RU2640395C1 - Способ определения местоположения земной станции спутниковой связи - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области спутникового радиоконтроля и может быть использовано при поиске и локализации позиций земных станций (ЗС) спутниковой связи - источников помех стволам с прямой ретрансляцией спутников-ретрансляторов (СР) на геостационарной орбите. Достигаемый технический результат - упрощение реализации способа и устранение ограничения функциональности на территории с низкой плотностью размещения ЗС. Указанный результат достигается за счет того, что одновременно регистрируют последовательности дискретных отсчетов уровней ретранслируемого сигнала искомой ЗС, принимаемого стационарной станцией спутникового радиоконтроля и сигнала радиомаяка СР, через который ретранслируется сигнал искомой ЗС, принимаемого мобильной станцией спутникового радиоконтроля. В результате обработки принятых последовательностей программными средствами получают группы детализирующих вейвлет-коэффициентов, которые сохраняют или изменяют свои значения вследствие динамики уровней сигналов искомой ЗС и сигнала радиомаяка CP, обусловленной прохождением их трасс через области объемно распределенных гидрометеоров. В качестве признака сходства динамики принятых последовательностей рассматривают увеличение, снижение или сохранение неизменными значений вейвлет-коэффициентов с одинаковыми индексами. Для оценки сходства динамики принятых последовательностей по результатам сравнения соседних вейвлет-коэффициенты в группах коэффициентов формируют одномерные массивы A_q и B_q, где q – 1, 2 …Q – нумерация позиций. В случае совпадения элементов массивов A_q и B_q с одинаковыми индексами вырабатывают признак 1, в случае несовпадения - признак 0. Сходство динамики принятых последовательностей оценивают по удельному весу количества совпадений, полученных на основе суммирования результатов сравнений элементов массивов A_q и B_q с одинаковыми индексами. 3 ил.

Description

Изобретение относится к области спутникового радиоконтроля и может быть использовано при поиске и локализации земных станций спутниковой связи (далее по тексту ЗС) - источников помех стволам с прямой ретрансляцией спутников-ретрансляторов на геостационарной орбите (далее по тексту CP).

Известен способ определения местоположения земной станции по ретранслированному сигналу в описании изобретения к патенту РФ №2172495, МПК G01S 5/00, G01S 5/06 от 06.05.2000, опубл. 20.08.2001, заключающийся в том, что принимают сигнал от земной станции на приемной земной станции, измеряют значения доплеровского сдвига несущей частоты сигнала для всей трассы "земная станция-спутник-приемная земная станция" в соответствующие моменты времени t_i с шагом Δ_t, обрабатывают их, на основе обработки вычисляют значения доплеровского сдвига несущей частоты сигнала для трассы "земная станция-спутник". Общее число Q измеренных значений доплеровского сдвига частоты сигнала для трассы "земная станция - спутник-приемная земная станция" и вычисленных значений доплеровского сдвига частоты сигнала для трассы "земная станция - спутник" выбирают из условия 100≤Q≤86400/Δ_t, а значение Δ_t выбирают в пределах Δ_t=30…6000 с, запоминают упомянутые Q значения и соответствующие им моменты времени t_i, вычисляют размер максимальной пеленгационной базы, причем пеленгационной базой являются различные пары точек орбиты спутника, запоминают его, группируют попарно все возможные сочетания пеленгационных баз на интервале упомянутых Q значений с шагом n=Δ_T/Δ_t, где Δ_Т - временной шаг формирования пеленгационных баз, сравнивают размеры пеленгационных баз в сгруппированных парах с пороговым значением, выделяют пары пеленгационных баз, в которых обе пеленгационные базы не короче порогового значения, измеряют угол между пеленгационными базами в выделенных парах пеленгационных баз, сравнивают измеренный угол с пороговым значением, выбирают пары пеленгационных баз, в которых измеренный угол между ними не менее порогового значения, и для каждой из выбранных пар пеленгационных баз интегрируют на соответствующем каждой пеленгационной базе интервале времени запомненные значения доплеровского сдвига несущей частоты сигнала для трассы "земная станция-спутник" и определяют разностно-дальномерным способом местоположение земной станции, а после определения местоположения запоминают координаты земной станции, усредняют запомненные координаты, а результат усреднения определяют как окончательное местоположение земной станции.

Недостатки: сложность реализации способа, так как дополнительно требуются внешний источник данных об эфемеридах перемещения спутника в окрестностях номинальной орбитальной позиции и специальная многостанционная наземная система для устранения неоднозначности определения местоположения ЗС.

