RU2755058C1 - Method for determining the location of a ground satellite communication station by a retransmitted signal - Google Patents

Abstract

FIELD: radio location.

SUBSTANCE: invention relates to radio equipment, namely to methods for determining the location (DL) of radio emission sources, and can be used to determine the location of ground stations (GS) of satellite communication. To realise the technical result, at the preparatory stage, the frequency instabilities of each of the coherent channels of the multi-channel radio receiving apparatus are compensated, and the location of space vehicles (SV) is specified based on the results of measurements of the inclined ranges. During the measurement process, a retransmitted GS signal from at least three space vehicles is received by the ground station for determining location, the signal and interference situation is evaluated in a given frequency band ΔF_i in each SV, an examination is conducted for the possibility of forming a correlation convolution (CC) of the GS signals received by the first and the jth SVs. In case of the absence or formation of a non-contrast maximum of the CC for at least one "mirror" SV, a GS signal received from the first SV is isolated. The main characteristics of the isolated GS signal is analysed. A copy of the analysed signal is formed based thereon with a phase accuracy. Re-examination is conducted for the possibility of forming a CC of the received signals, and amplification thereof is performed if necessary. The delays in the reception of signals Δτ_1,j are calculated in the conditions of compensation of the interference signals, and the coordinates of the GS are determined based thereon by the range-difference method.

EFFECT: technical result consists in increasing the interference protection of measuring the coordinates of the GS of satellite communication by means of isolating signals in the main channel from noise and conducting analysis thereof, forming a copy thereof with a phase accuracy with a high level and free from interference and noise.

2 cl, 4 dwg

Description

Способ относится к радиотехнике, а именно к способам определения местоположения источников радиоизлучения, и может быть использован для определения местоположения земных станций (ЗС) спутниковой связи (СС) посредством приема и обработки их сигналов, ретранслированных от космических аппаратов (КА), т.е. на земной станции определения местоположения (ЗCOM).The method relates to radio engineering, namely to methods for determining the location of radio emission sources, and can be used to determine the location of satellite communication earth stations (ES) by receiving and processing their signals relayed from spacecraft (SC), i.e. at a positioning earth station (ZCOM).

Известен способ определения местоположения ЗС СС по ретранслированному сигналу (см. Пат.РФ №2172495, МПК G01S 5/00 (2000.01), G01S 5/06 (2000.01). Опубл. 20.08.2001 г., бюл. №23).A known method for determining the location of the AP SS by a relayed signal (see Patent RF No. 2172495, IPC G01S 5/00 (2000.01), G01S 5/06 (2000.01). Publ. 20.08.2001, bull. No. 23).

В способе-аналоге принимают сигнал от ЗС на приемной земной станции (ПЗС), измеряют значения доплеровского сдвига несущей частоты сигнала для всей трассы «ЗС - спутник - ПЗС» в соответствующие моменты времени t_i с шагом Δt, обрабатывают их. На основе обработки вычисляют значения доплеровского сдвига несущей частоты сигнала для трассы «ЗС - спутник». Общее число Q измеренных значений доплеровского сдвига частоты сигнала для трассы «ЗС - спутник - ПЗС» и вычисленных значений доплеровского сдвига частоты сигнала для трассы «ЗС - спутник» выбирают из условия

, а значение Δt выбирают в пределах Δt=30 … 6000 с. Запоминают упомянутые Q значения и соответствующие им моменты времени t_i. Вычисляют размер максимальной пеленгационной базы (ПБ), причем ПБ являются различные пары точек орбиты спутника, запоминают его. Группируют попарно все возможные сочетания ПБ на интервале упомянутых Q значений с шагом n=ΔT/Δt, где ΔT - временной шаг формирования ПБ. Сравнивают размеры ПБ в сгруппированных парах с пороговым значением, выделяют пары ПБ, в которых обе ПБ не короче порогового значения. Измеряют угол между ПБ в выделенных парах ПБ, сравнивают измеренный угол с пороговым значением. Выбирают пары ПБ, в которых измеренный угол между ними не менее порогового значения, и для каждой из выбранных пар ПБ интегрируют на соответствующем каждой ПБ интервале времени запомненные значения доплеровского сдвига несущей частоты сигнала для трассы «ЗС - спутник». Определяют разностно-дальномерным способом (РДС) местоположение ЗС.А после определения местоположения запоминают координаты ЗС, усредняют запомненные координаты, а результат усреднения определяют как окончательное местоположение ЗС.In the analogous method, a signal is received from the ES at the receiving earth station (MES), the Doppler shift values of the signal carrier frequency are measured for the entire path "ES - satellite - MES" at the appropriate times t _i with a step of Δt, and they are processed. On the basis of the processing, the values of the Doppler shift of the signal carrier frequency for the "ЗС - satellite" path are calculated. The total number Q of measured values of the Doppler shift of the signal frequency for the path "ЗС - satellite - CCD" and the calculated values of the Doppler shift of the signal frequency for the path "ЗС - satellite" is selected from the condition

, and the value of Δt is selected within the range of Δt = 30 ... 6000 s. The mentioned Q values and the corresponding time points t _{i are stored} . Calculate the size of the maximum direction finding base (PB), and PB are different pairs of points of the satellite's orbit, remember it. All possible PB combinations are grouped in pairs on the interval of the mentioned Q values with a step n = ΔT / Δt, where ΔT is the time step of PB formation. The sizes of PB in grouped pairs are compared with the threshold value, pairs of PBs are distinguished in which both PBs are not shorter than the threshold value. The angle between the PB in the selected PB pairs is measured, the measured angle is compared with the threshold value. PB pairs are selected in which the measured angle between them is not less than the threshold value, and for each of the selected PB pairs, the stored values of the Doppler shift of the signal carrier frequency for the "ЗС - satellite" path are integrated at the time interval corresponding to each PB. The location of the ES is determined by the difference-ranging method (RDS), and after the location is determined, the coordinates of the ES are stored, the stored coordinates are averaged, and the averaging result is determined as the final location of the ES.

Недостатком способа-аналога является высокий уровень погрешности при определении координат. Это обусловлено тем, что аналог предполагает реализацию процедур измерения угла между ПБ в выделенных парах ПБ. На практике сложно обеспечить приемлемую точность данных измерений. Способ-аналог предполагает реализацию не менее 100 измерений значений доплеровского сдвига частоты сигнала. Кроме того, аналог обладает низкой помехозащищенностью, когда «зеркальный» КА получает сигналы на заданной для измерений частоте.The disadvantage of this method is a high level of error in determining the coordinates. This is due to the fact that the analogue assumes the implementation of procedures for measuring the angle between the PB in the selected pairs of PB. In practice, it is difficult to ensure an acceptable accuracy of the measurement data. The analog method involves the implementation of at least 100 measurements of the Doppler shift of the signal frequency. In addition, the analogue has low noise immunity when the "mirror" spacecraft receives signals at the frequency specified for measurements.

