RU2816351C1 - System of high-speed communication with spacecrafts using technologies of automatic mutual guidance of highly directional antennae - Google Patents
System of high-speed communication with spacecrafts using technologies of automatic mutual guidance of highly directional antennae Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816351C1 RU2816351C1 RU2023103693A RU2023103693A RU2816351C1 RU 2816351 C1 RU2816351 C1 RU 2816351C1 RU 2023103693 A RU2023103693 A RU 2023103693A RU 2023103693 A RU2023103693 A RU 2023103693A RU 2816351 C1 RU2816351 C1 RU 2816351C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacecraft
- communication
- antenna system
- earth station
- highly directional
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 140
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 32
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 13
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 61
- ACWBQPMHZXGDFX-QFIPXVFZSA-N valsartan Chemical compound C1=CC(CN(C(=O)CCCC)[C@@H](C(C)C)C(O)=O)=CC=C1C1=CC=CC=C1C1=NN=NN1 ACWBQPMHZXGDFX-QFIPXVFZSA-N 0.000 description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 230000009471 action Effects 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к обеспечению связи в системах информационного обмена (СИО) с космическими аппаратами (КА) различного назначения, а именно к системам для установления связи с КА в высокоскоростных линиях связи с применением остронаправленных антенн (ОНА) и системе наведения остронаправленных антенн.The invention relates to providing communication in information exchange systems (IIS) with spacecraft (SV) for various purposes, namely to systems for establishing communication with a spacecraft in high-speed communication lines using highly directional antennas (HAA) and a guidance system for highly directional antennas.
Информационный обмен с космическим аппаратом осуществляется с целью обеспечения управления полетом КА, приема целевой информации (ЦИ) и нуждается в управлении процессом установления связи между земными станциями (ЗС) и бортовой аппаратурой. В настоящее время для обеспечения высокоскоростной передачи информации от КА дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в линиях связи КА-ЗС или КА-спутник-ретранслятор (СР)-ЗС на земных станциях и на спутниках-ретрансляторах применяются остронаправленные антенны, а на КА ДЗЗ установлены малонаправленные антенны (МНА). Это значительно уменьшает эффективность передачи информации, так как:Information exchange with the spacecraft is carried out in order to ensure control of the spacecraft flight, reception of target information (TI) and needs to control the process of establishing communication between earth stations (ES) and on-board equipment. Currently, to ensure high-speed transmission of information from Earth remote sensing (ERS) satellites in the SC-ES or SC-satellite-relay (SR)-ES communication lines, highly directional antennas are used at earth stations and on relay satellites, and remote sensing satellites are installed low-directional antennas (MNA). This significantly reduces the efficiency of information transfer because:
- требует значительных энергетических затрат;- requires significant energy costs;
- накладывает ограничение на скорость передачи информации;- imposes a limitation on the speed of information transfer;
- приводит к не эффективному использованию спектра частот.- leads to inefficient use of the frequency spectrum.
Из области техники известно, что наведение остронаправленных антенн земной станции и спутника-ретранслятора на космический аппарат осуществляется по заранее рассчитанным техническим персоналом центра управления полетом (ЦУП) целеуказаниям (ЦУ).It is known from the technical field that the pointing of highly directional antennas of the earth station and the relay satellite at the spacecraft is carried out according to target designations (TC) pre-calculated by the technical staff of the flight control center (MCC).
В традиционных системах информационного обмена без применения спутников-ретрансляторов земные станции устанавливали связь с КА, только когда космический аппарат появлялся в их зоне радиовидимости (ЗРВ), что существенно уменьшало время доступности бортовой аппаратуры (БА) КА, приводило к снижению показателей оперативности и объема информации из-за невозможности равномерного распределения станций ЗС по поверхности Земного шара. Для реализации сеансов связи и управления (ССУ) дежурная смена (ДС) центра управления полетом (ЦУП) и ДС центра управления сетью (ЦУС) осуществляют заблаговременное планирование работы БА КА и ЗС, в ходе которого производится расчет целеуказаний (ЦУ) наведения остронаправленных антенных систем ЗС на КА в сеансе связи. Сформированная программа работы записывается в запоминающие устройства (ЗУ) ЗС. В ходе проведения ССУ в назначенные временные интервалы остронаправленные антенные системы ЗС осуществляют наведение и движение по заранее рассчитанным ЦУ.In traditional information exchange systems without the use of relay satellites, earth stations established communication with the spacecraft only when the spacecraft appeared in their radio visibility zone (ROV), which significantly reduced the availability time of the on-board equipment (AU) of the spacecraft, leading to a decrease in efficiency indicators and the volume of information due to the impossibility of uniform distribution of WS stations over the surface of the globe. To implement communication and control sessions (CCS), the duty shift (DS) of the flight control center (MCC) and the DS of the network control center (NCC) carry out advance planning of the work of the spacecraft's BA and GS, during which the calculation of target designations (CS) for the guidance of highly directional antenna systems is carried out 3rd party on the spacecraft in a communication session. The generated work program is recorded in the storage devices (SD) of the AP. During the SSS, at designated time intervals, highly directional antenna systems of the ES carry out guidance and movement according to pre-calculated control centers.
С конца 80-х годов в нашей стране появилась и осваивается технология информационного обмена с КА на основе применения геостационарных спутников-ретрансляторов (ГСР), осуществляющих ретрансляцию информации между ЗС и КА, но существующие технологии установления связи по-прежнему требуют заблаговременного планирования и расчета ЦУ наведения ОНА спутника-ретранслятора, а затем, закладки программы работы и ЦУ наведения ОНА на БА спутника-ретранслятора. Это приводит к невозможности оперативной выдачи на КА командно-программной информации (КПИ) и оперативного получения ЦИ, например, от КА дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).Since the late 80s, the technology of information exchange with spacecraft has appeared and is being mastered in our country based on the use of geostationary relay satellites (GSR), which relay information between the station and the spacecraft, but existing communication technologies still require advance planning and calculation of control center pointing the ONA of the relay satellite, and then bookmarking the work program and the ONA guidance control center on the BA of the relay satellite. This leads to the impossibility of promptly issuing command and program information (CPI) to the spacecraft and promptly receiving digital information, for example, from an Earth remote sensing (ERS) spacecraft.
Недостаток традиционного способа установления связи с применением ОНА в существующих СИО КА заключается в следующем:The disadvantage of the traditional method of establishing communication using ONA in existing spacecraft information and information systems is the following:
1) в отсутствии остронаправленных антенн на борту КА ДЗЗ, что приводит к большим энергетическим затратам и не экономным использованием полосы частот при передачи высокосортной ЦИ;1) in the absence of highly directional antennas on board the remote sensing spacecraft, which leads to high energy costs and inefficient use of the frequency band when transmitting high-quality data;
2) в отсутствии технологий автоматического установления связи на ОНА между ЗС и КА, между КА и CP, т.к. наведение остронаправленных антенн осуществляется по заранее рассчитанным ЦУ, что является причиной снижения оперативности информационного обмена.2) in the absence of technologies for automatically establishing communication on the ONA between the station and the spacecraft, between the spacecraft and the CP, because Pointing of highly directional antennas is carried out according to pre-calculated control centers, which causes a decrease in the efficiency of information exchange.
Применение на космическом аппарате остронаправленных антенн при осуществлении традиционного способа установления связи приведет к дополнительным трудозатратам на предварительный расчет целеуказаний для остронаправленных антенн космического аппарата.The use of highly directional antennas on a spacecraft when implementing the traditional method of establishing communication will lead to additional labor costs for the preliminary calculation of target designations for highly directional antennas of the spacecraft.
Основной тенденцией развития современных космических систем является появление многоспутниковых космических систем, применение в которых традиционного способа установления связи приведет к резкому росту трудозатрат технического персонала ЦУП и в конечном итоге к коллапсу СИО с КА.The main trend in the development of modern space systems is the emergence of multi-satellite space systems, the use of the traditional method of establishing communication in which will lead to a sharp increase in the labor costs of MCC technical personnel and ultimately to the collapse of the SIO with the spacecraft.
