RU2713293C1 - Система управления полетом космического аппарата с применением в качестве ретрансляторов низкоорбитальных спутников, связанных между собой межспутниковыми линиями связи - Google Patents
Система управления полетом космического аппарата с применением в качестве ретрансляторов низкоорбитальных спутников, связанных между собой межспутниковыми линиями связи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2713293C1 RU2713293C1 RU2019114885A RU2019114885A RU2713293C1 RU 2713293 C1 RU2713293 C1 RU 2713293C1 RU 2019114885 A RU2019114885 A RU 2019114885A RU 2019114885 A RU2019114885 A RU 2019114885A RU 2713293 C1 RU2713293 C1 RU 2713293C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacecraft
- low
- satellite
- flight control
- orbit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G3/00—Observing or tracking cosmonautic vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области космонавтики, а именно к области управления полетом космическими аппаратами (КА). Система управления полетом представляет собой спутниковую цифровую транспортную сеть передачи информации управления от центра управления полетом до КА в прямом и обратном каналах связи, через низкоорбитальные КА-ретрансляторы, каждый из которых связан межспутниковыми радиолиниями (МРЛ) с соседними КА и с радиолинией «борт-Земля». Каждый низкоорбитальный спутник-ретранслятор (СР) снабжен двумя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y, представляющими собой открытые концы волноводов или спиральные антенны, или систему спиральных антенн, которые обеспечивают обмен информацией с КА. Каждый КА снабжен двумя или четырьмя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y. Повышается оперативность управления полетом низкоорбитальных КА. Повышается отказоустойчивость системы управления полетом КА, находящихся на низких орбитах. Упрощаются алгоритмы установления и обеспечения связи в МРЛ между СР и КА. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области космонавтики, а именно к области управления полетом космических аппаратов (КА).
Известен способ управления полетом КА центром управления полетом (ЦУП), который может принимать от КА (объекта управления) телеметрическую информацию (ТМИ) и передавать на него командно-программную информацию (КПИ), только на тех участках орбиты, на которых трасса полета КА (объекта управления) проходит в зоне радиовидимости (ЗРВ) одного их командно-измерительных пунктов (КИП).
Недостатком указанного способа является необходимость распределения громадного количества КИП по поверхности земного шара для обеспечения непрерывной связи ЦУП с КА.
Из уровня техники известен способ космической связи (RU2549832C2, опубл. 27.07.2015) [1], в соответствии с которым ведомые спутники оборудуются аппаратурой радионавигации, системой навигации и управления движением; межспутниковую связь дополняют служебными двусторонними каналами связи; ведущие спутники располагают в зонах видимости адресных наземных пунктов связи, недоступных для ведомых спутников, управление ведомыми спутниками и контроль над их техническим состоянием производят посредством ведущего спутника, находящегося постоянно в зонах видимости хотя бы одного наземного командно-измерительного пункта и наземного пункта связи – антиподов адресным наземным пунктам связи.
Недостатком указанного способа являются большие задержки передачи информации.
Из уровня техники также известна многоуровневая система спутниковой связи (см.RU2575632C2, опубл.20.02.2016) [2], которая является наиболее близким аналогом заявленной системы и представляет собой группировку из трех спутников-ретрансляторов, равномерно разнесенных относительно друг друга по геостационарной орбите и орбитальной группировки космических аппаратов наблюдения и связи, состоящей из низковысотной группировки космических аппаратов наблюдения и средневысотной группировки космических аппаратов связи, наземный сегмент состоит из наземных комплексов приема-передачи целевой информации и управления низковысотной группировкой космических аппаратов наблюдения и средневысотной группировкой космических аппаратов связи, а также из наземных комплексов приема-передачи целевой информации и управления орбитальной группировкой спутников-ретрансляторов на геостационарных орбитах.
Недостатками аналога [2] являются:
1) большие задержки в каналах спутниковой связи, снижающие оперативность получения телеметрической информации (ТМИ) от объекта управления и доведения управляющей информации до объекта управления, обусловленные тем, что высота орбиты спутников-ретрансляторов (СР) на геостационарных орбитах (ГСО) составляет около 36 000 км;
2) низкая отказоустойчивость (живучесть) системы связи, обусловленная тем, что при выходе из строя одного СР на ГСО будет потеряна связь с группой космических аппаратов, находящихся в его зоне радиовидимости;
3) необходимость постоянного наведения остронаправленных антенных систем геостационарных спутников-ретрансляторов на космический аппарат, являющийся объектом управления, возникающей вследствие большой протяженности межспутниковой радиолинии (МРЛ).
