RU2753665C1 - Система передачи информации между космическими аппаратами и беспилотными летательными аппаратами - Google Patents
Система передачи информации между космическими аппаратами и беспилотными летательными аппаратами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2753665C1 RU2753665C1 RU2020109404A RU2020109404A RU2753665C1 RU 2753665 C1 RU2753665 C1 RU 2753665C1 RU 2020109404 A RU2020109404 A RU 2020109404A RU 2020109404 A RU2020109404 A RU 2020109404A RU 2753665 C1 RU2753665 C1 RU 2753665C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transmitting
- space
- unmanned aerial
- information
- vehicles
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
- H04B10/118—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum specially adapted for satellite communication
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в космической и/или авиационной технике для передачи/приема информации по высокоскоростной радиолинии в направлениях космос-космос и/или космос-летательный аппарат. Технический результат состоит в обеспечении непрерывной двухсторонней передачи данных между КА, находящимися на низко-, средне-, высокоэллиптических и геостационарных орбитах. Для этого передача/прием информации осуществляется при согласованной правосторонней и/или левосторонней круговой поляризации радиоволн между передающими/приемными антеннами с использованием высокоскоростной радиолинии на гипервысоких частотах (ГВЧ) в диапазоне от 300 до 1000 ГГц электромагнитного спектра между космическими аппаратами (КА), находящимися на низко-, средне-, высокоэллиптических и геостационарных орбитах, и/или беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) на высотах от 7 км и выше. Передающие антенны гипервысоких частот находятся на КА и/или БПЛА, причём на каждом аппарате размещена одна рупорная или параболическая антенна, осуществляющая передачу как с правосторонней, так и с левосторонней круговой поляризацией, а приемные антенны гипервысоких частот находятся на борту космических аппаратов и/или беспилотных летательных аппаратов, причём на каждом аппарате размещена антенная система, состоящая из N рупоров. 1 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в космической и/или авиационной технике для передачи/приема информации по высокоскоростной радиолинии в направлениях космос-космос и/или космос-летательный аппарат (высотный, включая беспилотный летательный аппарат).
Из уровня техники известна спутниковая система передачи данных между спутниками-абонентами и наземным пунктом, описанная в патенте на изобретение RU2155447. Спутниковая система содержит спутники-ретрансляторы на околоземных орбитах и установленную на них и спутниках-абонентах бортовую приемно-передающую аппаратуру оптической межспутниковой связи. Спутники-ретрансляторы размещены не менее чем двумя орбитальными группами, в каждой из которых не менее трех спутников-ретрансляторов располагается на одной околоземной орбите и связаны между собой с помощью приёмно-передающей аппаратурой оптической межспутниковой связи. Однако, использование электромагнитных волн оптического диапазона частот приводит к возможности сбоя оптической межспутниковой связи между космическим аппаратом (КА), из-за опасности повреждения радиоэлектронных средств (РЭС), вследствие воздействия на ее оптические и фотоприемные устройства излучения Солнца и/или оптических квантовых генераторов (мазеры, лазеры) попадающее в оптический тракт РЭС при небольших (единицы градусов) углах между линией взаимной видимости КА и линией визирования Солнца с борта любого из КА.
В качестве ближайшего аналога заявленного изобретения выбран способ объединения спутниковых систем связи, описанный в патенте на изобретение RU2486676. Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах спутниковой связи. Технический результат состоит в объединении действующих систем, а именно в объединении низко- и среднеорбитальных спутниковых систем связи, расположенных на высокой субсинхронной орбите. Связь между системами осуществляют в частотном диапазоне выше 20 ГГц, при этом спутники на низких или средних орбитах снабжают приемными антеннами, направленных вверх на спутник связи на высокой орбите. Для систем спутниковой связи в соответствии с Регламентом радиосвязи выделены определенные диапазоны частот, при этом радиочастотный ресурс для организации радиолиний высокоскоростной передачи информации жестко регламентирован по используемыми орбитам и имеют ограничения по ширине полосы и плотности потока мощности.
В свою очередь, предлагаемое изобретение направлено на обеспечение непрерывной двухсторонней передачей данных между КА, находящимися на низко-, средне-, высокоэллиптических и геостационарных орбитах и/или БПЛА на высотах от 7 км и выше.