Известен способ определения местоположения земной станции спутниковой связи (см. Пат. РФ №2653866, МПК G01S 5/06 (2006.01), опубл. 16.05.2018, бюл. №14). Аналог предполагает одновременную регистрацию последовательности отсчетов уровней полезных сигналов ЗС y_s(n) и побочных излучений x(n), принимаемых на интервале наблюдения T_н ЗСМО, где n=1, 2, … ,N, N - номер отсчета с шагом Δt, s=1, 2, ..… , s - номер КА с известными координатами. На основе сравнения y_s(n) и x(n) формируют одномерные массивы: A_s с элементами A_s(k) - 1, если y_s,k < y_s,k-, A_s(k) = 1, если y_s,k > y_s,k+1, A_s(k) = 0, если y_s,k = y_s+1 и B с элементами В(k) = 1, если x_k < x_k+1, B(k) = -1, если x_k > x_k+1, B(k) = 0, если x_k = x_k+1, где k = 1, 2,…,N - 1. Для каждой пары массивов As и В суммируют полученные значения признаков и определяют количество совпадений элементов с одинаковыми индексами Ws. Местоположение источника побочных излучений (ИЛИ) определяют путем привязки к координатам ЗС СС, работающий через КА, подверженный воздействию побочных излучений.A known method for determining the location of a satellite earth station (see. RF Patent No. 2653866, IPC G01S 5/06 (2006.01), publ. 05/16/2018, bull. No. 14). The analogue assumes the simultaneous registration of a sequence of readings of the levels of useful signals of the ES y _s (n) and spurious emissions x (n), received at the observation interval T _{n of the} ZSMO, where n = 1, 2, ..., N, N is the number of the sample with a step of Δt, s = 1, 2, ..…, s - spacecraft number with known coordinates. Based on the comparison of y _s (n) and x (n), one-dimensional arrays are formed: A _s with elements A _s (k) - 1, if y _{s, k} <y _{s, k} -, A _s (k) = 1, if y _{s, k} > y _{s, k} +1, A _s (k) = 0 if y _{s, k} = y _{s + 1} and B with elements В (k) = 1 if x _k <x _{k + 1} , B (k) = -1, if x _k > x _{k + 1} , B (k) = 0, if x _k = x _{k + 1} , where k = 1, 2,…, N - 1. For each pair of arrays As and B summarize the obtained feature values and determine the number of matches of elements with the same indices Ws. The location of the source of spurious radiation (OR) is determined by binding to the coordinates of the ES of the SS operating through the spacecraft exposed to spurious radiation.

Аналог обеспечивает упрощение реализации с устранением ограничения функциональности на территории с высокой плотностью размещения ЗС при определении местоположения ИПИ.The analogue provides a simplified implementation with the elimination of the limitation of functionality in the territory with a high density of the location of the ES when determining the location of the IPI.

Способу-аналогу присущи недостатки, ограничивающие его применение. Реализация аналога предполагает наличие информации о точном местоположении легитимных ЗС СС, работающих через один КА. Низкая оперативность измерений обусловлена необходимостью выполнения Q измерений для получения одной координаты. Аналогу присуща низкая помехозащищенность в условиях воздействия помех различной природы.The analogue method has disadvantages that limit its use. The implementation of the analogue assumes the availability of information about the exact location of the legitimate SS SS operating through one spacecraft. Low efficiency of measurements is due to the need to perform Q measurements to obtain one coordinate. Analogue is characterized by low noise immunity in conditions of interference of various nature.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному является способ определения местоположения земной станции спутниковой связи по ретранслированному сигналу (см. Пат. РФ №2663193, МПК H04K 3/00 (2003.01), опубл. 02.08.2018, бюл. №22). В способе-прототипе используют земную станцию определения местоположения в составе трех антенн Ант 1, Ант 2 и Ант 3, многоканального когерентного радиоприемника (РПУ) и радиопередатчика (РПД), с помощью которого формируют и излучают тестовый радиосигнал (ТРС) во всей полосе рабочих частот КА, когерентно принимают на интервале времени AT с помощью РПУ и запоминают его ретранслированные копии не менее чем от трех космических аппаратов КА 1, КА 2 и КА 3 с известными координатами, находящимися в зоне электромагнитной доступности ЗСМО и ЗС. Сигналы КА через соответствующие им антенны Ант 1, Ант 2 и Ант 3 поступают на соответствующие входы многоканального когерентного РПУ. Компенсируют частотную нестабильность каждого из когерентных каналов многоканального РПУ. Вычисляют наклонную дальность от ЗСМО до КА 1, КА 2 и КА 3, на основе которой корректируют координаты космических аппаратов КА 1, КА 2 и КА 3. Осуществляют когерентный прием ретранслированных копий сигналов от заданной ЗС. Измеряют задержки в приеме сигналов ЗС Δτ_1,2 и Δτ_1,3 корреляционным методом с направлений на космические аппараты КА 1, КА 2 и КА 1, КА 3 соответственно. Запоминают полученные значения Δτ_1,2 и Δτ_1,3. Определяют местоположение ЗС разностно-дальномерным способом.The closest in technical essence to the claimed is a method for determining the location of a satellite communication earth station using a relayed signal (see RF Patent No. 2663193, IPC H04K 3/00 (2003.01), publ. 08/02/2018, bull. No. 22). In the prototype method, an earth station for positioning is used, consisting of three antennas Ant 1, Ant 2 and Ant 3, a multichannel coherent radio receiver (RPU) and a radio transmitter (RPD), with which a test radio signal (TPC) is generated and emitted in the entire operating frequency band SC, coherently receive on the time interval AT with the help of the RPU and store its retransmitted copies from at least three spacecraft KA 1, KA 2 and KA 3 with known coordinates located in the zone of electromagnetic availability of the ZSMO and ZS. The signals from the spacecraft through the corresponding antennas Ant 1, Ant 2, and Ant 3 are fed to the corresponding inputs of the multichannel coherent RPU. Compensate for the frequency instability of each of the coherent channels of the multichannel radio receiver. The slant range from the ZSMO to KA 1, KA 2 and KA 3 is calculated, on the basis of which the coordinates of the spacecraft KA 1, KA 2 and KA 3 are corrected. Coherent reception of relayed copies of signals from a given ES is carried out. The delays in the reception of signals from the ES Δτ _1,2 and Δτ _{1,3 are} measured by the correlation method from the directions to the spacecraft KA 1, KA 2 and KA 1, KA 3, respectively. The obtained values of Δτ _1.2 and Δτ _{1.3 are} stored. Determine the location of the ES using the differential-ranging method.

Прототип обеспечивает снижение погрешности измерения координат ЗС за счет исключения процедур измерения значений доплеровского сдвига частоты сигнала и связанных с ними процедур измерения угла между ПБ в выделенных парах пеленгаторных баз.The prototype provides a decrease in the measurement error of the ES coordinates by eliminating the procedures for measuring the values of the Doppler frequency shift of the signal and related procedures for measuring the angle between the PB in the selected pairs of direction finding bases.

