UMC,
- доплеровские сдвиги частот , , обусловленные движением CP1 и CP2 относительно ПТ,- Doppler frequency shifts , due to the movement of CP 1 and CP 2 relative to the PT,
- доплеровские сдвиги частот , , обусловленные движением ПТ относительно CP1 и CP2.- Doppler frequency shifts , due to the movement of the PT relative to CP 1 and CP 2 .
Указанные сдвиги центральных частот тестовых сигналов можно выразить аналитически:The indicated shifts of the central frequencies of the test signals can be expressed analytically:
где , - значения центральных частот тестовых сигналов после прохождения обозначенных траекторий и соответствующих сдвигов.Where , - the values of the central frequencies of the test signals after passing the indicated trajectories and the corresponding shifts.
В рассматриваемом способе предусмотрена возможность измерения центральных частот тестовых сигналов в ПТ с последующей передачей информации о них в УМС.In the considered method, it is possible to measure the central frequencies of the test signals in the DT with the subsequent transfer of information about them to the UMC.
Таким образом, в ходе данного этапа определены временные задержки и и частотные сдвиги , тестовых сигналов системы.Thus, during this stage, time delays are determined and and frequency shifts , test signals of the system.
Этап 3. Определение параметров и .
Известные координаты CP1, CP2 и УМС позволяют рассчитать расстояния и в момент времени измерения временных задержек и используя выражения:The known coordinates CP 1 , CP 2 and UMS allow you to calculate distances and at time measurement of time delays and using expressions:
где x0, y0, z0 - координаты УМС, х1, y1, z1 - координаты CP1, х2, y2, z2 - координаты CP2.where x 0 , y 0 , z 0 are the coordinates of the UMC, x 1 , y 1 , z 1 are the coordinates of CP 1 , x 2 , y 2 , z 2 are the coordinates of CP 2 .
Параметры положения и можно рассчитать по формулам:Position Parameters and can be calculated by the formulas:
Этап 4. Расчет координат вероятного положения ПТ; ПТ) и ПТ2.
В ходе данного этапа рассчитывают координаты ПТ с большой ошибкой, достигающей 500 км и, как будет показано ниже, с не устраненной неоднозначностью.During this stage, the coordinates of the transformer are calculated with a large error reaching 500 km and, as will be shown below, with ambiguity not resolved.
В качестве поверхности Земли в данном этапе используют сферу с радиусом представляющим собой средний радиус Земли, что для приблизительных расчетов вполне допустимо.At this stage, a sphere with radius representing the average radius of the Earth, which is acceptable for approximate calculations.
Задачу по расчету координат вероятного положения ПТ можно свести к решению системы из трех уравнений с тремя неизвестными х, y и z, являющимися декартовыми геоцентрическими координатами ПТ:The task of calculating the coordinates of the probable position of the PT can be reduced to solving a system of three equations with three unknowns x, y, and z, which are the Cartesian geocentric coordinates of the PT:
В системе уравнений (5) первое выражение - уравнение сферы с центром, совпадающим с центром Земли и радиусом, равным сумме среднего радиуса Земли RЗ и высоты ПТ hПТ, второе выражение - уравнение сферы с центром, совпадающим с оптическим центром антенны CP1 и радиусом третье выражение - уравнение сферы с центром, совпадающим с оптическим центром антенны СР2 и радиусом The system of equations (5) a first expression - the equation of a sphere whose center coinciding with the center of the Earth and a radius equal to the sum of the average Earth radius R W and the height PT h TP, the second expression - the equation of a sphere whose center coinciding with the optical center of the antenna CP 1 and radius the third expression is the equation of a sphere with a center coinciding with the optical center of the antenna CP 2 and radius
На фиг. 9 схематично показаны: L1 - поверхность положения, соответствующая первому выражению системы уравнений (5), L2 - линия положения на поверхности L1, соответствующая второму выражению системы уравнений (5), L1 - линия положения на поверхности L1, соответствующая третьему выражению системы уравнений (5). Точками S1 и S2 показаны подспутниковые точки CP1 и СР2.In FIG. 9 schematically shows: L 1 is the position surface corresponding to the first expression of the system of equations (5), L 2 is the position line on the surface L 1 corresponding to the second expression of the system of equations (5), L 1 is the position line on the surface L 1 corresponding to the third expression of the system of equations (5). Points S 1 and S 2 show sub-satellite points CP 1 and CP 2 .
