WO2008153438A1 - Method for determining a distance between a spacecraft and stations - Google Patents

Method for determining a distance between a spacecraft and stations Download PDF

Info

Publication number
WO2008153438A1
WO2008153438A1 PCT/RU2008/000121 RU2008000121W WO2008153438A1 WO 2008153438 A1 WO2008153438 A1 WO 2008153438A1 RU 2008000121 W RU2008000121 W RU 2008000121W WO 2008153438 A1 WO2008153438 A1 WO 2008153438A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radio signal
spacecraft
station
main station
final
Prior art date
Application number
PCT/RU2008/000121
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Viktor Leonidovich Sorokin
Original Assignee
Viktor Leonidovich Sorokin
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Viktor Leonidovich Sorokin filed Critical Viktor Leonidovich Sorokin
Priority to PCT/RU2008/000121 priority Critical patent/WO2008153438A1/en
Publication of WO2008153438A1 publication Critical patent/WO2008153438A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves

Definitions

  • the present invention relates to the field of space navigation and geodesy, and more specifically to methods for measuring distances between a spacecraft and stations.
  • the present invention can be used for navigational reference spacecraft in relation to tracking stations, which can be stationary, mobile, ground, space, etc.
  • the present invention with the greatest success can be used to determine the location of the above stations, including, as indicated, ground stations.
  • the present invention can be used for mutual navigation reference of spacecraft used in global positioning systems of objects (GPS, Gallileo, GLONASS, etc.), with the aim of clarifying the orbits of these spacecraft, their relative position and thereby increasing positioning accuracy defined objects.
  • GPS global positioning systems of objects
  • GLONASS global positioning systems of objects
  • space technology is finding increasing use, in particular, spacecraft used to determine the location of stations at a given time by determining the distances from stations to these spacecraft.
  • high demands are placed on the time limit for determining the distances between the spacecraft and stations and to improve the accuracy of measuring these distances.
  • radio communication between the spacecraft and the additional station is carried out by radiation of the final radio signal from the additional station in the direction to the spacecraft, receiving the final radio signal on the spacecraft, relaying it in the direction to the additional station, receiving the final radio signal at the additional station, and determining the distances between the space apparatus and, respectively, the primary and secondary stations on the measured time interval between the moments of radiation and receiving radio signals is carried out by measuring the time interval between the moments of radiation and receiving the final radio signal at an additional station.
  • the implementation of direct radio communication between the spacecraft and the additional station leads to the fact that the measurement of time intervals between the moments of emission and reception of radio signals is carried out at each of the main and additional stations separately and sequentially, which leads to an increase in the time to determine the distances between the spacecraft and stations.
  • measuring time intervals between the moments of emission and reception of radio signals at each of the primary and secondary stations can separately correspond to the location of the spacecraft at different points in the orbit, which reduces the accuracy of determining the distances between the spacecraft and the stations.
  • the aim of the present invention is to develop a method for determining the distances between the spacecraft and the stations, which reduces the time to determine the distances between the spacecraft and the stations.
  • the aim of the present invention is to improve the accuracy of determining the distance between the spacecraft and the stations.
  • N is the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the base station, relative to the frequency of the carrier of the primary radio signal emitted from the main station.
  • the invention was based on the task of developing a method for determining the distances between a spacecraft and stations having such additional operations, radio communication between the spacecraft and an additional station would be carried out in such a way, and the measurement of time intervals by which the distance was judged between the spacecraft and the primary and secondary stations, it was carried out between such moments that the measurement of time intervals between the moments of radiation reception and reception of radio signals from the primary and secondary stations would be carried out simultaneously and instantly and would correspond to the location of the spacecraft at the same point in the orbit.
  • I 1 (c / 2) (t r to), where c is the propagation velocity of radio waves; ti is the moment of reception of the primary radio signal at the main station; t0 is the moment of emission of the primary radio signal from the main station, as the time interval by which the distance between the spacecraft and the auxiliary station is judged, the interval between the time of reception of the primary radio signal and the moment of reception of the final radio signal at the main station is measured, while the Doppler frequency shift is additionally measured the carrier of the final radio signal received at the main station, relative to the frequency of the carrier of the primary radio signal emitted from the main station, and about the distance (I 2 ) between do spacecraft and additional station are judged by the ratio:
  • N is the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the base station, relative to the frequency of the carrier of the primary radio signal emitted from the main station.
  • the measurement of the time interval between the moment of reception of the primary radio signal and the moment of reception of the final radio signal at the main station, by which the distance between the spacecraft and each of the many additional stations is judged, is carried out for the same primary radio signal emitted from the base station.
  • SUBSTITUTE SHEET received the final radio signal at the main station and measured the time interval and the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the main station relative to the carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station, and they judged the distance between the spacecraft in each of its locations at the corresponding points of an orbit and auxiliary station.
  • the indicated Doppler shifts (N, N 2 ) of the carrier frequencies of the final radio signals should be determined from the relation:
  • N (mfo - f 2 ) / (2mf o ),
  • N 2 (mf o - f 4 ) / (2mfo),
  • t is the coefficient of frequency conversion of the carrier of the radio signal during its coherent relay on the spacecraft; f réelle - carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station; f 2j f 4 - carrier frequencies of the final radio signals received at the base station.
  • the present invention allows to measure the time intervals between the moments of emission and reception of radio signals from the primary and secondary stations simultaneously and instantly, which reduces the time to determine the distances between the spacecraft and the stations.
  • the present invention provides the conformity of the measurement of time intervals between the moments of radiation and reception of radio signals with the main and o
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) additional stations to the location of the spacecraft at the same point in the orbit, which increases the accuracy of determining the distance between the spacecraft and the stations.
  • the method for determining the distances between the spacecraft and the stations is that they emit the primary radio signal from the main station in the direction to the spacecraft and receive it on the spacecraft, then they relay the primary radio signal from the spacecraft in the direction to the main station and receive it at the main station. Next, the primary radio signal is relayed from the spacecraft in the direction to at least one additional station, it is received at the additional station, and the primary radio signal is converted into the final radio signal by relaying towards the spacecraft.
  • I 2 (s / 2) C t 2 - Io) / (1 + N), where I 2 is the distance between the spacecraft and the additional station; t 2 - the moment of reception of the final radio signal at the main station; N is the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received on
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the base station, relative to the carrier frequency of the primary radio signal emitted from the base station.
  • the time interval between the moment of receiving the primary radio signal and the moment of receiving the final radio signal at the main station is measured, by which the distance between the spacecraft and each of the many additional stations, carry out for the same primary radio signal emitted from the main station.
  • the primary radio signal to additional stations additionally relay it to at least one auxiliary station, receive the primary radio signal at the auxiliary station and convert it into the final radio signal by relaying in the direction to the braid mical apparatus. Then, the final radio signal is received on the spacecraft, it is relayed in the direction to the main station, and the final radio signal is received on the main station.
  • the time interval and the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the main station are measured relative to the carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station, and the distance between the spacecraft at each of its locations (locations) at the corresponding points of the orbit is judged and an auxiliary station.
  • the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the main station relative to the carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station is determined from the following relation:
  • N, (mf o - f 3 ) / (2mft),
  • t is the coefficient of frequency conversion of the carrier of the radio signal during its coherent relay on the spacecraft; f réelle - carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station; f ⁇ - carrier frequency of the final radio signal received at the base station.
  • Fig. 1 depicts a structural diagram of a known geodetic system that implements a patented method for determining the distances between a spacecraft and stations
  • figure 2 - depicts a structural diagram of a known geodetic system that implements the patented method for determining the distances between the spacecraft and stations, figure 1 for determining the location of the spacecraft according to the invention
  • fig.Z - depicts a structural diagram of a known geodetic system that implements the patented method for determining the distances between the spacecraft and stations, Fig.Z for determining the location of the auxiliary station located in the area of high seismicity, according to the invention
  • figure 4 - depicts a structural diagram of a known geodetic system that implements the patented method for determining the distances between the spacecraft and stations, according to figure 3 for three points of location of the spacecraft in orbit, according to the invention.
  • the known geodetic system contains the main 1 (Fig. 1) and an additional 2 stations, each of which has a corresponding antenna 3.4. In orbit 5, conditionally
  • the dotted line indicates the movement of the spacecraft 6 having the antenna 7 through its points 8 (Bi) and 9 (B 2 ). Along the path 15, conventionally shown by the dotted line, the movement of the additional station 2 through its points 16 (Di) and 17 (D 2 ) is indicated.
  • the figure 1 is also given conventionally designated radio signals.
  • the primary radio signal 10 emitted from the main station 1, located at point A, in the direction of the spacecraft 6, the primary radio signal 11, relayed from the spacecraft 6 in the direction of the main station 1 and the primary radio signal 12, relayed from the spacecraft 6 in the direction of additional station 2.
  • the primary radio signals 10, 11, 12 are determined when the spacecraft 6 is located at point 8 (Bi) of orbit 5.
  • the final radio signals 13 and 14 are determined, respectively, when the spacecraft 6 is located at point 9 (B 2 ) of orbit 5 and additional station 2 at point 17 (D 2 ) of trajectory 15.
  • the known geodetic system that implements a method for determining the distances between the spacecraft and the stations is similar to the geodetic system of FIG. The difference lies in the fact that it contains another additional station 18 (Fig. 2).
  • Orbit 5 has another point 19 (Vz) located between its points 8 (B 1 ) and 9 (B 2 ).
  • the figure 2. additionally given conventionally designated radio signals.
  • the final radio signals 23, 24 are determined when the second additional station 18 is in position 21 ( E 2 ) and spacecraft 6 at point 19 (B 3 ) of orbit 5.
  • the known geodetic system that implements a method for determining the distance between the spacecraft and the stations; similar to the geodetic system of figure 2. The difference is that it contains
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) auxiliary station 26 located at point F (FIG. 3). Orbit 5 has another point 27 (B 4 ) located between its points 19 (B 3 ) and 9 (B 2 ).
  • the figure 3 additionally given conventionally designated radio signals.
  • the final radio signals 29 and 30 are determined when the spacecraft 6 is at point 27 (B 4 ) of orbit 5.
  • an additional station 18 and auxiliary station 26 They are shown motionless.
  • the known geodetic system that implements the method for determining the distances between the spacecraft and the stations is similar to the geodetic system of Fig. Z.
  • the difference is that the orbit 5 has two more points 31 (B 5 ) and 32 (B 6 ).
  • a geodetic system that implements a method for determining the distances between the spacecraft 6 (Fig. 1) and the main 1 and additional 2 stations, works as follows.
  • the primary radio signal 10 is formed and radiated using an antenna 3 in the direction of the spacecraft 6 moving in orbit 5.
  • This radio signal 10 is received by the antenna 6 of the spacecraft 6, located at point 8 (Bi) of orbit 5, and coherently relay in the direction of the main 1 and additional 2 stations, respectively, with the primary signals 11 and 12.
  • the additional station 2 is located at point 16 (Di) of the trajectory 15. Then, the primary radio signal 11 is received at the main station 1.
  • the primary radio signal 12 is received hydrochloric 4 additional station 2, move from the point 16 (Di) to the point 17 (D 2) of the trajectory 15, coherently convert it into the final radio 13 relaying toward the spacecraft 6 and take the final RF signal 13 to the spacecraft 6 which for this time will move from point 8 (B]) to point 9 (B 2 ) of orbit 5.
  • the moment t0 of radiation of the primary radio signal 10 from the main station 1 is measured, the time ti of reception of the primary radio signal 11 at the main station 1 is measured, and the time interval (ti - 1 0 ) determined by these moments to and tj is measured. Then, from the measured interval (ti - t réelle) of time, the distance Ii between the space
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The spacecraft 6, located at point 8 (Bj) of orbit 5, and the main station 1 from the following relation.
  • I 1 (c / 2) (t, -to), where c is the propagation velocity of radio waves.
  • the final radio signal 14 is relayed from the spacecraft 6, located at point 9 (B 2 ) of the orbit 5, in the direction of the main station 1.
  • the final radio signal 14 is received at the main station 1 and measured moment t 2 of its reception.
  • the time interval (t 2 -ti) is determined, determined by the time ti measured previously and the time t 2 .
  • the Doppler shift N of the frequency f 2 of the carrier of the final radio signal 14 is measured relative to the frequency f of the carrier of the primary radio signal 10 emitted from the main station 1.
  • the found values of the distances 1] and I 2 correspond to the location of the spacecraft 6 at point 8 (Bi) of the orbit 5, that is, the time T of receiving the primary radio signal 10 on the spacecraft 6, determined from the known relation:
  • B 2 D 2 BiD 2 + V bd (B, D 2 / c) + V 4 (B 2 D 2 / c)
  • B 2 D 2 [BID 2 H-VM (B 1 IVO)] / [lV 4 / s] (4)
  • V bd the rate of change of distance between the spacecraft b and additional station 2;
  • B 1 D 2 B 1 D 1 HV 3 (B 1 D 2 Zc)
  • V 3 the speed of the additional station 2 in the direction of BD
  • N (mfo-f 2 ) / (2mf o ) (16)
  • the trajectory of movement 5 of the spacecraft 6 relative to stations 1 and 2 is determined and the values of velocity components are specified V ab , V bd and distances ABi and B] D]. If necessary, knowing the trajectory of the additional station 2, determine the components of the speeds Vz and V 4 . and finally specify the values of the distances ABi and BiDi ..
  • the known geodetic system of FIG. 2 which implements a method for determining the distances between the spacecraft and stations, works similarly to the described geodetic system of FIG. 1.
  • the difference lies in the fact that simultaneously with the relay of the primary radio signal 10 from the spacecraft 6 located at point 8 (Bi) of the orbit
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 5 in the direction of the additional station 2, the primary radio signal 20 is relayed in the direction of the additional station 18.
  • This radio signal 20 is received at the station 18 and converted into the final radio signal 23 by relaying to the spacecraft 6.
  • the orbits 5 On the spacecraft 6, located at point 19 (B 3 ) the orbits 5 receive the final radio signal 23 and relay in the direction to the base station 1 with the final radio signal 24.
  • the final radio signal 24 is received, the moment t 3 of receiving this radio signal is measured, and then They measure the time interval (t 3 -ti), determined by the moment t ls measured earlier, and the moment t 3 .
  • the Doppler shift Nj of the frequency f 3 of the carrier of the final radio signal 24 is measured relative to the frequency f of the carrier of the primary radio signal 10 emitted from the base station 1.
  • Ni (mfo-fz) / (2mf o ) (18)
  • the well-known geodetic system of FIG. 3.4 which implements a method for determining the distances between the spacecraft and stations, works similarly to the described geodetic system according to ph. 2. The difference is that the primary radio signal 10 received on the spacecraft 6, located at point 8 (Bi) of orbit 5, is simultaneously converted by relay to
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the primary radio signals 12, 13 in the direction of the additional stations 2, 18 and in the primary radio signal 28 in the direction of the auxiliary station 26.
  • the radio signal 28 is received at station 26 and converted into the final radio signal 29 by relaying towards the spacecraft 6.
  • the final radio signal 29 is received and relayed towards the main station 1 with the final radio signal 30.
  • the final radio signal 30 is received, the time U of receiving this radio signal is measured, and then the interval (t 4 -t0 of the time determined by the time t ⁇ measured earlier and time t 4 is measured.
  • the Doppler shift N 2 of the frequency f 4 of the carrier of the final radio signal 30 is measured relative to the frequency f of the carrier of the primary radio signal 10 emitted from the base station 1.
  • the locations of the spacecraft 6 are determined at points 31 (FIG. 4) and 32 of the orbit 5. For these points 31 and 32, the distance b and I 6 between the spacecraft 6 and the auxiliary station 6 are determined respectively.
  • auxiliary station 26 Knowing the locations of points 8, 31, 32 of orbit 5 and, accordingly, the distances I 4 , 1 5 , and I 6 between these points 8, 31, 32 and auxiliary station 26, the location of auxiliary station 26 is determined in a well-known manner.
  • the present invention allows for synchronous measurements of distances between the spacecraft and stations, the number of which is unlimited, which can be achieved by implementing the "geometric" method for determining the location of the spacecraft in orbit, as well as building a geophysical network of stations in real time. This ensures increased accuracy and efficiency of the construction of the geophysical network, since it does not require preliminary accurate knowledge of the orbits of spacecraft to build it, since the determination of these orbits occurs immediately after receiving the measurement data.
  • references stations the measurements of which determine the orbit of the spacecraft
  • stations used in seismically inactive areas can be used
  • “moves” of stations installed in seismically dangerous areas can be determined taking into account the data obtained on the orbit of the spacecraft and the distances between spacecraft and these stations.
  • the present invention provides radiation, reception and processing of all radio signals at one station, which makes it possible to determine the location of the spacecraft at each current point in time, and also to determine the distance between the spacecraft and other stations at this station without the need for additional data collection and transmission .
  • the present invention allows the use of rather simple radio engineering devices — repeaters, that implements the patented method of the geophysical system, which increases the reliability and mobility of this geophysical system, and also allows to automate its operation mode, which will make it possible to install autonomous stations in seismically dangerous inaccessible areas for determining “movement” these stations. It is known that before earthquake deformation of the earth's crust is observed, associated with the movement of lithospheric plates, and manifested in the displacements of points on the surface of the Earth (see, for example: Pevnev AK “Go to the practical forecast of earthquakes)) // Izv. PAEH Earth Sciences Section. 2001, no. 6, p. 83-92)
  • AES artificial Earth satellites
  • station location geometry - AES station location geometry
  • the present invention can be used in conjunction with space positioning systems for the mutual navigation navigation of spacecraft used in the global positioning system of objects (GPS, Gallileo, GLONASS, etc.), with the aim of clarifying the orbits of the spacecraft included in the system, their mutual position and increase, thereby, the accuracy of positioning of the defined objects (see for example: http: //www.glonass-center. ⁇ /; http://www.igeb.gov/; http: //www.gallileolonass-center. ru /)
  • the above-mentioned repeaters can be additionally installed, and the option of software reprogramming of the standard radio systems of these satellite to implement the proposed method can be considered.
  • the proposed method can be used for mutual synchronization and binding of various navigation systems (GPS, GPS, GLONASS, etc.) to each other with the aim of creating a global positioning system and thereby increasing the accuracy of determining the coordinates of objects using this system.
  • GPS global positioning system
  • GLONASS global positioning system
  • the creation of a unified network of autonomous stations in earthquake-prone areas can allow ongoing monitoring of the displacement of local points on the Earth's surface with reference to a single coordinate system and the identification of local dynamics and general patterns, considering the Earth as a whole as a physical body subjected to various types of loads of different nature.
  • Ii is the distance between the spacecraft 6 and the main station 1; to - the moment of radiation of the primary radio signal 10 from the main station 1; ti is the moment of reception of the final radio signal 11 at the main station 1;
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 1 2 - the distance between the spacecraft 6 at the time of its location at point 8 (B]) of orbit 5 and additional station 2; t 2 - the moment of reception of the final radio signal 14 at the main station 1;
  • N is the Doppler frequency shift f 2 of the carrier of the final radio signal 14 received at the base station 1, relative to the frequency f 0 of the carrier of the primary radio signal 10 emitted from the base station 1;
  • Ni is the Doppler frequency shift f 3 of the carrier of the final radio signal 24 received at the base station 1, relative to the frequency f of the carrier of the primary radio signal 10 emitted from the base station 1;
  • 1 / m is the frequency conversion coefficient of the carrier of the radio signal during its coherent relaying at stations 2, 18, 26;
  • Is is the distance between the spacecraft 6 at the time of its location at point 31 (B5) of orbit 5 and auxiliary station 26;
  • I 6 the distance between the spacecraft 6 at the time of its location at point 32 (B 6 ) of orbit 5 and the auxiliary station 26.