Однако прототипу присущи недостатки, ограничивающие его применение. Основным из них является низкая помехозащищенность. Имеет место ситуация, когда сигнал ЗС приходит на «основной» КА по главному лепестку ДН в условиях низкого соотношения сигнал / шум. В качестве одной из причин могут являться преднамеренные помехи (см. Пат. РФ №2707878, H04K 3/00, G01S 5/00, опубл. 02.12.2019, бюл. 34). Другая причина обусловлена неоптимальным в силу разных причин размещениям ЗCOM относительно местоположения ЗС. Кроме того, появление в заданной части спектра «зеркального» КА легитимного сигнала резко ухудшает сигнально-помеховую обстановку. Сигнал ЗС на КА приходит по боковому лепестку диаграммы направленности (ДН) и значительно уступает по мощности легитимному сигналу КА. Поэтому прототип при их возникновении теряет работоспособность.However, the prototype has disadvantages that limit its use. The main one is low noise immunity. There is a situation when the ES signal arrives at the "main" spacecraft along the main lobe of the antenna pattern under conditions of a low signal-to-noise ratio. One of the reasons may be intentional interference (see RF Patent No. 2707878, H04K 3/00, G01S 5/00, publ. 02.12.2019, bul. 34). Another reason is due to suboptimal, due to various reasons, the placement of the ZCOM relative to the location of the ZS. In addition, the appearance of a legitimate signal in a given part of the spectrum of a "mirror" spacecraft sharply worsens the signal-interference environment. The signal from the ES to the spacecraft comes along the side lobe of the directional pattern (BP) and is significantly inferior in power to the legitimate signal from the spacecraft. Therefore, when they occur, the prototype loses its functionality.

Целью заявляемого технического решения является разработка способа определения местоположения земной станции спутниковой связи по ретранслированному сигналу посредством РДС, обеспечивающего повышение помехозащищенности измерения координат ЗС за счет выделения из шумов сигнала ЗС в основном КА, анализе, формирования его копии с точностью до фазы с большим уровнем и свободной от шумов и помех.The aim of the proposed technical solution is to develop a method for determining the location of a satellite communication earth station using a relayed signal by means of RDS, which provides an increase in the noise immunity of measuring the coordinates of the ES by separating the ES signal from the noise in the main spacecraft, analyzing, forming a copy of it with an accuracy of the phase with a high level and free from noise and interference.

Поставленная цель достигается тем, что используют земную станцию определения местоположения в составе трех антенн Ант 1, Ант 2 и Ант 3, многоканального когерентного радиоприемника и радиопередатчика, формируют и излучают РПД тестовый радиосигнал во всей полосе рабочих частот KAΔF, осуществляют когерентный прием РПУ на интервале времени ΔT и запоминают его ретранслированные копии не менее чем от трех космических аппаратов КА 1, КА 2 и КА 3 с известными координатами, находящимися в зоне электромагнитной доступности ЗСМО и ЗС, сигналы КА через соответствующие антенны Ант 1, Ант 2 и Ант 3 поступают на соответствующие входы многоканального когерентного РПУ и используют для компенсации частотной нестабильности каждого из когерентных каналов многоканального РПУ по результатам приема ТРС, вычисляют наклонную дальность от ЗCOM до КА 1, КА 2 и КА 3, корректируют на их основе координаты космических аппаратов КА 1, КА 2 и КА 3, осуществляют когерентный прием ретранслированных копий сигналов от заданной ЗС, измеряют задержки в приеме сигналов ЗС Δτ_1,2 и Δτ_1,3 корреляционным методом с направлений на космические аппараты КА 1, КА 2 и КА 1, КА 3 соответственно, запоминают полученные значения Δτ_1,2 и Δτ_1,3, определяют местоположения ЗС разностно-дальномерным способом. Перед каждым измерением координат ЗС формируют и излучают ТРС в заданной полосе частот ΔF_j. Устраняют частотную нестабильность каждого из когерентных каналов. Сравнивают измеренные и запомненные совокупности уровней

(ΔF_i) сигнала ЗС W_j(ΔF_i) и шумов W_jш(ΔF_i) каждого j-го КА, j = 2,3,

(ΔF_i) = W_j(ΔF_i)+W_j(ΔF_i), в полосе частот ΔF_i, с совокупностью уровней

(ΔF_i) сигнала ЗС W₁(ΔF_i) и шумов W_1ш(ΔF_i) в первом, основном КА. В случае превышения порогового уровня W_min, Mod(

(ΔF_i)) - Mod(

(ΔF_i) ≥ W_min, хотя бы для одного j-го КА выделяют сигнал ЗС S₁(ΔF_i) в первом КА из совокупности

(ΔF_i), где

(ΔF_i)=S₁(ΔF_i)+S_1ш(ΔF_i), S_1ш(ΔF_i) - распределенный в ΔF_i шумовой сигнал и возможные сосредоточенные излучения, формируют его копию с точностью до фазы

(ΔF_i) с большим уровнем,

(ΔF_i)>W₁(ΔF_i), и свободной от шумов S_1ш(ΔF_i), а измерение задержки Δτ_1,j выполняют корреляционным методом с использованием в качестве сигнала основного КА

(ΔF_i).This goal is achieved by using an earth station for positioning as part of three antennas Ant 1, Ant 2 and Ant 3, a multichannel coherent radio receiver and a radio transmitter, generate and emit a radio frequency receiver test signal in the entire KA∆F operating frequency band, carry out coherent radio receiver reception at a time interval ΔT and memorize its retransmitted copies of at least three spacecraft KA 1, KA 2 and KA 3 with known coordinates located in the electromagnetic availability zone of the ZSMO and ZS, the signals from the spacecraft through the corresponding antennas Ant 1, Ant 2 and Ant 3 arrive at the corresponding the inputs of the multichannel coherent radio control system and are used to compensate for the frequency instability of each of the coherent channels of the multichannel radio control system based on the results of receiving the TRS, calculate the slant range from ZCOM to spacecraft 1, spacecraft 2 and spacecraft 3, and based on them correct the coordinates of spacecraft spacecraft spacecraft spacecraft 1, spacecraft 2 and spacecraft 3, carry out coherent reception of retransmitted copies of signals from the rear data of the ES, the delays in the reception of the ES signals Δτ _1,2 and Δτ _1,3 are measured by the correlation method from the directions to the spacecraft KA 1, KA 2 and KA 1, KA 3, respectively, and the obtained values of Δτ _1.2 and Δτ _{1.3 are stored.} , determine the location of the ES by the differential-rangefinder method. Before each measurement of the coordinates of the SZ, the TPC is formed and emitted in a given frequency band ΔF _j . Eliminate the frequency instability of each of the coherent channels. Compare measured and memorized sets of levels