Известен наиболее близкий аналог (прототип) - способ определения местоположения земной станции спутниковой связи в описании изобретения к патенту РФ №2442996, МПК G01S 5/00, G01S 5/06 от 27.08.2010, опубл. 20.02.2012, заключающийся в приеме и измерении параметров ретранслируемых сигналов ЗС на станции спутникового радиоконтроля (далее по тексту СРК), обработке измерений, анализе результатов обработки и на этой основе определении местоположения ЗС. При приеме сигналов на станции СРК в дискретные моменты времени с шагом Δt, при Δt=const, измеряют уровни ретранслируемых сигналов от одновременно работающих через спутник-ретранслятор опорных ЗС с известными географическими координатами и искомой ЗС, регистрируют результаты измерений в виде последовательностей дискретных отсчетов, равных уровням сигналов y_q(n), где q=1, 2, …, Q - нумерация ЗС, n=0, 1, 2, …, N - нумерация отсчетов, последовательности дискретных отсчетов y_q(n) записывают в текстовые файлы и представляют в виде графических зависимостей, с помощью визуального анализа этих зависимостей выявляют долговременные циклические повторения падения уровня сигналов на фоне короткоживущих высокочастотных компонентов, связывают падение уровня сигналов с их ослаблением при прохождении трасс «ЗС-спутник-ретранслятор» через области объемно распределенных гидрометеоров (далее по тексту ОРГ), при условии выявления падений уровня сигналов текстовые файлы обрабатывают на персональной электронной вычислительной машине (далее по тексту ПЭВМ) в среде MathLab программными средствами дискретного вейвлет-преобразования на основе базового вейвлета Добеши порядка 1, получают детализирующие вейвлет-коэффициенты l_d,n, где d=1, 2, …, D - нумерация уровней декомпозиции последовательностей дискретных отсчетов y_q(n), при D≤log₂N, детализирующие вейвлет-коэффициенты l_d,n представляют в виде графических зависимостей от уровней d и номеров отсчетов n, по графическим зависимостям вейвлет-коэффициентов l_d,n в разном масштабе на уровнях d анализируют параметры циклических повторений (начало, продолжительность, количество) падения уровня каждого сигнала по отношению к другим, с помощью визуального анализа выявляют сходство этих параметров между искомой ЗС и хотя бы одной из опорных ЗС, причиной данного сходства считают прохождение трасс «ЗС-спутник-ретранслятор» через одну и ту же область ОРГ с ограниченным размером занимаемого пространства, в качестве условия прохождения разных трасс «ЗС-спутник-ретранслятор» через область ОРГ с такими характеристиками принимают территориальную близость ЗС, определяют привязкой к географическим координатам выявленной опорной ЗС район наиболее вероятного местоположения искомой ЗС, осуществляют окончательный поиск и локализацию искомой ЗС относительно выявленной опорной ЗС в радиусе горизонтальной протяженности проекции локальной однородной области ОРГ на Землю.

Недостатком способа является ограничение функциональности на территории с низкой плотностью размещения ЗС.

При большом удалении ЗС друг от друга (от 10 километров) расстояние между точками пересечения трасс сигналов «ЗС-СР» с плоскостью горизонтального сечения ограниченной в пространстве однородной области ОРГ превышает линейные размеры как самой области ОРГ так и ее проекции на поверхность Земли, при этом среди опорных ЗС с известными географическими координатами, работающих одновременно с искомой ЗС через один и тот же CP, нет таких, которые могли бы находиться в пределах проекции области ОРГ на поверхность Земли совместно с искомой ЗС, иметь трассы сигналов «ЗС-СР», проходящие совместно с трассой сигнала искомой ЗС через одну и ту же ограниченную в пространстве область ОРГ, и совпадать с искомой ЗС по ряду параметров динамики уровней ретранслируемых сигналов (начало, продолжительность и количество интервалов снижения уровня) благодаря одинаковым закономерностям ослабления сигналов на трассах «ЗС-СР», проходящих через одну и ту же ограниченную в пространстве область ОРГ, принимаемых СРК, в результате чего не выполняются условия координатной привязки искомой ЗС путем фиксации ее положения с точностью до размеров области ОРГ над поверхностью Земли, в пределах которой находится опорная ЗС, имеющая сходство с искомой ЗС по параметрам динамики уровней ретранслируемых сигналов.

Технический результат: упрощение реализации способа с устранением ограничения функциональности на территории с низкой плотностью размещения ЗС.