Наиболее близким аналогом - прототипом, по мнению заявителя, является техническое решение, описанное в патенте на изобретение №2720856 от 07.11.2019 «Способ определения направления лазерного луча на космический аппарат, принимающий сигналы лазерной космической связи», заключающееся в том, что с передающего космического аппарата излучают лазерный сигнал в направлении принимающего космического аппарата, после регистрации этого сигнала на принимающем космическом аппарате в направлении передающего космического аппарата излучают радиосигнал, по параметрам которого в момент регистрации определяют направление лазерного луча по параметрам импульсов развертки в момент регистрации радиосигнала на передающем космическом аппарате.The closest analogue - prototype, in the opinion of the applicant, is the technical solution described in the patent for invention No. 2720856 dated November 7, 2019 “Method for determining the direction of a laser beam to a spacecraft receiving laser space communication signals”, which consists in the fact that from the transmitting space The apparatus emits a laser signal in the direction of the receiving spacecraft; after registering this signal on the receiving spacecraft, a radio signal is emitted in the direction of the transmitting spacecraft, according to the parameters of which at the time of registration the direction of the laser beam is determined by the parameters of the scan pulses at the time of registration of the radio signal on the transmitting spacecraft.
Недостатками данного технического решения, описанного в патенте на изобретение (№2720856 от 07.11.2019) являются:The disadvantages of this technical solution described in the patent for the invention (No. 2720856 dated November 7, 2019) are:
1) низкая точность определения направления из-за того, что сигналы принимаются на всенаправленные (или малонаправленные антенны), расположенные на одном КА и обеспечивающие, соответственно, низкую базу для проведения расчетов;1) low accuracy of direction determination due to the fact that the signals are received by omnidirectional (or low-directional antennas) located on one spacecraft and, accordingly, providing a low base for calculations;
2) вследствие вышесказанного для определения направления по параметрам радиосигнала необходимо обеспечить определенную продолжительность измерений;2) due to the above, in order to determine the direction based on the parameters of the radio signal, it is necessary to ensure a certain duration of measurements;
3) низкая точность определения направления приведет к длительной процедуре точного подстраивания ОНА и поэтому предлагаемое решение не является эффективным решением при установлении связи и поддержании связи между КА, находящимися на негеостационарных орбитах.3) low accuracy of determining the direction will lead to a lengthy procedure for accurately adjusting the ONA and therefore the proposed solution is not an effective solution for establishing and maintaining communication between spacecraft located in non-geostationary orbits.
Предлагаемая в настоящей заявке на изобретение система направлена на решение следующих технических задач:The system proposed in this application for invention is aimed at solving the following technical problems:
1) увеличение скорости передачи информации, снижение энергетических затрат БА КА и повышение эффективности использования спектра частот за счет применения ОНА в БА КА;1) increasing the speed of information transmission, reducing the energy costs of the spacecraft and increasing the efficiency of using the frequency spectrum through the use of ONA in the spacecraft;
2) уменьшение трудозатрат на подготовку и проведение ССУ, повышение оперативности информационного обмена с КА различного назначения за счет применения технологии автоматического установления связи на основе способа автоматического взаимного наведения ОНА объектов СИО;2) reducing labor costs for preparing and conducting SSS, increasing the efficiency of information exchange with spacecraft for various purposes through the use of automatic communication technology based on the method of automatic mutual guidance of SIS objects;
3) упрощение процедуры, и как следствие, уменьшение времени вхождения в связь за счет знания точных текущих координат КА, полученных либо заблаговременно, либо в процессе установления связи;3) simplification of the procedure, and as a consequence, reduction of the time required to establish communication due to knowledge of the exact current coordinates of the spacecraft, obtained either in advance or during the process of establishing communication;
4) обеспечение возможности наведения ОНА при установлении связи и поддержания связи между КА, находящихся на негеостационарных орбитах.4) ensuring the possibility of guiding the ONA when establishing communication and maintaining communication between spacecraft located in non-geostationary orbits.
Новизна предлагаемой в настоящей заявке системы заключается в том, что объекты СИО с МГ осуществляют автономный расчет начальных условий движения остронаправленных антенн и их взаимное наведение.The novelty of the system proposed in this application lies in the fact that SIO objects with MGs independently calculate the initial conditions for the movement of highly directional antennas and their mutual guidance.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание системы автономного наведения ОНА в линиях связи КА-ЗС и КА-СР-ЗС без участия технического персонала ЦУПа, осуществляющих предварительный расчет ЦУ наведения ОНА и планирование ССУ.The technical result of the proposed invention is the creation of an autonomous guidance system for the ONA in the communication lines KA-ZS and KA-SR-ZS without the participation of technical personnel of the MCC, carrying out preliminary calculations of the ONA guidance center and planning the control system.
Технический результат достигается посредством того, что бортовые навигационные системы (БНС) КА и CP автономно рассчитывают параметры своего орбитального движения, в процессе установления связи обмениваются этими параметрами своего орбитального движения с применением малонаправленных (МНА) или всенаправленных (ВНА) антенных систем, а затем бортовые навигационные системы КА и CP осуществляют расчет ЦУ взаимного наведения собственных ОНА.The technical result is achieved due to the fact that the on-board navigation systems (ONS) of the spacecraft and CP autonomously calculate the parameters of their orbital motion, in the process of establishing communication, exchange these parameters of their orbital motion using low-directional (MNA) or omnidirectional (VNA) antenna systems, and then onboard The navigation systems of the spacecraft and CP carry out the calculation of the control center for the mutual guidance of their own SNA.
Технический результат достигается также за счет создания системы автономного расчета параметров орбитального движения спутниковой системы связи, содержащей по меньшей мере один космический аппарат, навигационные спутники спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС, и одно из следующих устройств или их комбинацию: стационарная земная станция, подвижная земная станция, спутник ретранслятор, содержащей базы данных соответственно указанных выше устройств, и включающей системы управления орбитальным движением спутниковой связи.The technical result is also achieved by creating a system for autonomous calculation of orbital motion parameters of a satellite communication system containing at least one spacecraft, navigation satellites of the GLONASS satellite navigation system, and one of the following devices or a combination thereof: a stationary earth station, a mobile earth station, a satellite a repeater containing databases of the above-mentioned devices, and including satellite communications orbital motion control systems.
Системы управления орбитальным движением спутниковой связи содержат по меньшей мере одну низкоскоростную абонентскую линию связи (НАЛС) и по меньшей мере одну высокоскоростную абонентскую линию связи (ВАЛС), низкоскоростная линия абонентской связи соединяет всенаправленную антенную систему бортовой аппаратуры низкоскоростной абонентской линии связи космического аппарата или спутника-ретранслятора и/или малонаправленную антенная система аппаратуры низкоскоростной абонентской линии связи стационарной или подвижной земной станции или всенаправленную антенную систему бортовой аппаратуры низкоскоростной абонентской линии связи спутника-ретранслятора, а высокоскоростная абонентская линия связи соединяет остронаправленная антенная система космического аппарата или спутника-ретранслятора с остронаправленной антенная система высокоскоростной абонентской линии связи стационарной или подвижной земной станции или спутника-ретранслятора.Satellite communications orbital motion control systems contain at least one low-speed subscriber link (LSL) and at least one high-speed subscriber link (HALS), the low-speed subscriber link connects the omnidirectional antenna system of the on-board equipment of the low-speed subscriber link of the spacecraft or satellite - repeater and/or low-directional antenna system of low-speed subscriber line equipment of a fixed or mobile earth station or omnidirectional antenna system of on-board equipment of low-speed subscriber line of a relay satellite, and a high-speed subscriber line connects a highly directional antenna system of a spacecraft or relay satellite with a highly directional antenna system high-speed subscriber line of communication of a fixed or mobile earth station or relay satellite.
В частном варианте выполнения система содержит фидерную линию связи (ФЛС), которая соединяет остронаправленную антенную систему фидерной линии связи спутника-ретранслятора и остронаправленную антенную систему фидерной линии связи стационарной земной станции.In a particular embodiment, the system contains a feeder link (FLC), which connects the highly directional antenna system of the feeder link of the relay satellite and the highly directional antenna system of the feeder link of the stationary earth station.
В частном варианте выполнения стационарная земная станция включает компьютер управления (КУ) земной станции, соединенный с обратной связью с аппаратурой низкоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции, с навигационной системой стационарной земной станции, с системой наведения остронаправленной антенной системы высокоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции, с маршрутизатором стационарной земной станции, с аппаратурой высокоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции, с остронаправленной антенной системой высокоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции, маршрутизатор стационарной земной станции соединен с навигационной системой стационарной земной станции, соединенной с базой данных навигационной системы стационарной земной станции и с аппаратурой высокоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции, соединенной с остронаправленной антенной системой высокоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции, навигационная система стационарной земной станции соединена с системой наведения остронаправленной антенной системы высокоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции, аппаратура низкоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции соединена с маршрутизатором стационарной земной станции, с аппаратурой низкоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции соединена малонаправленная антенная система аппаратуры низкоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции.In a particular embodiment, the fixed earth station includes a control computer (CU) of the earth station, connected with feedback to the equipment of the low-speed subscriber line of the fixed earth station, with the navigation system of the fixed earth station, with the guidance system of the highly directional antenna of the high-speed subscriber line of the fixed earth station , with a fixed earth station router, with a fixed earth station high speed local link equipment, with a fixed earth station high speed local loop antenna system, with a fixed earth station router connected to a fixed earth station navigation system connected to a fixed earth station navigation system database and with the fixed earth station's high-speed subscriber link equipment connected to the fixed earth station's high-speed subscriber link antenna system, the fixed earth station's navigation system connected to the fixed-earth station's high-speed subscriber link antenna system, the fixed-earth station's low-speed local link equipment The earth station is connected to the router of the fixed earth station, and a low-speed antenna system of the low-speed subscriber line equipment of the fixed earth station is connected to the low-speed subscriber line equipment of the fixed earth station.