(ΔF _i ) of the _{ES signal W j} (ΔF _i ) and noise W jsh (ΔF _i ) of each j-th spacecraft, j = 2,3,

(ΔF _i ) = W _j (ΔF _i ) + W _j (ΔF _i ), in the frequency band ΔF _i , with a set of levels

(ΔF _i ) signal of the ZS W ₁ (ΔF _i ) and noise W _1sh (ΔF _i ) in the first, main spacecraft. If the threshold level W _min , Mod (

(ΔF _i )) - Mod (

(ΔF _i ) ≥ W _min , for at least one j-th spacecraft the signal of the ZS S ₁ (ΔF _i ) is isolated in the first spacecraft from the set

(ΔF _i ), where

(ΔF _i ) = S ₁ (ΔF _i ) + S _1sh (ΔF _i ), S _1sh (ΔF _i ) - the _{noise signal distributed in ΔF i} and possible concentrated radiation, form its copy accurate to phase

(ΔF _i ) with a high level,

(ΔF _i )> W ₁ (ΔF _i ), and free from noise S _1w (ΔF _i ), and the measurement of the delay Δτ _{1, j is} performed by the correlation method using the main spacecraft as a signal

(ΔF _i ).

При этом выделение сигнала ЗС в первом КА S₁(ΔF_i) осуществляют с помощью адаптивной фильтрации и последующим выполнением на первом этапе оценки его основных характеристик: рабочей полосы частот, значения несущей частоты, вида модуляции и манипуляции, скорости манипуляции, и на их основе демодуляции сигнала, с последующим восстановлением сигнала ЗС

(ΔF_i) на втором этапе с точностью до фазы и его усиление до значения, обеспечивающего определение координат ЗС.In this case, the selection of the ES signal in the first spacecraft S ₁ (ΔF _i ) is carried out using adaptive filtering and the subsequent execution at the first stage of the assessment of its main characteristics: the operating frequency band, the value of the carrier frequency, the type of modulation and manipulation, the speed of manipulation, and on their basis demodulation of the signal, followed by the restoration of the signal ZS

(ΔF _i ) at the second stage with an accuracy of phase and its amplification to a value that ensures the determination of the coordinates of the ES.

В случае использования сигналов с временным разделением каналов или псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, которые не подлежат восстановлению, выделение сигналов ЗС S1(AFi) не осуществляют.In the case of using signals with time division of channels or pseudo-random hopping of the operating frequency, which cannot be recovered, the separation of signals S1 S1 (AFi) is not performed.

Заявляемый способ поясняется чертежами:The claimed method is illustrated by drawings:

на фиг. 1 показаны условия, когда в зоне ЭМД ЗС и ЗСМО находятся три космических аппарата КА 1, КА 2 и КА 3, работающие в режиме ретрансляции сигналов. Здесь пунктирной линией показаны трассы прохождения ТРС, а сплошной линией - трассы прохождения сигнала ЗС, ретранслированного от КА 1, КА 2 и КА 3;in fig. 1 shows the conditions when three spacecraft KA 1, KA 2 and KA 3 are located in the EMD zone of the ZS and ZSMO, operating in the signal relay mode. Here, the dashed line shows the traces of the TPC, and the solid line shows the traces of the ES signal relayed from KA 1, KA 2 and KA 3;

на фиг. 2 приведен обобщенный алгоритм определения местоположения земной станции спутниковой связи по ретранслированному каналу;in fig. 2 shows a generalized algorithm for determining the location of a satellite earth station via a relayed channel;

на фиг. 3 приведен обобщенный алгоритм выделения сигнала ЗС в первом КА S₁(ΔF_i) из группового спектра

(ΔF_i);in fig. 3 shows a generalized algorithm for extracting the ES signal in the first spacecraft S ₁ (ΔF _i ) from the group spectrum

(ΔF _i );

на фиг. 4 показаны результаты моделирования зависимости нормированного коэффициента корреляции от ослабления сигнала ЗС по «зеркальному» каналу для различных значений отношения сигнал / шум в основном канале.in fig. 4 shows the results of modeling the dependence of the normalized correlation coefficient on the signal attenuation of the ZP along the "mirror" channel for different values of the signal-to-noise ratio in the main channel.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. Для устойчивого получения корреляционного пика сигналов основного и «зеркального» КА необходимо выполнение следующих условий: соотношение сигнал / шум в основном спутнике должно быть достаточно высоким, в то время как в «зеркальном» КА соотношение шум / сигнал должно быть нижеThe essence of the proposed method is as follows. For stable reception of the correlation peak of the signals of the main and "mirror" spacecraft, the following conditions must be met: the signal-to-noise ratio in the main satellite must be sufficiently high, while in the "mirror" spacecraft the noise-to-signal ratio must be lower

где W_min - по результатам экспериментов составляет ~50 дБ.where W _min - according to the results of experiments is ~ 50 dB.

Например, если сигнал под шумами в «зеркальном» КА находится на уровне - 50 дБ, а соотношение сигнал / шум в основном спутнике составляет 8 дБ, то энергетика геолокации составит 42 дБ, что обеспечит построение линии положения. Пусть в полосе ΔF_i сигнала ЗС на «зеркальном» КА присутствует свой полезный сигнал, например, мощность 30 дБ. В результате суммарная мощность в «зеркальном» КА составляет 80 дБ, а энергетика геолокации 72 дБ. В результате построение линии положения не обеспечивается. Аналогичная проблема возникает в условиях низкого соотношения сигнал /шум W_осн → 0 в спектре основного КА, на который сигнал ЗС будет приходить по основному лепестку ДН.For example, if the signal under the noise in the "mirror" spacecraft is at a level of -50 dB, and the signal-to-noise ratio in the main satellite is 8 dB, then the geolocation energy will be 42 dB, which will ensure the construction of the position line. Let in the band ΔF _{i of the} ES signal on the "mirror" spacecraft there is a useful signal, for example, a power of 30 dB. As a result, the total power in the "mirror" spacecraft is 80 dB, and the geolocation power is 72 dB. As a result, the construction of the position line is not provided. A similar problem arises under conditions of a low signal-to-noise ratio W _main → 0 in the spectrum of the main SC, to which the ES signal will arrive along the main lobe of the pattern.