Технический результат в способе определения местоположения земной станции спутниковой связи достигается за счет одновременного приема и измерения в двух разнесенных по координатам точках уровней ретранслируемого сигнала искомой ЗС и сигнала радиомаяка CP, через который ретранслируется сигнал искомой ЗС, и определении местоположения ЗС на основе обработки полученных измерений, при этом уровни ретранслируемого сигнала искомой ЗС, принимаемого стационарной станцией спутникового радиоконтроля (далее по тексту СССРК), регистрируют одновременно с уровнями сигнала радиомаяка CP, принимаемого в q-й позиции, где q=1, 2, …, Q - нумерация позиций маршрута мобильной станции спутникового радиоконтроля (далее по тексту МССРК), в виде последовательностей дискретных отсчетов уровней сигнала искомой ЗС y_q(n) и сигнала радиомаяка x_q(n), где n=1, 2, …, N - нумерация дискретных отсчетов с шагом Δt при Δt=const, последовательности дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n) записывают в текстовые файлы, которые обрабатывают в среде MathLab программными средствами дискретного вейвлет-преобразования на основе базового вейвлета Добеши порядка 1, в результате обработки для q-й позиции маршрута МССРК на d-м уровне декомпозиции, где d=1, 2, …, D - нумерация уровней декомпозиции, D≤log₂N - максимальный уровень декомпозиции, получают группу детализирующих вейвлет-коэффициентов Y_q,d,h для последовательности y_q(n) и группу детализирующих вейвлет-коэффициентов X_q,d,h для последовательности x_q(n), где h=1, 2, …, m - нумерация вейвлет-коэффициентов, m=N/2^(d-1), сохраняющих или изменяющих свои значения на стыках интервалов декомпозиции, вследствие динамики уровней сигналов искомой ЗС и радиомаяка CP, обусловленной прохождением их трасс через области ОРГ, учитывают, что сходство динамики уровней этих сигналов обеспечивается в том случае, когда трасса сигнала искомой ЗС по линии «Земля-Космос» и трасса сигнала радиомаяка CP по линии «Космос-Земля» проходят через одну и ту же область ОРГ, в качестве признака сходства динамики последовательностей дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n) рассматривают увеличение, снижение или сохранение неизменными значений вейвлет-коэффициентов Y_q,d,h и X_q,d,h с одинаковыми индексами h, для оценки сходства сравнивают соседние вейвлет-коэффициенты в группах, полученных при декомпозиции последовательностей дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n), по результатам сравнения формируют два одномерных массива, включающих A_q с элементами A_q(k)=1, если Y_q,d,k<Y_q,d,k+1, A_q(k)=-1, если Y_q,d,k>Y_q,d,k+1, A_q(k)=0, если Y_q,d,k=Y_q,d,k+1, и B_q с элементами B_q(k)=1, если Х_q,d,k<Х_q,d,k+1, B_q(k)=-1, если X_q,d,k>X_q,d,k+1, B_q(k)=0, если Х_q,d,k=Х_q,d,k+1, где k=1, 2, …, m-1, выполняют попарное сравнение элементов массивов A_q и B_q с одинаковыми индексами к, в случае совпадения этих элементов вырабатывают признак 1, случае несовпадения - признак 0, на основе суммирования результатов промежуточных сравнений определяют количество совпадений f_q, сходство динамики последовательностей дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n) при q-й позиции МССРК оценивают по удельному весу количества совпадений ξ_q=f_q/(m-1), полагают, что оно обеспечивается при условии ξ_q≥0.75, с учетом того, что для выполнения этого условия необходимо прохождение трасс сигнала радиомаяка CP по линии «Космос-Земля» и сигнала искомой ЗС по линии «Земля-Космос» через одну и ту же ограниченную в пространстве область ОРГ, а также того, что для данных трасс такие траектории возможны в случае размещения в пределах проекции области ОРГ на поверхность Земли как искомой ЗС, так и q-й позиции МССРК, местоположение искомой ЗС определяют путем координатной привязки к q-й позиции МССРК с точностью до размеров области ОРГ над поверхностью Земли, в пределах которой находится эта позиция, причем, если при q-й позиции МССРК ξ_q<0.75, то выбирают другую позицию, где ξ_q≥0.75, выбор позиций МССРК осуществляют с привязкой к ближайшим узлам виртуальной сетки с шагом 7…10 км по каждой оси, нанесенной поверх района поиска.

В отличие от аналогов в заявляемом изобретении при определении местоположения ЗС-объекта поиска одновременно используют СССРК и МССРК, при этом антенны СССРК и МССРК наводят на CP, через который ретранслируется сигнал искомой ЗС. К антенно-фидерному тракту СССРК подключают измерительный приемник для измерения среднеквадратичных значений мощности (уровней) ретранслируемого сигнала ЗС-объекта поиска, а к антенно-фидерному тракту МССРК подключают измерительный приемник для измерения среднеквадратичных значений мощности (уровней) сигнала радиомаяка СР. Измерения выполняют одновременно в моменты времени с шагом Δt при Δt=const. Результаты измерений регистрируют в виде последовательностей дискретных отсчетов уровней сигнала искомой ЗС y_q(n) и сигнала радиомаяка x_q(n), где q=1, 2, …, Q - нумерация позиций маршрута МССРК, n=1, 2, …, N - нумерация дискретных отсчетов. Последовательности дискретных отсчетов записывают в текстовые файлы и обрабатывают в среде MathLab программными средствами дискретного вейвлет-преобразования на основе базового вейвлета Добеши порядка.

В аналоге измеряют доплеровский сдвиг несущей частоты сигнала для всей трассы "ЗС-СР-приемная ЗС". Это требует внешнего высокостабильного опорного генератора и знания точного времени, что делает реализацию известных способов более сложной по сравнению с заявляемым изобретением, в котором измеряют уровни сигналов.