В частном варианте выполнения космический аппарат включает бортовую аппаратуру низкоскоростной абонентской линии связи космического аппарата, соединенную с бортовым маршрутизатором космического аппарата и с бортовой комплекс управления космического аппарата, который соединен с бортовым маршрутизатором космического аппарата с бортовой аппаратурой высокоскоростной абонентской линии связи космического аппарата с системой наведения остронаправленной антенной системы космического аппарата и с бортовой навигационной системой космического аппарата, соединенной с базами данных бортовой навигационной системы космического аппарата и с системой наведения остронаправленной антенной системы космического аппарата, бортовой маршрутизатор космического аппарата, соединен с бортовой навигационной системой космического аппарата и с бортовой аппаратурой высокоскоростной абонентской линии связи космического аппарата, соединенной с остронаправленной антенной системой космического аппарата, соединяемая высокоскоростной абонентской линией связи с остронаправленной антенная система высокоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции, система наведения остронаправленной антенной системы космического аппарата, соединена с остронаправленной антенной системой космического аппарата, приемник навигационных сигналов космического аппарата, соединен с бортовой навигационной системой космического аппарата, всенаправленная антенная система приемника навигационных сигналов космического аппарата соединена с приемником навигационных сигналов космического аппарата и с навигационными спутниками спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС.In a particular embodiment, the spacecraft includes on-board equipment of a low-speed subscriber communication line of the spacecraft, connected to the on-board router of the spacecraft and to the on-board control complex of the spacecraft, which is connected to the on-board router of the spacecraft with on-board equipment of the high-speed subscriber communication line of the spacecraft with a highly directional guidance system antenna system of the spacecraft and with the onboard navigation system of the spacecraft, connected to the databases of the onboard navigation system of the spacecraft and with the guidance system of the highly directional antenna system of the spacecraft, the onboard router of the spacecraft, connected to the onboard navigation system of the spacecraft and with the onboard equipment of the high-speed subscriber line communications of a spacecraft connected to a highly directional antenna system of a spacecraft, connected by a high-speed subscriber link to a highly directional antenna system of a high-speed subscriber line of a stationary earth station, guidance system of a highly directional antenna system of a spacecraft, connected to a highly directional antenna system of a spacecraft, receiver of navigation signals of a spacecraft , is connected to the on-board navigation system of the spacecraft, the omnidirectional antenna system of the spacecraft navigation signal receiver is connected to the spacecraft navigation signal receiver and to the navigation satellites of the GLONASS satellite navigation system.
Заявленное изобретение проиллюстрировано следующими чертежами:The claimed invention is illustrated by the following drawings:
Фиг. 1 - Алгоритм установления связи космического аппарата со спутником-ретранслятором в ВАЛС с применением остронаправленных антенн;Fig. 1 - Algorithm for establishing communication between a spacecraft and a relay satellite in VALS using highly directional antennas;
Фиг. 2 - Схема организации связи КА - стационарная земная станция (ЗС);Fig. 2 - Scheme of communication organization of the spacecraft - stationary earth station (ES);
Фиг. 3 - Схема организации связи КА - подвижная земная станция (ПЗС);Fig. 3 - Scheme of communication organization of the spacecraft - mobile earth station (MAS);
Фиг. 4 - Схема организации связи КА - CP - ЗС.Fig. 4 - Scheme of organization of communication between spacecraft - CP - station.
Фиг. 5 - Временная диаграмма установления связи КА с CP в ВАЛС.Fig. 5 - Time diagram for establishing communication between the spacecraft and the CP in the VALS.
Фиг. 6 - Временная диаграмма восстановления связи КА с CP при пропадании приема сигналов в ВАЛС.Fig. 6 - Time diagram for restoring communication between the spacecraft and the CP when signal reception in the VALS is lost.
Позиции на фигурах 2-4 обозначают следующее:The positions in figures 2-4 indicate the following:
1 - космический аппарат;1 - spacecraft;
2 - стационарная земная станция (ЗС);2 - fixed earth station (ES);
3 - подвижная земная станция (ПЗС);3 - mobile earth station (MAS);
4 - спутник-ретранслятор;4 - relay satellite;
5, 6, 7, 8 - навигационный спутник (НС) спутниковой навигационной системы (СНС) ГЛОНАСС;5, 6, 7, 8 - navigation satellite (NS) of the GLONASS satellite navigation system (SNS);
9 - всенаправленная антенная система (ВНА) приемника навигационных сигналов космического аппарата;9 - omnidirectional antenna system (OA) of the spacecraft navigation signal receiver;
10 - приемник навигационных сигналов (ПНС) космического аппарата;10 - receiver of navigation signals (NS) of the spacecraft;
11 - бортовая навигационная система (БНС) космического аппарата;11 - onboard navigation system (ONS) of the spacecraft;
12 - базы данных (БД) бортовой навигационной системы космического аппарата;12 - database (DB) of the onboard navigation system of the spacecraft;
13 - система наведения остронаправленной антенной системы космического аппарата;13 - guidance system of the highly directional antenna system of the spacecraft;
14 - всенаправленная антенная система бортовой аппаратуры низкоскоростной абонентской линии связи космического аппарата;14 - omnidirectional antenna system of on-board equipment of a low-speed subscriber communication line of a spacecraft;
15 - бортовая аппаратура (БА) низкоскоростной абонентской линии связи (НАЛС) космического аппарата;15 - on-board equipment (BA) of the low-speed subscriber communication line (NALS) of the spacecraft;
16 - бортовой маршрутизатор (БМ) космического аппарата;16 - onboard router (BM) of the spacecraft;
17 - бортовая аппаратура высокоскоростной абонентской линии связи (ВАЛС) космического аппарата;17 - onboard equipment of the high-speed subscriber communication line (HALS) of the spacecraft;
18 - остронаправленная антенная система космического аппарата;18 - highly directional antenna system of the spacecraft;
19 - малонаправленная антенная система аппаратуры низкоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции;19 - low-directional antenna system of equipment for a low-speed subscriber communication line of a fixed earth station;
20 - аппаратура (А) низкоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции;20 - equipment (A) of a low-speed subscriber communication line of a fixed earth station;
21 - навигационная система стационарной земной станции;21 - navigation system of a fixed earth station;
22 - базы данных навигационной системы стационарной земной станции;22 - database of the navigation system of a fixed earth station;
23 - система наведения остронаправленной антенной системы высокоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции;23 - guidance system of a highly directional antenna system of a high-speed subscriber communication line of a fixed earth station;
24 - маршрутизатор (М) стационарной земной станции;24 - router (M) of a fixed earth station;
25 - аппаратура высокоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции;25 - equipment of a high-speed subscriber communication line of a stationary earth station;
26 - остронаправленная антенная система высокоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции;26 - highly directional antenna system of a high-speed subscriber communication line of a fixed earth station;
27 - всенаправленная антенная система приемника навигационных сигналов подвижной земной станции;27 - omnidirectional antenna system of a receiver of navigation signals of a mobile earth station;
28 - приемник навигационных сигналов подвижной земной станции;28 - receiver of navigation signals of the mobile earth station;
29 - навигационная система подвижной земной станции;29 - navigation system of a mobile earth station;
30 - базы данных навигационной системы подвижной земной станции;30 - database of the navigation system of the mobile earth station;
31 - система наведения остронаправленной антенной системы подвижной земной станции;31 - guidance system of a highly directional antenna system of a mobile earth station;
32 - малонаправленная антенная система аппаратуры низкоскоростной абонентской линии связи подвижной земной станции;32 - low-directional antenna system of low-speed subscriber line equipment of a mobile earth station;
33 - аппаратура низкоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции;33 - equipment of a low-speed subscriber communication line of a fixed earth station;
34 - маршрутизатор подвижной земной станции;34 - mobile earth station router;
35 - аппаратура высокоскоростной абонентской линии связи стационарной земной станции;35 - high-speed subscriber communication line equipment of a stationary earth station;