Возможно одновременное проявление обеих негативных ситуаций: W_осн → 0,

=W_j+W_п, где W_п - мощность помехового сигнала (наихудшая сигнализация), j=2, 3. Дальнейшему рассмотрению подлежит этот вариант измерения координат ЗС. В этих условиях оценка координат возможна путем выделения на первом этапе сигнала ЗС S₁(ΔF_i) из совокупности

(ΔF_i)=S₁(ΔF_i)+S_ш1(ΔF_i)+S_п1(ΔF_i), где S_ш1(ΔF_i) - шумовой сигнал первого КА в полосе ΔF_i, S_п1(ΔF_i) - помеховый сигнал первого КА в полосе ΔF_i. На его основе выполняют оценку характеристик S₁(ΔF_i): рабочей полосы частот, значения несущей частоты, вида модуляции и манипуляции, скорости манипуляции, и далее демодуляцию сигнала. На основе полученных данных восстанавливают сигнал основного КА с точностью до фазы

(ΔF_i) и усиливают до значения, обеспечивающего определение координат ЗС (выполнение условия (1)). Следует отметить, что минимальный уровень сигнала S₁(ΔF_i) после его фильтрации и анализа должен обеспечивать его демодуляцию.The simultaneous manifestation of both negative situations is possible: W _main → 0,

= W _j + W _p , where W _p is the power of the interference signal (the worst signaling), j = 2, 3. This option for measuring the coordinates of the ES is subject to further consideration. Under these conditions, the assessment of coordinates is possible by separating the signal S ₁ (ΔF _i ) from the set at the first stage

(ΔF _i ) = S ₁ (ΔF _i ) + S _ш1 (ΔF _i ) + S _п1 (ΔF _i ), where S _ш1 (ΔF _i ) is the noise signal of the first spacecraft in the band ΔF _i , S _п1 (ΔF _i ) - interference signal of the first spacecraft in the band ΔF _i . On its basis, the characteristics of S ₁ (ΔF _i ) are assessed: the working frequency band, the carrier frequency, the type of modulation and keying, the keying speed, and then the signal is demodulated. Based on the data obtained, the signal of the main spacecraft is reconstructed with an accuracy of the phase

(ΔF _i ) and amplified to a value that ensures the determination of the coordinates of the ES (fulfillment of condition (1)). It should be noted that the minimum signal level S ₁ (ΔF _i ) after filtering and analyzing it should ensure its demodulation.

В результате становится возможным измерение задержек Δτ_1,2 и Δτ_1,3 при W_осн → 0 и наличии помехового сигнала S_пj в j-м КА, j=2, 3.As a result, it becomes possible to measure delays Δτ _1.2 and Δτ _1.3 at W _main → 0 and the presence of an interference signal S _пj in the j-th spacecraft, j = 2, 3.

Предельно допустимая эффективность применения известных методов помехоустойчивости ограничивается современным уровнем развития элементной базы и составляет 30-40 дБ (см. Никитченко В.В., Смирнов П.Л. Оценка пространственно-поляризационных параметров сигналов и помех при приеме излучений с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты // Радиотехника и электроника. Т. 35, №4, с. 767-774, 1990). Повышение помехоустойчивости может быть достигнуто различными путями, из которых наиболее эффективным является применение многоканальных компенсаторов помех (Комарович В.В., Никитченко В.В. Широкополосные адаптивные компенсаторы помех. - Л: ВАС, 1988. - 116 с.).The maximum permissible efficiency of using known methods of noise immunity is limited by the current level of development of the element base and is 30-40 dB (see Nikitchenko V.V., Smirnov P.L.Assessment of the spatial polarization parameters of signals and interference when receiving radiation with pseudo-random tuning of the operating frequency / / Radio engineering and electronics. T. 35, No. 4, pp. 767-774, 1990). An increase in noise immunity can be achieved in various ways, of which the most effective is the use of multichannel noise compensators (Komarovich V.V., Nikitchenko V.V. Broadband adaptive noise cancellers. - L: VAS, 1988. - 116 p.).

В настоящее время широкое распространение получили мультиспутниковые системы геолокации, использующие два или более КА (см. фиг. 1) при определении местоположения ЗС. Для их функционирования необходимо выполнение ряда требований. К последним относятся: наличие как минимум двух дополнительных спутников-ретрансляторов («зеркальных» КА), которые имеют одинаковые частоты восходящей линии связи, поляризацию антенной системы и зону покрытия. Кроме того, требуется знание точного положения всех задействованных в измерениях КА.Currently, multi-satellite geolocation systems have become widespread, using two or more spacecraft (see Fig. 1) to determine the location of the ES. For their functioning, it is necessary to fulfill a number of requirements. The latter include: the presence of at least two additional relay satellites ("mirror" spacecraft), which have the same uplink frequencies, antenna system polarization and coverage area. In addition, knowledge of the exact position of all spacecraft involved in the measurements is required.

Мультимедийная архитектура определения местоположения ЗС предполагает использование разностно-дальномерного, разностно-доплеровского способов или их комбинаций (см. Chan М. Application of a dual satellite geolocation system on location sweeping interference // World Academy of Science, Engineering Technology. - 2012. T. 6, # 9, p.1029-1034).The multimedia architecture for determining the location of the ES involves the use of differential-ranging, differential-Doppler methods or their combinations (see Chan M. Application of a dual satellite geolocation system on location sweeping interference // World Academy of Science, Engineering Technology. - 2012. T. 6, # 9, p. 1029-1034).

Спутник-ретранслятор КА 1 является «основным», так как он обеспечивает ретрансляцию сигнала по основному лепестку ДН. Второй и третий КА являются смежными, находятся на некотором удалении от КА 1 и способны передавать то же излучение, полученное по боковым лепесткам ДН ЗС, но с большим затуханием.The satellite-repeater KA 1 is the "main" one, since it provides retransmission of the signal along the main beam of the pattern. The second and third spacecraft are adjacent, located at some distance from spacecraft 1 and are capable of transmitting the same radiation received from the side lobes of the ZP pattern, but with greater attenuation.

Если ЗCOM находится в зоне ЭМД, формируемой антенными системами названных КА (см. фиг. 1), то ее многоканальное РПУ сможет принимать сигналы от этих КА. Для этого к каждому каналу многоканального РПУ подключены антенны, направленные на соответствующие КА, чем и обеспечивают прием заданных сигналов ЗС, ретранслированных от КА 1, КА 2 и КА 3.If the ZCOM is in the EMD area formed by the antenna systems of the named spacecraft (see Fig. 1), then its multichannel RPU will be able to receive signals from these spacecraft. For this, antennas are connected to each channel of the multichannel radio control system, directed to the corresponding spacecraft, and this ensures the reception of the specified signals of the ES, retransmitted from the spacecraft 1, spacecraft 2 and spacecraft 3.

Перед началом измерений определяют уровень шумов W_jш(ΔF) на выходе каждого j-го КА (j-го канала РПУ) во всей полосе его рабочих частот ΔF. Полученные значения W_jш(ΔF) запоминают.Before the start of measurements, the noise level W _jsh (ΔF) is determined at the output of each j-th spacecraft (j-th channel of the RPU) in the entire band of its operating frequencies ΔF. The obtained values of W _jsh (ΔF) are stored.