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение оперативности управления полетом низкоорбитальных КА путем уменьшения задержек передачи управляющей информации в канале спутниковой связи, повышение отказоустойчивости системы управления полетом КА, находящихся на низких орбитах, упрощение алгоритмов установления и обеспечения связи в межспутниковых радиолиниях (МРЛ) между СР и КА объектом управления вследствие отсутствия необходимости наведения остронаправленных антенн.
Заявляемый технический результат достигается посредством создания системы управления полетом космического аппарата, представляющей собой спутниковую цифровую транспортную сеть передачи информации управления от центра управления полетом до космического аппарата-объекта управления в прямом и обратном каналах связи, через низкоорбитальные космические аппараты-ретрансляторы, каждый из которых связан межспутниковыми радиолиниями с соседними космическими аппаратами и с радиолинией «борт-Земля», при этом каждый низкоорбитальный спутник-ретранслятор снабжен двумя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенных по осям минус Y и +Y, представляющими собой открытые концы волноводов или спиральные антенны, или систему спиральных антенн, которые обеспечивают обмен информацией с КА объектом управления, при этом каждый космический аппарат-объект управления снабжен двумя или четырьмя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y и представляющими собой открытые концы волноводов или спиральные антенны, или систему спиральных антенн.
Заявляемое изобретение проиллюстрировано следующими фигурами:
Фиг. 1 – Схема организации связи и управления с применение одного низкоорбитального спутника-ретранслятора (НСР).
Фиг. 2 – Схема организации связи и управления с применение двух НСР.
На фиг. 1, 2, позиции обозначают следующее:
1 – центр управления полетом (ЦУП);
2 – шлюзовая станция (ШС);
3 – низкоорбитальный спутник-ретранслятор (НСР);
4 – космический аппарат-объект управления (КА);
5 – маршрутизатор;
6 – бортовой радиотехнический комплекс (БРТК) фидерной радиолинии;
7 – БРТК межспутниковой радиолинии НСР-НСР;
8 – БРТК межспутниковой радиолинии НСР-КА;
9 – БРТК межспутниковой радиолинии;
10 – бортовой комплекс управления (БКУ);
11 – фидерная радиолиния (ФРЛ);
12 – межспутниковая радиолиния (МРЛ);
13 – резервная ФРЛ.
Заявляемая система управления полетом космических аппаратов с применением в качестве ретрансляторов низкоорбитальных спутников-ретрансляторов (системы низкоорбитальных спутников), содержит космические аппараты, каждый из которых связан межспутниковыми радиолиниями с соседними космическими аппаратами и с радиолинией «борт-Земля», каждый низкоорбитальный спутник снабжен двумя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y, представляющими собой открытые концы волноводов или спиральные антенны, или систему спиральных антенн, которые обеспечивают обмен информацией с КА объектом управления.
Для связи с НСР космический аппарат-объект управления должен быть также оснащен двумя или четырьмя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y, представляющими собой открытые концы волновода или спиральные антенны, или систему спиральных антенн.
Для передачи управляющей информации полетом КА по МРЛ Регламентом радиосвязи распределена полоса частот в S-диапазоне (прямой канал связи 2025–2110 МГц и обратный канал связи 2200–2290 МГц).
Работа НСР с КА, являющимися объектами управления, осуществляется в режиме многостанционного доступа, аналогично работе НСР с абонентскими терминалами (АТ) наземных пользователей и осуществляется в радиолинии НСР – КА (в прямом канале) по технологии частотно-кодового разделения каналов (MF-CDMA). Каждому КА предоставляется две фиксированные частоты в S-диапазоне и две кодовые комбинации расширения спектра для обеспечения работы на прием и передачу. При пролете КА-объекта управления относительно НСР постоянно осуществляются процедуры эстафетной передачи («хэндовера») между разными НСР, обеспечивающими постоянную связь КА с ЦУПом посредством ретрансляции информации через НСР. Критерием выбора космическим аппаратом-объектом управления низкоорбитального спутника-ретранслятора является максимальное значение соотношения сигнал-шум пилот-сигнала, получаемого от НСР, на входе приемного тракта КА-объекта управления. Для установления связи КА-объекта управления с НСР осуществляются процедуры аутентификации, регистрации и установления VPN-туннелей для защиты информации.