Из-за геометрических особенностей построения ССС для CP на геостационарной орбите возникает неоднозначность результатов ОМП ПТ, так как линии положения Z2 и L3 пересекаются в двух точках ПТ1 и ПТ2, что показано на фиг. 9, при этом одна точка будет находиться в северном полушарии Земли, другая - в южном.Due to the geometrical features of constructing the CCS for CP in the geostationary orbit, the ambiguity of the results of the FGM OT occurs, since the position lines Z 2 and L 3 intersect at two points UT 1 and UT 2 , as shown in FIG. 9, while one point will be in the northern hemisphere of the Earth, the other in the southern.
Аналитическим решением системы уравнений (5) будут две тройки действительных корней и являющихся декартовыми координатами точек ПТ1 и ПТ2, соответственно.The analytical solution to the system of equations (5) will be two triples of real roots and which are the Cartesian coordinates of the points PT 1 and PT 2 , respectively.
Этап 5. Устранение неоднозначности, выбор начальной точки ПТ0.
В большинстве случаев неоднозначность с точностью до полушария возможно устранить еще до установления ПТ сеанса связи. Возможно также использование дополнительной априорной информации о ПТ, например, вероятность его одновременного попадания в зоны радиовидимости CP1 и СР2.In most cases, hemispheric ambiguity can be eliminated even before the establishment of a PT communication session. It is also possible to use additional a priori information about the PT, for example, the probability of its simultaneous falling into the radio-visibility zones CP 1 and CP 2 .
Однако в общем случае в УМС ССС нет никакой информации о местоположении ПТ. В этом случае используют способ устранения возникшей неоднозначности, реализация которого для неподвижного ПТ показана на фиг. 10. Первая часть на фиг. 10, отображенная сплошными линиями, аналогична рисунку на фиг. 9 и соответствует первому моменту времени. Второй момент времени характеризуется тем, что в результате своего движения CP1 и CP2 сместятся, при этом подспутниковые точки также меняют свои координаты на и В результате новыми линиями положения будут и (штриховые линии) и, как следствие, искомая точка ПТ1 останется в том же месте, а ложная изменит свое положение на Аналитически такая трансформация выразится в повторном составлении и решении системы уравнений (5) с новыми координатами CP1 и СР2, а также новыми параметрами положения и However, in the general case, in the UMC CCC there is no information about the location of the PT. In this case, a method of eliminating the arising ambiguity is used, the implementation of which for a fixed PT is shown in FIG. 10. The first part in FIG. 10, shown in solid lines, is similar to the figure in FIG. 9 and corresponds to the first moment in time. The second moment of time is characterized by the fact that as a result of their movement, CP 1 and CP 2 will shift, while the sub-satellite points also change their coordinates by and As a result, the new lines of position will be and (dashed lines) and, as a result, the desired point of PT 1 remains in the same place, and the false one changes its position to Analytically, such a transformation will be expressed in the re-compilation and solution of the system of equations (5) with new coordinates CP 1 and CP 2 , as well as new position parameters and
В случае с подвижным ПТ, представленным на фиг. 11, рассуждения, аналогичные с той разницей, что за время смещения CP1 и СР2 переместится и ПТ. Известные модуль и азимут αПТ вектора скорости ПТ позволяют рассчитать смещение ПТ, которое считают одинаковым для обеих вероятных точек. В качестве примера на фиг. 11 показано перемещение ПТ в северовосточном направлении, в результате чего точки ПТ1 и ПТ2 сместятся соответственно в точки ПТ3 и ПТ4. Процедура построения новых линий положений и (штриховые линии) через определенное время позволяет сделать выбор в пользу точек ПТ1 и ПТ3, исключив точки ПТ2 и ПТ4, тем самым устранив неоднозначности ОМП ПТ.In the case of the mobile AT shown in FIG. 11, the reasoning is similar with the difference that during the displacement CP 1 and CP 2 the PT also moves. Famous module and the azimuth α PT of the velocity vector of the PT allows you to calculate the offset of the PT, which is considered the same for both probable points. As an example in FIG. 11 shows the movement of the PT in the northeastern direction, as a result of which the points of PT 1 and PT 2 will move to the points of PT 3 and PT 4, respectively. Procedure for constructing new position lines and (dashed lines) after a certain time allows you to make a choice in favor of points PT 1 and PT 3 , excluding the points PT 2 and PT 4 , thereby eliminating the ambiguities of the PMF PT.