В отличие от аналога, заявляемое изобретение обеспечивает координатную привязку искомой ЗС вне зависимости от плотности размещения ЗС на территории, это достигается благодаря тому, что в нем для этой цели вместо позиции опорной ЗС, имеющей сходство с искомой ЗС по параметрам динамики уровней ретранслируемых сигналов, используется одна из позиций МССРК на маршруте ее перемещения, особенность которой состоит в том, что при централизованной обработке измерений, выполненных одновременно МССРК на данной позиции и СССРК, обнаруживается сходство параметров динамики уровней сигнала радиомаяка CP, принимаемого МССРК, и ретранслируемого сигнала искомой ЗС, принимаемого СССРК, причем, так как условиями сходства такого рода являются распространение через одну и ту же ограниченную в пространстве область ОРГ сигнала радиомаяка CP на линии «Космос-Земля» и сигнала искомой ЗС на линии «Земля-Космос», а также размещение МССРК и искомой ЗС в пределах проекции этой области ОРГ на поверхность Земли, то координатная привязка искомой ЗС обеспечивается на основе фиксации ее положения с точностью до размеров области ОРГ над поверхностью Земли, в пределах которой находится МССРК, антенна которой принимает сигнал радиомаяка CP-ретранслятора сигнала искомой ЗС, имеющий сходство по параметрам динамики уровней с ретранслируемым сигналом искомой ЗС, принимаемым антенной СССРК.

В аналоге местоположение ЗС определяют разностно-дальномерным методом, что требует точных данных об эфемеридах CP в конечных точках пеленгационных баз. Это влечет за собой дополнительные затраты на решение целого ряда технических задач и усложняет известные способы по сравнению с заявляемым изобретением, в котором такие данные не используются.

В аналоге при реализации разностно-дальномерного метода возникает неоднозначность определения местоположения ЗС. Для ее устранения дополнительно требуется специальная многостанционная наземная опорная система. В заявляемом изобретении используют другой подход к определению местоположения ЗС и необходимость создания такой системы отсутствует.

В отличие от аналогов в заявляемом изобретении оценивают сходство динамики последовательностей дискретных отсчетов ретранслируемого сигнала искомой ЗС, принимаемого СССРК, и сигнала радиомаяка CP, через который ретранслируется сигнал искомой ЗС, принимаемого в q-й позиции МССРК. Для этого текстовые файлы, содержащие записи последовательностей дискретных отсчетов уровней сигнала искомой ЗС y_q(n) и сигнала радиомаяка x_q(n), обрабатывают в среде MathLab программными средствами дискретного вейвлет-преобразования на основе базового вейвлета Добеши порядка 1. При q-й позиции маршрута МССРК на d-м уровне декомпозиции, где d=1, 2, …, D - нумерация уровней декомпозиции, D≤log₂N - максимальный уровень декомпозиции, получают группу детализирующих вейвлет-коэффициентов Y_q,d,h для последовательности y_q(n) и группу детализирующих вейвлет-коэффициентов Х_q,d,h для последовательности x_q(n), где h=1, 2, …, m - нумерация вейвлет-коэффициентов, m=N/2^(d-1). Сравнивают соседние вейвлет-коэффициенты полученных групп. По результатам сравнения формируют два одномерных массива: A_q с элементами A_q(k)=1, если Y_q,d,k<Y_q,d,k+1, A_q(k)=-1, если Y_q,d,k>Y_q,d,k+1, A_q(k)=0, если Y_q,d,k=Y_q,d,k+1, и B_q с элементами B_q(k)=1, если Х_q,d,k<Х_q,d,k+1, B_q(k)=-1, если X_q,d,k>X_q,d,k+1, B_q(k)=0, если X_q,d,k=X_q,d,k+1, где k=1, 2, …, m-1. Далее, сравнивают попарно элементы массивов A_q и B_q с одинаковыми индексами k. При этом, если A_q(k)=B_q(k), то вырабатывают признак 1, в противном случае - признак 0. На основе суммирования промежуточных сравнений определяют количество совпадений f_q. Сходство динамики последовательностей дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n) при q-й позиции МССРК оценивают по удельному весу количества совпадений ξ_q=f_q/(m-1). Полагают, что оно обеспечивается при ξ_q≥0.75. Причиной сходства считают прохождение через одну и ту же область ОРГ с ограниченным размером занимаемого пространства трасс сигнала искомой ЗС по линии «Земля-Космос», принимаемого СССРК и сигнала радиомаяка CP по линии «Космос-Земля», принимаемого МССРК. Учитывают, что условием прохождения этих трасс через одну и ту же область ОРГ является территориальная близость искомой ЗС и q-й позиции МССРК. Район наиболее вероятного местоположения искомой ЗС определяют привязкой к географическим координатам q-й позиции МССРК. Далее, осуществляют окончательный поиск и локализацию искомой ЗС относительно выявленной позиции МССРК в радиусе горизонтальной протяженности проекции локальной однородной области ОРГ на Землю.