Таким образом, система спутниковой связи (ССС) на НСР представляет собой спутниковую цифровую транспортную сеть передачи данных, предназначенную для ретрансляции информации управления от ЦУПа до КА-объекта управления в прямом и обратном каналах связи. Применение ССС на НСР позволит с одной шлюзовой станции, установившей связь с НСР, иметь доступ одновременно ко всем КА-объектам управления различных низкоорбитальных группировок, что обеспечит высокую надежность и оперативность системы управления.
Claims (3)
1. Система управления полетом космического аппарата с применением в качестве ретрансляторов низкоорбитальных спутников, связанных между собой межспутниковыми линиями связи, представляющая собой спутниковую цифровую транспортную сеть передачи информации управления от центра управления полетом до космического аппарата-объекта управления в прямом и обратном каналах связи, через низкоорбитальные космические аппараты-ретрансляторы, каждый из которых связан межспутниковыми радиолиниями с соседними космическими аппаратами и с радиолинией «борт-Земля», отличающаяся тем, что каждый низкоорбитальный спутник-ретранслятор снабжен двумя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y, представляющими собой открытые концы волноводов, или спиральные антенны, или систему спиральных антенн, которые обеспечивают обмен информацией с космическим аппаратом-объектом управления, при этом каждый космический аппарат-объект управления снабжен двумя или четырьмя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y и представляющими собой открытые концы волноводов, или спиральные антенны, или систему спиральных антенн.
2. Система управления полетом космического аппарата по п.1, отличающаяся тем, что каждый низкоорбитальный спутник-ретранслятор снабжен бортовыми радиотехническими комплексами межспутниковой радиолинии «низкоорбитальный спутник ретранслятор-космический аппарат-объект управления».
3. Система управления полетом космического аппарата по п.1, отличающаяся тем, что каждый низкоорбитальный спутник-ретранслятор содержит бортовой радиотехнический комплекс фидерной линии связи «низкоорбитальный спутник-ретранслятор – шлюзовая станция» и бортовой радиотехнический комплекс межспутниковой линии связи «низкоорбитальный спутник-ретранслятор – низкоорбитальный спутник-ретранслятор», соединенные с маршрутизатором и бортовым радиотехническим комплексом межспутниковой линии связи «низкоорбитальный спутник-ретранслятор – космический аппарат-объект управления».
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019114885A RU2713293C1 (ru) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | Система управления полетом космического аппарата с применением в качестве ретрансляторов низкоорбитальных спутников, связанных между собой межспутниковыми линиями связи |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019114885A RU2713293C1 (ru) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | Система управления полетом космического аппарата с применением в качестве ретрансляторов низкоорбитальных спутников, связанных между собой межспутниковыми линиями связи |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2713293C1 true RU2713293C1 (ru) | 2020-02-05 |
Family
ID=69624991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019114885A RU2713293C1 (ru) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | Система управления полетом космического аппарата с применением в качестве ретрансляторов низкоорбитальных спутников, связанных между собой межспутниковыми линиями связи |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2713293C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2800530C1 (ru) * | 2022-10-20 | 2023-07-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Института астрономии Российской академии наук | Способ управления полетом низкоорбитального космического аппарата через навигационные космические аппараты системы ГЛОНАСС с применением резервного канала передачи с кодовым разделением командно-программной информации |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6628919B1 (en) * | 2000-08-09 | 2003-09-30 | Hughes Electronics Corporation | Low-cost multi-mission broadband communications payload |
| RU2281891C2 (ru) * | 2004-10-29 | 2006-08-20 | Закрытое акционерное общество "НПО Космического Приборостроения" | Устойчивая глобальная система управления космическими аппаратами |