Таким образом, и для неподвижного, и для подвижного ПТ возможно устранить неоднозначность его ОМП, указанным выше способом. В представленных вариантах выбор делают в пользу координат северного полушария Земли - точки ПТ. Далее выбранная точка выступает в качестве начальной точки ПТ0 с координатами для поиска более точных координат ПТ итерационным методом с использованием параметров и/или Thus, for both a stationary and a moving vehicle, it is possible to eliminate the ambiguity of its WMD by the above method. In the presented options, the choice is made in favor of the coordinates of the northern hemisphere of the Earth - the point of PT. Further, the selected point acts as the starting point of PT 0 with coordinates to search for more accurate coordinates of the iterative method using parameters and / or
Этап 6. Неоднозначность устранена?
Сущность данного этапа частично раскрыта при пояснении этапа 5. Так, если при первом прохождении алгоритма нет дополнительной априорной информации о ПТ, то неоднозначность устранить невозможно. Тогда производится переход на этап 3, где через некоторое время повторно определяют параметры и Затем на этапе 4 повторно рассчитывают вероятные координаты ПТ и на этапе 5 устраняют неоднозначность. При следующем прохождении этапа 6 неоднозначность уже устранена и выполняют переход к следующему этапу.The essence of this stage is partially disclosed in the explanation of
Для достаточного смещения CP1 и CP2 необходимо относительно небольшое время - несколько минут. Кроме того, в целях экономии времени, устранение неоднозначности необходимо выполнять при регистрации абонента в сети. Тогда на момент установления связи неоднозначность уже будет устранена.For a sufficient offset of CP 1 and CP 2 , a relatively short time is required - a few minutes. In addition, in order to save time, disambiguation must be performed when registering a subscriber in the network. Then, at the time of establishing the connection, the ambiguity will already be eliminated.
Этап 7. Уточнение координат ПТ0.
На данном этапе уточняют координаты начальной точки ПТ0 по высоте с учетом сферичности Земли, а также находят эквивалентный радиус Земли в точке ПТ0. Обозначим, полученную на этапе 5, исходную точку ПТ0, как ПТ01, а ее координаты Точку с учетом корректировки по высоте обозначим ПТ02, а ее координаты At this stage, the coordinates of the starting point PT 0 in height are adjusted taking into account the sphericity of the Earth, and also find the equivalent radius of the Earth at the point PT 0 . Denote, obtained in
На фиг. 12 показаны сечения трех поверхностей меридианной плоскостью, проходящей через центр Земли - точку О и ПТ01. Первая поверхность - сфера с центром в точке О и радиусом, равным среднему радиусу Земли Вторая поверхность - эллипсоида вращения с центром в точке О, большой полуосью, равной радиусу Земли на экваторе и эксцентриситетом eЗ≈0,081819 (модель Земли - ПЗ.90.02). Третья поверхность - сфера с центром в точке О и радиусом, равным радиусу Земли в точке ПТ.In FIG. 12 shows sections of three surfaces by a meridian plane passing through the center of the Earth — point O and PT 01 . The first surface is a sphere centered at point O and a radius equal to the average radius of the Earth The second surface is an ellipsoid of revolution centered at point O, with a semi-major axis equal to the radius of the Earth at the equator and eccentricity e З ≈0.081819 (Earth model - ПЗ.90.02). The third surface is a sphere centered at point O and a radius equal to the radius of the Earth at point PT.
