RU2803662C1

RU2803662C1 - Method for determining coordinates of spacecraft using earth stations and emitting benchmark station

Info

Publication number: RU2803662C1
Application number: RU2023104844A
Authority: RU
Inventors: Сергей Валерьевич Богдановский; Владимир Витальевич Севидов; Луиза Мухсиновна Севидова; Григорий Алексеевич Фокин; Алексей Владимирович Зюзин
Filing date: 2023-03-02
Publication date: 2023-09-19

Abstract

FIELD: astronautics.

SUBSTANCE: method for performing trajectory measurements and determining the coordinates of a spacecraft (SC). The method for determining the coordinates of the main spacecraft x₁, y₁, z₁ includes measuring, through correlation processing of radio signals in the transmitting and receiving radio station (TRRS), the time delay value Δt_K between the emitted and the received test radio signal of the TRRS after its retransmission by the main spacecraft, time delay valuesΔt_H between the emitted and the received test radio signal of the emitting benchmark station (EBS) after its retransmission by the main spacecraft, and, for each earth station, the time delay valuesΔt_n between the received radio signals after their retransmission by the main and the adjacent spacecraft, respectively. The coordinates of the main spacecraft x₁, y₁, z₁ are calculated based on the specified time delays of the system radio signals.

EFFECT: improved accuracy of determining the spacecraft coordinates.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области космонавтики, а именно к технике выполнения траекторных измерений и определения параметров орбиты космического аппарата (КА), и могут быть использованы на наземных и бортовых комплексах управления полетом КА для точного определения текущих параметров движения КА.The invention relates to the field of astronautics, namely to the technique of performing trajectory measurements and determining the orbital parameters of a spacecraft (SC), and can be used on ground-based and on-board spacecraft flight control systems to accurately determine the current parameters of the spacecraft motion.

Известен способ определения координат КА [1]. Для реализации данного способа последовательно выполняют следующие действия:There is a known method for determining the coordinates of a spacecraft [1]. To implement this method, perform the following steps sequentially:

размещают на позициях с известными координатами приемную радиотехническую станцию (ПРТС) и не менее трех приемных опорных реперных станций (ПОРС);place a receiving radio station (PRTS) and at least three receiving reference reference stations (RPRS) at positions with known coordinates;

принимают и записывают радиосигналы КА совместно с метками времени с помощью ПРТС и указанных ПОРС в момент времени t₀;receive and record spacecraft radio signals together with time stamps using the PRTS and the specified PORS at time t ₀ ;

передают из каждой ПОРС в ПРТС записанные радиосигналы КА совместно с метками времени;the recorded radio signals of the spacecraft together with time stamps are transmitted from each PORS to the PRTS;

с помощью корреляционной обработки измеряют значения взаимных временных задержек между радиосигналами, записанными ПРТС и каждой из ПОРС;using correlation processing, the values of mutual time delays between the radio signals recorded by the PRTS and each of the PORS are measured;

вычисляют координаты КА используя указанные разности дальностей.calculate the coordinates of the spacecraft using the specified range differences.

К недостатку способа [1] относят относительно-невысокую точность определения координат КА, обусловленную необходимостью синхронной записи радиосигналов КА с помощью НРТС и не менее трех ПОРС.The disadvantage of the method [1] is the relatively low accuracy of determining the coordinates of the spacecraft, due to the need for synchronous recording of spacecraft radio signals using an NRTS and at least three PORS.

Известен способ определения координат КА [2]. Для реализации данного способа последовательно выполняют следующие действия:There is a known method for determining the coordinates of a spacecraft [2]. To implement this method, perform the following steps sequentially:

размещают на позициях с известными координатами приемо-передающую радиотехническую станцию (ГТПРТС) и не мене двух излучающих опорных реперных станций (ИОРС);a transceiver radio station (GTPRTS) and at least two emitting reference reference stations (IRRS) are placed at positions with known coordinates;

в момент времени t₀ синхронно излучают тестовые радиосигналы с помощью ППРТС и указанных ИОРС;at time t _0, test radio signals are synchronously emitted using the PPRTS and the specified IORS;

принимают и записывают тестовые радиосигналы после их ретрансляции КА с помощью ППРТС и указанных ИОРС;receive and record test radio signals after they are retransmitted by the spacecraft using the PPRTS and the specified IORS;