Abstract

The invention generally relates to space navigation and geodesy. The inventive method consists in emitting and retransmitting original and ending radio signals between a spacecraft (SC), a base station and additional (auxiliary) stations, in additionally retransmitting the ending radio signal from the SC to the base station and in receiving said signal at said station. The radio communication by the ending signal of the SC with one or more additional stations is carried out by retransmitting the original signal from the SC to the additional station, by receiving the original signal at the additional station, by converting it into an ending signal and by receiving said ending signal at the SC. The distance between the SC and the base station is determined by means of the interval between the time of reception of the original radio signal and the time of the reception of the ending radio signal at the base station. The inventive method also consists in measuring the Doppler shift of the carrier frequency of the ending signal received at the base station with respect to the carrier frequency of the original signal emitted from the same station. The distance between the SC and the additional station is determined taking into account said Doppler shift. The aim of said invention is to reduce the time for determining the distance between the SC and the stations and to increase the accuracy of determination of said distances.

Description

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЙ МЕЖДУ КОСМИЧЕСКИМ АППАРАТОМ И METHOD FOR DETERMINING DISTANCES BETWEEN SPACE VEHICLE AND
СТАНЦИЯМИSTATIONS
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к области космической навигации и геодезии, а более точно - к способам измерения расстояний между космическим аппаратом и станциями.The present invention relates to the field of space navigation and geodesy, and more specifically to methods for measuring distances between a spacecraft and stations.
Настоящее изобретение может быть использовано для навигационной привязки космических аппаратов по отношению к станциям слежения, которые могут быть стационарными, мобильными, наземными, космическими и т.д..The present invention can be used for navigational reference spacecraft in relation to tracking stations, which can be stationary, mobile, ground, space, etc.
Кроме того, настоящее изобретение с наибольшим успехом может быть использовано для определения местонахождения вышеупомянутых станций, в том числе, как указывалось, наземных станций.In addition, the present invention with the greatest success can be used to determine the location of the above stations, including, as indicated, ground stations.
Также, настоящее изобретение может быть использовано для взаимной навигационной привязки космических аппаратов, используемых в системах глобального позиционирования объектов (GPS, Gаllilео, ГЛОНАСС и др.), с целью уточнения орбит этих космических аппаратов, их взаимного положения и повышения, тем самым, точности позиционирования определяемых объектов.Also, the present invention can be used for mutual navigation reference of spacecraft used in global positioning systems of objects (GPS, Gallileo, GLONASS, etc.), with the aim of clarifying the orbits of these spacecraft, their relative position and thereby increasing positioning accuracy defined objects.
В настоящее время большое внимание уделяется решению задач геодезии и геофизики, как, например, прогнозированию землетрясений, определению «пoдвижeк» литосферных плит Земли, определению параметров ее вращения и так далее. В связи с этим все большее применение находит космическая техника, в частности, космические аппараты, используемые для определения местонахождения станций в текущий момент времени с помощью определения расстояний от станций до этих космических аппаратов, При этом предъявляются высокие требования к ограничению времени определения расстояний между космическим аппаратом и станциями и к повышению точности измерения этих расстояний.Currently, much attention is paid to solving the problems of geodesy and geophysics, such as, for example, earthquake prediction, determining the “movements” of the Earth's lithospheric plates, determining the parameters of its rotation, and so on. In this regard, space technology is finding increasing use, in particular, spacecraft used to determine the location of stations at a given time by determining the distances from stations to these spacecraft. At the same time, high demands are placed on the time limit for determining the distances between the spacecraft and stations and to improve the accuracy of measuring these distances.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известен способ измерения расстояний между космическим аппаратом и станциями (В.Н.Баранов, Б.Г.Бойко, И.И.Краснорылов и другие "Космическая геодезия" опубликована 1986 г., издательство "Недра", Москва, cтp.86-92), заключающийся в том, что излучают лазерный сигнал с основной станции в направлении на космический аппарат, отражают его с помощью уголкового отражателя, установленного на космическом аппарате, в направлении на станцию, принимают его на станции, измеряют интервал времени между моментами излучения и приема сигнала и по нему определяют расстояние между космическим аппаратом и станциями.A known method of measuring the distances between the spacecraft and the stations (V.N. Baranov, B.G. Boyko, I.I.Krasnorylov and other "Space Geodesy" was published in 1986, Nedra Publishing House, Moscow, pp. 86-92 ), consisting in the fact that the laser signal is emitted from the main station in the direction to the spacecraft, it is reflected using the corner reflector mounted on the spacecraft in the direction of the station, it is received at the station, the time interval between the moments of radiation and signal reception is measured and it determines the melting between the spacecraft and the stations.
1 ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Известен способ измерения расстояний между космическим аппаратом и станциями (В.Н.Баранов, Б.Г.Бойко, И.И.Краснорылов и другие "Космическая геодезия" опубликована 1986 г., издательство "Недра", Москва, cтp.93-94), путем излучения первичного радиосигнала с основной станции в направлении на космический аппарат, приема первичного радиосигнала на космическом аппарате, ретрансляции первичного радиосигнала с космического аппарата в направлении на основную станцию, приема первичного радиосигнала на основной станции, осуществления радиосвязи конечным радиосигналом космического аппарата с по меньшей мере одной дополнительной станции, измерения моментов излучения и приема первичного радиосигналов на основной станции, измерения интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и основной станцией, и измерения интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и дополнительной станцией. По данному способу радиосвязь между космическим аппаратом и дополнительной станцией осуществляют излучением конечного радиосигнала с дополнительной станции в направлении на космический аппарат, приема конечного радиосигнала на космическом аппарате, ретрансляцией его в направлении на дополнительную станцию, приемом конечного радиосигнала на дополнительной станции, а определение расстояний между космическим аппаратом и соответственно основной и дополнительной станциями по измеренному интервалу времени между моментами излучения и приема радиосигналов осуществляют измерением интервала времени между моментами излучения и приема конечного радиосигнала на дополнительной станции.1 SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) A known method of measuring the distances between the spacecraft and the stations (V.N. Baranov, B.G. Boyko, I.I.Krasnorylov and other "Space Geodesy" was published in 1986, Nedra Publishing House, Moscow, pp. 93-94 ), by radiating the primary radio signal from the main station towards the spacecraft, receiving the primary radio signal from the spacecraft, relaying the primary radio signal from the spacecraft toward the main station, receiving the primary radio signal at the main station, the radio signal of the spacecraft from at least one additional station, measuring the moments of emission and reception of the primary radio signals at the main station, measuring the time interval by which the distance between the spacecraft and the main station is judged, and measuring the time interval by which the distance between the spacecraft is judged apparatus and additional station. According to this method, radio communication between the spacecraft and the additional station is carried out by radiation of the final radio signal from the additional station in the direction to the spacecraft, receiving the final radio signal on the spacecraft, relaying it in the direction to the additional station, receiving the final radio signal at the additional station, and determining the distances between the space apparatus and, respectively, the primary and secondary stations on the measured time interval between the moments of radiation and receiving radio signals is carried out by measuring the time interval between the moments of radiation and receiving the final radio signal at an additional station.
Однако по данному способу осуществление непосредственной радиосвязи между космическим аппаратом и дополнительной станцией приводит к тому, что измерение интервалов времени между моментами излучения и приема радиосигналов осуществляют на каждой из основной и дополнительных станций раздельно и последовательно, что приводит к увеличению времени определения расстояний между космическим аппаратом и станциями.However, in this method, the implementation of direct radio communication between the spacecraft and the additional station leads to the fact that the measurement of time intervals between the moments of emission and reception of radio signals is carried out at each of the main and additional stations separately and sequentially, which leads to an increase in the time to determine the distances between the spacecraft and stations.
Кроме того, по данному способу измерения интервалов времени между моментами излучения и приема радиосигналов на каждой из основной и дополнительной станций раздельно могут соответствовать местоположению космического аппарата в различных точках орбиты, что уменьшает точность определения расстояний между космическим аппаратом и станциями.In addition, in this method, measuring time intervals between the moments of emission and reception of radio signals at each of the primary and secondary stations can separately correspond to the location of the spacecraft at different points in the orbit, which reduces the accuracy of determining the distances between the spacecraft and the stations.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Краткое описание изобретенияSUBSTITUTE SHEET (RULE 26) SUMMARY OF THE INVENTION
Целью настоящего изобретения является разработка способа определения расстояний между космическим аппаратом и станциями, позволяющего уменьшить время определения расстояний между космическим аппаратом и станциями.The aim of the present invention is to develop a method for determining the distances between the spacecraft and the stations, which reduces the time to determine the distances between the spacecraft and the stations.
Кроме того, целью настоящего изобретения является повышение точности определения расстояния между космическим аппаратом и станциями.In addition, the aim of the present invention is to improve the accuracy of determining the distance between the spacecraft and the stations.
Поставленные цели достигаются тем, что в способе определения расстояний между космическим аппаратом и станциями излучают первичный радиосигнал с основной станции в направлении на космический аппарат, принимают первичный радиосигнал на космическом аппарате, ретранслируют первичный радиосигнал с космического аппарата в направлении на основную станцию, принимают первичный радиосигнал на основной станции, ретранслируют первичный радиосигнал с космического аппарата на дополнительную станцию, принимают первичный радиосигнал на дополнительной станции, преобразуют его в конечный радиосигнал ретрансляцией в направлении на космический аппарат, принимают конечный радиосигнал на космическом аппарате, ретранслируют конечный радиосигнал с космического аппарата в направлении на основную станцию, принимают его на основной станции, измеряют моменты излучения и приема первичного радиосигнала на основной станции, осуществляют суждение о расстоянии между космическим аппаратом и основной станцией по следующему соотношению: l,=(c/2)(trtb) , где I]- расстояние между космическим аппаратом и основной станцией; с- скорость распространения радиоволн; tj - момент приема первичного радиосигнала на основной станции; tо - момент излучения первичного радиосигнала с основной станции, измеряют интервал времени между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной станции, измеряют доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции, и осуществляют суждение о расстоянии между космическим аппаратом и дополнительной станцией по следующему соотношению: l2 = (c/2)(t2-t,)/(l+N) , где I2 - расстояние между космическим аппаратом и дополнительной станцией; t2 - момент приема конечного радиосигнала на основной станции;The goals are achieved by the fact that in the method for determining the distances between the spacecraft and the stations emit a primary radio signal from the main station in the direction to the spacecraft, receive the primary radio signal in the spacecraft, relay the primary radio signal from the spacecraft in the direction to the main station, receive the primary radio signal to the main station, relay the primary radio signal from the spacecraft to the additional station, receive the primary radio signal to station, convert it to the final radio signal by relaying to the spacecraft, receive the final radio signal to the spacecraft, relay the final radio signal from the spacecraft to the main station, receive it at the main station, measure the moments of radiation and reception of the primary radio signal at the main station , make a judgment about the distance between the spacecraft and the main station according to the following ratio: l, = (c / 2) (trtb), where I] is the distance between the spacecraft ohms and the primary station; c is the propagation velocity of radio waves; tj is the moment of reception of the primary radio signal at the main station; to is the moment of emission of the primary radio signal from the base station, the time interval between the time of reception of the primary radio signal and the moment of reception of the final radio signal at the base station is measured, the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the base station is measured relative to the carrier frequency of the primary radio signal emitted from the base station and the judgment is performed on the distance between the spacecraft and the additional station on the following relationship: l 2 = (c / 2) (t2-t,) / (l + N), where I 2 - distance ezhdu spacecraft and the additional station; t 2 - the moment of reception of the final radio signal at the main station;
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) N - доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) N is the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the base station, relative to the frequency of the carrier of the primary radio signal emitted from the main station.
Задачи, которые должны быть решены посредством изобретения В основу изобретения была положена задача разработки способа определения расстояний между космическим аппаратом и станциями, имеющего такие дополнительные операции, радиосвязь между космическим аппаратом и дополнительной станцией осуществлялась бы так, а измерение интервалов времени, по которым судят о расстоянии между космическим аппаратом и основной и дополнительной станциями, осуществлялось между такими моментами, что измерение интервалов времени между моментами излучения и приема радиосигналов с основной и дополнительных станций осуществлялось бы одновременно и мгновенно и соответствовало бы местоположению космического аппарата в одной и той же точке орбиты.Tasks to be solved by means of the invention The invention was based on the task of developing a method for determining the distances between a spacecraft and stations having such additional operations, radio communication between the spacecraft and an additional station would be carried out in such a way, and the measurement of time intervals by which the distance was judged between the spacecraft and the primary and secondary stations, it was carried out between such moments that the measurement of time intervals between the moments of radiation reception and reception of radio signals from the primary and secondary stations would be carried out simultaneously and instantly and would correspond to the location of the spacecraft at the same point in the orbit.
Метод решения задачProblem Solving Method