Также на фиг. 12 показаны точка ПТ01, расположенная на высоте hПТ от сферы с радиусом , и точка ПТ02, расположенная на высоте hПТ от сферы с радиусом Also in FIG. 12 shows point PT 01 located at a height h of PT from a sphere with radius , and the point PT 02 located at a height h of the PT from a sphere with a radius
Радиус сферы зависит от широты φПТ и максимален на экваторе, где принимает значение минимален на полюсах, где принимает значение (радиус Земли на полюсе). В общем случае выражение для расчета выглядит следующим образом:Sphere radius depends on the latitude φ PT and is maximum at the equator, where it takes on the value minimum at the poles, where it takes on value (radius of the Earth at the pole). In the general case, the expression for the calculation as follows:
где - радиус Земли на полюсе, вычисляемый по формуле:Where - the radius of the Earth at the pole, calculated by the formula:
Геоцентрическая широта φПТ и геоцентрическая долгота λПТ начальной точки ПТ01 рассчитываются по формулам:The geocentric latitude φ PT and the geocentric longitude λ PT of the starting point of PT 01 are calculated by the formulas:
где - декартовы координаты точки ПТ01,Where - Cartesian coordinates of the point PT 01 ,
Величины φПТ и λПТ оставляют неизменными и для ПТ02. Тогда декартовы координаты ПТ02 равны:The values of φPT and λ PT are left unchanged for PT 02 . Then the Cartesian coordinates of PT 02 are equal to:
где - декартовы координаты точки ПТ02.Where - Cartesian coordinates of the point PT 02 .
Далее в качестве координат начальной точки ПТ0 принимают координаты ПТ02 и обозначают их как В качестве земной поверхности используют сферу с центром в точке О и радиусом Next, as the coordinates of the starting point of PT 0 take the coordinates of PT 02 and designate them as As the earth's surface, use a sphere with a center at point O and a radius
Этап 8. Определение параметров и
Известные координаты точек расположения УМС (х0, y0, z0), CP1 (х1, y1, z1), СР2 (х2, y2, z2), а также известные координаты векторов и позволяют рассчитать радиальные скорости и показанные на фиг. 2.Known YMC location coordinates points (x 0, y 0, z 0), CP 1 (x 1, y 1, z 1), SR 2 (x 2, y 2, z 2), and the known coordinates of the vectors and allow you to calculate radial speeds and shown in FIG. 2.
Согласно уравнению (1) радиальная скорость равна:According to equation (1), the radial velocity is equal to:
Модуль вектора скорости CP1 равен:Vector module speed CP 1 is equal to:
где - декартовы координаты вектора Where are the Cartesian coordinates of the vector
Из теоремы о скалярном произведении векторов имеем:From the scalar product of vectors theorem we have:
Подставив (7) и (8) в (6), получим:Substituting (7) and (8) in (6), we obtain:
Аналогично рассчитывают радиальную скорость Similarly calculate the radial velocity
где - декартовы координаты вектора .Where are the Cartesian coordinates of the vector .
С учетом нахождения ПТ в начальной точке ПТ0 с координатами рассчитывают радиальные скорости и Given the location of the point at the starting point of point 0 with coordinates calculate radial speeds and
Согласно уравнению (1) и равны:According to equation (1) and equal to:
Модуль вектора скорости ПТ известен.Vector module PT speed is known.
Используя теорему о скалярном произведении векторов, с учетом (9) имеем:Using the scalar product of vectors theorem, taking into account (9), we have:
где - координаты вектора скорости ПТ в декартовой геоцентрической системе координат при условии нахождении ПТ в начальной точке ПТ0.Where - vector coordinates speed of a point in a Cartesian geocentric coordinate system, provided that the point is at the starting point of point 0 .
На фиг. 13 представлена геоцентрическая декартова система координат, где начало координат - точка О, совпадающая с центром Земли, плоскость OXY совпадает с плоскостью экватора, ось ОХ лежит в плоскости нулевого (гринвичского) меридиана, ось OZ - направлена вдоль оси вращения Земли, ось OY дополняет систему координат до правой.In FIG. Fig. 13 shows the geocentric Cartesian coordinate system, where the origin is the point O coinciding with the center of the Earth, the OXY plane coincides with the equator plane, the OX axis lies in the plane of the zero (Greenwich) meridian, the OZ axis is directed along the Earth's rotation axis, the OY axis complements the system coordinates to the right.