36 - остронаправленная антенная система стационарной земной станции;36 - highly directional antenna system of a stationary earth station;
37 - всенаправленная антенная система приемника навигационных сигналов спутника-ретранслятора;37 - omnidirectional antenna system for the receiver of navigation signals of the relay satellite;
38 - приемник навигационных сигналов спутника-ретранслятора;38 - receiver of navigation signals from the relay satellite;
39 - бортовая навигационная система спутника-ретранслятора;39 - onboard navigation system of the relay satellite;
40 - базы данных бортовой навигационной системы спутника-ретранслятора;40 - database of the on-board navigation system of the relay satellite;
41 - система наведения остронаправленной антенной системы высокоскоростной абонентской линии связи спутника-ретранслятора;41 - guidance system of a highly directional antenna system of a high-speed subscriber communication line of a relay satellite;
42 - система наведения остронаправленной антенной системы фидерной линии связи спутника-ретранслятора;42 - guidance system of the highly directional antenna system of the feeder communication line of the relay satellite;
43 - всенаправленная антенная система бортовой аппаратуры низкоскоростной абонентской линии связи спутника-ретранслятора;43 - omnidirectional antenna system of on-board equipment of a low-speed subscriber communication line of a relay satellite;
44 - бортовая аппаратура низкоскоростной абонентской линии связи спутника-ретранслятора;44 - on-board equipment of a low-speed subscriber communication line of a relay satellite;
45 - бортовой маршрутизатор (БМ) спутника-ретранслятора;45 - onboard router (BM) of the relay satellite;
46 - бортовая аппаратура высокоскоростной абонентской линии связи спутника-ретранслятора;46 - onboard equipment of the high-speed subscriber communication line of the relay satellite;
47 - остронаправленная антенная система спутника-ретранслятора;47 - highly directional antenna system of a relay satellite;
48 - бортовая аппаратура фидерной линии связи спутника-ретранслятора;48 - on-board equipment of the feeder communication line of the relay satellite;
49 - остронаправленная антенная система фидерной линии связи спутника-ретранслятора;49 - highly directional antenna system of the feeder communication line of the relay satellite;
50 - бортовой комплекс управления (БКУ) космического аппарата;50 - on-board control complex (OCC) of the spacecraft;
51 - бортовой комплекс управления (БКУ) спутника-ретранслятора;51 - on-board control complex (BCU) of the relay satellite;
52 - компьютер управления (КУ) ЗС;52 - control computer (CU) of the AP;
53 - компьютер управления ПЗС;53 - CCD control computer;
54 - система наведения остронаправленной антенной системы фидерной линии связи стационарной земной станции;54 - guidance system of a highly directional antenna system of a fixed earth station feeder line;
55 - аппаратура фидерной линии связи стационарной земной станции;55 - equipment of the feeder communication line of a stationary earth station;
56 - остронаправленная антенная система фидерной линии связи стационарной земной станции.56 - highly directional antenna system of a fixed earth station feeder line.
Заявленная система работает следующим образом. Находясь в орбитальном полете, и космический аппарат 1, и спутник ретранслятор 4 постоянно вычисляют на основании принимаемых сигналов от навигационных спутников СНС ГЛОНАСС 5, 6, 7 и 8 свои координаты, на основании которых бортовая навигационная система 11 космического аппарата 1 и БНС 39 спутника ретранслятора 4 производит расчет параметров орбитального движения. Параметры орбитального движения записывается в базу данных 12 бортовой навигационная система 11 космического аппарата 1 и в базу данных 40 бортовой навигационная система 39 спутника ретранслятора 4. Запись параметров орбитального движения осуществляется в виде дискретных отчетов координат космического аппарата и спутника ретранслятора геоцентрической в гринвичской прямоугольной геоцентрической системе координат и соответствующего им текущего времени.The claimed system works as follows. While in orbital flight, both the spacecraft 1 and the relay satellite 4 constantly calculate their coordinates based on the received signals from the navigation satellites SNS GLONASS 5, 6, 7 and 8, based on which the on-board navigation system 11 of the spacecraft 1 and the BNS 39 of the relay satellite 4 calculates the parameters of orbital motion. The orbital motion parameters are recorded in the database 12 of the onboard navigation system 11 of the spacecraft 1 and in the database 40 of the onboard navigation system 39 of the relay satellite 4. The orbital motion parameters are recorded in the form of discrete reports of the coordinates of the spacecraft and the relay satellite geocentric in the Greenwich rectangular geocentric coordinate system and the corresponding current time.
Частота дискретизация этих отчетов зависит от взаимных скоростей космических аппаратов и требуемой точности наведения ОНА. Требуемая точность наведения ОНА определяется значениями поддержания ориентации платформы КА и CP, а также - шириной диаграммы направленности ОНА.The sampling frequency of these reports depends on the mutual velocities of the spacecraft and the required accuracy of ONA pointing. The required accuracy of OHE guidance is determined by the values of maintaining the orientation of the spacecraft and CP platform, as well as the width of the OHE directional pattern.
Период, на который производится расчет параметров орбитального движения, зависит от требуемой точности этих параметров и может составлять от 1 витка до одних суток.The period for which the orbital motion parameters are calculated depends on the required accuracy of these parameters and can range from 1 orbit to one day.
Обмен информацией о параметрах орбитального движения меду всеми КА и CP может осуществляться как непосредственно перед установлением связи, так заблаговременно периодически (например, 1 или 2 раза в сутки в зависимости от требуемой точности).The exchange of information about the parameters of orbital motion between all spacecraft and CP can be carried out either immediately before establishing communication, or periodically in advance (for example, 1 or 2 times a day, depending on the required accuracy).
Перед установлением связи КА и CP, используя параметры орбитального движения КА и CP, вычисляют значения углов азимута γi и углов места αi для наведения своих ОНА в фиксированные отчеты времени ti на период сеанса связи, сумме представляющие собой ЦУ на сеанс связи. Частота дискретизация этих отчетов зависит от требуемой точности наведения ОНА и может составлять от 1 секунды до 10 секунд. Аналогичным образом, устанавливается связь между космическим аппаратом земной станцией, причем координаты стационарной земной станции заранее известны космическому аппарату, а координаты подвижной земной станции, осуществляющей связь с КА на стоянке, сообщаются космическому аппарату при изменении ее дислокации.Before establishing communication between the spacecraft and CP, using the parameters of the orbital motion of the spacecraft and CP, the values of the azimuth angles γ i and elevation angles α i are calculated to point their ONAs at fixed time reports t i for the period of the communication session, the sum representing the control center for the communication session. The sampling frequency of these reports depends on the required ONA pointing accuracy and can range from 1 second to 10 seconds. Similarly, communication is established between the spacecraft and the earth station, and the coordinates of the stationary earth station are known in advance to the spacecraft, and the coordinates of the mobile earth station communicating with the stationary spacecraft are communicated to the spacecraft when its location changes.
Состав устройств КА 1, задействованных в процессе установления связи с CP 4 или с ЗС 2 (см. фигуру 4 и, соответственно, см. фигуру 2):The composition of the devices KA 1 involved in the process of establishing communication with CP 4 or with ZS 2 (see figure 4 and, accordingly, see figure 2):
- бортовой радиотехнический комплекс (БРТК), состоящий из: бортовой аппаратуры низкоскоростной абонентской линии связи 15 с малонаправленной антенной системой 14, бортовой аппаратуры высокоскоростной абонентской линии связи 17 с остронаправленной антенной системой 18 и системой наведения ОНА 13, бортового маршрутизатора 16 и бортового комплекса управления БРТК 50;- on-board radio technical complex (BRTC), consisting of: on-board equipment of a low-speed subscriber communication line 15 with a low-directional antenna system 14, on-board equipment of a high-speed subscriber communication line 17 with a highly directional antenna system 18 and an ONA guidance system 13, an on-board router 16 and an on-board control complex BTK 50;
- бортовая навигационная система 11, состоящая из: базы данных 12, приемника навигационных сигналов 10 с всенаправленной антенной системой 9.- on-board navigation system 11, consisting of: a database 12, a navigation signal receiver 10 with an omnidirectional antenna system 9.