с помощью корреляционной обработки измеряют значения взаимных временных задержек между переданными и принятыми радиосигналами для ППРТС и каждой из ИОРС;using correlation processing, the values of mutual time delays between the transmitted and received radio signals for the PPRTS and each of the IORS are measured;

рассчитывают дальности от КА до ППРТС и каждой из ИОРС;calculate the ranges from the spacecraft to the PPRTS and each of the IORS;

передают из каждой ИОРС в ППРТС рассчитанное значение дальности;transmit the calculated range value from each IORS to the PPRTS;

вычисляют координаты КА используя рассчитанные дальности.calculate the coordinates of the spacecraft using the calculated ranges.

К недостатку способа [2] относят относительно-невысокую точность определения координат КА, обусловленную необходимостью синхронной излучения и записи тестовых радиосигналов КА с помощью ППРТС и не менее двух ИОРС.The disadvantage of the method [2] is the relatively low accuracy of determining the coordinates of the spacecraft, due to the need for synchronous radiation and recording of test radio signals of the spacecraft using PPRTS and at least two IORS.

Из известных способов наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого способа по технической сущности является способ определения координат основного космический аппарат (ОКА) [3]. Для реализации данного способа последовательно выполняют следующие действия:Of the known methods, the closest analogue (prototype) of the proposed method in terms of technical essence is the method for determining the coordinates of the main spacecraft (OSV) [3]. To implement this method, perform the following steps sequentially:

размещают на позиции с известными координатами ПРТС;placed at a position with known coordinates of the PRTS;

выбирают смежный космический аппарат (СКА) с известными значениями координат;select an adjacent spacecraft (SSV) with known coordinate values;

выбирают земные станции (ЗС), размещенные на земной поверхности на позициях с известными координатами;select earth stations (ES) located on the earth's surface at positions with known coordinates;

принимают и записывают с помощью НРТС радиосигналы ЗС после их ретрансляции ОКА и СКА;receive and record ES radio signals using NRTS after their retransmission by OKA and SKA;

измеряют значения взаимных временных задержек радиосигналов ЗС после их ретрансляции ОКА и СКА;measure the values of the mutual time delays of the radio signals of the station after their retransmission by OKA and SKA;

вычисляют координаты ОКА на основе указанных измеренных значений взаимных временных задержек.the OKA coordinates are calculated based on the specified measured values of the mutual time delays.

Недостатком способа прототипа [3] является относительно-невысокая точность определения координат ОКА, обусловленная отсутствием возможности выбора нужного количества ЗС с максимальными взаимными удалениями.The disadvantage of the prototype method [3] is the relatively low accuracy of determining the coordinates of the OKA, due to the inability to select the required number of satellites with maximum mutual offsets.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения координат КА за счет передачи и приема тестовых радиосигналов приемно-передающей радиотехнической станцией (ППРТС), выбора земных станций (ЗС) и размещения ППРТС, излучающей опорной реперной станции (ИОРС) так, чтобы взаимные расстояния между ними были максимальными, а их координаты одновременно находились бы в зонах покрытия ОКА и СКА в момент времени t₀.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the coordinates of the spacecraft due to the transmission and reception of test radio signals by the transmitting and receiving radio station (RPRS), the selection of earth stations (ES) and the placement of the PPRTS, radiating reference station (IRRS) so that the mutual distances between them are maximum, and their coordinates would simultaneously be in the coverage areas of OKA and SKA at time t ₀ .