| FR2920615A1 (fr) * | 2007-08-31 | 2009-03-06 | Cnes Epic | Instrument d'acquisition et de distribution d'images d'observation terrestre a haute resolution spatiale et temporelle |
| RU2549832C2 (ru) * | 2012-09-04 | 2015-04-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Способ космической связи |
| RU2575632C2 (ru) * | 2013-10-24 | 2016-02-20 | Открытое акционерное общество (ОАО) "Спутниковая система "Гонец" | Многоуровневая система спутниковой связи |
-
2019
- 2019-05-16 RU RU2019114885A patent/RU2713293C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6628919B1 (en) * | 2000-08-09 | 2003-09-30 | Hughes Electronics Corporation | Low-cost multi-mission broadband communications payload |
| RU2281891C2 (ru) * | 2004-10-29 | 2006-08-20 | Закрытое акционерное общество "НПО Космического Приборостроения" | Устойчивая глобальная система управления космическими аппаратами |
| FR2920615A1 (fr) * | 2007-08-31 | 2009-03-06 | Cnes Epic | Instrument d'acquisition et de distribution d'images d'observation terrestre a haute resolution spatiale et temporelle |
| RU2549832C2 (ru) * | 2012-09-04 | 2015-04-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Способ космической связи |
| RU2575632C2 (ru) * | 2013-10-24 | 2016-02-20 | Открытое акционерное общество (ОАО) "Спутниковая система "Гонец" | Многоуровневая система спутниковой связи |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2800530C1 (ru) * | 2022-10-20 | 2023-07-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Института астрономии Российской академии наук | Способ управления полетом низкоорбитального космического аппарата через навигационные космические аппараты системы ГЛОНАСС с применением резервного канала передачи с кодовым разделением командно-программной информации |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10998965B2 (en) | High throughput satellites and methods of operating high throughput satellites for relaying data between low earth orbit satellites to endpoints | |
| US11838097B2 (en) | Low latency satellite communication relay network | |
| CN108337923B (zh) | 用于在卫星星座中提供灵活容量的卫星、系统及方法 | |
| RU2136108C1 (ru) | Загрузка пропускной способности нескольких спутниковых ретрансляторов сигналами с расширенным спектром от нескольких антенн земных станций | |
| EP2528248B1 (en) | Extensible high bandwidth global space communication network | |
| US9859973B2 (en) | Hybrid space system based on a constellation of low-orbit satellites working as space repeaters for improving the transmission and reception of geostationary signals | |
| US9461733B2 (en) | Device and method for optimizing the ground coverage of a hybrid space system | |
| CN112152695A (zh) | 低轨卫星星座的测运控系统及其方法 | |
| CN111934747A (zh) | 低轨编队卫星统一测控的实现系统、方法及应答机 | |
| EP1148661A2 (en) | Geostationary satellite system with satellite clusters having intra-cluster local area networks and inter-cluster wide area network | |
| US11979188B2 (en) | Hybrid communication | |
| RU2713293C1 (ru) | Система управления полетом космического аппарата с применением в качестве ретрансляторов низкоорбитальных спутников, связанных между собой межспутниковыми линиями связи | |
| RU2734228C2 (ru) | Космическая система спутниковой связи | |
| US7835733B1 (en) | Satellite telecommunication system | |
| RU2800530C1 (ru) | Способ управления полетом низкоорбитального космического аппарата через навигационные космические аппараты системы ГЛОНАСС с применением резервного канала передачи с кодовым разделением командно-программной информации | |
| RU2714301C1 (ru) | Способ ретрансляции радиосигналов с геостационарной орбиты | |
| Panteleymonov | Ways to Improve the Efficiency of the Spacecraft Flight Control System | |
| UA134409U (uk) | Система низькоорбітального супутникового зв'язку | |
| Demirev | SCP-RPSC–the Key Technology for the Next Generation Microwave Communication Systems | |
| JP2022021553A (ja) | マルチビーム中継通信システム | |
| JPS6243229A (ja) | 宇宙通信方式 | |
| VADDIPARTY et al. | Milsatcom intersatellite link architecture | |
| Demirev | Recent trends and future developments of SCP-RPSC High Altitude Platform Systems | |
| Katoh et al. | A conceptual study of the GEO-LEO high data rate satelite communications system | |
| Weisinger et al. | The Phase II Global Broadcast Service payload |