В интересах повышения точности измерения координат ЗС (см. фиг. 2) аналогично с прототипом корректируют значение наклонной дальности от ЗCOM до КА 1, КА 2 и КА 3, компенсируют частотные нестабильности когерентных каналов многоканального РПУ. С этой целью формируют ТРС с известными параметрами и излучают посредством РПД. После его ретрансляции от КА посредством Ант 1, Ант 2 и Ант 3 принимают когерентным РПУ и с помощью процедур корреляции (излученного ТРС и его принятых ретранслированных копий) вычисляют величины задержек, характеризующие наклонную дальность от ЗСМО, соответственно, до КА 1, КА 2 и КА 3.In the interests of increasing the accuracy of measuring the coordinates of the ZS (see Fig. 2), similarly to the prototype, the value of the slant range from ZCOM to KA 1, KA 2 and KA 3 is corrected, and the frequency instabilities of the coherent channels of the multichannel radio control system are compensated. For this purpose, a TPC is formed with known parameters and is emitted by means of an RPD. After its retransmission from the spacecraft by means of Ant 1, Ant 2, and Ant 3, they are received by a coherent radio receiver and, using the correlation procedures (emitted by the TPC and its received retransmitted copies), the delays characterizing the slant range from the ZSMO are calculated, respectively, to the spacecraft 1, spacecraft 2 and KA 3.

Наклонную дальность между ЗСМО и j-м КА рассчитывают по формулеThe slant range between the ZSMO and the j-th spacecraft is calculated by the formula

где

- рассчитанное значение задержки принятого после ретрансляции ТРС через j-й КА, с - скорость света. Кроме того, по результатам искажений принятых версий ретранслированного ТРС, полученных при прохождении соответствующих трактов приема многоканального РПУ, выполняют коррекцию амплитудно-частотных характеристик каждого из приемных каналов в полосе частот ΔF Реализация этих процедур известна (см. Пат. РФ №2172495, МПК G01S 5/00 (2000.01), G01S 5/06 (2000.01), опубл. 20.08.2001, бюл. №23); Волков Р.В. и др. Основы построения и функционирования разностно-дальномерных систем координатометрии источников радиоизлучения. - СПб: ВАС, 2013. - 116 с). В свою очередь, определение зон ЭМД, формируемых антенными системами КА, известно (см. Челышев В.Д., Якимовец В.В. Радиоэлектронные системы административного и военного управления. Часть первая. Радиоинтерфейсы систем мобильного радиосервиса: Учебник. - СПб: ВАС, 2006. - 576 с).where

- the calculated value of the delay received after the retransmission of the TRS through the j-th spacecraft, s - the speed of light. In addition, according to the results of distortions of the received versions of the retransmitted TPC, obtained during the passage of the corresponding reception paths of a multichannel radio receiver, correction of the amplitude-frequency characteristics of each of the receiving channels in the frequency band ΔF is performed. The implementation of these procedures is known (see Patent RF No. 2172495, IPC G01S 5 / 00 (2000.01), G01S 5/06 (2000.01), publ. 08/20/2001, bulletin No. 23); Volkov R.V. and others. Fundamentals of construction and operation of differential-rangefinder systems of coordinateometry of radio emission sources. - SPb: VAS, 2013 .-- 116 s). In turn, the definition of the EMD zones formed by the antenna systems of the spacecraft is known (see. Chelyshev V.D., Yakimovets V.V. 2006 .-- 576 s).

Далее в течение интервала времени ΔT осуществляют параллельный когерентный прием ретранслированных КА копий сигналов в полосе частот в полосе ΔF_i от заданной ЗС. Реализация данной процедуры широко освещена в литературе (см. Андропов И.С., Финк Л.М. Передача дискретных сообщений по параллельным каналам. - М.: Сов. Радио, 1971. - 406 с).Further, during the time interval ΔT, parallel coherent reception of the relayed spacecraft copies of signals in the frequency band in the ΔF _i band from the given ES is carried out. The implementation of this procedure is widely covered in the literature (see Andropov I.S., Fink L.M. Transmission of discrete messages through parallel channels. - M .: Sov. Radio, 1971. - 406 s).

После этого осуществляют проверку на возможность формирования корреляционной свертки сигналов ЗС, принятых первым и j-м КА (выполнение условия (1)). В случае его невыполнения хотя бы для одного «зеркального» КА выделяют сигнал ЗС, принятый от первого КА.After that, a check is carried out for the possibility of forming a correlation convolution of the signals of the ES, received by the first and j-th spacecraft (fulfillment of condition (1)). If it is not fulfilled for at least one "mirror" spacecraft, the ES signal received from the first spacecraft is isolated.

Выделение сигнала ЗС первого КА осуществляют с помощью адаптивной фильтрации путем выполнения на первом этапе оценки его основных характеристик: рабочей полосы частот ΔF_ρ, значения несущей частоты f_н, вида модуляции и манипуляции, скорости манипуляции и на их основе демодуляции сигнала (фиг. 3). Реализация этих операций известна и сложностей не вызывает (см. Пат. РФ №2619716, №2627846, №2619717, №2665235, МПК G06N 3/02, Н04 227/32, №2423735, МПК G06K 9/00). На основе полученных данных на втором этапе принятый на интервале ΔT сигнал ЗС S₁(ΔF_i) восстанавливают (формируют его копию) с точностью до фазы

(ΔF_i) с большим уровнем,

(ΔF_i)>W₁(ΔF_i), и свободный от шумов и помех. Минимальный уровень сигнала S₁(ΔF_i) после фильтрации и анализа определяется возможностью его демодуляции. В противном случае дальнейшая обработка S₁(ΔF_i) завершается.The separation of the signal of the ES of the first spacecraft is carried out using adaptive filtering by performing at the first stage an assessment of its main characteristics: the operating frequency band ΔF _ρ , the value of the carrier frequency f _n , the type of modulation and manipulation, the speed of manipulation and, on their basis, demodulation of the signal (Fig. 3) ... The implementation of these operations is known and does not cause difficulties (see RF Patent No. 2619716, No. 2627846, No. 2619717, No. 2665235, IPC G06N 3/02, H04 227/32, No. 2423735, IPC G06K 9/00). On the basis of the data obtained at the second stage, the signal of the ZS S ₁ (ΔF _i ) received on the interval ΔT is restored (a copy of it is formed) with an accuracy of the phase

(ΔF _i ) with a high level,

(ΔF _i )> W ₁ (ΔF _i ), and free from noise and interference. The minimum signal level S ₁ (ΔF _i ) after filtering and analysis is determined by the possibility of its demodulation. Otherwise, further processing S ₁ (ΔF _i ) ends.

Реализация второго этапа обработки сигналов ЗС известна и трудностей не вызывает (см. Воробьев М.С. Устройства генерирования радиосигналов: Учебное пособие. - Лурье, 2005. Электронный ресурс http://eknigi.org/apparatura/67240. Обращ. 21.09.2020; Имитатор радиосигналов с различными видами модуляции «Аврора-3» // Техника для спецслужб. Электронный ресурс www.bnti.ru/des.asp?itm-5247&tbl. Обращ. 21.09.2020).The implementation of the second stage of signal processing of the ES is known and does not cause difficulties (see M.S. Vorobiev, Devices for generating radio signals: a textbook. - Lurie, 2005. Electronic resource http://eknigi.org/apparatura/67240. Address 21.09.2020 ; Simulator of radio signals with different types of modulation "Aurora-3" // Technics for special services. Electronic resource www.bnti.ru/des.asp?itm-5247&tbl. Retrieved 21.09.2020).