Заявляемый способ обладает новизной в сравнении с известными способами, отличается от них существенными признаками, так как включает одновременный прием и измерение в двух разнесенных по координатам точках уровней ретранслируемого сигнала искомой ЗС и сигнала радиомаяка CP, через который ретранслируется сигнал искомой ЗС, и определение местоположения ЗС на основе обработки полученных измерений, при этом уровни ретранслируемого сигнала искомой ЗС, принимаемого СССРК, регистрируют одновременно с уровнями сигнала радиомаяка CP, принимаемого в q-й позиции, где q=1, 2, …, Q - нумерация позиций маршрута МССРК, в виде последовательностей дискретных отсчетов уровней сигнала искомой ЗС y_q(n) и сигнала радиомаяка x_q(n), где n=1, 2, …, N - нумерация дискретных отсчетов с шагом Δt при Δt=const, последовательности дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n) записывают в текстовые файлы, которые обрабатывают в среде MathLab программными средствами дискретного вейвлет-преобразования на основе базового вейвлета Добеши порядка 1, в результате обработки для q-й позиции маршрута МССРК на d-м уровне декомпозиции, где d=1, 2, …, D - нумерация уровней декомпозиции, D≤log₂N - максимальный уровень декомпозиции, получают группу детализирующих вейвлет-коэффициентов Y_q,d,h для последовательности y_q(n) и группу детализирующих вейвлет-коэффициентов X_q,d,h для последовательности x_q(n), где h=1, 2, …, m - нумерация вейвлет-коэффициентов, m=N/2^(d-1), сохраняющих или изменяющих свои значения на стыках интервалов декомпозиции, вследствие динамики уровней сигналов искомой ЗС и радиомаяка CP, обусловленной прохождением их трасс через области ОРГ, учитывают, что сходство динамики уровней этих сигналов обеспечивается в том случае, когда трасса сигнала искомой ЗС по линии «Земля-Космос» и трасса сигнала радиомаяка CP по линии «Космос-Земля» проходят через одну и ту же область ОРГ, в качестве признака сходства динамики последовательностей дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n) рассматривают увеличение, снижение или сохранение неизменными значений вейвлет-коэффициентов Y_q,d,h и X_q,d,h с одинаковыми индексами h, для оценки сходства сравнивают соседние вейвлет-коэффициенты в группах, полученных при декомпозиции последовательностей дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n), по результатам сравнения формируют два одномерных массива, включающих A_q с элементами A_q(k)=1, если Y_q,d,k<Y_q,d,k+1, A_q(k)=-1, если Y_q,d,k>Y_q,d,k+1, A_q(k)=0, если Y_q,d,k=Y_q,d,k+1, и B_q с элементами B_q(k)=1, если Х_q,d,k<Х_q,d,k+1, B_q(k)=-1, если Х_q,d,k>Х_q,d,k+1, B_q(k)=0, если Х_q,d,k=Х_q,d,k+1, где k=1, 2, …, m-1, выполняют попарное сравнение элементов массивов A_q и B_q с одинаковыми индексами к, в случае совпадения этих элементов вырабатывают признак 1, случае несовпадения - признак 0, на основе суммирования результатов промежуточных сравнений определяют количество совпадений f_q, сходство динамики последовательностей дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n) при q-й позиции МССРК оценивают по удельному весу количества совпадений ξ_q=f_q/(m-1), полагают, что оно обеспечивается при условии ξ_q≥0.75, с учетом того, что для выполнения этого условия необходимо прохождение трасс сигнала радиомаяка CP по линии «Космос-Земля» и сигнала искомой ЗС по линии «Земля-Космос» через одну и ту же ограниченную в пространстве область ОРГ, а также того, что для данных трасс такие траектории возможны в случае размещения в пределах проекции области ОРГ на поверхность Земли как искомой ЗС, так и q-й позиции МССРК, местоположение искомой ЗС определяют путем координатной привязки к q-й позиции МССРК с точностью до размеров области ОРГ над поверхностью Земли, в пределах которой находится эта позиция, причем, если при q-й позиции МССРК ξ_q<0.75, то выбирают другую позицию, где ξ_q≥0.75, выбор позиций МССРК осуществляют с привязкой к ближайшим узлам виртуальной сетки с шагом 7…10 км по каждой оси, нанесенной поверх района поиска.