Состав устройств CP 4, задействованных в процессе установления связи с КА 1 (см. фигуру 4):The composition of CP 4 devices involved in the process of establishing communication with KA 1 (see figure 4):
- бортовой радиотехнический комплекс, состоящий из: бортовой аппаратуры низкоскоростной абонентской линии связи 44 с малонаправленной антенной системой 43, бортовой аппаратуры высокоскоростной абонентской линии связи 46 с остронаправленной антенной системой 47 и системой наведения ОНА 41, бортового маршрутизатора 45 и бортового комплекса управления БРТК 51;- on-board radio engineering complex, consisting of: on-board equipment of a low-speed subscriber communication line 44 with a low-directional antenna system 43, on-board equipment of a high-speed subscriber communication line 46 with a highly directional antenna system 47 and an ONA guidance system 41, an on-board router 45 and an on-board control complex BRTK 51;
- бортовая навигационная система 39, состоящая из: базы данных 40, приемника навигационных сигналов 38 с всенаправленной антенной системой 37.- on-board navigation system 39, consisting of: a database 40, a navigation signal receiver 38 with an omnidirectional antenna system 37.
В процессе установления связи CP 4 с ЗС 2 вместо бортовой аппаратуры высокоскоростной абонентской линии связи 46 задействуется бортовая аппаратура фидерной линии связи 48 с остронаправленной антенной системой 49 и системой наведения ОНА 42 (см. фигуру 4).In the process of establishing communication between CP 4 and AP 2, instead of the on-board equipment of the high-speed subscriber communication line 46, the on-board equipment of the feeder communication line 48 with a highly directional antenna system 49 and the ONA guidance system 42 is used (see figure 4).
Состав устройств стационарной земной станции 2, задействованных в процессе установления связи с КА 1 (см. фигуру 2):The composition of the devices of the fixed earth station 2 involved in the process of establishing communication with spacecraft 1 (see figure 2):
- радиотехнический комплекс (РТК), состоящий из: бортовой аппаратуры низкоскоростной абонентской линии связи 20 с малонаправленной антенной системой 19, бортовой аппаратуры высокоскоростной абонентской линии связи 25 с остронаправленной антенной системой 26 и системой наведения ОНА 23, маршрутизатора 24 и компьютера управления 52.- radio technical complex (RTC), consisting of: onboard equipment of a low-speed subscriber communication line 20 with a low-directional antenna system 19, on-board equipment of a high-speed subscriber communication line 25 with a highly directional antenna system 26 and an ONA guidance system 23, a router 24 and a control computer 52.
В состав подвижной земной станции 3, кроме того входит (см. фигуру 3):The mobile earth station 3 also includes (see Figure 3):
- навигационная система 29, состоящая из: базы данных 30, приемника навигационных сигналов 28 с всенаправленной антенной системой 27.- navigation system 29, consisting of: a database 30, a navigation signal receiver 28 with an omnidirectional antenna system 27.
В процессе установления связи ЗС 2 с CP 4 вместо аппаратуры высокоскоростной абонентской линии связи 25 задействуется аппаратура фидерной линии связи 55 с остронаправленной антенной системой 56 и системой наведения ОНА 54 (см. фигуру 4).In the process of establishing communication between ZS 2 and CP 4, instead of the equipment of the high-speed subscriber communication line 25, the equipment of the feeder communication line 55 with a highly directional antenna system 56 and the guidance system ONA 54 is used (see figure 4).
В линиях связи КА-СР-ЗС и КА-ЗС высокоскоростная связь осуществляется в ВАЛС на ОНА, а низкоскоростная связь осуществляется в НАЛС на МНА. При установлении связи космического аппарата со спутником ретранслятором (или земной станцией) сперва происходит установление связи в низкоскоростной абонентском абонентской линии связи, выполняющей функции служебного канала связи.In the KA-SR-ZS and KA-ZS communication lines, high-speed communication is carried out in the VALS on the ONA, and low-speed communication is carried out in the NALS on the MNA. When establishing communication between a spacecraft and a relay satellite (or earth station), communication is first established in a low-speed subscriber line, which performs the functions of a service communication channel.
Описанные ниже действия и на КА и на CP осуществляются аналогичным образом.The actions described below are carried out in the same way on both the spacecraft and the CP.
Алгоритм установления связи космического аппарата 1 со спутником-ретранслятором 4 в ВАЛС с применением остронаправленных антенн изображен на фигуре 1 и заключается в следующем.The algorithm for establishing communication between the spacecraft 1 and the relay satellite 4 in VALS using highly directional antennas is shown in Figure 1 and is as follows.
Действие 1. При инициализации установления связи со стороны космического аппарата 1, космический аппарат формирует запрос на установление связи в ВАЛС (Request) и предоставление ресурсов борта спутника-ретранслятора 4 и отправляет его низкоскоростной абонентской линии связи на спутник-ретранслятор.Action 1. When initializing the establishment of communication on the part of the spacecraft 1, the spacecraft generates a request to establish communication in the VALS (Request) and provide resources on board the relay satellite 4 and sends it over a low-speed subscriber communication line to the relay satellite.
Шаг 1. БКУ 50 КА 1 формирует запрос на установление связи в ВАЛС и посылает его на БМ 16, который перенаправляет его на БА НАЛС 15. Затем запрос на установление связи в ВАЛС излучаются с ВНА 14 в НАЛС на CP 4.Step 1. BKU 50 KA 1 generates a request to establish communication in VALS and sends it to BM 16, which redirects it to BA NALS 15. Then the request to establish communication in VALS is sent from VNA 14 to NALS to CP 4.
Шаг 2. ВНА 43 спутника-ретранслятора 4 принимает от КА 1 в НАЛС запрос на установление связи в ВАЛС, откуда принимаемая информация поступает на БА НАЛС 44, пересылающая ее на БМ 45. БМ 45 перенаправляет запрос на установление связи в ВАЛС на БКУ БРТК 51, принимающий решение об установлении связи с КА1 в ВАЛС.Step 2. VNA 43 of relay satellite 4 receives from SC 1 in NALS a request to establish communication in VALS, from where the received information is sent to BA NALS 44, forwarding it to BM 45. BM 45 redirects the request to establish communication in VALS to BKU BRTK 51 , making the decision to establish communication with KA1 in VALS.
Действие 2. В случае положительного решения спутника-ретранслятора о предоставлении ресурсов борта космическому аппарату спутник-ретранслятор 4 высылает космическому аппарату 1 разрешение на установление связи и параметры орбитального движения. КА 1, получив от CP 4 разрешение на установление связи и параметры орбитального движения, в ответ передает на CP свои параметры орбитального движения.Action 2. If the relay satellite makes a positive decision to provide on-board resources to the spacecraft, the relay satellite 4 sends spacecraft 1 permission to establish communications and orbital motion parameters. SC 1, having received permission to establish communication and orbital motion parameters from CP 4, responds by transmitting its orbital motion parameters to CP.
Шаг 1. Разрешение на установление связи с КА формирует бортовой комплекс управления 51 БРТК CP, которое поступает на бортовой маршрутизатор 45, направляющий его на БА НАЛС 44. Одновременно с этим, бортовой комплекс управления 51 БРТК CP формирует и передает команду управления «Отправить ПОД на КА» на БНС 39 CP, которая извлекает из БД 42 параметры орбитального движения CP и посылает их на БМ 45, направляющий ПОД CP на БА НАЛС 44. Затем разрешение на установление связи и параметры орбитального движения CP излучаются с ВНА 43 в НАЛС на КА 1.Step 1. Permission to establish communication with the spacecraft is generated by the onboard control complex 51 BRTK CP, which is sent to the onboard router 45, which directs it to the BA NALS 44. At the same time, the onboard control complex 51 BRTK CP generates and transmits the control command “Send POD to KA" to the BNS 39 CP, which extracts the CP orbital motion parameters from the DB 42 and sends them to the BM 45, which directs the CP pod to the NALS 44 BA. Then the permission to establish communication and the CP orbital motion parameters are emitted from the 43 VNA to the NALS to the SC 1 .
Шаг 2. ВНА 14 КА 1 принимает разрешение на установление связи и параметры орбитального движения CP в НАЛС от CP 4, передает их на БА НАЛС 15. С БА НАЛС 15 принятая от CP информация поступает на БМ 16, откуда она передается на БНС 11.Step 2. VNA 14 SC 1 receives permission to establish communication and the parameters of the orbital motion of CP in the NALS from CP 4, transmits them to BA NALS 15. From BA NALS 15, the information received from CP is sent to BM 16, from where it is transmitted to BNS 11.
Примечание: при получении отрицательного решения спутника-ретранслятора о предоставлении ресурсов борта космическому аппарату, КА 1 инициализации установления связи с другим СР.Note: upon receiving a negative decision from the relay satellite to provide on-board resources to the spacecraft, SC 1 initiates the establishment of communication with another SR.