Для достижения поставленных задач предложена система передачи информации между космическими аппаратами и беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) заключается в передаче/приеме информации передающими и приемными антеннами, при этом передача /прием информации осуществляется при согласованной правосторонней и/или левосторонней круговой поляризации радиоволн между передающими/приемными антеннами с использованием высокоскоростной радиолинии на гипервысоких частотах (ГВЧ) в диапазон от 300 до 1000 ГГц электромагнитного спектра между космическими аппаратами, находящимися на низко-, средне-, высокоэллиптических и геостационарных орбитах и/или беспилотными летательными аппаратами на высотах от 7 км и выше. Передающие антенны гипервысоких частот, находятся на космических аппаратах и/или беспилотных летательных аппаратах, причём на каждом аппарате размещена одна рупорная или параболическая антенна, осуществляющая передачу, как с правосторонней, так и с левосторонней поляризацией, а приемные антенны гипервысоких частот находятся на борту комисческих аппаратов и/или беспилотных летательных аппаратов, причём на каждом аппарате размещена антенная система, состоящая из N рупоров, при том один рупор антенной системы работает на передачу, а остальные на прием информации, а количество N рупоров определяется, заданной шириной диаграммой направленности и излучаемой мощностью передающей антенны/
На фиг. 1 схематично представлена система передачи информации между космическими аппаратами и беспилотными летательными аппаратами, где:
1 – КА находящийся на геостационарной орбите;
2 – КА находящиеся на высокоэллиптической и средней орбите;
3 – КА находящиеся на низкой орбите;
4 – беспилотные летательные аппараты (БПЛА);
5 – наземные средства для связи с КА.
Создание высокоскоростной радиолинии передачи данных с использованием ГВЧ, обеспечивающий большой объем информации (10 Гбит и более) между КА, находящимися на разных орбитах и способных в режиме реального времени вести обмен данными с БПЛА, находящимися на высотах более 7 км в любой точки Земли, обусловлено тем, что отсутствуют жесткие ограничения на ширину полосы пропускания и плотность потока мощности сигала. В настоящее время частотный ресурс для организации межспутниковой связи с использованием линий высокоскоростной передачи информации с использованием частоты 8-диапазона (2-4 ГГц) и Ка-диапазона (26-40 ГГц) полностью исчерпан.
В соответствии с требованиями таблицы распределения полос частот между радиослужбами Российской Федерацией (см. Таблица распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации, Постановление правительства Российской Федерации от 21 декабря 2011 г. № 1049-34, Выписка) и Регламентом радиосвязи (см. Регламент радиосвязи. Том 1, Статьи. Издание 2016 г., ITU,.– 442с.) (ограничения и 200, 210, 327 (1) и 5.484A, 5.516В (2)) имеются жесткие ограничения на плотность потока мощности для работы передающих бортовых и наземных средств устройств и имеет следующие недостатки: ограниченная пропускная способность (скорость передачи данных составляет порядка сотен Мбод и не более), что связано с ограничением радиодиапазона электромагнитного спектра частот и изложенными в регламенте радиосвязи; взаимного электромагнитного влияния каналов, слабая помехозащищенность каналов межспутниковой связи, обусловленная невозможностью создания диаграммы направленности радиоизлучения с углом расхождения порядка единиц угловых секунд. Одновременно, в соответствии с Регламентом радиосвязи все частоты в диапазоне 300-1000 ГГц могут использоваться как активными, так и пассивными службами (ВКР-12) и жесткие ограничения на плотность потока мощности для работы передающих бортовых и наземных устройств в настоящее время отсутствуют (см. Регламент радиосвязи. Том 1, Статьи. Издание 2016 года, ITU).