Кроме этого заявляемый способ обладает новизной в сравнении с известными способами, отличаясь от них такими существенными признаками, как учет закономерностей в динамике последовательностей дискретных отсчетов ретранслируемого сигнала искомой ЗС и сигнала радиомаяка CP, через который ретранслируется сигнал искомой ЗС, и использование для определения местоположения ЗС сходства этих закономерностей при прохождении трасс сигнала искомой ЗС по линии «Земля-Космос» и сигнала радиомаяка CP по линии «Космос-Земля» через область ОРГ, а также обеспечение координатной привязки искомой ЗС вне зависимости от территориальной плотности размещения ЗС, благодаря тому, что в нем для этой цели используют позицию МССРК, в которой обеспечивается сходство последовательности дискретных отсчетов сигнала радиомаяка CP, принимаемого МССРК, и ретранслируемого сигнала искомой ЗС, принимаемого СССРК. Все это приводит к упрощению приемов определения местоположения ЗС.

Наличие отличительных от прототипа существенных признаков позволяет признать заявляемое техническое решение новым.

Из уровня техники не выявлены технические решения, содержащие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого способа, поэтому заявляемый способ отвечает критерию изобретательского уровня.

Возможность осуществления заявляемого изобретения в промышленности позволяет признать его соответствующим критерию промышленной применимости.

Сущность способа и возможность его реализации поясняются фигурами 1, 2, 3, где

на фиг. 1 показаны массивы, содержащие две группы детализирующих вейвлет-коэффициентов на уровне декомпозиции d=6 дискретных последовательностей отсчетов уровней сигналов искомой ЗС (группа Y_q,d,h) и радиомаяка CP в q-й позиции маршрута МССРК (группа Х_q,d,h);

на фиг. 2 показаны массивы A_q и B_q, содержащие результаты сравнения соседних вейвлет-коэффициентов групп Y_q,d,h и X_q,d,h, результаты попарного сравнения элементов A_q и B_q, определяющие количество совпадений f_q;

на фиг. 3 приведена схема геометрического представления реализации способа Заявляемый способ заключается в следующем.

МССРК перемещают в районе поиска ЗС по заданному маршруту. СССРК занимает фиксированную позицию. Сеансы измерений производят во время остановок МССРК. Остановки МССРК выполняют в точках с привязкой к ближайшим узлам виртуальной сетки с шагом 7…10 км по каждой оси, нанесенной поверх района поиска. В сеансе измерений одновременно используют СССРК и МССРК. Обмен данными между СССРК и МССРК поддерживают в реальном масштабе времени с помощью линии модемной связи. Перед сеансом измерений антенны СССРК и МССРК наводят на CP, через который ретранслируется сигнал искомой ЗС. К антенно-фидерному тракту СССРК подключают измерительный приемник, с помощью которого измеряют среднеквадратичные значения мощности (уровни) ретранслируемого сигнала искомой ЗС. К антенно-фидерному тракту МССРК подключают измерительный приемник, с помощью которого измеряют среднеквадратичные значения мощности (уровни) сигнала радиомаяка СР. Начало отсчета сеансов измерений синхронизируют по временным меткам с приемников сигналов спутниковой радионавигационной системы в составе СССРК и МССРК. Среднеквадратичные значения уровней мощности сигналов регистрируют в эквидистантные моменты времени. Результаты измерений регистрируют в виде последовательностей дискретных отсчетов уровней сигнала искомой ЗС y_q(n) и сигнала радиомаяка x_q(n) и записывают в текстовые файлы. В результате обработки текстовых файлов программными средствами дискретного вейвлет-преобразования на основе базового вейвлета Добеши порядка 1 в среде MathLab на базе ПЭВМ в составе автоматизированного рабочего места оператора СССРК получают информацию о динамических особенностях сигналов на d-м уровне декомпозиции, где d=1, 2, …, D - нумерация уровней декомпозиции, D≤log₂N - максимальный уровень декомпозиции, в виде группы детализирующих вейвлет-коэффициентов Y_q,d,h для последовательности y_q(n) и группу детализирующих вейвлет-коэффициентов Х_q,d,h для последовательности x_q(n), где h=1, 2, …, m - нумерация вейвлет-коэффициентов, m=N/2^(d-l) (фиг. 1). На основе сравнения в каждой группе соседних вейвлет-коэффициентов формируют два одномерных массива: A_q с элементами A_q(k)=1, если Y_q,d,k<Y_q,d,k+1, A_q(k)=-1, если Y_q,d,k>Y_q,d,k+1, A_q(k)=0, если Y_q,d,k=Y_q,d,k+1, и B_q с элементами B_q(k)=1, если X_q,d,k<X_q,d,k+1, B_q(k)=-1, если X_q,d,k>X_q,d,k+1, B_q(k)=0, если X_q,d,k=X_q,d,k+1, где k=1, 2, …, m-1 (фиг. 2). Сравнивают элементы массивов A_q и B_q с одинаковыми индексами k. При совпадении элементов вырабатывают признак 1, в противном случае - признак 0. Далее, путем суммирования промежуточных сравнений определяют количество совпадений f_q, с помощью которого определяют удельный вес количества совпадений ξ_q=f_q/(m-1), используемый как показатель сходства динамики сигналов. Полагают, что сходство динамики последовательностей дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n) в q-й позиции МССРК обеспечивается при ξ_q≥0.75. Исходя из геометрического представления способа (фиг. 3), где показаны локальная однородная область ОРГ (горизонтальная протяженность 5-10 км), центральная перспективная проекция этой области на поверхность Земли (соизмерима с горизонтальной протяженностью области ОРГ), трассы сигнала радиомаяка CP по линии «Космос-Земля» и сигнала искомой ЗС по линии «Земля-Космос», полагают, что сходство динамики последовательностей дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n) для q-й позиции МССРК обусловлено прохождением трасс указанных сигналов через одну и ту же ограниченную в пространстве область ОРГ, что возможно при размещении как искомой ЗС, так и q-й позиции МССРК в пределах проекции области ОРГ на поверхность Земли. Определяют привязкой к географическим координатам q-й позиции МССРК, где обнаружено сходство динамики последовательностей y_q(n) и x_q(n), район наиболее вероятного местоположения искомой ЗС. Поиск и локализацию искомого объекта осуществляют относительно выявленной q-й позиции МССРК в пределах радиуса, соизмеримого с величиной горизонтальной протяженности проекции области ОРГ на Землю (точность определения местоположения ограничивается величиной горизонтальной протяженности этой проекции порядка 10 км).