Шаг 3. Бортовой комплекс управления 50 БРТК КА формирует и передает команду управления «Отправить ПОД на КА» на БНС 11, которая извлекает из БД 12 параметры орбитального движения КА и посылает их на БМ 16, направляющий ПОД КА на БА НАЛС 15. Затем, параметры орбитального движения КА излучаются с ВНА 14 в НАЛС на CP 4.Step 3. On-board control complex 50 BRTK SC generates and transmits the control command “Send POD to SC” to BNS 11, which extracts from DB 12 the parameters of the orbital motion of the SC and sends them to BM 16, which directs the POD to the SC to BA NALS 15. Then, parameters of the spacecraft's orbital motion are emitted from VNA 14 to the NALS on CP 4.
Шаг 4. ВНА 43 CP 4 принимает параметры орбитального движения КА в НАЛС от КА 1, передает их на БА НАЛС 44. С БА НАЛС 44 принятая от КА информация поступает на БМ 45, откуда она передается на БНС 39.Step 4. VNA 43 CP 4 receives the parameters of the orbital motion of the spacecraft in the NALS from spacecraft 1, transmits them to the BA NALS 44. From the BA NALS 44, the information received from the spacecraft is sent to the BM 45, from where it is transmitted to the BNS 39.
Действие 3. Осуществление процедуры расчета параметров наведения ОНА.Action 3. Implementation of the procedure for calculating OHA guidance parameters.
Шаг 1. После получения бортовой навигационной системой 11 КА 1 параметров орбиты спутника-ретранслятора, она осуществляет вычисление параметров наведения остронаправленной антенны на спутник-ретранслятор (т.е. целеуказаний) с учетом параметров движения CP и параметров свой своей орбиты. Расчет целеуказаний происходит на временной период, соответствующий временному периоду полученных параметров орбиты.Step 1. After the on-board navigation system 11 SC 1 receives the orbital parameters of the relay satellite, it calculates the parameters of pointing the highly directional antenna at the relay satellite (i.e., target designations) taking into account the CP movement parameters and the parameters of its own orbit. The calculation of target designations occurs for a time period corresponding to the time period of the obtained orbital parameters.
Шаг 2. Аналогичным образом, после получения бортовой навигационной системой 39 CP 4 параметров орбиты космического аппарата, она осуществляет вычисление параметров наведения остронаправленной антенны на космический аппарат с учетом параметров движения КА и параметров свой своей орбиты. Расчет целеуказаний так же происходит на временной период, соответствующий временному периоду полученных параметров орбиты.Step 2. Similarly, after the on-board navigation system 39 CP 4 receives the parameters of the spacecraft’s orbit, it calculates the parameters of pointing the highly directional antenna at the spacecraft, taking into account the parameters of the spacecraft’s motion and the parameters of its own orbit. The calculation of target designations also occurs for a time period corresponding to the time period of the obtained orbital parameters.
Действие 4. Выставление остронаправленных антенн КА 1 и CP 4 в начальные точки целеуказаний и начало их движения по программе.Action 4. Place highly directional antennas KA 1 and CP 4 at the starting points of target designation and begin their movement according to the program.
Шаг 4. По завершении расчетов ЦУ бортовая навигационная система 11 КА 1 передает их на систему наведения ОНА 13, которая формирует команду управления для выставления остронаправленной антенны 18 в начальную точку целеуказаний. Сразу, после установки ОНА 18 в начальную точку целеуказаний, происходит движение антенной системы по заданной программе.Step 4. Upon completion of the calculations of the control center, the on-board navigation system 11 of the spacecraft 1 transmits them to the guidance system ONA 13, which generates a control command for placing the highly directional antenna 18 at the starting point of target designation. Immediately after installing ONA 18 at the starting point of target designation, the antenna system moves according to a given program.
Шаг 4. Аналогичным образом, после завершения расчетов ЦУ бортовая навигационная система 39 CP 4 передает их на систему наведения ОНА 41, которая формирует команду управления для выставления остронаправленной антенны 47 в начальную точку целеуказаний. Сразу, после установки ОНА 47 в начальную точку целеуказаний, происходит движение антенной системы по заданной программе.Step 4. Similarly, after completing the calculations of the control center, the on-board navigation system 39 CP 4 transmits them to the guidance system ONA 41, which generates a control command for placing the highly directional antenna 47 at the starting point of target designation. Immediately after installing ONA 47 at the starting point of target designation, the antenna system moves according to a given program.
Действие 5. Формирование докладов о готовности к работе в ВАЛС.Action 5. Generating reports on readiness to work at VALS.
Шаг 1. После выставления ОНА 18 КА 1 в начальную точку целеуказаний система наведения ОНА 13 отправляет отчет об этом событии на БКУ 50, который формирует и передает команду на включение БА ВАЛС 17. Также БКУ 50 КА 1 формирует доклад о готовности (Ready) к работе в ВАЛС, пересылает его на БМ 16, перенаправляющий его на БА НАЛС 15. Затем, доклад о готовности с МНА 14 излучается на CP 4.Step 1. After placing ONA 18 KA 1 at the starting point of target designation, the guidance system ONA 13 sends a report about this event to BKU 50, which generates and transmits a command to turn on BA VALS 17. Also, BKU 50 KA 1 generates a report on readiness for work in VALS, sends it to BM 16, which redirects it to BA NALS 15. Then, the readiness report from MNA 14 is emitted to CP 4.
Шаг 2. ВНА 43 CP 4 принимает от КА 1 доклад о готовности к работе в ВАЛС, передает его на БА 44, откуда доклад о готовности к работе в ВАЛС поступает на БМ 45, перенаправляющий его на БКУ БРТК 51.Step 2. VNA 43 CP 4 receives from KA 1 a report on readiness to work in VALS, transmits it to BA 44, from where the report on readiness to work in VALS is sent to BM 45, which redirects it to BKU BTK 51.
Шаг 3. После выставления ОНА 47 CP 4 в начальную точку целеуказаний система наведения ОНА 47 отправляет отчет об этом событии на БКУ 51, который формирует и передает команду включения на БА ВАЛС 46 и команду о начале наведения на СН 41. Также БКУ 51 CP 4 формирует доклад о готовности (Ready) к работе в ВАЛС, пересылает его на БМ 45, перенаправляющий его на БА НАЛС 44. Затем доклад о готовности с МНА 43 излучается на КА 1.Step 3. After setting the ONA 47 CP 4 to the starting point of target designation, the ONA 47 guidance system sends a report about this event to the BKU 51, which generates and transmits the switching command to the BA VALS 46 and the command to start pointing to the CH 41. Also the BKU 51 CP 4 generates a report on readiness (Ready) for work in VALS, sends it to BM 45, which redirects it to BA NALS 44. Then the report on readiness from MNA 43 is emitted to SC 1.
Действие 6. КА 1 излучает несущую на CP 4 в ВАЛС.Action 6. SC 1 emits a carrier to CP 4 in the VALS.
Шаг 1. ВНА 14 КА 1 принимает доклад о готовности к работе в ВАЛС от CP 4, передает их на БА НАЛС 15. С БА НАЛС 15 принятая от CP информация поступает на БМ 16, откуда она передается на БКУ 50, который формирует и передает команду управления «Включить несущую» на БА ВАЛС 17, вследствие чего БА ВАЛС 17 формирует несущую на частоте передачи сигнала маяка (Carrier КА) и излучает ее с ОНА 18 в ВАЛС.Step 1. VNA 14 KA 1 receives a report on readiness for work in VALS from CP 4, transmits them to BA NALS 15. From BA NALS 15, the information received from CP is sent to BM 16, from where it is transmitted to BKU 50, which generates and transmits control command “Enable carrier” on BA VALS 17, as a result of which BA VALS 17 generates a carrier at the beacon signal transmission frequency (Carrier SC) and emits it from SHE 18 to VALS.
Шаг 2. ОНА 47 CP 4 приступает к процедуре обнаружения излучаемого от КА 1 сигнала, которая заключается в движении антенны по спирали от большего диаметра спирали к меньшему. Первоначальный диаметр спирали определяются конструктивными параметрами точности системы наведения. Принимая эту несущую от КА, по критерию максимального уровня принимаемого сигнала систему наведения 41 производит автоподстройку антенной системы на КА 1. Процедура автоподстройки антенной системы осуществляется на протяжении всего сеанса связи.Step 2. SHE 47 CP 4 begins the procedure for detecting the signal emitted from spacecraft 1, which consists of moving the antenna in a spiral from a larger diameter of the spiral to a smaller one. The initial diameter of the spiral is determined by the design parameters of the guidance system accuracy. Receiving this carrier from the spacecraft, according to the criterion of the maximum level of the received signal, the guidance system 41 performs auto-tuning of the antenna system on spacecraft 1. The procedure for auto-tuning the antenna system is carried out throughout the entire communication session.