В результате, при работе предложенной системы передачи информации передатчик, находящий на КА или на БПЛА (1-4 Фиг. 1), будет излучать сигнал на ГВЧ в диапазоне от 300 до 1000 ГГц, а приемник находящийся на другом КА или БПЛА принимать сигнал (за исключением канала связи БПЛА-БПЛА). На передающем комплексе путем амплитудной или вариации угловой модуляции в излучаемый ГВЧ сигнал закладывается информация. Далее сигнал передается по волноводам (диэлектрическим, фотонные кристаллы, вакуумным, т.е. путем отражений от параболических зеркал) или другими волноведущими элементами к точке фокуса каждого элементарного рупора из состава N-рупорной антенны и излучается в пространство. На приемнике, пришедший сигнал ГВЧ излучения усиливается, переносится спектра в более низкий диапазон частот (возможно несколько преобразований несущей частоты вниз), выполняется демодуляция, а затем извлекается информация из потока данных. Временная корреляция сигнала по N рупорам производится в приемнике, при этом антенна ГВЧ, содержащая N рупоров из которых один передающий, позволяет обеспечить дуплексную связь без временного, частотного или поляризационного разделения каналов.
Приемник/передатчик должен функционировать в условиях атмосферы Земли с наименьшим содержанием молекул воды (начиная с высот от 7 км над уровнем земли для данной точки). Передача на прием информации в земной станции происходит по каналу высокоскоростной радиолинии, в соответствии с выбранной спутниковой службы для которой предназначен КА, на ГВЧ реализация наземной станции неэффективна (Д.М. Ермолаев, А.А. Таланов, В.А. Романюк. Перспективы применения терагерцовых частот в космических системах//Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. – 2017. – Т. 4. – В. 1. – С. 46-52.). Прием/передача информации между наземными средствами (НС) и КА осуществляется по служебным каналам связи. Передача и/или прием информации осуществляется между КА и БПЛА на гипервысоких частотах в диапазон от 300 до 1000 ГГц электромагнитного спектра. Необходимым условием является согласование вектора поляризации между приемным и передающим трактом КА и/или БПЛА осуществляющие обмен информации на ГВЧ.
Таким образом, рассмотрения возможности организации радиолиний высокоскоростной передачи информации, определение требований и характеристик к бортовой аппаратуре на ГВЧ является актуальной задачей.
Claims (1)
- Система передачи информации между космическими аппаратами и беспилотными летательными аппаратами, заключающаяся в передаче/приеме информации передающими и приемными антеннами, отличающаяся тем, что передача/прием информации осуществляется при согласованной правосторонней и/или левосторонней круговой поляризации радиоволн между передающими/приемными антеннами с использованием высокоскоростной радиолинии на гипервысоких частотах в диапазоне от 300 до 1000 ГГц электромагнитного спектра между космическими аппаратами, находящимися на низко-, средне-, высокоэллиптических и геостационарных орбитах, и/или беспилотными летательными аппаратами на высотах от 7 км и выше, при этом передающие антенны гипервысоких частот находятся на космических аппаратах и/или беспилотных летательных аппаратах, причём на каждом аппарате размещена одна рупорная или параболическая антенна, осуществляющая передачу как с правосторонней, так и с левосторонней круговой поляризацией, приемные антенны гипервысоких частот находятся на борту космических аппаратов и/или беспилотных летательных аппаратов, причём на каждом аппарате размещена антенная система, состоящая из N рупоров, при этом один рупор антенной системы работает на передачу, а остальные на прием информации.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020109404A RU2753665C1 (ru) | 2020-03-03 | 2020-03-03 | Система передачи информации между космическими аппаратами и беспилотными летательными аппаратами |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020109404A RU2753665C1 (ru) | 2020-03-03 | 2020-03-03 | Система передачи информации между космическими аппаратами и беспилотными летательными аппаратами |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2753665C1 true RU2753665C1 (ru) | 2021-08-19 |
Family
ID=77349271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020109404A RU2753665C1 (ru) | 2020-03-03 | 2020-03-03 | Система передачи информации между космическими аппаратами и беспилотными летательными аппаратами |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2753665C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0845876A2 (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-03 | Trw Inc. | Multiple altitude satellite relay system and method |