Способ распространяется на прием сигналов СССРК в условиях «ясное небо», при работе искомой ЗС без перестройки частоты настройки и с постоянной излучаемой мощностью.

Пример осуществления заявляемого способа

Способ определения местоположения земной станции спутниковой связи осуществляется следующим образом. В районе поиска ЗС выбирают позицию МССРК с привязкой к ближайшему узлу виртуальной сетки с шагом 7…10 км по каждой оси, нанесенной поверх района поиска. В измерениях одновременно участвуют СССРК и МССРК. Начало отсчета интервалов измерений синхронизируют по временным меткам с приемников сигналов спутниковой радионавигационной системы в составе СССРК и МССРК. Обмен данными между СССРК и МССРК поддерживают в реальном масштабе времени с помощью линии модемной связи. Антенны СССРК и МССРК перед сеансом измерений наводят на CP, через который ретранслируется сигнал искомой ЗС. СССРК принимает ретранслируемый сигнал искомой ЗС, а МССРК - сигнал радиомаяка СР. Для измерения уровней сигналов используют измерительные приемники, которые подключают к антенно-фидерным трактам СССРК и МССРК. Временной интервал измерений выбирают исходя из условия регистрации N=1024 отсчетов с шагом Δt=1 сек (порядка 20 мин). Дискретные последовательности отсчетов уровней сигналов, полученные в результате измерений, записывают в текстовые файлы и обрабатывают в среде MathLab на базе ПЭВМ в составе автоматизированного рабочего места оператора СССРК. Декомпозицию реализаций сигналов проводят на уровне d=6. Для каждого текстового файла-записи измерений получают группу из m=32 детализирующих вейвлет-коэффициентов. На основе сравнения соседних вейвлет-коэффициентов, входящих в эти группы, формируют одномерные массивы: A_q с элементами A_q(k)=1, если Y_q,d,k<Y_q,d,k+1, A_q(k)=-1, если Y_q,d,k>Y_q,d,k+1, A_q(k)=0, если Y_q,d,k=Y_q,d,k+1, и B_q с элементами B_q(k)=1, если X_q,d,k<X_q,d,k+1, B_q(k)=-1, если X_q,d,k>X_q,d,k+1, B_q(k)=0, если X_q,d,k=X_q,d,k+1, где k=1, 2, …, m-1. Элементы массивов A_q и B_q с одинаковыми индексами к сравнивают попарно и вырабатывают: признак 1 - в случае совпадения элементов и признак 0 - в случае несовпадения. Результаты сравнений элементов массивов A_q и B_q с одинаковыми индексами к суммируют и определяют количество совпадений f_q. Удельный вес количества совпадений ξ_q=f_q/(m-1) используют как показатель сходства динамики уровней сигналов. Если оказывается, что ξ_q≥0.75, то полагают, что при размещении МССРК в q-й позиции обеспечивается сходство динамики реализаций анализируемых сигналов. В этом случае с удаленного сервера базы данных карт облачности получают фактографические данные об области ОРГ, в пределах которой находится позиция МССРК, которые выводят на монитор СССРК (фиг. 3), где показана карта облачности. Местоположение искомой ЗС определяют с точностью до размеров области ОРГ над поверхностью Земли, в пределах которой находится позиция МССРК, в которой выявлено сходство сравниваемых ретранслируемого сигнала искомой ЗС и сигнала радиомаяка СР.

Технико-экономических эффект

Использование заявляемого способа позволит упростить определение местоположения ЗС с устранением ограничения функциональности на территории с низкой плотностью размещения ЗС.