Шаг 3. После приема несущей от КА 1 в высокоскоростной абонентской линии связи, система наведения антенной системы 47 CP 4 формирует и посылает на БКУ 51 доклад о захвате несущей КА в ВАЛС (Catch КА), который ретранслирует его на БМ 51. С БМ 51 доклад о захвате несущей КА поступает на БА НАЛС 44 и в последствии излучается с МНА 43 на КА 1.Step 3. After receiving the carrier from SC 1 in a high-speed subscriber communication line, the guidance system of the antenna system 47 CP 4 generates and sends to BKU 51 a report on the capture of the SC carrier in VALS (Catch SC), which relays it to BM 51. From BM 51 a report on the capture of a carrier spacecraft is received by BA NALS 44 and subsequently emitted from MNA 43 to spacecraft 1.
Действие 7. CP 4 излучает несущую на КА 1 в ВАЛС.Action 7. CP 4 emits a carrier to SV 1 in the VALS.
Шаг 1. ВНА 14 КА 1 принимает доклад о готовности о захвате несущей КА в ВАЛС от CP 4, передает его на БА НАЛС 15. С БА НАЛС 15 принятая от CP информация поступает на БМ 16, откуда она передается на БКУ 50.Step 1. VNA 14 SC 1 receives a report on readiness to capture the spacecraft carrier in VALS from CP 4, transmits it to BA NALS 15. From BA NALS 15, the information received from CP is sent to BM 16, from where it is transmitted to BKU 50.
Шаг 2. БКУ 51 CP 4 формирует и посылает на БА ВАЛС 46 команду об излучении несущей на КА 1, вследствие чего БА ВАЛС 46 формирует несущую на частоте передачи сигнала маяка (Carrier CP) и излучает ее с ОНА 47 в ВАЛС.Step 2. BKU 51 CP 4 generates and sends to BA VALS 46 a command to emit a carrier to SC 1, as a result of which BA VALS 46 generates a carrier at the beacon signal transmission frequency (Carrier CP) and emits it from SHE 47 to VALS.
Шаг 3. ОНА 18 КА 1 приступает к процедуре обнаружения излучаемого от CP 4 сигнала, которая заключается в движении антенны по спирали от большего диаметра спирали к меньшему. Первоначальный диаметр спирали определяются конструктивными параметрами точности системы наведения. Принимая эту несущую от CP, по критерию максимального уровня принимаемого сигнала систему наведения 13 производит автоподстройку антенной системы на CP 1. Процедура автоподстройки антенной системы осуществляется на протяжении всего сеанса связи.Step 3. SHE 18 KA 1 begins the procedure for detecting the signal emitted from CP 4, which consists of moving the antenna in a spiral from a larger to a smaller diameter of the spiral. The initial diameter of the spiral is determined by the design parameters of the guidance system accuracy. Receiving this carrier from the CP, according to the criterion of the maximum level of the received signal, the guidance system 13 performs auto-tuning of the antenna system at CP 1. The auto-tuning procedure of the antenna system is carried out throughout the entire communication session.
Шаг 3. После приема несущей от CP 4 в высокоскоростной абонентской линии связи, система наведения антенной системы 13 КА 1 формирует и посылает на БКУ 50 доклад о захвате несущей CP в ВАЛС (Catch CP), который ретранслирует его на БМ 50. С БМ 50 доклад о захвате несущей CP поступает на БА НАЛС 15 и в последствии излучается с МНА 14 на СР1.Step 3. After receiving the carrier from CP 4 in a high-speed subscriber communication line, the guidance system of the antenna system 13 of KA 1 generates and sends to BKU 50 a report on the capture of the CP carrier in the VALS (Catch CP), which relays it to BM 50. From BM 50 a report on the capture of the CP carrier is received by BA NALS 15 and subsequently emitted from MNA 14 to CP1.
Действие 8. Осуществление информационного обмена КА 1 с CP 4 в ВАЛС.Action 8. Carrying out information exchange between SC 1 and CP 4 in VALS.
Шаг 1. Целевая информация (ЦИ) от целевой аппаратуры КА поступает на БМ 16, перенаправляющий ее на БА ВАЛС 17, которая излучает ее с ОНА 18 в ВАЛС.Step 1. Target information (CI) from the target equipment of the spacecraft arrives at BM 16, which redirects it to BA VALS 17, which emits it from SHE 18 to VALS.
Шаг 2. Целевая информация принимается на ОНА 47, направляется на БА ВАЛС 46, посылающая ее на БМ 45. БМ 45 перенаправляет целевую информацию на целевой аппаратуру СР.Step 2. Target information is received at ONA 47, sent to BA VALS 46, which sends it to BM 45. BM 45 redirects the target information to the target CP equipment.
Примечание: время сеанса связи определяется необходимостью передачи заданного объема информации, а также, продолжительностью установленного сеанса связи в зависимости от параметров орбитального движения.Note: the time of a communication session is determined by the need to transmit a given amount of information, as well as the duration of the established communication session, depending on the parameters of orbital motion.
Действие 8. Пропадание приема сигналов в ВАЛС в ходе проведения сеанса связи (см. фиг. 6).Action 8. Loss of signal reception in the VALS during a communication session (see Fig. 6).
Шаг 1. При пропадании приема сигналов в ВАЛС в ходе проведения сеанса связи до получения команды завершить сеанса связи (End) система наведения ОНА 47 формирует и посылает на БКУ 51 сообщение о пропадании приема сигналов в ВАЛС (Break), который ретранслирует его на БМ 45. С БМ 45 сообщение о пропадании приема сигналов в ВАЛС поступает на БА НАЛС 44 и затем излучается с МНА 43 на КА 1.Step 1. If signal reception in the VALS fails during a communication session before receiving the command to end the communication session (End), the ONA 47 guidance system generates and sends to BKU 51 a message about the loss of signal reception in the VALS (Break), which relays it to BM 45 From BM 45, a message about the loss of signal reception in the VALS is sent to BA NALS 44 and then emitted from MNA 43 to KA 1.
Шаг 2. ВНА 14 КА 1 принимает сообщение о пропадании приема сигналов в ВАЛС от CP 4, передает его на БА НАЛС 15. С БА НАЛС 15 принятая от CP информация поступает на БМ 16, откуда она передается на БКУ 50. БКУ 50 формирует и передает на БА ВАЛС 46 и на целевую аппаратуру команду о прекращении передачи. После чего, БА ВАЛС 46 переходит в режим излучения несущей, и процедура установления связи повторяется описанным выше образом (см. действия 6 и 7).Step 2. VNA 14 KA 1 receives a message about the loss of reception of signals in the VALS from CP 4, transmits it to BA NALS 15. From BA NALS 15, the information received from CP is sent to BM 16, from where it is transmitted to BKU 50. BKU 50 generates and transmits a command to stop transmission to BA VALS 46 and to the target equipment. After which, BA VALS 46 switches to carrier emission mode, and the communication establishment procedure is repeated in the manner described above (see steps 6 and 7).
После восстановления связи в ВАЛС возобновляется передача ЦИ.After communication is restored in VALS, DI transmission is resumed.
Завершения сеанса связи может наступить по причине завершения передачи заданного объема информации или по причине окончания взаимной зоны радиовидимости.The termination of a communication session may occur due to the completion of the transmission of a given amount of information or due to the end of the mutual radio visibility zone.
Действие 9. Завершение сеанса связи в случае завершения передачи заданного объема информацииAction 9. Terminate the communication session if the transfer of the specified amount of information is completed
Шаг 1. Целевая аппаратура формирует и посылает на БКУ 50 КА 1 сообщение о завершении передачи заданного объема информации, который формирует и посылает сообщение о завершении сеанса связи (End) на БМ 16. С БМ 16 сообщение о завершении сеанса связи поступает на БА НАЛС 15 и с МНА 14 излучается на CP 4.Step 1. The target equipment generates and sends to BKU 50 KA 1 a message about the completion of the transfer of a given amount of information, which generates and sends a message about the end of the communication session (End) to BM 16. From BM 16, the message about the end of the communication session is sent to BA NALS 15 and from MHA 14 is emitted to CP 4.
Шаг 2. ВНА 43 CP 4 принимает сообщение о завершении сеанса связи от КА 1, передает его на БА НАЛС 44. С БА НАЛС 44 принятая от КА информация поступает на БМ 45, откуда она передается на БКУ 51, который формирует и передает команду о выключении на БА ВАЛС 46 и на СН 41.Step 2. VNA 43 CP 4 receives a message about the end of the communication session from KA 1, transmits it to BA NALS 44. From BA NALS 44, the information received from KA is sent to BM 45, from where it is transmitted to BCU 51, which generates and transmits a command about switching off on BA VALS 46 and CH 41.