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения координат ОКА (по патенту №2750753) включающим: выбор начальных значений параметров орбиты ОКА, координаты которого необходимо определить, выбор СКА с известными координатами x₂, y₂, z₂, имеющего общий участок диапазона частот на линии "вверх" с ОКА и общую зоны покрытия с зоной покрытия ОКА, размещение радиотехнической станции (РТС) на позиции с известными координатами x_K, y_K, z_K, выбор земных станций, значения номиналов излучаемых частот которых входят в диапазоны частот на линии "вверх" ОКА и СКА, прием в момент времени t₀ с помощью РТС радиосигналов, переданных земными станциями и ретранслированных ОКА и СКА, вычисление на основе временных задержек радиосигналов системы координат ОКА x₁, y₁, z₁ в момент времени t₀, в качестве РТС используют приемно-передающую радиотехническую станцию (ППРТС). Дополнительно размещают ИОРС на позиции с известными координатами x_H, y_H, z_H.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method for determining the coordinates of the OKA (according to patent No. 2750753), including: selection of initial values of the orbital parameters of the OKV, the coordinates of which need to be determined, selection of the SKA with known coordinates x ₂ , y ₂ , z ₂ , having a common area frequency range on the uplink with OKA and the general coverage area with the OKA coverage area, placement of a radio technical station (RTS) at a position with known coordinates x _K , y _K , z _K , selection of earth stations whose nominal values of emitted frequencies are included in the ranges frequencies on the uplink of OKA and SKA, reception at time t ₀ using RTS radio signals transmitted by earth stations and relayed by OKA and SKA, calculation based on the time delays of radio signals of the OKA coordinate system x ₁ , y ₁ , z ₁ at time t ₀ , a transmitting and receiving radio station (PPRTS) is used as an RTS. Additionally, the IORS is placed at a position with known coordinates x _H , y _H , z _H.

Выбирают ЗС и размещают ППРТС, ОИРС так, чтобы взаимные расстояния между ними были максимальными, а их координаты одновременно находились бы в зонах покрытия ОКА и СКА в момент времени t₀.The ES is selected and the PPRTS and OIRS are placed so that the mutual distances between them are maximum, and their coordinates are simultaneously located in the coverage areas of the OKA and SKA at time t ₀ .

Излучают в момент времени t₀ тестовый радиосигнал ИОРС со значением номинала частоты ƒ_H. Принимают тестовый радиосигнал с помощью ППРТС после его ретрансляции ОКА. Измеряют в ППРТС с использованием корреляционной обработки радиосигналов значение временной задержки Δt_H между излученным и принятым тестовым радиосигналом. Рассчитывают длину траектории ИОРС - ОКА - ППРТС, используя значение временной задержки Δt_H,A test radio signal IORS with the nominal frequency value ƒ _H is emitted at time t ₀ . The test radio signal is received using the PPRTS after it is retransmitted by OKA. The value of the time delay Δt _H between the emitted and received test radio signal is measured in the PPRTS using correlation processing of radio signals. The length of the IORS - OKA - PPRTS trajectory is calculated using the time delay value Δt _H ,

Излучают в момент времени t₀ тестовый радиосигнал ППРТС со значением номинала частоты ƒ_K. Принимают тестовый радиосигнал с помощью ППРТС после его ретрансляции ОКА. Измеряют в ППРТС с использованием корреляционной обработки радиосигналов значение временной задержки Δt_K между излученным и принятым тестовым радиосигналом. Рассчитывают длину траектории ОКА - ППРТС на основе измеренной временной задержки Δt_K.A PPRTS test radio signal with a nominal frequency value ƒ _K is emitted at time t ₀ . The test radio signal is received using the PPRTS after it is retransmitted by OKA. The value of the time delay Δt _K between the emitted and received test radio signal is measured in the PPRTS using correlation processing of radio signals. The OKA - PPRTS trajectory length is calculated based on the measured time delay Δt _K .

Для каждой n-й ЗС с известными координатами x_In, y_In, z_In, где n≥1 - номер ЗС, измеряют в ППРТС с использованием корреляционной обработки радиосигналов значения временной задержки Δt_n между принятыми радиосигналами после их ретрансляции ОКА и СКА соответственно. Рассчитывают n значений длин траекторий ЗС - СКА - ППРТС на основе известных координат каждой из ЗС x_In, y_In, z_In, СКА x₂, y₂, z₂ и ППРТС x_K, y_K, z_K. Определяют n значений длин траекторий ЗС - ОКА - ППРТС для каждой ЗС используя длины траекторий ЗС - СКА - ППРТС, а также измеренные временные задержки Δt_n.For each nth ES with known coordinates x _In , y _In , z _In , where n≥1 is the number of the ES, the values of the time delay Δt _n between received radio signals after their retransmission by OKA and SKA are measured in PPRTS using correlation processing of radio signals. Calculate n values of the trajectories lengths GS - SKA - PPRTS based on the known coordinates of each of the GS x _In , y _In , z _In , SKA x ₂ , y ₂ , z ₂ and PPRTS x _K , y _K , z _K . Determine n values of the trajectories lengths ES - OKA - PPRTS for each ES using the lengths of the trajectories ES - SKA - PPRTS, as well as the measured time delays Δt _n .