Это достигается тем, что в способе определения расстояний между космическим аппаратом и станциями путем излучения первичного радиосигнала с основной станции в направлении на космический аппарат, приема первичного радиосигнала на космическом аппарате, ретрансляции первичного радиосигнала с космического аппарата в направлении на основную станцию, приема первичного радиосигнала на основной станции, осуществления радиосвязи конечным радиосигналом космического аппарата с по меньшей мере одной дополнительной станции, измерения моментов излучения и приема соответственно первичных радиосигналов на основной станции, измерения интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и основной станцией, измерения интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и дополнительной станцией, согл'асно изобретению, дополнительно ретранслируют конечный радиосигнал с космического аппарата в направлении на основную станцию и принимают его на основной станции, а радиосвязь конечным радиосигналом космического аппарата с по меньшей мере одной дополнительной станцией осуществляют ретрансляцией первичного радиосигнала с космического аппарата на дополнительную станцию, приемом первичного радиосигнала на дополнительной станции, преобразованием его в конечный радиосигнал путем ретрансляции в направлении на космический аппарат и приемом конечного радиосигнала на космическом аппарате, причем в качестве интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и основной станцией, измеряют интервалThis is achieved by the fact that in the method of determining the distances between the spacecraft and the stations by emitting the primary radio signal from the main station in the direction to the spacecraft, receiving the primary radio signal in the spacecraft, relaying the primary radio signal from the spacecraft in the direction to the main station, receiving the primary radio signal to the main station, performing radio communications with the final radio signal of the spacecraft from at least one additional station, measuring the moment in the emission and reception, respectively, of primary radio signals at the main station, measuring the time interval by which the distance between the spacecraft and the main station is judged, measuring the time interval by which the distance between the spacecraft and the auxiliary station is judged, according to the invention, is additionally relayed the final radio signal from the spacecraft in the direction of the main station and receive it at the main station, and radio communication with the final radio signal of the spacecraft with at least one additional station carries out the relay of the primary radio signal from the spacecraft to the additional station, receiving the primary radio signal at the additional station, converting it to the final radio signal by relaying in the direction to the spacecraft and receiving the final radio signal on the spacecraft, and as a time interval, according judged by the distance between the spacecraft and the main station, measure the interval
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) между моментом излучения и моментом приема первичного радиосигнала на основной станции, а о расстоянии (li) между космическим аппаратом и основной станцией судят по соотношению:SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) between the moment of radiation and the moment of reception of the primary radio signal at the main station, and the distance (li) between the spacecraft and the main station is judged by the ratio:
I1= (c/2)(trto), где с - скорость распространения радиоволн; ti - момент приема первичного радиосигнала на основной станции; tо - момент излучения первичного радиосигнала с основной станции, в качестве интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и дополнительной станцией, измеряют интервал между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной станции, при этом дополнительно измеряют доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции, а о расстоянии (I2) между космическим аппаратом и дополнительной станцией судят по соотношению:I 1 = (c / 2) (t r to), where c is the propagation velocity of radio waves; ti is the moment of reception of the primary radio signal at the main station; t0 is the moment of emission of the primary radio signal from the main station, as the time interval by which the distance between the spacecraft and the auxiliary station is judged, the interval between the time of reception of the primary radio signal and the moment of reception of the final radio signal at the main station is measured, while the Doppler frequency shift is additionally measured the carrier of the final radio signal received at the main station, relative to the frequency of the carrier of the primary radio signal emitted from the main station, and about the distance (I 2 ) between do spacecraft and additional station are judged by the ratio:
-2= (c/2)(t2 - tiУ(l+N), где t2 - момент приема конечного радиосигнала на основной станции;-2 = (c / 2) (t 2 - tiУ (l + N), where t 2 is the moment of reception of the final radio signal at the base station;
N - доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции.N is the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the base station, relative to the frequency of the carrier of the primary radio signal emitted from the main station.
Целесообразно, чтобы в способе определения расстояния между космическим аппаратом и станциями в случае множества дополнительных станций измерение интервала времени между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной станции, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и каждой из множества дополнительных станций, осуществляли для одного и того же первичного радиосигнала, излученного с основной станции.It is advisable that in the method for determining the distance between the spacecraft and stations in the case of many additional stations, the measurement of the time interval between the moment of reception of the primary radio signal and the moment of reception of the final radio signal at the main station, by which the distance between the spacecraft and each of the many additional stations is judged, is carried out for the same primary radio signal emitted from the base station.
Желательно, чтобы в способе определения расстояний между космическим аппаратом и станциями в случае определения расстояний между космическим аппаратом и станциями для по меньшей мере трех точек местонахождения космического аппарата на орбите одновременно с ретрансляцией первичного радиосигнала на дополнительные станции также ретранслировали бы его на по меньшей мере одну вспомогательную станцию, местонахождение которой подлежит определению, принимали первичный радиосигнал на этой вспомогательной станции, преобразовали его в конечный радиосигнал ретрансляцией в направлении на космический аппарат, принимали конечный радиосигнал на космическом аппарате и ретранслировали его в направлении на основную станцию,It is desirable that in the method for determining the distances between the spacecraft and stations in the case of determining the distances between the spacecraft and stations for at least three points of the spacecraft in orbit simultaneously with relaying the primary radio signal to additional stations, they would also relay it to at least one auxiliary the station, the location of which is to be determined, received the primary radio signal at this auxiliary station, converted it in horse the final radio signal in the direction of the spacecraft, the final radio signal in the spacecraft was received and relayed in the direction of the main station,
55
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) принимали конечный радиосигнал на основной станции и измеряли интервал времени и доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции, и по ним судили о расстоянии между космическим аппаратом в каждом из его местонахождений на соответствующих точках орбиты и вспомогательной станцией.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) received the final radio signal at the main station and measured the time interval and the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the main station relative to the carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station, and they judged the distance between the spacecraft in each of its locations at the corresponding points of an orbit and auxiliary station.
Разумно, чтобы в способе определения расстояний между космическим аппаратом и станциями в качестве интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом в каждом из его местонахождений на орбите и указанной вспомогательной станцией, измеряли интервал между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной станции, а о расстоянии (I4) между космическим аппаратом и вспомогательной станцией судили по соотношению:
Figure imgf000007_0001
где t4 - момент приема конечного радиосигнала на основной станции;
It is reasonable that in the method for determining the distances between the spacecraft and stations as the time interval by which the distance between the spacecraft in each of its locations in orbit and the indicated auxiliary station is judged, the interval between the moment of reception of the primary radio signal and the moment of reception of the final radio signal at the main station, and the distance (I 4 ) between the spacecraft and the auxiliary station was judged by the ratio:
Figure imgf000007_0001
where t 4 - the moment of reception of the final radio signal at the main station;
N2 - доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции.N 2 - Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the base station, relative to the carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station.
Полезно, чтобы в способе определения расстояний между космическим аппаратом и станциями указанные доплеровские сдвиги (N, N2) частот несущей конечных радиосигналов определяли бы из соотношения:It is useful that in the method for determining the distances between the spacecraft and the stations, the indicated Doppler shifts (N, N 2 ) of the carrier frequencies of the final radio signals should be determined from the relation:
N= (mfo - f2)/(2mfo),N = (mfo - f 2 ) / (2mf o ),
N2= (mfo- f4)/(2mfo),N 2 = (mf o - f 4 ) / (2mfo),
где т - коэффициент преобразования частоты несущей радиосигнала при его когерентной ретрансляции на космическом аппарате; fо - частота несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции; f2j f4 - частоты несущей конечных радиосигналов, принятых на основной станции.where t is the coefficient of frequency conversion of the carrier of the radio signal during its coherent relay on the spacecraft; fо - carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station; f 2j f 4 - carrier frequencies of the final radio signals received at the base station.
Настоящее изобретение позволяет измерить интервалы времени между моментами излучения и приема радиосигналов с основной и дополнительных станций одновременно и мгновенно, что уменьшает время определения расстояний между космическим аппаратом и станциями.The present invention allows to measure the time intervals between the moments of emission and reception of radio signals from the primary and secondary stations simultaneously and instantly, which reduces the time to determine the distances between the spacecraft and the stations.
Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает соответствие измерения интервалов времени между моментами излучения и приема радиосигналов с основной и оIn addition, the present invention provides the conformity of the measurement of time intervals between the moments of radiation and reception of radio signals with the main and o
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) дополнительных станций местоположению космического аппарата в одной и той же точке орбиты, что повышает точность определения расстояния между космическим аппаратом и станциями.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) additional stations to the location of the spacecraft at the same point in the orbit, which increases the accuracy of determining the distance between the spacecraft and the stations.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Способ определения расстояний между космическим аппаратом и станциями заключается в том, что излучают первичный радиосигнал с основной станции в направлении на космический аппарат и принимают его на космическом аппарате, затем ретранслируют первичный радиосигнал с космического аппарата в направлении на основную станцию и принимают его на основной станции. Далее ретранслируют первичный радиосигнал с космического аппарата в направлении на по меньшей мере одну дополнительную станцию, принимают его на дополнительной станции и преобразуют первичный радиосигнал в конечный радиосигнал ретрансляцией в направлении на космический аппарат. После этого принимают конечный радиосигнал на космическом аппарате, ретранслируют конечный радиосигнал с космического аппарата в направлении на основную станцию и принимают его на основной станции, затем измеряют интервал времени между моментами излучения и приема соответственно первичных радиосигналов на основной станции и осуществляют суждение о расстоянии между космическим аппаратом и основной станцией по следующему соотношению: li = (c/2) (t, -to) , где Ii - расстояние между космическим аппаратом и основной станцией; с - скорость распространения радиоволн; t] - момент приема первичного радиосигнала на основной станции; tо - момент излучения первичного радиосигнала с основной станции; и, наконец, измеряют интервал времени между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной станции, измеряют доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции, и осуществляют суждение о расстоянии между космическим аппаратом и дополнительной станцией по следующему соотношению:The method for determining the distances between the spacecraft and the stations is that they emit the primary radio signal from the main station in the direction to the spacecraft and receive it on the spacecraft, then they relay the primary radio signal from the spacecraft in the direction to the main station and receive it at the main station. Next, the primary radio signal is relayed from the spacecraft in the direction to at least one additional station, it is received at the additional station, and the primary radio signal is converted into the final radio signal by relaying towards the spacecraft. After that, the final radio signal is received on the spacecraft, the final radio signal is relayed from the spacecraft towards the main station and received at the main station, then the time interval between the moments of radiation and reception of the primary radio signals at the main station is measured and a judgment is made on the distance between the spacecraft and the main station in the following ratio: li = (c / 2) (t, -to), where Ii is the distance between the spacecraft and the main station; C is the propagation velocity of radio waves; t] is the moment of reception of the primary radio signal at the base station; tо - the moment of radiation of the primary radio signal from the main station; and finally, the time interval between the time of reception of the primary radio signal and the time of reception of the final radio signal at the base station is measured, the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the base station is measured relative to the frequency of the carrier of the primary radio signal emitted from the base station, and a distance judgment is made between the spacecraft and the additional station in the following ratio:
I2 = (с/2) C t2- Io) / (1+N) , где I2 - расстояние между космическим аппаратом и дополнительной станцией; t2 - момент приема конечного радиосигнала на основной станции; N - доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого наI 2 = (s / 2) C t 2 - Io) / (1 + N), where I 2 is the distance between the spacecraft and the additional station; t 2 - the moment of reception of the final radio signal at the main station; N is the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received on
77
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the base station, relative to the carrier frequency of the primary radio signal emitted from the base station.
По патентуемому способу определения расстояний между космическим аппаратом и станциями в случае множества дополнительных станций для определения местонахождения космического аппарата измеряют интервал времени между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной станции, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и каждой из множества дополнительных станций, осуществляют для одного и того же первичного радиосигнала, излученного с основной станции.According to the patented method for determining the distances between the spacecraft and the stations in the case of many additional stations for determining the location of the spacecraft, the time interval between the moment of receiving the primary radio signal and the moment of receiving the final radio signal at the main station is measured, by which the distance between the spacecraft and each of the many additional stations, carry out for the same primary radio signal emitted from the main station.