Действие 10. Завершение сеанса связи по причине окончания взаимной зоны радиовидимости.Action 10. Termination of the communication session due to the end of the mutual radio visibility zone.
СН 13 формирует и посылает на БКУ 50 КА 1 сообщение о окончании взаимной зоны радиовидимости, который формирует и посылает на БА ВАЛС 17 и на целевую аппаратуру команду об окончании передачи. Кроме того, БКУ 50 посылает сообщение о завершении сеанса связи (End) на БМ 16, а с БМ 16 сообщение о завершении сеанса связи поступает на БА НАЛС 15 и с МНА 14 излучается на CP 4.CH 13 generates and sends to BKU 50 KA 1 a message about the end of the mutual radio visibility zone, which generates and sends a command to end the transmission to BA VALS 17 and to the target equipment. In addition, BKU 50 sends a message about the end of the communication session (End) to BM 16, and from BM 16 the message about the end of the communication session is sent to BA NALS 15 and from MNA 14 is emitted to CP 4.
Шаг 2. ВНА 43 CP 4 принимает сообщение о завершении сеанса связи от КА 1, передает его на БА НАЛС 44. С БА НАЛС 44 принятая от КА информация поступает на БМ 45, откуда она передается на БКУ 51, который формирует и передает команду о выключении на БА ВАЛС 46 и на СН 41.Step 2. VNA 43 CP 4 receives a message about the end of the communication session from KA 1, transmits it to BA NALS 44. From BA NALS 44, the information received from KA is sent to BM 45, from where it is transmitted to BCU 51, which generates and transmits a command about switching off on BA VALS 46 and CH 41.
Аналогичным образом осуществляется установление связи в ВАЛС с применением остронаправленных антенн в следующих случаях:In a similar way, communication is established in VALS using highly directional antennas in the following cases:
- спутника-ретранслятора 4 с космическим аппаратом 1;- relay satellite 4 with spacecraft 1;
- космического аппарата 1 с земной станцией 2 или с подвижной земной станцией 3;- spacecraft 1 with earth station 2 or with mobile earth station 3;
- стационарной земной станцией 2 или подвижной земной станцией 3 с космическим аппаратом 1;- a stationary earth station 2 or a mobile earth station 3 with a spacecraft 1;
- спутника-ретранслятора 4 со стационарной земной станцией 2 или с подвижной земной станцией 3;- relay satellite 4 with a stationary earth station 2 or with a mobile earth station 3;
- стационарной земной станцией 2 или подвижной земной станцией 3 со спутником-ретранслятором 4.- a stationary earth station 2 or a mobile earth station 3 with a relay satellite 4.
Примечания:Notes:
1) Особенность установления связи с подвижной земной станцией 2 заключается в том, что при установлении связи с CP или с КА подвижная земная станция сообщает о своем местонахождении, а если находиться в движении - то сообщает и параметрах своего движения.1) The peculiarity of establishing communication with mobile earth station 2 is that when establishing communication with a CP or with a spacecraft, the mobile earth station reports its location, and if it is in motion, it also reports the parameters of its movement.
2) Особенность установления связи со стационарной земной станцией 2 заключается в том, что при установлении связи с CP или с КА стационарная земная станция не сообщает о своем местонахождении, т.к. оно заранее известно и находится в БД БНС.2) The peculiarity of establishing communication with stationary earth station 2 is that when establishing communication with a CP or with a spacecraft, the stationary earth station does not report its location, because it is known in advance and is located in the BNS database.
3) Особенность установления связи спутника-ретранслятора 4 со стационарной земной станцией 2 или с подвижной земной станцией 3 заключается в том, что высокоскоростная связь осуществляется не в ВАЛС в фидерной линии связи.3) The peculiarity of establishing communication between the relay satellite 4 and a stationary earth station 2 or with a mobile earth station 3 is that high-speed communication is not carried out in the VALS in the feeder communication line.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816351C1 true RU2816351C1 (en) | 2024-03-28 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6504502B1 (en) * | 2000-01-07 | 2003-01-07 | Hughes Electronics Corporation | Method and apparatus for spacecraft antenna beam pointing correction |
| RU57517U1 (en) * | 2006-06-26 | 2006-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "КОМИН" | SATELLITE COMMUNICATION ANTENNAS GUIDANCE DEVICE |
| RU2368076C2 (en) * | 2006-06-27 | 2009-09-20 | Негосударственное образовательное учреждение Современная Гуманитарная Академия (НОУ СГА) | Method for aiming of retransmitter antennas |
| US9376221B1 (en) * | 2012-10-31 | 2016-06-28 | The Boeing Company | Methods and apparatus to point a payload at a target |
| US9906291B1 (en) * | 2015-02-27 | 2018-02-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Heterogeneous spacecraft networks |
| CN109742541A (en) * | 2018-11-23 | 2019-05-10 | 中国人民解放军63791部队 | A kind of automatic guidance mode of the antenna of Space TT&C system |
| US10483629B1 (en) * | 2017-03-20 | 2019-11-19 | Octavio Cesar Silva | Antenna beam pointing system |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6504502B1 (en) * | 2000-01-07 | 2003-01-07 | Hughes Electronics Corporation | Method and apparatus for spacecraft antenna beam pointing correction |
| RU57517U1 (en) * | 2006-06-26 | 2006-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "КОМИН" | SATELLITE COMMUNICATION ANTENNAS GUIDANCE DEVICE |
| RU2368076C2 (en) * | 2006-06-27 | 2009-09-20 | Негосударственное образовательное учреждение Современная Гуманитарная Академия (НОУ СГА) | Method for aiming of retransmitter antennas |
| US9376221B1 (en) * | 2012-10-31 | 2016-06-28 | The Boeing Company | Methods and apparatus to point a payload at a target |
| US9906291B1 (en) * | 2015-02-27 | 2018-02-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Heterogeneous spacecraft networks |
| US10483629B1 (en) * | 2017-03-20 | 2019-11-19 | Octavio Cesar Silva | Antenna beam pointing system |
| CN109742541A (en) * | 2018-11-23 | 2019-05-10 | 中国人民解放军63791部队 | A kind of automatic guidance mode of the antenna of Space TT&C system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107852230B (en) | Method for switching satellite to satellite in satellite communication system and user terminal | |
| US6512920B1 (en) | Satellite communications system and handover processing method | |
| US11881927B2 (en) | Multi-pathway satellite communication systems and methods | |
| CN110212969B (en) | Low-orbit constellation access and control system with beacon measurement and control and gateway fusion | |
| JP2018531531A6 (en) | Handoff between satellites in satellite communication systems | |
| CN113489530B (en) | Method for synchronously switching feeder links in low-earth-orbit constellation satellite communication system | |
| JPH0775156A (en) | Cellular communication system with planned hand off | |
| CN111781621A (en) | Navigation method and system based on low-orbit broadband internet constellation | |
| CN113596936B (en) | Method, device, equipment and medium for switching wave beams in satellite communication system | |
| CN111654325B (en) | Satellite laser communication method | |
| CN110299938B (en) | Ground measurement and control resource scheduling method suitable for low-earth orbit satellite | |
| US6138021A (en) | Method and apparatus for providing deterministic hand-offs in a cellular communication system | |
| CN111934747A (en) | System and method for realizing unified measurement and control of low-orbit formation satellites and transponder | |
| CN111342925B (en) | Communication synchronization method, device and equipment | |
| CN115913320A (en) | Satellite communication method, device, equipment and storage medium | |
| RU2816351C1 (en) | System of high-speed communication with spacecrafts using technologies of automatic mutual guidance of highly directional antennae | |
| RU2544007C2 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| CN115065395A (en) | Satellite-borne phased array control method and system and readable storage medium | |
| CN110011725B (en) | Relay satellite tracking method and device | |
| CN110535523B (en) | Method for autonomously switching and tracking relay satellite by relay user terminal | |
| CN114128313A (en) | Communication method, device, equipment, system and storage medium | |
| CN115123583A (en) | Autonomous orbit control method, device and system in large-scale constellation | |
| CN115396011A (en) | Switching method in satellite communication, communication device, medium, and electronic apparatus | |
| RU2344547C1 (en) | Method of establishing communication with low-orbit space vehicles in space relaying system | |
| WO2023236545A1 (en) | Interference suppression method and apparatus, storage medium, and electronic apparatus |