WO1999031832A1 (en) * | 1997-12-16 | 1999-06-24 | Northpoint Technology, Ltd. | Apparatus and method for reusing satellite broadcast spectrum for terrestrially broadcast signals |
RU2196433C2 (ru) * | 2000-07-24 | 2003-01-20 | Государственное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности | Способ получения сгущенного молочного продукта |
US6684056B1 (en) * | 2000-04-10 | 2004-01-27 | Motorola, Inc. | System for providing optimal satellite communication via a MEO/LEO satellite constellation |
RU2286625C2 (ru) * | 2001-07-20 | 2006-10-27 | Этельсат Са | Высокоэффективная экономичная антенна для использования в интерактивных спутниковых терминалах |
RU2302685C2 (ru) * | 2001-06-01 | 2007-07-10 | Абб Швайц Аг | Силовой полупроводниковый модуль |
RU2457531C1 (ru) * | 2011-01-13 | 2012-07-27 | Евгений Владимирович Шароварин | Способ применения беспилотных летательных аппаратов и устройство управления |
-
2020
- 2020-03-03 RU RU2020109404A patent/RU2753665C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0845876A2 (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-03 | Trw Inc. | Multiple altitude satellite relay system and method |
WO1999031832A1 (en) * | 1997-12-16 | 1999-06-24 | Northpoint Technology, Ltd. | Apparatus and method for reusing satellite broadcast spectrum for terrestrially broadcast signals |
US6684056B1 (en) * | 2000-04-10 | 2004-01-27 | Motorola, Inc. | System for providing optimal satellite communication via a MEO/LEO satellite constellation |
RU2196433C2 (ru) * | 2000-07-24 | 2003-01-20 | Государственное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности | Способ получения сгущенного молочного продукта |
RU2302685C2 (ru) * | 2001-06-01 | 2007-07-10 | Абб Швайц Аг | Силовой полупроводниковый модуль |
RU2286625C2 (ru) * | 2001-07-20 | 2006-10-27 | Этельсат Са | Высокоэффективная экономичная антенна для использования в интерактивных спутниковых терминалах |
RU2457531C1 (ru) * | 2011-01-13 | 2012-07-27 | Евгений Владимирович Шароварин | Способ применения беспилотных летательных аппаратов и устройство управления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10707961B2 (en) | Adaptive communication system | |
US10343775B2 (en) | Method of using unmanned aircraft vehicle (UAV) as electromagnetic wave transmission relay station to realize self-recovery communication transmission functions of aerospace vehicle | |
US10313010B2 (en) | Laser communications in super-geosynchronous earth orbit | |
WO2018005364A1 (en) | System and method for communicating with deep space spacecraft using spaced based communications system | |
US11040786B2 (en) | Earth observation satellite information routing system | |
US20100279604A1 (en) | Intersatellite Links | |
WO1997008855A1 (en) | Optical satellite feederlinks | |
Schoch et al. | Towards a CubeSat mission for a wideband data transmission in E-band | |
Civas et al. | Terahertz wireless communications in space | |
Hyde et al. | Laser satellite communications: Current status and directions | |
Tiwari et al. | A review on inter-satellite links free space optical communication | |
Gütlich et al. | German roadmap on optical communication in space | |
Seel et al. | Alphasat laser terminal commissioning status aiming to demonstrate GEO-relay for sentinel SAR and optical sensor data | |
Toyoshima et al. | Research and development of free-space laser communications and quantum key distribution technologies at NICT | |
RU2753665C1 (ru) | Система передачи информации между космическими аппаратами и беспилотными летательными аппаратами | |
Cook | Current wideband MILSATCOM infrastructure and the future of bandwidth availability | |
Mulholland et al. | Intersatellite laser crosslinks | |
CN109039433A (zh) | 一种高通量卫星的接入载荷系统 | |
Karim et al. | A Review of Communications Satellite by Focusing on ‘Bangabandhu Satellite-1’, the First GEO Communications Satellite of Bangladesh | |
RU2633911C2 (ru) | Цифровой комплекс спутниковой системы связи | |
Griethe et al. | LaserCom in UAS missions: benefits and operational aspects | |
Troendle et al. | ALPHASAT TDP1-Two Years Optical GEO Data Relay Operations | |
Kan et al. | High-speed transmission for Ka-band aeronautical satellite communications using WINDS | |
Jones | Multiple Satellite Communication System for Low Earth Orbit and High Altitude Platforms | |
Jones | Alternative formats |