В случае определения расстояний между космическим аппаратом и станциями для по меньшей мере трех точек местонахождения космического аппарата на орбите по патентуемому способу определения расстояний между космическим аппаратом и станциями одновременно с ретрансляцией, первичного радиосигнала на дополнительные станции дополнительно ретранслируют его на по меньшей мере одну вспомогательную станцию, принимают первичный радиосигнал на вспомогательной станции и преобразуют его в конечный радиосигнал ретрансляцией в направлении на космический аппарат. Затем принимают конечный радиосигнал на космическом аппарате, ретранслируют его в направлении на основную станцию и принимают конечный радиосигнал на основной станции. После этого измеряют интервал времени и доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции, и по ним судят о расстоянии между космическим аппаратом в каждом из его местонахождений (местоположений) на соответствующих точках орбиты и вспомогательной станцией.In the case of determining the distances between the spacecraft and the stations for at least three points of location of the spacecraft in orbit by the patented method for determining the distances between the spacecraft and the stations simultaneously with relaying, the primary radio signal to additional stations additionally relay it to at least one auxiliary station, receive the primary radio signal at the auxiliary station and convert it into the final radio signal by relaying in the direction to the braid mical apparatus. Then, the final radio signal is received on the spacecraft, it is relayed in the direction to the main station, and the final radio signal is received on the main station. After that, the time interval and the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the main station are measured relative to the carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station, and the distance between the spacecraft at each of its locations (locations) at the corresponding points of the orbit is judged and an auxiliary station.
По патентуемому способу определения расстояний между космическим аппаратом и станциями измерение интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом в каждом из его местонахождений на соответствующих точках орбиты и вспомогательной станцией осуществляют измерением интервала времени между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной станции и осуществляют суждение о расстоянии между космическим аппаратом и вспомогательной станцией по следующему соотношению: lз = (c/2) (t3 -t,)/ (l+N,) , где I3 - расстояние между космическим аппаратом и вспомогательной станцией; tз - момент приема конечного радиосигнала на основной станции.According to the patented method for determining the distances between the spacecraft and the stations, the measurement of the time interval by which the distance between the spacecraft at each of its locations at the corresponding points of the orbit and the auxiliary station is judged is carried out by measuring the time interval between the moment of receiving the primary radio signal and the moment of receiving the final radio signal on the main station and carry out a judgment on the distance between the spacecraft and the auxiliary station according to the following relation s: lz = (c / 2) (t 3 -t,) / (l + N,), where I 3 is the distance between the spacecraft and the auxiliary station; tz - the moment of reception of the final radio signal at the main station.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) По патентуемому способу определения расстояний между космическим аппаратом и станциями доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции, определяют из следующего соотношения:SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) According to the patented method for determining the distances between the spacecraft and the stations, the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the main station relative to the carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station is determined from the following relation:
N, = (mfo - f3)/(2mft) ,N, = (mf o - f 3 ) / (2mft),
Где т -коэффициент преобразования частоты несущей радиосигнала при его когерентной ретрансляции наjсосмическом аппарате; fо - частота несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции; fз - частота несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции. Краткое описание чертежейWhere t is the coefficient of frequency conversion of the carrier of the radio signal during its coherent relay on the spacecraft; fо - carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station; fз - carrier frequency of the final radio signal received at the base station. Brief Description of the Drawings
Другие цели и преимущества настоящего изобретения будут показаны ниже при рассмотрении описания примеров его конкретного выполнения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых: фиг.1 изображает структурную схему известной геодезической системы, реализующей патентуемый способ определения расстояний между космическим аппаратом и станциями; фиг.2 - изображает структурную схему известной геодезической системы, реализующей патентуемый способ определения расстояний между космическим аппаратом и станциями, по фиг.l для определения местонахождения космического аппарата, согласно изобретению; фиг.З - изображает структурную схему известной геодезической системы, реализующей патентуемый способ определения расстояний между космическим аппаратом и станциями, по фиг.З для определения местонахождения вспомогательной станции, находящейся в районе повышенной сейсмичности, согласно изобретению; фиг.4 - изображает структурную схему известной геодезической системы, реализующей патентуемый способ определения расстояний между космическим аппаратом и станциями, по фиг.З для трех точек местонахождения космического аппарата на орбите, согласно изобретению.Other objectives and advantages of the present invention will be shown below when considering the description of examples of its specific implementation with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 depicts a structural diagram of a known geodetic system that implements a patented method for determining the distances between a spacecraft and stations; figure 2 - depicts a structural diagram of a known geodetic system that implements the patented method for determining the distances between the spacecraft and stations, figure 1 for determining the location of the spacecraft according to the invention; fig.Z - depicts a structural diagram of a known geodetic system that implements the patented method for determining the distances between the spacecraft and stations, Fig.Z for determining the location of the auxiliary station located in the area of high seismicity, according to the invention; figure 4 - depicts a structural diagram of a known geodetic system that implements the patented method for determining the distances between the spacecraft and stations, according to figure 3 for three points of location of the spacecraft in orbit, according to the invention.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Способ реализован на известной геодезической системе (В.Н.Баранов, Е.Г.Бойко, И.И.Краснорылов и другие "Космическая геодезия", § 18, "Радиодальномерные наблюдения ИСЗ", Москва, Недра, 1986г., cтp.93-94).The method is implemented on the well-known geodetic system (V.N. Baranov, E.G. Boyko, IIKrasnorylov and other "Space Geodesy", § 18, "Radio-ranging observations of the satellite", Moscow, Nedra, 1986, p.93 -94).
Известная геодезическая система содержит основную 1 (фиг.l) и дополнительную 2 станции, каждая из которых имеет соответственно антенну 3,4. По орбите 5, условноThe known geodetic system contains the main 1 (Fig. 1) and an additional 2 stations, each of which has a corresponding antenna 3.4. In orbit 5, conditionally
99
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) показанной пунктиром, указано перемещение космического аппарата 6, имеющего антенну 7, через ее точки 8 (Bi) и 9 (B2). По траектории 15, условно показанной пунктиром, указано перемещение дополнительной станции 2 через ее точки 16 (Di) и 17 (D2). На фигуре 1 также даны условно обозначенные радиосигналы. Первичный радиосигнал 10, излученный с основной станции 1 , находящейся в точке А, в направлении на космический аппарат 6, первичный радиосигнал 11, ретранслированный с космического аппарата 6 в направлении на основную станцию 1 и первичный радиосигнал 12, ретранслированный с космического аппарата 6 в направлении на дополнительную станцию 2. Конечный радиосигнал 13, ретранслированный с дополнительной станции 2 в направлении на космический аппарат 6, и конечный радиосигнал 14, ретранслированный с космического аппарата 6 в направлении на основную станцию 1.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the dotted line indicates the movement of the spacecraft 6 having the antenna 7 through its points 8 (Bi) and 9 (B 2 ). Along the path 15, conventionally shown by the dotted line, the movement of the additional station 2 through its points 16 (Di) and 17 (D 2 ) is indicated. The figure 1 is also given conventionally designated radio signals. The primary radio signal 10 emitted from the main station 1, located at point A, in the direction of the spacecraft 6, the primary radio signal 11, relayed from the spacecraft 6 in the direction of the main station 1 and the primary radio signal 12, relayed from the spacecraft 6 in the direction of additional station 2. The final radio signal 13, relayed from the additional station 2 in the direction of the spacecraft 6, and the final radio signal 14, relayed from the spacecraft 6 in the direction of the main Turkey 1.
Первичные радиосигналы 10, 11, 12 определены при нахождении космического аппарата 6 в точке 8 (Bi) орбиты 5.The primary radio signals 10, 11, 12 are determined when the spacecraft 6 is located at point 8 (Bi) of orbit 5.
Конечные радиосигналы 13 и 14 определены, соответственно, при нахождении космического аппарата 6 в точке 9 (B2) орбиты 5 и дополнительной станции 2 в точке 17 (D2) траектории 15.The final radio signals 13 and 14 are determined, respectively, when the spacecraft 6 is located at point 9 (B 2 ) of orbit 5 and additional station 2 at point 17 (D 2 ) of trajectory 15.
По другому варианту выполнения известная геодезическая система, реализующая способ определения расстояний между космическим аппаратом и станциями, аналогична геодезической системе по фиг.1. Отличие заключается в том, что она содержит еще одну дополнительную станцию 18 (фиг. 2).According to another embodiment, the known geodetic system that implements a method for determining the distances between the spacecraft and the stations is similar to the geodetic system of FIG. The difference lies in the fact that it contains another additional station 18 (Fig. 2).
Орбита 5 имеет еще одну точку 19 (Вз), расположенную между ее точками 8 (B1) и 9 (B2).Orbit 5 has another point 19 (Vz) located between its points 8 (B 1 ) and 9 (B 2 ).
На фигуре 2. дополнительно даны условно обозначенные радиосигналы. Первичный радиосигнал 20, ретранслированный с космического аппарата 6, находящегося в точке 8 (Bi) орбиты 5, в направлении на вторую дополнительную станцию 18 и принятый ею при нахождении в точке 21 (E2). Конечный радиосигнал 23, ретранслированный со второй дополнительной станции 18 в направлении на космический аппарат 6, и конечный радиосигнал 24, ретранслированный с космического аппарата 6 в направлении на основную станцию 1. Конечные радиосигналы 23, 24 определены при нахождении второй дополнительной станции 18 в положении 21 (E2) и космического аппарата 6 в точке 19 (B3) орбиты 5.The figure 2. additionally given conventionally designated radio signals. The primary radio signal 20, relayed from the spacecraft 6, located at point 8 (Bi) of orbit 5, in the direction of the second additional station 18 and received by it when it is at point 21 (E 2 ). The final radio signal 23 relayed from the second auxiliary station 18 in the direction to the spacecraft 6, and the final radio signal 24 relayed from the spacecraft 6 in the direction to the main station 1. The final radio signals 23, 24 are determined when the second additional station 18 is in position 21 ( E 2 ) and spacecraft 6 at point 19 (B 3 ) of orbit 5.
Еще по одному варианту выполнения известная геодезическая система, реализующая способ определения расстояния между космическим аппаратом и станциями; аналогична геодезической системе по фиг.2. Отличие заключается в том, что она содержитIn another embodiment, the known geodetic system that implements a method for determining the distance between the spacecraft and the stations; similar to the geodetic system of figure 2. The difference is that it contains
1010
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) находящуюся в точке F вспомогательную станцию 26 (фиг.З). Орбита 5 имеет еще одну точку 27 (B4), расположенную между ее точками 19 (B3) и 9 (B2).SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) auxiliary station 26 located at point F (FIG. 3). Orbit 5 has another point 27 (B 4 ) located between its points 19 (B 3 ) and 9 (B 2 ).
На фигуре 3 дополнительно даны условно обозначенные радиосигналы. Первичный радиосигнал 28, ретранслированный с космического аппарата 6, находящегося в точке 8 (B]) орбиты 5, в направлении на вспомогательную станцию 26. Конечный радиосигнал 29, ретранслированный с вспомогательной станции 26 в направлении на космический аппарат 6, и конечный радиосигнал 30, ретранслированный с космического аппарата 6 в направлении на основную станцию 1. Конечные радиосигналы 29 и 30 определены при нахождении космического аппарата 6 в точке 27 (B4) орбиты 5. Для упрощения чертежа дополнительная станция 18 и вспомогательная станция 26 условно показаны неподвижными.The figure 3 additionally given conventionally designated radio signals. The primary radio signal 28, relayed from the spacecraft 6, located at point 8 (B]) of the orbit 5, in the direction of the auxiliary station 26. The final radio signal 29, relayed from the auxiliary station 26 in the direction of the spacecraft 6, and the final radio signal 30, relayed from the spacecraft 6 in the direction of the main station 1. The final radio signals 29 and 30 are determined when the spacecraft 6 is at point 27 (B 4 ) of orbit 5. To simplify the drawing, an additional station 18 and auxiliary station 26 They are shown motionless.
По последнему варианту выполнения (фиг.4) известная геодезическая система, реализующая способ определения расстояний между космическим аппаратом и станциями, аналогична геодезической системе по фиг.З. Отличие заключается в том, что орбита 5 имеет еще две точки 31 (B5) и 32 (B6).According to the last embodiment (Fig. 4), the known geodetic system that implements the method for determining the distances between the spacecraft and the stations is similar to the geodetic system of Fig. Z. The difference is that the orbit 5 has two more points 31 (B 5 ) and 32 (B 6 ).
Геодезическая система, реализующая способ определения расстояний между космическим аппаратом 6 (фиг.l) и основной 1 и дополнительной 2 станциями, работает следующим образом.A geodetic system that implements a method for determining the distances between the spacecraft 6 (Fig. 1) and the main 1 and additional 2 stations, works as follows.
На основной станции 1 (А) формируют и излучают с помощью антенны 3 в направлении движущегося по орбите 5 космического аппарата 6 первичный радиосигнал 10. Этот радиосигнал 10 принимают антенной 7 космического аппарата 6, находящемся в точке 8 (Bi) орбиты 5, и когерентно ретранслируют в направлении на основную 1 и дополнительную 2 станции соответственно первичными сигналами 11 и 12. При этом дополнительная станция 2 находится в точке 16 (Di) траектории 15. Затем принимают первичный радиосигнал 11 на основной станции 1. Принимают первичный радиосигнал 12 антенной 4 дополнительной станции 2, переместившейся из точки 16 (Di ) в точку 17 (D2 ) траектории 15, когерентно преобразуют его в конечный радиосигнал 13 ретрансляцией в направлении на космический аппарат 6 и принимают конечный радиосигнал 13 на космическом аппарате 6, который за это время переместится из точки 8 (B]) в точку 9 (B2) орбиты 5.At the main station 1 (A), the primary radio signal 10 is formed and radiated using an antenna 3 in the direction of the spacecraft 6 moving in orbit 5. This radio signal 10 is received by the antenna 6 of the spacecraft 6, located at point 8 (Bi) of orbit 5, and coherently relay in the direction of the main 1 and additional 2 stations, respectively, with the primary signals 11 and 12. In this case, the additional station 2 is located at point 16 (Di) of the trajectory 15. Then, the primary radio signal 11 is received at the main station 1. The primary radio signal 12 is received hydrochloric 4 additional station 2, move from the point 16 (Di) to the point 17 (D 2) of the trajectory 15, coherently convert it into the final radio 13 relaying toward the spacecraft 6 and take the final RF signal 13 to the spacecraft 6 which for this time will move from point 8 (B]) to point 9 (B 2 ) of orbit 5.