Для нахождения координат в геоцентрической декартовой системе рассмотрим сначала местную топоцентрическую декартову систему координат Z′O′Y′X′, представленную на фиг. 13, начало которой - точка О′ - совмещена с точкой ПТ0, а плоскость Z′O′Y′ совмещена с плоскостью .To find the coordinates in a geocentric Cartesian system, we first consider the local topocentric Cartesian coordinate system Z′O′Y′X ′ shown in FIG. 13, the beginning of which - the point O ′ - is aligned with the point PT 0 , and the plane Z′O′Y ′ is aligned with the plane .
Очевидно, что в системе координат Z′O′Y′X′ координаты вектора скорости ПТ будут равны:Obviously, in the coordinate system Z′O′Y′X ′ the coordinates of the vector PT speeds will be equal to:
где - топоцентрические декартовы координаты вектора скорости ПТ в системе координат Z′O′YX′.Where - topocentric Cartesian coordinates of the vector PT speeds in the coordinate system Z′O′YX ′.
Переход от топоцентрических декартовых координат к геоцентрическим декартовым координатам производится посредством поворота системы координат относительно осей O′Y′ и О′Х′ на углы φПТ и λПТ соответственно и смещения начала координат из точки О′ в точку О.Transition from topocentric Cartesian coordinates to geocentric Cartesian coordinates by rotating the coordinate system relative to the axes O′Y ′ and O′X ′ by the angles φ PT and λ PT, respectively, and shifting the origin from point O ′ to point O.
Аналитическое выражение таких преобразований, с учетом (11) можно представить в матричном виде:The analytical expression of such transformations, taking into account (11), can be represented in matrix form:
Систему уравнений (2) с учетом (1) можно переписать в виде:The system of equations (2) taking into account (1) can be rewritten in the form:
В системе уравнений (12) неизвестными величинами выступают только и которые можно выразить следующим образом:In the system of equations (12) only and which can be expressed as follows:
Этап 9. Расчет текущих координат ПТ.
При расчете и уточнении координат начальной точки ПТ0 (этапы 3…7) могут возникать ситуации, при которых имеет место геометрический фактор снижения точности, обусловленный малым углом между линиями положений L2 и L3, вследствие чего ошибка ОМП ПТ достигает 500 км, что не приемлемо для ССС.When calculating and refining the coordinates of the starting point PT 0 (steps 3 ... 7), situations may arise in which there is a geometric factor in the decrease in accuracy due to the small angle between the lines of position L 2 and L 3 , as a result of which the error of the GSS of the PT reaches 500 km, which not acceptable for CCC.
Использование параметров положения и/или призвано повысить точность ОМП ПТ. Схема реализации итерационного метода повышения точности ОМП ПТ представлена на фиг. 14. Сущность метода можно описать следующим алгоритмом:Using Position Parameters and / or Designed to improve the accuracy of weapons of mass destruction. A diagram of the implementation of the iterative method for improving the accuracy of the WMD of the PM is presented in FIG. 14. The essence of the method can be described by the following algorithm:
1) На основе рассчитанных параметров положения и/или (этап 8) в плоскости определяют линии положения L3 и/или L4;1) Based on calculated position parameters and / or (step 8) in the plane determining the position lines L 3 and / or L 4 ;
2) По выбранному решающему правилу, с использованием линий положения L2 и L3, а также L3 и/или L4, определяют точку 36 (см. фиг. 14), являющуюся текущей точкой ПТ (xПТ, yПТ, zПТ).2) According to the selected decision rule, using the positions of the lines L 2 and L 3, and L 3 and / or L 4 define a point 36 (see. FIG. 14), which is the current point TP (x PT, y PT, z PT ).