После этого выполняют проверку на возможность формирования корреляционной свертки D_j=

(ΔF_i) ⋅ S_j(ΔF_i) между сигналами ЗС первого

(ΔF_i) и j-го S_j(ΔF_i) КА (выражение 1), j=2, 3. При отрицательном ее результате дополнительно усиливают сформированную копию сигнала ЗС первого КА до выполнения условия (1) для всех «зеркальных» спутников. Для выполнения названной проверки может быть использована собственно корреляционная функция D_j After that, a check is performed for the possibility of forming a correlation convolution D _j =

(ΔF _i ) ⋅ S _j (ΔF _i ) between the signals of the ES of the first

(ΔF _i ) and j-th S _j (ΔF _i ) spacecraft (expression 1), j = 2, 3. If its result is negative, the generated copy of the ES signal of the first spacecraft is additionally amplified until condition (1) is satisfied for all "mirror" satellites ... The correlation function D _j

где d_зад - заданный на подготовительном этапе пороговый уровень корреляционной функции, при котором обеспечивается определение с заданной точностью сигнала ЗС Δτ_1,j, а следовательно и ее координат.where d _ass is the threshold level of the correlation function set at the preparatory stage, at which it is ensured that the signal of the ZS Δτ _{1, j is} determined with a given accuracy, and, consequently, its coordinates.

В результате выполнения названных операций становится возможным определение временных задержек Δτ_1,2 и Δτ_1,3, которые выполняют в условиях существенного улучшения отношения сигнал / шум в первом КА.As a result of performing these operations, it becomes possible to determine the time delays Δτ _1.2 and Δτ _1.3 , which are performed under conditions of a significant improvement in the signal-to-noise ratio in the first spacecraft.

Определение местоположения ЗС РДС выполняют аналогично способу-прототипу. Для этого используют алгоритм, применяемый для позиционных способов координатометрии (см. Дворников СВ., Саяпин В.Н., Симонов А.Н. Теоретические основы координатометрии источников радиоизлучений. - СПб.: ВАС, 2007).Determination of the location of the ZS RDS is performed similarly to the prototype method. To do this, use the algorithm used for positional methods of coordinateometry (see Dvornikov SV., Sayapin V.N., Simonov AN Theoretical foundations of coordinateometry of radio emission sources. - SPb .: VAS, 2007).

Последний включает следующие этапы:The latter includes the following steps:

измерение одного из координатно-информационных параметров (КИП) радиосигналов ЗС, ретранслированных КА;measurement of one of the coordinate-information parameters (CIP) of the radio signals of the ES, relayed by the spacecraft;

определение параметров положения, соответствующих каждому КИП;determination of position parameters corresponding to each instrumentation;

построение линий (поверхностей) положения по его параметрам;construction of lines (surfaces) of position according to its parameters;

определение местоположения ЗС на поверхности линий (поверхностей) положения.determination of the location of the ES on the surface of the lines (surfaces) of the position.

Физические координаты ЗС находят из системы уравнения, приведенной в Пат. РФ №2663193, стр. 6, решение которой известно (см. Севидов В.В. Варианты реализации разностно-дальномерного метода определения координат земных станций по сигналам спутников-ретрансляторов в сборнике: Радиотехника, электроника и связь (РЭиС - 2005) Международная научно-техническая конференция. - СПб.: ВАС, 2015. С. 303-308).The physical coordinates of the ZP are found from the system of equations given in US Pat. RF №2663193, p. 6, the solution of which is known (see Sevidov V.V. Options for the implementation of the differential-range-finding method for determining the coordinates of earth stations from the signals of relay satellites in the collection: Radio Engineering, Electronics and Communications (REiS - 2005) International Scientific technical conference. - SPb .: VAS, 2015.S. 303-308).

Оценка эффективности предлагаемого способа выполнена на основе моделирования в среде Матлаб (см. фиг. 4). Исходными данными для моделирования являются отношение сигнал / шум для основного КА

и ослабление сигнала по «зеркальным» КА

. Ослабление сигнала ЗС по «зеркальному» каналу лежит в пределах от -25 дБ до -50 дБ. При этом отношение сигнал / шум в основном канале

5 дБ и 10 дБ. Полоса сигнала ЗС составила 1 МГц. Моделирование выполнено на интервале времени T _a =1 с для сигнала с QPSK модуляцией.Evaluation of the effectiveness of the proposed method is based on modeling in the Matlab environment (see Fig. 4). The initial data for modeling are the signal-to-noise ratio for the main spacecraft

and signal attenuation by "mirror" spacecraft

... Attenuation of the ES signal along the "mirror" channel ranges from -25 dB to -50 dB. In this case, the signal-to-noise ratio in the main channel is

5 dB and 10 dB. The ZP signal bandwidth was 1 MHz. Simulation was performed on the time interval T _a = 1 s for a signal with QPSK modulation.

На фиг. 4 приведена зависимость нормированного коэффициента корреляции от ослабления по «зеркальному» каналу для случаев без обработки сигнала в прямом канале (прототип) и с обработкой сигнала ЗС (фильтрацией из помех) в прямом канале приема для отношения сигнал /шум в основном канале 5 и 10 дБ.FIG. 4 shows the dependence of the normalized correlation coefficient on the attenuation along the "mirror" channel for cases without signal processing in the forward channel (prototype) and with signal processing of the ES (filtering from interference) in the forward receiving channel for the signal-to-noise ratio in the main channel of 5 and 10 dB ...

Из рассмотрения фиг. 4 можно сделать следующие выводы. Предлагаемый способ целесообразно использовать в ситуациях, когда ослабление сигнала ЗС по «зеркальному» каналу превышает - 35 дБ. В противном случае уровень сигнала ЗС в «зеркальном» канале достаточен для формирования качественной корреляционной свертки и необходимость в реализации предлагаемого способа отпадает. При ослаблении сигнала ЗС по «зеркальному» каналу - 50 дБ и более возникает необходимость в усилении выделенного сигнала в основном канале приема для сохранения работоспособности предлагаемого способа. Однако при этом должно выполняться условие: после фильтрации сигнала ЗС качество последнего должно обеспечивать его демодуляцию. В противном случае не удастся сформировать его точную копию.From a consideration of FIG. 4, the following conclusions can be drawn. The proposed method is advisable to use in situations where the signal attenuation of the ES over the "mirror" channel exceeds - 35 dB. Otherwise, the signal level of the SZ in the "mirror" channel is sufficient to form a high-quality correlation convolution and there is no need to implement the proposed method. With the attenuation of the signal of the ZP along the "mirror" channel - 50 dB or more, it becomes necessary to amplify the selected signal in the main reception channel to maintain the efficiency of the proposed method. However, in this case, the following condition must be fulfilled: after filtering the signal of the ES, the quality of the latter must ensure its demodulation. Otherwise, it will not be possible to create an exact copy of it.