Измеряют момент tо излучения первичного радиосигнала 10 с основной станции 1 , момент ti приема первичного радиосигнала 11 на основной станции 1 и измеряют интервал ( ti - 10 ) времени, определяемый этими моментами tо и tj . Затем по измеренному интервалу (ti - tо) времени определяют расстояние Ii между косми-The moment t0 of radiation of the primary radio signal 10 from the main station 1 is measured, the time ti of reception of the primary radio signal 11 at the main station 1 is measured, and the time interval (ti - 1 0 ) determined by these moments to and tj is measured. Then, from the measured interval (ti - tо) of time, the distance Ii between the space
11eleven
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) ческим аппаратом 6, находящемся в точке 8 (Bj) орбиты 5, и основной станцией 1 из следующего соотношения.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The spacecraft 6, located at point 8 (Bj) of orbit 5, and the main station 1 from the following relation.
I1 = (c/2)(t,-to) , где с - скорость распространения радиоволн.I 1 = (c / 2) (t, -to), where c is the propagation velocity of radio waves.
Для определения расстояния I2 между космическим аппаратом 6 и дополнительной станцией 2 ретранслируют конечный радиосигнал 14 с космического аппарата 6, находящегося в точке 9 (B2) орбиты 5, в направлении на основную станцию 1. Принимают конечный радиосигнал 14 на основной станции 1 и измеряют момент t2 его приема. После этого измеряют интервал (t2-ti) времени, определяемый моментом ti , измеренным ранее, и моментом t2.. Кроме того, измеряют доплеровский сдвиг N частоты f2 несущей конечного радиосигнала 14 относительно частоты fо несущей первичного радиосигнала 10, излученного с основной станции 1.To determine the distance I 2 between the spacecraft 6 and the auxiliary station 2, the final radio signal 14 is relayed from the spacecraft 6, located at point 9 (B 2 ) of the orbit 5, in the direction of the main station 1. The final radio signal 14 is received at the main station 1 and measured moment t 2 of its reception. After that, the time interval (t 2 -ti) is determined, determined by the time ti measured previously and the time t 2 .. In addition, the Doppler shift N of the frequency f 2 of the carrier of the final radio signal 14 is measured relative to the frequency f of the carrier of the primary radio signal 10 emitted from the main station 1.
По измеренным интервалу (t2-tj) времени и доплеровскому сдвигу N частоты f2 конечного радиосигнала 14 определяют расстояние I2 между космическим аппаратом 6, находящемся в точке 8 (Bi) орбиты 5, и дополнительной станцией 2 из следующего соотношения: l2=(c/2)(t2-ti)/(l+N), где N=(mfo-f2)/2mfo , где т - коэффициент преобразования частоты несущей радиосигнала при его когерентной ретрансляции на космическом аппарате 6.From the measured time interval (t 2 -tj) and the Doppler shift N of frequency f 2 of the final radio signal 14, the distance I 2 between the spacecraft 6, located at point 8 (Bi) of orbit 5, and additional station 2 is determined from the following relation: l 2 = (c / 2) (t 2 -ti) / (l + N), where N = (mf o -f 2 ) / 2mfo, where t is the frequency conversion coefficient of the carrier of the radio signal during its coherent relay on the spacecraft 6.
Найденные значения расстояний 1] и I2 соответствуют нахождению космического аппарата 6 в точке 8 (Bi) орбиты 5, то есть моменту T приема первичного радиосигнала 10 на космическом аппарате 6, определяемому из известного соотношения:The found values of the distances 1] and I 2 correspond to the location of the spacecraft 6 at point 8 (Bi) of the orbit 5, that is, the time T of receiving the primary radio signal 10 on the spacecraft 6, determined from the known relation:
T = (ti+to)/2T = (ti + to) / 2
Рассмотрим подробнее соотношения, иллюстрирующие реализацию предлагаемого способа.Let us consider in more detail the relationships illustrating the implementation of the proposed method.
Расстояние ABi от основной станции 1 до космического аппарата 6 и расстояние BiDj от дополнительной станции 2 до космического аппарата 6 (фиг.l) соответствуют моменту T (где T = (t o+ 1 1 )/2) приема и ретрансляции радиосигнала 10 на космическом аппарате 6 в точке 8 (Bi), при этом дополнительная станция 2 находится в точке 16 (Di). AB, = (t,- to) c / 2 (1)The distance ABi from the main station 1 to the spacecraft 6 and the distance BiDj from the additional station 2 to the spacecraft 6 (Fig. 1) correspond to the moment T (where T = (t o + 1 1 ) / 2) of the reception and relay of the radio signal 10 on the spacecraft 6 at point 8 (Bi), with additional station 2 at point 16 (Di). AB, = (t, - to) c / 2 (1)
AB,+ B]D2 + D2B2 + B2A = (t2 - to)c (2)AB, + B] D 2 + D 2 B 2 + B 2 A = (t 2 - to) c (2)
Выразим расстояние B2AExpress the distance B 2 A
B2A= ABi+Vab(BiD2+D2B2)/c (3)B 2 A = ABi + V ab (BiD 2 + D 2 B 2 ) / c (3)
1212
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Где Vaь- скорость изменения расстояния между космическим аппаратом 6 и основной станцией 2;SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Where V a b - the rate of change of distance between the spacecraft 6 and the main station 2;
Выразим расстояние B2D2 Express the distance B 2 D 2
B2D2=BiD2+Vbd(B,D2/c)+V4(B2D2/c)B 2 D 2 = BiD 2 + V bd (B, D 2 / c) + V 4 (B 2 D 2 / c)
Или B2D2 [1-VVc] = [B,D2+Vbd(BiD2/c)] , т.е.Or B 2 D 2 [1-VVc] = [B, D 2 + V bd (BiD 2 / c)], i.e.
B2D2 = [BID2H-VM(B1IVO)] / [l-V4/c] (4)B 2 D 2 = [BID 2 H-VM (B 1 IVO)] / [lV 4 / s] (4)
Где Vbd- скорость изменения расстояния между космическим аппаратом б и дополнительной станцией 2;Where V bd - the rate of change of distance between the spacecraft b and additional station 2;
V4 - скорость перемещения космического аппарата 6 по направлению DB;V 4 - the speed of the spacecraft 6 in the direction of DB;
ВыразимExpress
B1D2= B1D1H-V3(B1D2Zc)B 1 D 2 = B 1 D 1 HV 3 (B 1 D 2 Zc)
Или B1D2 [1- Vз/с] = B1D1 , т.е.Or B 1 D 2 [1-V s / s] = B 1 D 1 , i.e.
B1D2 = B1D1 Z [I- V3Zc] (5)B 1 D 2 = B 1 D 1 Z [I- V 3 Zc] (5)
V3 - скорость перемещения дополнительной станции 2 по направлению BD;V 3 - the speed of the additional station 2 in the direction of BD;
Из (l), (2) и (3)From (l), (2) and (3)
(t2 - to)c = AB1+ B1D2 + D2B2 + ABlH-Va13(B1D2H- D2B2)Zc (6)(t 2 - t o ) c = AB 1 + B 1 D 2 + D 2 B 2 + ABlH-V a13 (B 1 D 2 H- D 2 B 2 ) Zc (6)
Откуда можно получить с учетом (1)Where can I get from (1)
B1D2 + D2B2= (( t2-t0)c- 2AB1)Z(l+cVab(t1-t0)Z2c) = с (( t2-t0) - ( trtоМl+VаъZс)) =
Figure imgf000014_0001
(l+VabZc) (7)
B 1 D 2 + D 2 B 2 = ((t 2 -t 0 ) c- 2AB 1 ) Z (l + cV ab (t 1 -t 0 ) Z2c) = с ((t 2 -t 0 ) - ( trtоМl + V а ъZс)) =
Figure imgf000014_0001
(l + V ab Zc) (7)
Далее, с учетом (4) и (5), получим в результате преобразованийFurther, taking into account (4) and (5), we obtain as a result of transformations
B1D2+ D2B2 = [B1D1 Z [1- V3Zc]] + [B1D1 Z [1- V3Zc]][I+ VbdZc)] Z [1-V4Zc]] (8)B 1 D 2 + D 2 B 2 = [B 1 D 1 Z [1- V 3 Zc]] + [B 1 D 1 Z [1- V 3 Zc]] [I + V bd Zc)] Z [1- V 4 Zc]] (8)
Раскрывая скобки и преобразуя (8) получимOpening the brackets and transforming (8) we get
B1D2+ D2B2 = B1D1 [(l+V3Zc)+(l+(VbdZc)(l+V3Zc))(l+V4Zc)] =B 1 D 2 + D 2 B 2 = B 1 D 1 [(l + V 3 Zc) + (l + (V bd Zc) (l + V 3 Zc)) (l + V 4 Zc)] =
B1D1 [ 1+ V3Zc +1+V4Zc + Vbd(l+V3Zc)(l+V4Zc)Zc] =B 1 D 1 [1+ V 3 Zc + 1 + V 4 Zc + V bd (l + V 3 Zc) (l + V 4 Zc) Zc] =
B1D1 [ 2+ 2VbdZc + [(VM /c)( V3Zc + V4Zc + (V3Zc)( V4Zc))]] =B 1 D 1 [2+ 2V bd Zc + [(VM / c) (V 3 Zc + V 4 Zc + (V 3 Zc) (V 4 Zc))]] =
B1D1 [ 2+ 2VbdZc + [(VM /c)( VbdZc + (V3Zc)( V4Zc))]] (9)B 1 D 1 [2+ 2V bd Zc + [(VM / c) (V bd Zc + (V 3 Zc) (V 4 Zc))]] (9)
ПосколькуInsofar as
[(VM /c)( VbdZc + (V3ZcX V4Zc))] < 7,3 *10 "10 получим из (9)[(VM / c) (V bd Zc + (V 3 ZcX V 4 Zc))] <7.3 * 10 "10 we get from (9)
B1D2+ D2B2 s B1D1 [ 2 +VbdZc + VbdZc] = 2B1D1 [1+ VbdZc] (10)B 1 D 2 + D 2 B 2 s B 1 D 1 [2 + V bd Zc + V bd Zc] = 2B 1 D 1 [1+ V bd Zc] (10)
Окончательно получим из (7) и (10)We finally obtain from (7) and (10)
B1D2+ D2B2 = 2B1D1 [1+ VbdZc] = c(t2 - t,)Z(l+VabZc) и тогдаB 1 D 2 + D 2 B 2 = 2B 1 D 1 [1+ V bd Zc] = c (t 2 - t,) Z (l + V ab Zc) and then
B1D1 = c(t2 - t,)Z2[(l+VabZc)(l+ VbdZc)] = c(t2 - t,У2[l+Vab/c + VbdZc+ (VabZc)(VbdZc)] (11)B 1 D 1 = c (t 2 - t,) Z2 [(l + V ab Zc) (l + V bd Zc)] = c (t 2 - t, Y2 [l + V ab / c + V bd Zc + ( V ab Zc) (V bd Zc)] (11)
1313
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Или с учетом того, что (Vab/c) (Vbd/c) < 7,3 * 10 "' ° (12)SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Or considering that (V ab / c) (V bd / c) <7.3 * 10 " '° (12)
BiD1 S [c(t2 - tθ/(l +Vab/c +Vbd/c)] /2 (13)BiD 1 S [c (t 2 - tθ / (l + V ab / c + V bd / c)] / 2 (13)
Выразим скорости Vab и Vbd через доплеровские сдвиги частот несущих сигналов fi и f2 для соответственно конечных радиосигналов 11 и 14, относительно частоты несущей fо первичного радиосигнала 10.
Figure imgf000015_0001
и тогда с учетом (12)
We express the speeds V ab and V bd through the Doppler frequency shifts of the carrier signals fi and f 2 for the final radio signals 11 and 14, respectively, relative to the carrier frequency fo of the primary radio signal 10.
Figure imgf000015_0001
and then, taking into account (12)
Vab/c +Vbd/c ≤ (fo-f2)/2fo V ab / c + V bd / c ≤ (f o -f 2 ) / 2f o
После преобразований получаем из (13)After the transformations, we obtain from (13)
B1D1 = [c(t2 - t1)/(l+(fo-f2)/2fo)] /2 (14)B 1 D 1 = [c (t 2 - t 1 ) / (l + (f o -f 2 ) / 2fo)] / 2 (14)
С учетом того, что первичный сигнал 10, излученный с станции 1, при приеме и ретрансляции на космическом аппарате 6 когерентно ретранслируется с коэффициентом преобразования m, а конечный сигнал при приеме и ретрансляции на дополнительной станции 2 когерентно ретранслируется с коэффициентом преобразования 1/m , окончательно выразим соотношение (13) следующим образом:Given that the primary signal 10 emitted from station 1, when receiving and relaying on the spacecraft 6, is coherently relayed with a transform coefficient m, and the final signal when receiving and relaying on additional station 2 is coherently relay with a transform coefficient 1 / m, finally we express relation (13) as follows:
B1D1 = [c(t2 - t,)/(l+(f0-f2)/2fo)] /2 = (ClI)(X2 - tO/(l+N), где (15)B 1 D 1 = [c (t 2 - t,) / (l + (f 0 -f 2 ) / 2fo)] / 2 = (ClI) (X 2 - tO / (l + N), where (15)
N=(mfo-f2)/(2mfo) (16)N = (mfo-f 2 ) / (2mf o ) (16)
Таким образом, по измеренным значениям параметров радиосигналов можно определить синхронные расстояния AB1 и B1Di , соответствующие нахождениям космического аппарата б в точке 8 (B1) и дополнительной станции 2 в точке 16 (Di) в момент времени T = (ti+to)/2. Thus, from the measured values of the parameters of the radio signals, it is possible to determine the synchronous distances AB 1 and B 1 Di corresponding to the location of the spacecraft b at point 8 (B 1 ) and additional station 2 at point 16 (Di) at time T = (ti + t o ) / 2 .
Далее, при прохождении космического аппарата 6 в зоне радиовидимости станции 1 и дополнительной станции 2, после определения нескольких или ряда синхронных расстояний ABi и BiDi для разных моментов времени T, определяют траекторию перемещения 5 космического аппарата 6 относительно станций 1 и 2 и уточняют значения компонент скоростей Vab, Vbd и расстояний ABi и B]D] . При необходимости, зная траекторию движения дополнительной станции 2 , определяют компоненты скоростей Vз и V4. и окончательно уточняют значения расстояний ABi и BiDi..Further, when passing the spacecraft 6 in the radio visibility zone of station 1 and additional station 2, after determining several or a number of synchronous distances ABi and BiDi for different times T, the trajectory of movement 5 of the spacecraft 6 relative to stations 1 and 2 is determined and the values of velocity components are specified V ab , V bd and distances ABi and B] D]. If necessary, knowing the trajectory of the additional station 2, determine the components of the speeds Vz and V 4 . and finally specify the values of the distances ABi and BiDi ..
В случае, когда необходимо определить местонахождение космического аппарата 6, известная геодезическая система по фиг.2, реализующая способ определения расстояний между космическим аппаратом и станциями, работает аналогично описанной геодезической системе по фиг.1. Отличие заключается в том, что одновременно с ретрансляцией первичного радиосигнала 10 с космического аппарата 6, находящегося в точке 8 (Bi) орбитыIn the case where it is necessary to determine the location of the spacecraft 6, the known geodetic system of FIG. 2, which implements a method for determining the distances between the spacecraft and stations, works similarly to the described geodetic system of FIG. 1. The difference lies in the fact that simultaneously with the relay of the primary radio signal 10 from the spacecraft 6 located at point 8 (Bi) of the orbit
14fourteen
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 5, в направлении на дополнительную станцию 2, ретранслируют первичный радиосигнал 20 в направлении на дополнительную станцию 18. Этот радиосигнал 20 принимают на станции 18 и преобразуют в конечный радиосигнал 23 ретрансляцией в направлении на космический аппарат 6. На космическом аппарате 6, находящемся в точке 19 (B3) орбиты 5 принимают конечной радиосигнал 23 и ретранслируют в направлении на основную станцию 1 конечным радиосигналом 24. Далее на основной станции 1 принимают конечный радиосигнал 24, измеряют момент t3 приема этого радиосигнала и затем измеряют интервал (t3-ti) времени, определяемый моментом tls измеренным ранее, и моментом t3.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 5, in the direction of the additional station 2, the primary radio signal 20 is relayed in the direction of the additional station 18. This radio signal 20 is received at the station 18 and converted into the final radio signal 23 by relaying to the spacecraft 6. On the spacecraft 6, located at point 19 (B 3 ) the orbits 5 receive the final radio signal 23 and relay in the direction to the base station 1 with the final radio signal 24. Next, at the main station 1, the final radio signal 24 is received, the moment t 3 of receiving this radio signal is measured, and then They measure the time interval (t 3 -ti), determined by the moment t ls measured earlier, and the moment t 3 .
Кроме того, измеряют доплеровский сдвиг Nj частоты f3 несущей конечного радиосигнала 24 относительно частоты fо несущей первичного радиосигнала 10, излученного с основной станции 1.In addition, the Doppler shift Nj of the frequency f 3 of the carrier of the final radio signal 24 is measured relative to the frequency f of the carrier of the primary radio signal 10 emitted from the base station 1.
По измеренному интервалу (tз - tj) времени и доплеровскому сдвигу Ni частоты f3 конечного радиосигнала 24 определяют расстояние I3 между космическим аппаратом 6, находящемся в точке 8 (Bi) орбиты 5, и дополнительной станцией 18 - точка 25 (Ei), из следующего соотношения: lз=(c/2)(t3-ti)/(l+Ni), где (17)From the measured time interval (tz - tj) and the Doppler shift Ni of frequency f 3 of the final radio signal 24, the distance I 3 between the spacecraft 6, located at point 8 (Bi) of orbit 5, and the additional station 18, point 25 (Ei), is determined from of the following relation: lз = (c / 2) (t 3 -ti) / (l + Ni), where (17)
Ni=(mfo-fз)/(2mfo) (18)Ni = (mfo-fz) / (2mf o ) (18)
По найденному расстоянию I3 и ранее определенным расстоянием Ii и I2 между космическим аппаратом 6, находящемся в точке 8 (Bj) орбиты 5, и соответственно основной 1 и дополнительной 2 станциями, а также известным местонахождениям станции 1 -точка А, станции 2 - точка 16 (Di) и станции 18 - точка 25 (Ei), известным образом (В.Н.Баранов, Е.Г.Бойко, И.И.Краснорылов и другие "Космическая геодезия ", 1986, Недра, Москва, с. 217) определяют местонахождение космического аппарата 6, находящегося в точке 8 (Bi) орбиты 5 в момент T приема первичного радиосигнала 10 на космическом аппарате 6, определяемому из соотношения:According to the found distance I 3 and the previously determined distance Ii and I 2 between the spacecraft 6, located at point 8 (Bj) of orbit 5, and respectively the main 1 and additional 2 stations, as well as the known locations of station 1-point A, station 2 - point 16 (Di) and station 18 - point 25 (Ei), in a known manner (V.N. Baranov, E.G. Boyko, I.I.Krasnorylov and other "Space Geodesy", 1986, Nedra, Moscow, p. 217) determine the location of the spacecraft 6 located at point 8 (Bi) of the orbit 5 at the time T of receiving the primary radio signal 10 on the space Arata 6 defined by the relation:
T = (t,+to)/2T = (t, + t o ) / 2