3) Поскольку истинные координаты ПТ, обозначенной на фиг. 14 точкой 35, то и неизвестно насколько близко текущая точка 36 с координатами (xПТ, yПТ, zПТ) к точке с истинными координатами. Однако косвенно о приближении точки с текущими координатами к точке с истинными координатами можно судить по так называемому расстоянию шага между предыдущей и текущей точками координат ПТ, оцениваемому по неравенству:3) Since the true coordinates of the PT indicated in FIG. 14,
где ξ - предварительно заданное (этап 1) допустимое расстояние между истинными и определенными координатами ПТ.where ξ is the predefined (step 1) allowable distance between the true and certain coordinates of the PT.
4) В том случае, если неравенство (13) верно, в качестве координат ПТ0 принимают текущие координаты ПТ. Далее заново определяют параметры положения и/или (этап 8). На основе новых параметров положения и/или заново определяют соответствующие им линии положения, обозначенные на фиг. 14 и Определяют точку 37 и проверяют неравенство (13).4) In the event that inequality (13) is true, the current coordinates of the PT are taken as the coordinates of PT 0 . Then redefine the position parameters and / or (step 8). Based on new position parameters and / or redefine their corresponding position lines indicated in FIG. fourteen and
5) Если расстояние между точками 36 и 37 больше ξ, то есть неравенство (13) снова верно, процедуры 4-го пункта алгоритма повторяют: определяют линии положения, обозначенные на фиг. 14 и получают координаты точки 38 и снова проверяют неравенство (13). Количество шагов (итераций), как правило, не превышает пяти.5) If the distance between
6) В том случае, если неравенство (13) неверно, итерационный алгоритм завершают, в качестве искомых координат ПТ принимают координаты текущей точки.6) In the event that inequality (13) is incorrect, the iterative algorithm is completed, the coordinates of the current point are taken as the required coordinates of the PT.
Рассмотрим аналитическое решение представленного алгоритма.Consider the analytical solution of the presented algorithm.
Поверхность положения, соответствующая параметру положения , представляет собой круглый конус, схематически изображенный на фиг. 15, с вершиной О′, совпадающей с оптическим центром антенны CP1, направляющей осью Z″, совпадающей с вектором скорости CP1 и углом вращения который можно рассчитать по формуле:Position surface corresponding to the position parameter is a circular cone, schematically depicted in FIG. 15, with the vertex O ′ coinciding with the optical center of the antenna CP 1 , the guiding axis Z ″ coinciding with the vector speed CP 1 and rotation angle which can be calculated by the formula:
На фиг. 15 представлена геоцентрическая декартова система координат ZOXY, рассматриваемая ранее, а также система координат Z′O′X′Y′, полученная параллельным переносом ZOXY в начало координат, совпадающее с оптическим центром антенны СP1.In FIG. Figure 15 shows the geocentric Cartesian coordinate system ZOXY, considered earlier, as well as the coordinate system Z′O′X′Y ′, obtained by parallel transfer of ZOXY to the origin, which coincides with the optical center of antenna CP 1 .
Уравнение круглого конуса в системе координат Z″O′X″T″ (оси О′Х″ и O′Y″ на фиг. 15 не изображены, чтобы не загромождать рисунок) имеет вид:The equation of the round cone in the coordinate system Z ″ O′X ″ T ″ (the axis O′X ″ and O′Y ″ in Fig. 15 are not shown, so as not to clutter up the picture) has the form:
где x″, y″ и z″ - координаты в системе координат Z″O″X″Y″, связаны с координатами в геоцентрической системе координат ZOXY следующим соотношением в матричной форме:where x ″, y ″ and z ″ are the coordinates in the coordinate system Z ″ O ″ X ″ Y ″, associated with the coordinates in the geocentric coordinate system ZOXY by the following relation in matrix form:
где - угол между осью O′Z″ и осью O′Z′, - угол между и осью ОХ′, - проекцией вектора на плоскость O′X′Y′.Where - the angle between the axis O′Z ″ and the axis O′Z ′, - angle between and axis OX ′, - vector projection to the plane O′X′Y ′.