Полученные результаты свидетельствуют о возросшей помехозащищенности определения координат ЗС в предлагаемом способе по сравнению с прототипом для ситуаций, представляющих наибольший практический интерес (ослабление по «зеркальному» каналу att ≥- 40дБ). Так, для att = - 55дБ выигрыш по значению нормированного коэффициента корреляции при обработке (восстановлению) сигнала ЗС в основном канале составляет 22% и 17% для отношения сигнал / шум в основном канале 5 и 10 дБ соответственно.The results obtained indicate an increased noise immunity of determining the coordinates of the ES in the proposed method in comparison with the prototype for situations of greatest practical interest (attenuation on the "mirror" channel att ≥ -40 dB). So, for att = - 55dB, the gain in the value of the normalized correlation coefficient when processing (recovering) the SZ signal in the main channel is 22% and 17% for the signal-to-noise ratio in the main channel, 5 and 10 dB, respectively.

Claims (2)

1. Способ определения местоположения земной станции (ЗС) спутниковой связи (СС) по ретранслированному сигналу от космических аппаратов (КА), заключающийся в использовании земной станцией определения местоположения (ЗСМО) в составе трех антенн Ант 1, Ант 2 и Ант 3, многоканального когерентного радиоприемника (РПУ) и радиопередатчика (РПД), формировании и излучении РПД тестового радиосигнала (ТРС) во всей полосе рабочих частот КА ΔF и когерентном приеме РПУ на интервале времени ΔT и запоминании его ретранслированных копий не менее чем от трех космических аппаратов КА 1, КА 2 и КА 3 с известными координатами, находящимися в зоне электромагнитной доступности ЗСМО и ЗС, сигналы которых через соответствующие антенны Ант 1, Ант 2 и Ант 3 поступают на соответствующие входы многоканального когерентного РПУ, компенсации частотной нестабильности каждого из когерентных каналов многоканального РПУ по результатам приема ТРС, вычислении наклонной дальности от ЗСОМ до КА 1, КА 2 и КА 3, корректировании на их основе координат космических аппаратов КА 1, КА 2 и КА 3, когерентном приеме ретранслированных копий сигналов от заданной ЗС, измерении задержки в приеме сигналов ЗС Δτ_1,2 и Δτ_1,3 корреляционным методом с направлений на космические аппараты КА 1, КА 2 и КА 1, КА 3 соответственно, запоминании полученных значений Δτ_1,2 и Δτ_1,3, определении местоположения ЗС разностно-дальномерным способом, отличающийся тем, что перед каждым измерением координат ЗС формируют и излучают ТРС в заданной полосе частот ΔF_i, устраняют частотную нестабильность каждого из когерентных каналов, сравнивают измеренные и запомненные совокупности уровней

сигнала ЗС W_j(ΔF_i) и шумов W_jШ(ΔF_i) каждого j-го КА, j=2,3,

в полосе частот ΔF_i, с совокупностью уровней

сигнала ЗС W₁(ΔF_i) и шумов W_lШ(ΔF_i) в первом, основном КА, в случае превышения порогового уровня

хотя бы для одного j-го КА выделяют сигнал ЗС S₁(ΔF_i) в первом КА из совокупности

где

- распределенный в ΔF_i шумовой сигнал и возможные сосредоточенные излучения, формируют его копию с точностью до фазы

с большим уровнем,

и свободной от шумов S_1Ш(ΔF_i), а измерение задержки Δτ_1,j выполняют корреляционным методом с использованием в качестве сигнала основного

1. A method for determining the location of an earth station (ES) of satellite communications (SS) by a relayed signal from spacecraft (SC), which consists in using an earth station for determining a position (ZSMO) as part of three antennas Ant 1, Ant 2 and Ant 3, multichannel coherent radio receiver (RPU) and radio transmitter (RPD), the formation and emission of the RPD test radio signal (TRS) in the entire operating frequency band of the spacecraft ΔF and coherent reception of the RPU at the time interval ΔT and storing its retransmitted copies of at least three spacecraft KA 1, KA 2 and KA 3 with known coordinates located in the electromagnetic availability zone of the ZSMO and ZS, whose signals through the corresponding antennas Ant 1, Ant 2 and Ant 3 are fed to the corresponding inputs of the multichannel coherent RPU, compensating for the frequency instability of each of the coherent channels of the multichannel RPU according to the reception results TRS, calculating the slant range from ZSOM to KA 1, KA 2 and KA 3, correcting and on their basis the coordinates of spacecraft KA 1, KA 2 and KA 3, coherent reception of retransmitted copies of signals from a given ES, measuring the delay in receiving signals from the ES Δτ _1,2 and Δτ _{1,3 by the} correlation method from directions to the spacecraft KA 1, KA 2 and KA 1, KA 3, respectively, storing the obtained values of Δτ _1.2 and Δτ _1.3 , determining the location of the ES using the difference-ranging method, characterized in that before each measurement of the coordinates of the ES, the TRS is formed and emitted in a given frequency band ΔF _i , eliminate the frequency instability of each of the coherent channels, compare the measured and stored sets of levels

signal W _j (ΔF _i ) and noise W _jSh (ΔF _i ) of each j-th spacecraft, j = 2,3,

in the frequency band ΔF _i , with a set of levels

signal ZS W ₁ (ΔF _i ) and noise W _lSh (ΔF _i ) in the first, main spacecraft, in case of exceeding the threshold level

for at least one j-th spacecraft, the signal S ₁ S 1 (ΔF _i ) in the first spacecraft from the set

where

- the noise signal distributed in ΔF _i and possible concentrated radiation form its copy accurate to phase

with a high level,

and noise-free S _1N (ΔF _i ), and the measurement of the delay Δτ _{1, j is} performed by the correlation method using the main signal as a signal

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выделение сигнала ЗС в первом КА S₁(ΔF_i) осуществляют с помощью адаптивной фильтрации и последующим выполнением на первом этапе оценки его основных характеристик: рабочей полосы частот, значения несущей частоты, вида модуляции и манипуляции, скорости манипуляции, и на их основе демодуляции сигнала, с последующим восстановлением сигнала ЗС

на втором этапе с точностью до фазы и его усиление до значения, обеспечивающего определение координат ЗС.2. The method according to claim 1, characterized in that the separation of the ES signal in the first spacecraft S ₁ (ΔF _i ) is carried out using adaptive filtering and then performing at the first stage the assessment of its main characteristics: the operating frequency band, the carrier frequency value, the type of modulation and keying, keying speed, and on their basis signal demodulation, followed by restoration of the ZS signal

at the second stage with an accuracy of phase and its amplification to a value that ensures the determination of the coordinates of the ES.

Images