В случае, когда стоит задача прогнозирования землетрясений, необходимо быстро определять местоположение станции, в данном случае наземной, находящейся в районе повышенной сейсмичности, то есть определять "подвижки" земной коры в месте расположения этой станции. При этом известная геодезическая система по фиг.3.4, реализующая способ определения расстояний между космическим аппаратом и станциями, работает аналогично описанной геодезической системе по фиr.2. Отличие заключается в том, что первичный радиосигнал 10, принятый на космическом аппарате 6, находящемся в точке 8 (Bi) орбиты 5, одновременно преобразуют ретрансляцией вIn the case where the task of earthquake prediction is, it is necessary to quickly determine the location of the station, in this case the ground, located in the area of increased seismicity, that is, to determine the "movements" of the earth's crust at the location of this station. At the same time, the well-known geodetic system of FIG. 3.4, which implements a method for determining the distances between the spacecraft and stations, works similarly to the described geodetic system according to ph. 2. The difference is that the primary radio signal 10 received on the spacecraft 6, located at point 8 (Bi) of orbit 5, is simultaneously converted by relay to
15fifteen
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) первичный радиосигналы 12, 13 в направлении на дополнительные станции 2, 18 и в первичный радиосигнал 28 в направлении на вспомогательную станцию 26.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the primary radio signals 12, 13 in the direction of the additional stations 2, 18 and in the primary radio signal 28 in the direction of the auxiliary station 26.
Радиосигнал 28 принимают на станции 26 и преобразуют в конечный радиосигнал 29 ретрансляцией в направлении на космический аппарат 6.The radio signal 28 is received at station 26 and converted into the final radio signal 29 by relaying towards the spacecraft 6.
На космическом аппарате б, находящемся в точке 27 орбиты 5, принимают конечный радиосигнал 29 и ретранслируют в направлении на основную станцию 1 конечным радиосигналом 30.On the spacecraft b, located at point 27 of orbit 5, the final radio signal 29 is received and relayed towards the main station 1 with the final radio signal 30.
Далее на основной станции 1 принимают конечный радиосигнал 30, измеряют момент U приема этого радиосигнала и затем измеряют интервал (t4-t0 времени, определяемый моментом t\ , измеренным ранее, и моментом t4.Next, at the main station 1, the final radio signal 30 is received, the time U of receiving this radio signal is measured, and then the interval (t 4 -t0 of the time determined by the time t \ measured earlier and time t 4 is measured.
Кроме того, измеряют доплеровский сдвиг N2 частоты f4 несущей конечного радиосигнала 30 относительно частоты fо несущей первичного радиосигнала 10, излученного с основной станции 1.In addition, the Doppler shift N 2 of the frequency f 4 of the carrier of the final radio signal 30 is measured relative to the frequency f of the carrier of the primary radio signal 10 emitted from the base station 1.
По измеренному интервалу (Vti) времени и доплеровскому сдвигу N3 частоты f4 конечного радиосигнала 30 определяют расстояние I4 между космическим аппаратом 6, находящемся в точке 8 (Bi) орбиты 5, и вспомогательной станцией 26 из следующего соотношения:
Figure imgf000017_0001
где N2= (mfo-f4)/2mfo (20)
From the measured time interval (Vti) and the Doppler shift N 3 of the frequency f 4 of the final radio signal 30, the distance I 4 between the spacecraft 6 located at point 8 (Bi) of the orbit 5 and the auxiliary station 26 is determined from the following relation:
Figure imgf000017_0001
where N 2 = (mfo-f 4 ) / 2mf o (20)
Далее аналогично вышеописанному определяют местоположения космического аппарата 6 в точках 31 (фиг.4) и 32 орбиты 5. Для этих точек 31 и 32 определяют соответственно расстояние Ь, и I6 между космическим аппаратом 6 и вспомогательной станцией 6.Next, similarly to the above, the locations of the spacecraft 6 are determined at points 31 (FIG. 4) and 32 of the orbit 5. For these points 31 and 32, the distance b and I 6 between the spacecraft 6 and the auxiliary station 6 are determined respectively.
Теперь, зная местоположения точек 8, 31, 32 орбиты 5 и, соответственно, расстояния I4, 15, и I6 между этими точками 8, 31, 32 и вспомогательной станцией 26 определяют широко известным образом местонахождение вспомогательной станции 26.Now, knowing the locations of points 8, 31, 32 of orbit 5 and, accordingly, the distances I 4 , 1 5 , and I 6 between these points 8, 31, 32 and auxiliary station 26, the location of auxiliary station 26 is determined in a well-known manner.
При реализации способа (в т.ч. при формировании, передаче, преобразовании, приеме и обработке радиосигналов, коррекции атмосферной и других составляющих измерений) могут быть использованы известные аппаратурные и программные решения, применяемые в системах глобального позиционирования GPS, ГЛОНАСС, Gаlilео, WAAS и др. (см., например: http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/gps/gps_ftoc.html, http://euiOpa.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/documents/technical_en.htm).When implementing the method (including the generation, transmission, conversion, reception and processing of radio signals, correction of atmospheric and other components of measurements), known hardware and software solutions used in global positioning systems GPS, GLONASS, Galileo, WAAS and etc. (see, for example: http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/gps/gps_ftoc.html, http://euiOpa.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/documents/ technical_en.htm).
16 ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) При определении расстояний кроме доплеровского сдвига частоты N можно использовать и другие соотношения, содержащие информацию о доплеровском сдвиге частот излученных и принятых радиосигналов, например доплеровский счет за определенный интервал времени, отношение мгновенных значений частот, интегральный доплеровский счет и т.д., преобразовав, соответственно, уравнения (14) - (20).16 SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) In determining distances, in addition to the Doppler frequency shift N, one can use other relationships containing information on the Doppler frequency shift of radiated and received radio signals, for example, Doppler counting for a certain time interval, the ratio of instantaneous frequency values, integral Doppler counting, etc. , equations (14) - (20).
Эффективность изобретенияThe effectiveness of the invention
Настоящее изобретение позволяет проводить синхронные измерения расстояний между космическим аппаратом и станциями, количество которых не ограничено, чем может быть достигнута реализация "геометрического" метода определения местоположения космического аппарата на орбите, а также построения геофизической сети станций в реальном масштабе времени. При этом обеспечивается повышенная точность и оперативность построения геофизической сети, так как для ее построения не требуется предварительного точного знания орбит космических аппаратов, поскольку определение этих орбит происходит сразу после получения данных измерений.The present invention allows for synchronous measurements of distances between the spacecraft and stations, the number of which is unlimited, which can be achieved by implementing the "geometric" method for determining the location of the spacecraft in orbit, as well as building a geophysical network of stations in real time. This ensures increased accuracy and efficiency of the construction of the geophysical network, since it does not require preliminary accurate knowledge of the orbits of spacecraft to build it, since the determination of these orbits occurs immediately after receiving the measurement data.
В качестве «oпopныx» станций, по измерениям на которых определяют орбиту космического аппарата, могут быть использованы станции, установленные в сейсмически неактивных районах, а «пoдвижки» станций, установленных в сейсмоопасных районах, определяют с учетом полученных данных об орбите космического аппарата и расстояниях между космическим аппаратом и этими станциями.As “reference” stations, the measurements of which determine the orbit of the spacecraft, stations used in seismically inactive areas can be used, and “moves” of stations installed in seismically dangerous areas can be determined taking into account the data obtained on the orbit of the spacecraft and the distances between spacecraft and these stations.
Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает излучение, прием и обработку всех радиосигналов на одной станции, что дает возможность определять местоположение космического аппарата в каждый текущий момент времени, а также определять на этой станции расстояние между космическим аппаратом и другими станциями без необходимости сбора и передачи дополнительных данных.In addition, the present invention provides radiation, reception and processing of all radio signals at one station, which makes it possible to determine the location of the spacecraft at each current point in time, and also to determine the distance between the spacecraft and other stations at this station without the need for additional data collection and transmission .
Также настоящее изобретение позволяет использовать в реализующей патентуемый способ геофизической системе достаточно простые радиотехнические устройства - ретрансляторы, что повышает надежность и мобильность этой геофизической системы, а также позволяет автоматизировать режим ее работы, что даст возможность устанавливать автономные станции в сейсмоопасных труднодоступных районах для определения «пoдвижeк» этих станций. Известно, что перед землятресением наблюдается деформация земной коры, связанная с движением литосферных плит, и проявляющаяся в смещениях точек поверхности Земли, (см, например: Певнев А.К. «Пyти к практическому прогнозу землетрясений)) // Изв. секции наук о Земле PAEH. 2001, вып. 6, с. 83-92)Also, the present invention allows the use of rather simple radio engineering devices — repeaters, that implements the patented method of the geophysical system, which increases the reliability and mobility of this geophysical system, and also allows to automate its operation mode, which will make it possible to install autonomous stations in seismically dangerous inaccessible areas for determining “movement” these stations. It is known that before earthquake deformation of the earth's crust is observed, associated with the movement of lithospheric plates, and manifested in the displacements of points on the surface of the Earth (see, for example: Pevnev AK “Go to the practical forecast of earthquakes)) // Izv. PAEH Earth Sciences Section. 2001, no. 6, p. 83-92)
1717
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) U2008/000ШSUBSTITUTE SHEET (RULE 26) U2008 / 000Sh
В качестве космических аппаратов возможно использовать искусственные спутники Земли (ИСЗ) с наиболее оптимальными (с точки зрения геометрии расположения станций - ИСЗ) параметрами орбит. При этом не требуется знания точных параметров орбит этих ИСЗ, так как определение этих параметров может быть произведено непосредственно в процессе измерений. Возможна установка ретрансляторов на многочисленных ИСЗ, предназначенных для мониторинга состояния атмосферы Земли и прогноза погоды, для реализации предлагаемого способа.As spacecraft it is possible to use artificial Earth satellites (AES) with the most optimal (in terms of station location geometry - AES) orbit parameters. In this case, knowledge of the exact parameters of the orbits of these satellites is not required, since the determination of these parameters can be made directly during the measurement process. It is possible to install repeaters on numerous satellites intended for monitoring the state of the Earth’s atmosphere and weather forecast for the implementation of the proposed method.
Кроме того, настоящее изобретение может быть использовано совместно с космическими системами позиционирования для взаимной навигационной привязки космических аппаратов, используемых в системе глобального позиционирования объектов ( GPS, Gаllilео, ГЛОНАСС и др.), с целью уточнения орбит космических аппаратов, входящих в систему, их взаимного положения и повышения, тем самым, точности позиционирования определяемых объектов (см. например: http://www.glonass-center.ш/; http://www.igeb.gov/ ; http://www.gallileolonass-center.ru/)In addition, the present invention can be used in conjunction with space positioning systems for the mutual navigation navigation of spacecraft used in the global positioning system of objects (GPS, Gallileo, GLONASS, etc.), with the aim of clarifying the orbits of the spacecraft included in the system, their mutual position and increase, thereby, the accuracy of positioning of the defined objects (see for example: http: //www.glonass-center.ш/; http://www.igeb.gov/; http: //www.gallileolonass-center. ru /)
При этом на ИСЗ навигационных систем могут быть как дополнительно установлены указанные выше ретрансляторы, так и рассмотрен вариант программного перепрограммирования штатных радиосистем этих ИСЗ для реализации предлагаемого способа.At the same time, on the satellite of navigation systems, the above-mentioned repeaters can be additionally installed, and the option of software reprogramming of the standard radio systems of these satellite to implement the proposed method can be considered.
Кроме того, предлагаемый способ может быть использован для взаимной синхронизации и привязки различных навигационных систем (GPS, Gаllilео, ГЛОНАСС и др.) друг к другу с целью создания глобальной системы позиционирования и повышения тем самым точности определения координат объектов с помощью этой системы.In addition, the proposed method can be used for mutual synchronization and binding of various navigation systems (GPS, GPS, GLONASS, etc.) to each other with the aim of creating a global positioning system and thereby increasing the accuracy of determining the coordinates of objects using this system.
Создание объединенной сети автономных станций в сейсмоопасных районах может позволить вести текущий мониторинг смещения локальных точек поверхности Земли с привязкой к единой системе координат и выявлением локальной динамики и общих закономерностей, рассматривая Землю в целом как физическое тело, подвергающееся различного вида нагрузкам различной природы.The creation of a unified network of autonomous stations in earthquake-prone areas can allow ongoing monitoring of the displacement of local points on the Earth's surface with reference to a single coordinate system and the identification of local dynamics and general patterns, considering the Earth as a whole as a physical body subjected to various types of loads of different nature.
Также возможно использовать предлагаемый способ для изучения движений земной коры, например в местах пролегания трубопроводов, при проектировании и эксплуатации мостов, морских платформ и т.д. (см., например: «Hayчный проект - гeoмexaникa», «Coвpeмeннaя геодинамика и безопасность объектов в подземном пространстве)), .Д.Сашурин, Институт Горного Дела УралРАН, Г. Екатеринбург, 2000г., http://igd.uran.ш/).It is also possible to use the proposed method for studying the movements of the earth's crust, for example, in places where pipelines lie, when designing and operating bridges, offshore platforms, etc. (see, for example: “Haychny project - geo-mathematics”, “Modern geodynamics and safety of objects in the underground space)), D. Sashurin, Institute of Mining, UralRAN, Yekaterinburg, 2000, http: //igd.uran. w /).
Перечень позиций и буквенных обозначений, используемых в описании изобретения; 1 - основная станция;The list of positions and letters used in the description of the invention; 1 - main station;
18eighteen
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 2 - дополнительная станция;SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 2 - additional station;
3 - антенна станции 1 ;3 - antenna station 1;
4 - антенна станции 2;4 - antenna station 2;
5 - орбита космического аппарата;5 - the orbit of the spacecraft;
6 - космический аппарат;6 - spacecraft;
7 - антенна космического аппарата;7 - the antenna of the spacecraft;
8 - точка (B]) орбиты 5 космического аппарата;8 - point (B]) of the orbit 5 of the spacecraft;
9 - точка (B2) орбиты 5 космического аппарата;9 - point (B 2 ) of the orbit 5 of the spacecraft;
10 - первичный радиосигнал; 11- первичный радиосигнал;10 - primary radio signal; 11- primary radio signal;
12 - первичный радиосигнал12 - primary radio signal
13 - конечный радиосигнал;13 - the final radio signal;
14 - конечный радиосигнал;14 - the final radio signal;
15 - траектория движения дополнительной станции;15 - the trajectory of the additional station;
16 - точка (Di) траектории дополнительной станции 2;16 - point (Di) of the trajectory of the additional station 2;
17 - точка (D2) траектории дополнительной станции 2;17 - point (D 2 ) of the trajectory of additional station 2;
18 - вспомогательная станция;18 - auxiliary station;