Углы и рассчитывают по формулам:Angles and calculated by the formulas:
Уравнение круглого конуса в геоцентрической системе координат ZOXY с учетом (13) и (14) приобретает вид:The equation of the round cone in the geocentric coordinate system ZOXY, taking into account (13) and (14), takes the form:
Аналогично, уравнение круглого конуса в геоцентрической системе координат ZOXY, соответствующее параметру положения , имеет вид:Similarly, the circular cone equation in the geocentric coordinate system ZOXY, corresponding to the position parameter has the form:
где угловые величины рассчитывают по формулам:where are the angular values calculated by the formulas:
Реализация рассматриваемого алгоритма итерационного метода повышения точности ОМП ПТ в аналитическом виде сводится к добавлению в систему уравнений (5) уравнения (15) и/или уравнения (16) и решению полученной системы. В новой системе уравнений в первом выражении заменяют значение среднего радиуса Земли на радиус Земли в точке ПТ, который был рассчитан на этапе 7.The implementation of the considered algorithm of the iterative method for increasing the accuracy of the WMD of the FS in the analytical form reduces to adding equations (15) and / or equations (16) to the system of equations (5) and solving the resulting system. In the new system of equations in the first expression, the value of the average radius of the Earth is replaced on the radius of the earth at the point PT, which was calculated in
Полученная таким образом система уравнений будет состоять из четырех либо из пяти уравнений и будет включать три неизвестные хПТ, yПТ, zПТ. Вычисление корней таких уравнений возможно с использованием широко известных численных методов, например, с использованием метода наименьших квадратов. Решением системы уравнений будут координаты ПТ в декартовой геоцентрической системе.The system of equations obtained in this way will consist of four or five equations and will include three unknowns x PT , y PT , z PT . The calculation of the roots of such equations is possible using well-known numerical methods, for example, using the least squares method. The solution to the system of equations will be the coordinates of the PT in the Cartesian geocentric system.
Этап 10. Расстояние между точками ПТ0 и ПТ больше ξ?
Сущность данного этапа раскрыта при пояснении 3-го пункта итерационного метода повышения точности ОМП ПТ этапа 9.The essence of this stage is disclosed when explaining the third point of the iterative method of increasing the accuracy of the WMD of the
Этап 11. В качестве координат ПТ0 принимают координаты ПТ.
Сущность данного этапа раскрыта при пояснении 6-го пункта итерационного метода повышения точности ОМП ПТ этапа 9.The essence of this stage is disclosed when explaining the 6th point of the iterative method for increasing the accuracy of the WMD of
Этап 12. Вывод результатов.
В качестве результатов рассмотренного алгоритма выступают декартовые координаты ПТ (хПТ, yПТ, zПТ), из которых вычисляют полярные координаты - геоцентрическая широта и геоцентрическая долгота по формулам:The Cartesian coordinates of the PT (x PT , y PT , z PT ) are the results of the considered algorithm, from which the polar coordinates are calculated - geocentric latitude and geocentric longitude according to the formulas:
Имитационное моделирование заявленного способа ОМП ПТ с использованием двух CP показало повышение точности определения координат ПТ при изменении скорости его перемещения на 20…50% (в зависимости от величины вектора скорости ПТ), за счет более точного определения частотных сдвигов сигналов системы без существенного усложнения аппаратуры ПТ и УМС, его реализующего.Simulation of the claimed method of the OMP PT using two CPs showed an increase in the accuracy of determining the coordinates of the PT when changing the speed of its movement by 20 ... 50% (depending on the magnitude of the velocity vector of the PT), due to a more accurate determination of the frequency shifts of the system signals without significant complication of the PT equipment and UMS implementing it.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015139916/07A RU2605457C1 (en) | 2015-09-18 | 2015-09-18 | Method of user terminal locating using two relay satellites |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015139916/07A RU2605457C1 (en) | 2015-09-18 | 2015-09-18 | Method of user terminal locating using two relay satellites |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2605457C1 true RU2605457C1 (en) | 2016-12-20 |
Family
ID=58697441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015139916/07A RU2605457C1 (en) | 2015-09-18 | 2015-09-18 | Method of user terminal locating using two relay satellites |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2605457C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2653866C1 (en) * | 2017-07-25 | 2018-05-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Главный радиочастотный центр" (ФГУП "ГРЧЦ") | Method of determining the location of satellite earth station |