Claims (1)

1. Способ определения местоположения земной станции спутниковой связи, отличающийся тем, что включает в себя одновременный прием и измерение в двух разнесенных по координатам точках уровней ретранслируемого сигнала искомой земной станции спутниковой связи и сигнала радиомаяка спутника-ретранслятора на геостационарной орбите, через который ретранслируется сигнал искомой земной станции спутниковой связи, и определении местоположения земной станции спутниковой связи на основе обработки полученных измерений, при этом уровни ретранслируемого сигнала искомой земной станции спутниковой связи, принимаемого стационарной станцией спутникового радиоконтроля, регистрируют одновременно с уровнями сигнала радиомаяка спутника-ретранслятора на геостационарной орбите, принимаемого в q-й позиции, где q=1, 2, …, Q - нумерация позиций маршрута мобильной станции спутникового радиоконтроля, в виде последовательностей дискретных отсчетов уровней сигнала искомой земной станции спутниковой связи y_q(n) и сигнала радиомаяка x_q(n), где n=1, 2, …, N - нумерация дискретных отсчетов с шагом Δt при Δt=const, последовательности дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n) записывают в текстовые файлы, которые обрабатывают в среде MathLab программными средствами дискретного вейвлет-преобразования на основе базового вейвлета Добеши порядка 1, в результате обработки для q-й позиции маршрута мобильной станциии спутникового радиоконтроля на d-м уровне декомпозиции, где d=1, 2, …, D - нумерация уровней декомпозиции, D≤log₂N - максимальный уровень декомпозиции, получают группу детализирующих вейвлет-коэффициентов Y_q,d,h для последовательности y_q(n) и группу детализирующих вейвлет-коэффициентов X_q,d,h для последовательности x_q(n), где h=1, 2, …, m - нумерация вейвлет-коэффициентов, m=N/2^(d-1), сохраняющих или изменяющих свои значения на стыках интервалов декомпозиции, вследствие динамики уровней сигналов искомой земной станции спутниковой связи и радиомаяка спутника-ретранслятора, обусловленной прохождением их трасс через области объемно распределенных гидрометеоров, учитывают, что сходство динамики уровней этих сигналов обеспечивается в том случае, когда трасса сигнала искомой земной станции спутниковой связи по линии «Земля-Космос» и трасса сигнала радиомаяка спутника-ретранслятора по линии «Космос-Земля» проходят через одну и ту же область объемно распределенных гидрометеоров, в качестве признака сходства динамики последовательностей дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n) рассматривают увеличение, снижение или сохранение неизменными значений вейвлет-коэффициентов Y_q,d,h и X_q,d,h с одинаковыми индексами h, для оценки сходства сравнивают соседние вейвлет-коэффициенты в группах, полученных при декомпозиции последовательностей дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n), по результатам сравнения формируют два одномерных массива, включающих A_q с элементами A_q(k)=1, если Y_q,d,k<Y_q,d,k+1, A_q(k)=-1, если Y_q,d,k>Y_q,d,k+1, A_q(k)=0, если Y_q,d,k=Y_q,d,k+1, и B_q с элементами B_q(k)=1, если X_q,d,k<X_q,d,k+1, B_q(k)=-1, если X_q,d,k>X_q,d,k+1, B_q(k)=0, если X_q,d,k=X_q,d,k+1, где k=1, 2, …, m-1, выполняют попарное сравнение элементов массивов A_q и B_q с одинаковыми индексами k, в случае совпадения этих элементов вырабатывают признак 1, в случае несовпадения - признак 0, на основе суммирования результатов промежуточных сравнений определяют количество совпадений f_q, сходство динамики последовательностей дискретных отсчетов y_q(n) и x_q(n) при q-й позиции мобильной станции спутникового радиоконтроля оценивают по удельному весу количества совпадений ξ_q=f_q/(m-1), полагают, что оно обеспечивается при условии ξ_q≥0,75, с учетом того, что для выполнения этого условия необходимо прохождение трасс сигнала радиомаяка спутника-ретранслятора по линии «Космос-Земля» и сигнала искомой земной станции спутниковой связи по линии «Земля-Космос» через одну и ту же ограниченную в пространстве область объемно распределенных гидрометеоров, а также того, что для данных трасс такие траектории возможны в случае размещения в пределах проекции области объемно распределенных гидрометеоров на поверхность Земли как искомой земной станции спутниковой связи, так и q-й позиции мобильной станции спутникового радиоконтроля, местоположение искомой земной станции спутниковой связи определяют путем координатной привязки к q-й позиции мобильной станции спутникового радиоконтроля с точностью до размеров области объемно распределенных гидрометеоров над поверхностью Земли, в пределах которой находится эта позиция, причем, если при q-й позиции мобильной станции спутникового радиоконтроля ξ_q<0,75, то выбирают другую позицию, где ξ_q≥0,75, выбор позиций мобильной станции спутникового радиоконтроля осуществляют с привязкой к ближайшим узлам виртуальной сетки с шагом 7…10 км по каждой оси, нанесенной поверх района поиска.

Images