19 - точка (B3) орбиты космического аппарата 6; 20 - первичный радиосигнал;19 - point (B 3 ) of the orbit of the spacecraft 6; 20 - primary radio signal;
21 - точка (E2) траектории вспомогательной станции 18;21 - point (E 2 ) of the trajectory of the auxiliary station 18;
22 - траектория движения вспомогательной станции 18;22 - the trajectory of the auxiliary station 18;
23 - конечный радиосигнал;23 - the final radio signal;
24 - конечный радиосигнал;24 - the final radio signal;
25 - точка (Ei) траектории вспомогательной станции 18;25 - point (Ei) of the trajectory of the auxiliary station 18;
26 - вспомогательная станция;26 - auxiliary station;
27 - точка (B4) орбиты 5 космического аппарата;27 - point (B 4 ) of the orbit 5 of the spacecraft;
28 - первичный радиосигнал;28 - primary radio signal;
29 - конечный радиосигнал;29 - the final radio signal;
30 - конечный радиосигнал;30 - the final radio signal;
31 - точка (Bs) орбиты 5 космического аппарата;31 - point (Bs) of the orbit 5 of the spacecraft;
32 - точка (B6) орбиты 5 космического аппарата;32 - point (B 6 ) of the orbit 5 of the spacecraft;
Ii - расстояние между космическим аппаратом 6 и основной станцией 1 ; tо - момент излучения первичного радиосигнала 10 с основной станции 1; ti - момент приема конечного радиосигнала 11 на основной станции 1 ;Ii is the distance between the spacecraft 6 and the main station 1; to - the moment of radiation of the primary radio signal 10 from the main station 1; ti is the moment of reception of the final radio signal 11 at the main station 1;
1919
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 12 - расстояние между космическим аппаратом 6 в момент его местонахождения в точке 8 (B]) орбиты 5 и дополнительной станцией 2; t2 - момент приема конечного радиосигнала 14 на основной станции 1;SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 1 2 - the distance between the spacecraft 6 at the time of its location at point 8 (B]) of orbit 5 and additional station 2; t 2 - the moment of reception of the final radio signal 14 at the main station 1;
N - доплеровский сдвиг частоты f2 несущей конечного радиосигнала 14, принятого на основной станции 1, относительно частоты f0 несущей первичного радиосигнала 10, излученного с основной станции 1 ;N is the Doppler frequency shift f 2 of the carrier of the final radio signal 14 received at the base station 1, relative to the frequency f 0 of the carrier of the primary radio signal 10 emitted from the base station 1;
Ni - доплеровский сдвиг частоты f3 несущей конечного радиосигнала 24, принятого на основной станции 1, относительно частоты fо несущей первичного радиосигнала 10, излученного с основной станции 1 ;Ni is the Doppler frequency shift f 3 of the carrier of the final radio signal 24 received at the base station 1, relative to the frequency f of the carrier of the primary radio signal 10 emitted from the base station 1;
N2 - доплеровский сдвиг частоты f4 несущей конечного радиосигнала 30, принятого на основной станции 1, относительно частоты fо несущей первичного радиосигнала 10, излученного с основной станции 1 ;N 2 - Doppler frequency shift f 4 of the carrier of the final radio signal 30 received at the main station 1, relative to the frequency f of the carrier of the primary radio signal 10 emitted from the main station 1;
13 - расстояние между космическим аппаратом 6 в момент его местонахождения в точке 8 (Bi) орбиты 5 и дополнительной станцией 18; t3 - момент приема конечного радиосигнала 24 на основной станции 1 ; fо - частота несущей первичного радиосигнала 10, излученного с основной станции 1; fi - частота несущей конечного радиосигнала 11, принятого на основной станции 1; f2 - частота несущей конечного радиосигнала 14, принятого на основной станции 1; fз - частота несущей конечного радиосигнала 24, принятого на основной станции 1 ; f4 - частота несущей конечного радиосигнала 30, принятого на основной станции 1 ; m - коэффициент преобразования частоты несущей радиосигнала при его когерентной ретрансляции на космическом аппарате 6;1 3 - the distance between the spacecraft 6 at the time of its location at point 8 (Bi) of orbit 5 and additional station 18; t 3 - the moment of reception of the final radio signal 24 at the main station 1; fо - carrier frequency of the primary radio signal 10 emitted from the base station 1; fi is the carrier frequency of the final radio signal 11 received at the base station 1; f 2 - carrier frequency of the final radio signal 14 received at the base station 1; fz - carrier frequency of the final radio signal 24 received at the base station 1; f 4 - carrier frequency of the final radio signal 30 received at the base station 1; m is the frequency conversion coefficient of the carrier of the radio signal during its coherent relay on the spacecraft 6;
1/m - коэффициент преобразования частоты несущей радиосигнала при его когерентной ретрансляции на станциях 2, 18, 26;1 / m is the frequency conversion coefficient of the carrier of the radio signal during its coherent relaying at stations 2, 18, 26;
U - момент приема конечного радиосигнала 30 на основной станции 1 ;U is the moment of reception of the final radio signal 30 at the main station 1;
14 - расстояние между космическим аппаратом 6 в момент его местонахождения в точке 8 (B]) орбиты 5 и вспомогательной станцией 26;1 4 - the distance between the spacecraft 6 at the time of its location at point 8 (B]) of orbit 5 and the auxiliary station 26;
Is - расстояние между космическим аппаратом 6 в момент его местонахождения в точке 31 (B5) орбиты 5 и вспомогательной станцией 26;Is is the distance between the spacecraft 6 at the time of its location at point 31 (B5) of orbit 5 and auxiliary station 26;
I6 - расстояние между космическим аппаратом 6 в момент его местонахождения в точке 32 (B6) орбиты 5 и вспомогательной станцией 26.I 6 - the distance between the spacecraft 6 at the time of its location at point 32 (B 6 ) of orbit 5 and the auxiliary station 26.
20twenty
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Способ определения расстояний между космическим аппаратом и станциями путем излучения первичного радиосигнала с основной станции в направлении на космический аппарат, приема первичного радиосигнала на космическом аппарате, ретрансляции первичного радиосигнала с космического аппарата в направлении на основную станцию, приема первичного радиосигнала на основной станции, осуществления радиосвязи конечным радиосигналом космического аппарата с по меньшей мере одной дополнительной станции, измерения моментов излучения и приема соответственно первичных радиосигналов на основной станции, измерения интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и основной станцией, измерения интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и дополнительной станцией, о т л и ч а ю щ и й с я т е м , что дополнительно ретранслируют конечный радиосигнал с космического аппарата в направлении на основную станцию и принимают его на основной станции, а радиосвязь конечным радиосигналом космического аппарата с по меньшей мере одной дополнительной станцией осуществляют ретрансляцией первичного радиосигнала с космического аппарата на дополнительную станцию, приемом первичного радиосигнала на дополнительной станции, преобразованием его в конечный радиосигнал путем ретрансляции в направлении на космический аппарат и приемом конечного радиосигнала на космическом аппарате, причем в качестве интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и основной станцией, измеряют интервал между моментом излучения и моментом приема первичного радиосигнала на основной станции, а о расстоянии (I]) между космическим аппаратом и основной станцией судят по соотношению:1. The method of determining the distances between the spacecraft and stations by emitting the primary radio signal from the main station in the direction to the spacecraft, receiving the primary radio signal in the spacecraft, relaying the primary radio signal from the spacecraft in the direction to the main station, receiving the primary radio signal in the main station, implementation radio communications with the final radio signal of the spacecraft from at least one additional station, measuring the moments of radiation and receiving primary radio signals at the main station, measuring the time interval by which the distance between the spacecraft and the main station is judged, measuring the time interval by which the distance between the spacecraft and the secondary station is judged, such as That is, they additionally relay the final radio signal from the spacecraft in the direction to the main station and receive it at the main station, and radio communication with the final radio signal of the spacecraft from at least one to The completing station carries out the relay of the primary radio signal from the spacecraft to the auxiliary station, receiving the primary radio signal at the auxiliary station, converting it to the final radio signal by relaying in the direction to the spacecraft, and receiving the final radio signal on the spacecraft, moreover, as a time interval for judging the distance between the spacecraft and the main station, measure the interval between the moment of radiation and the moment of reception of the primary signal to the primary station, and the distance (I]) between the spacecraft and the main station is judged by the relation:
I1= (c/2)(trtь), где с - скорость распространения радиоволн; ti - момент приема первичного радиосигнала на основной станции; tо - момент излучения первичного радиосигнала с основной станции, в качестве интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и дополнительной станцией, измеряют интервал между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной станции, при этом дополнительно измеряют доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции, а о расстоянии (I2) между космическим аппаратом и дополнительной станцией судят по соотношению: l2= (c/2)(t2- t0/(l+N), 21I 1 = (c / 2) (t r tь), where c is the propagation velocity of radio waves; ti is the moment of reception of the primary radio signal at the main station; tо - the moment of emission of the primary radio signal from the main station, as the time interval by which the distance between the spacecraft and the auxiliary station is judged, the interval between the time of reception of the primary radio signal and the moment of reception of the final radio signal at the main station is measured, while the Doppler frequency shift is additionally measured the carrier of the final radio signal received at the base station, relative to the frequency of the carrier of the primary radio signal emitted from the base station, and about the distance (I 2 ) between two spacecraft and an additional station are judged by the ratio: l 2 = (c / 2) (t 2 - t0 / (l + N), 21
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) где t2 - момент приема конечного радиосигнала на основной станции;SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) where t 2 - the moment of reception of the final radio signal at the main station;
N - доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции.N is the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the base station, relative to the carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station.
2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я т е м , что в случае множества дополнительных станций измерение интервала времени между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной станции, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и каждой из множества дополнительных станций, осуществляют для одного и того же первичного радиосигнала, излученного с основной станции.2. The method according to claim 1, with the clue that in the case of a plurality of additional stations, measuring the time interval between the moment of receiving the primary radio signal and the moment of receiving the final radio signal at the base station the distance between the spacecraft and each of the many additional stations is carried out for the same primary radio signal emitted from the main station.
3. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я т е м , что в случае определения расстояний между космическим аппаратом и станциями для по меньшей мере трех точек местонахождения космического аппарата на орбите одновременно с ретрансляцией первичного радиосигнала на дополнительные станции также ретранслируют его на по меньшей мере одну вспомогательную станцию, местонахождение которой подлежит определению, принимают первичный радиосигнал на этой вспомогательной станции, преобразуют его в конечный радиосигнал ретрансляцией в направлении на космический аппарат, принимают конечный радиосигнал на космическом аппарате и ретранслируют его в направлении на основную станцию, принимают конечный радиосигнал на основной станции и измеряют интервал времени и доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции, и по ним судят о расстоянии между космическим аппаратом в каждом из его местонахождений на соответствующих точках орбиты и вспомогательной станцией.3. The method according to claim 1, with the exception that in the case of determining the distances between the spacecraft and stations for at least three points of location of the spacecraft in orbit simultaneously with the relay of the primary radio signal additional stations also relay it to at least one auxiliary station, the location of which is to be determined, receive the primary radio signal at this auxiliary station, convert it to the final radio signal by relaying in the direction to space The apparatus, receive the final radio signal on the spacecraft and relay it towards the main station, receive the final radio signal on the main station and measure the time interval and the Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the main station, relative to the carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station, and they judge the distance between the spacecraft in each of its locations at the corresponding points of the orbit and the auxiliary station.
4. Способ по п.З, о т л и ч а ю щ и й с я т е м , что в качестве интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом в каждом из его местонахождений на орбите и указанной вспомогательной станцией, измеряют интервал между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной станции, а о расстоянии (I4) между космическим аппаратом и вспомогательной станцией судят по соотношению: l4= (c/2)(t4- ti)/(l+Nг), где t4 - момент приема конечного радиосигнала на основной станции;4. The method according to claim 3, with the exception that, as the time interval, according to which the distance between the spacecraft in each of its locations in orbit and the indicated auxiliary station is judged, measure the interval between the time of reception of the primary radio signal and the moment of reception of the final radio signal at the main station, and the distance (I 4 ) between the spacecraft and the auxiliary station is judged by the ratio: l4 = (c / 2) (t4-ti) / (l + Nг ), where t 4 is the moment of reception of the final radio signal at the main station;
2222
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) N2 - доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) N 2 - Doppler frequency shift of the carrier of the final radio signal received at the base station, relative to the carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station.
5. Способ по пп.l или 4, отличающийся тем, что указанные доплеровские сдвиги (N, N2) частот несущей конечных радиосигналов определяют из соотношений:5. The method according to claims 1 or 4, characterized in that said Doppler shifts (N, N 2 ) of the carrier frequencies of the final radio signals are determined from the relations:
N=(mfo-f2)/(2mfo), N2=(mfo-f4)/(2mfo),N = (mf o -f 2 ) / (2mfo), N 2 = (mfo-f 4 ) / (2mf o ),
где т - коэффициент преобразования частоты несущей радиосигнала при его когерентной ретрансляции на космическом аппарате; fо - частота несущей первичного радиосигнала, излученного с основной станции; f2j f4 - частоты несущей конечных радиосигналов, принятых на основной станции.where t is the coefficient of frequency conversion of the carrier of the radio signal during its coherent relay on the spacecraft; fо - carrier frequency of the primary radio signal emitted from the main station; f 2j f 4 - carrier frequencies of the final radio signals received at the base station.
2323
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/RU2008/000121 2008-03-03 2008-03-03 Method for determining a distance between a spacecraft and stations WO2008153438A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2008/000121 WO2008153438A1 (en) 2008-03-03 2008-03-03 Method for determining a distance between a spacecraft and stations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2008/000121 WO2008153438A1 (en) 2008-03-03 2008-03-03 Method for determining a distance between a spacecraft and stations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008153438A1 true WO2008153438A1 (en) 2008-12-18