RU2670976C1 (en) * | 2017-08-01 | 2018-10-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Method for determining location of radio source with periodic structure of signal and rotating directed antenna |
RU2679890C1 (en) * | 2017-10-06 | 2019-02-14 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining location of user terminal by means of a satellite-repeater in a low near-earth orbit |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2172495C1 (en) * | 2000-05-06 | 2001-08-20 | Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского | Method for determination of location of satellite communication ground station according to retransmitted signal |
US6664923B1 (en) * | 2002-09-24 | 2003-12-16 | Novatel, Inc. | Position and velocity Kalman filter for use with global navigation satelite system receivers |
-
2015
- 2015-09-18 RU RU2015139916/07A patent/RU2605457C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2172495C1 (en) * | 2000-05-06 | 2001-08-20 | Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского | Method for determination of location of satellite communication ground station according to retransmitted signal |
US6664923B1 (en) * | 2002-09-24 | 2003-12-16 | Novatel, Inc. | Position and velocity Kalman filter for use with global navigation satelite system receivers |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2653866C1 (en) * | 2017-07-25 | 2018-05-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Главный радиочастотный центр" (ФГУП "ГРЧЦ") | Method of determining the location of satellite earth station |
RU2670976C1 (en) * | 2017-08-01 | 2018-10-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Method for determining location of radio source with periodic structure of signal and rotating directed antenna |
RU2679890C1 (en) * | 2017-10-06 | 2019-02-14 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining location of user terminal by means of a satellite-repeater in a low near-earth orbit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20090212995A1 (en) | Distributed iterative multimodal sensor fusion method for improved collaborative localization and navigation | |
Zampella et al. | Robust indoor positioning fusing PDR and RF technologies: The RFID and UWB case | |
RU2708883C1 (en) | Method of determining orbit parameters of an artificial earth satellite using receiving-transmitting supporting reference stations | |
US11821997B2 (en) | Techniques for determining geolocations | |
RU2540323C1 (en) | Method of determining modulus of velocity of ballistic target in ground-based radar station | |
US10444371B2 (en) | Interference geolocation using a satellite constellation | |
US9612340B1 (en) | Systems, methods, devices and subassemblies for creating and delivering crowd-sourced GNSS models | |
RU2605457C1 (en) | Method of user terminal locating using two relay satellites | |
US11086019B2 (en) | Atomic clock base navigation system for on-the-move radar, obfuscation, sensing, and ad-hoc third party localization | |
RU2613369C1 (en) | Method of aircraft navigation using high-precision single-phase direction finder and address-respond packet digital radio link in decameter waves range | |
US9395447B2 (en) | Orientation measurements for drift correction | |
Leonardi et al. | Autonomous lunar satellite navigation system: Preliminary performance assessment on south pole | |
RU2450284C2 (en) | Method of determining location of vsat station in satellite network | |
RU2286584C2 (en) | Method for independent instantaneous determination by users of co-ordinates of location, velocity vector components, angular orientation in space and phase of carrier phase of radio signals of ground radio beacons retransmitted by satellites | |
US20200278452A1 (en) | System and method for synthetic aperture based position, navigation, and timing | |
Cheung et al. | Differencing Methods for 3D Positioning of Spacecraft | |
RU2580827C1 (en) | Method for angular orientation of object | |
Al Aziz | Navigation for UAVs using signals of opportunity | |
Dianetti et al. | Spacecraft proximity operations using ultra-wideband communication devices | |
Barnes | An Analysis of Radio-Frequency Geolocation Techniques for Satellite Systems Design | |
Mikrin et al. | Determining the attitude of the advanced crew transportation spacecraft federatsiya from measurements of global navigation satellite systems | |
RU2729339C1 (en) | Method for determination of spacecraft orbit | |
RU2287169C2 (en) | Method for radio monitoring | |
Jiang et al. | On-the-fly indoor positioning and attitude determination using terrestrial ranging signals | |
US20240061097A1 (en) | Positioning system, method and computer program product utilizing inputs from geostationary communication satellites |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170919 |