Family

ID=40129918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2008/000121 WO2008153438A1 (en) 2008-03-03 2008-03-03 Method for determining a distance between a spacecraft and stations

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2008153438A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2115137C1 (en) * 1994-05-11 1998-07-10 Николай Егорович Армизонов Range-finding method of location and components of vector of velocity of objects by radio signals of spacecraft of satellite radio navigation systems
RU2133555C1 (en) * 1997-07-18 1999-07-20 Тузов Георгий Иванович Method and device for high- and low-speed communications through low- and medium-orbit satellites
RU2210788C2 (en) * 2001-10-23 2003-08-20 Армизонов Алексей Николаевич Method determining position coordinates, components of velocity vector of phase centers of satellite sources of navigation signals and of phase centers of antennas of navigation equipment of users of satellite radio navigation systems
US20060164297A1 (en) * 2002-12-19 2006-07-27 Manuel Hernandez-Pajares Method and system for real time navigation using satellite transmitted three-carrier radio signals and ionospheric corrections
RU2293442C1 (en) * 2005-09-19 2007-02-10 16 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации Mobile unit for mobile communications

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2115137C1 (en) * 1994-05-11 1998-07-10 Николай Егорович Армизонов Range-finding method of location and components of vector of velocity of objects by radio signals of spacecraft of satellite radio navigation systems
RU2133555C1 (en) * 1997-07-18 1999-07-20 Тузов Георгий Иванович Method and device for high- and low-speed communications through low- and medium-orbit satellites
RU2210788C2 (en) * 2001-10-23 2003-08-20 Армизонов Алексей Николаевич Method determining position coordinates, components of velocity vector of phase centers of satellite sources of navigation signals and of phase centers of antennas of navigation equipment of users of satellite radio navigation systems
US20060164297A1 (en) * 2002-12-19 2006-07-27 Manuel Hernandez-Pajares Method and system for real time navigation using satellite transmitted three-carrier radio signals and ionospheric corrections
RU2293442C1 (en) * 2005-09-19 2007-02-10 16 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации Mobile unit for mobile communications

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rizos et al. Experimental results of Locata: A high accuracy indoor positioning system
US6774837B2 (en) Ocean surface current mapping with bistatic HF radar
KR920010026B1 (en) Vehicle location system accuracy enhancement for airborne vehicles
CN102169173B (en) Method for analyzing ambiguity of inclined geo-synchronization orbit synthetic aperture radar
CN103746757A (en) Single-satellite interference source positioning method based on satellite-borne multi-wave-beam antenna
US11821997B2 (en) Techniques for determining geolocations
US10895637B1 (en) Systems and methods for mapping manmade objects buried in subterranean surfaces using an unmanned aerial vehicle integrated with radar sensor equipment
CN101344589A (en) Space vehicle inspection device based on GNSS reflection signal
Rizos et al. Open cut mine machinery automation: Going beyond GNSS with Locata
RU2323860C1 (en) Method of distinguishing of distances between spaceship and determination stations
CN108345015B (en) Radio high-precision frequency hopping positioning method with strong anti-interference capability
JPH0961509A (en) Method and apparatus for gps survey
CN102096067A (en) Passive radar direct wave interference suppression method based on compass as external radiation source
CN104678418A (en) Multi-satellite GNSS-R sea-surface target positioning ambiguity eliminating method
CN112904384A (en) Machine learning-based satellite-borne GNSS-R height element detection device and method
RU2613369C1 (en) Method of aircraft navigation using high-precision single-phase direction finder and address-respond packet digital radio link in decameter waves range
RU2401437C2 (en) Method of determining distance between spacecraft and stations
Tarig Positioning with wide-area GNSS networks: Concept and application
Colombo et al. Testing decimeter-level, kinematic, differential GPS over great distances at sea and on land
CN106342214B (en) A kind of ionosphere lateral scattering detection method
JP6440777B2 (en) Positioning terminal, mobile phone search system, mobile phone search method, program, and server
WO2008153438A1 (en) Method for determining a distance between a spacecraft and stations
CN114879197A (en) Method for calibrating satellite DDM (distributed data management) in real time
Roberts et al. A review of satellite positioning systems for civil engineering
Rizos et al. Mine machinery automation using Locata-augmented GNSS

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08753873

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08753873

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1