Вычисляют координаты ОКА x₁, y₁, z₁ с использованием рассчитанных длин траекторий ИОРС - ОКА - ППРТС, ОКА - ППРТС, ЗС - СКА - ППРТС и известных координат ППРТС x_K, y_K, z_K, ИОРС x_H, y_H, z_H и ЗС x_In, y_In, z_In.The OKA coordinates x ₁ , y ₁ , z ₁ are calculated using the calculated lengths of the trajectories IORS - OKA - PPRTS, OKA - PPRTS, ZS - SKA - PPRTS and the known coordinates PPRTS x _K , y _K , z _K , IORS x _H , y _H , z _H and ZS x _In , y _In , z _In .

Значения номиналов излучаемых частот ƒ_H и ƒ_K и тестовых радиосигналов входят в диапазоны частот на линии "вверх" для ОКА и СКА.The nominal values of the emitted frequencies ƒ _H and ƒ _K and test radio signals are included in the frequency ranges on the uplink for OKA and SKA.

Благодаря перечисленной новой совокупности существенных признаков, в том числе за счет использования ППРТС на позиции с известными координатами x_K, y_K, z_K, ИОРС на позиции с известными координатами x_H, y_H, z_H, СКА с известными координатами x₂, y₂, z₂ в момент времени t₀, а также ЗС I_n, размещенных на земной поверхности на позициях с известными координатами x_In, y_In, z_In, где n≥1 - номер ЗС, достигается цель изобретения: повышение точности определения координат КА.Thanks to the listed new set of essential features, including through the use of PPRTS at positions with known coordinates x _K , y _K , z _K , IORS at positions with known coordinates x _H , y _H , z _H , SKA with known coordinates x ₂ , y ₂ , z ₂ at time t ₀ , as well as ES I _n placed on the earth's surface at positions with known coordinates x _In , y _In , z _In , where n≥1 is the number of ES, the purpose of the invention is achieved: increasing the accuracy of determination spacecraft coordinates.

Заявленные изобретения поясняются чертежами, на которых показаны:The claimed inventions are illustrated by drawings, which show:

на фиг. 1 - структурная схема системы определения координат ОКА с использованием ППРТС, ИОРС и одной ЗС;in fig. 1 - block diagram of the OKA coordinate determination system using PPRTS, IORS and one ES;

на фиг. 2 - схема алгоритма расчета координат ОКА с использованием ППРТС, ИОРС и одной ЗС;in fig. 2 - diagram of the algorithm for calculating OKA coordinates using PPRTS, IORS and one ES;

на фиг. 3 - схема выбора ЗС, выбора значения номинала частоты тестового радиосигнала ИОРС с учетом диапазонов частот на линии "вверх" ОКА и СКА, а также номиналов излучаемых частот ЗС;in fig. 3 - diagram for selecting the ES, selecting the value of the nominal frequency of the IORS test radio signal, taking into account the frequency ranges on the uplink OKA and SKA, as well as the nominal values of the emitted frequencies of the ES;

на фиг. 4 - схема выбора ЗС и выбора района установки ИОРС с учетом зон покрытия ОКА и СКА;in fig. 4 - diagram for selecting the AP and selecting the area for installing the IORS, taking into account the coverage areas of OKA and SKA;

на фиг. 5 - пример схемы топологии размещения ППРТС, ИОРС и одной ЗС.in fig. 5 is an example of a topology diagram for the placement of PPRTS, IORS and one AP.

Теория полета КА, или, как ее еще называют, астродинамика, небесная механика, космическая баллистика, основана на законах И. Кеплера и законе всемирного тяготения И. Ньютона.The theory of spacecraft flight, or, as it is also called, astrodynamics, celestial mechanics, space ballistics, is based on the laws of I. Kepler and the law of universal gravitation of I. Newton.

В первом приближении движение КА представляется как невозмущенное - такое движение, которое происходило бы только под влиянием силы притяжения Земли по закону Ньютона, т.е. точно соответствует задаче двух тел (Земля - КА) в небесной механике. Это движение называется движением по Кеплеровой орбите, так как подчиняется трем законам Кеплера [4].To a first approximation, the motion of the spacecraft is presented as unperturbed - a motion that would occur only under the influence of the Earth’s gravitational force according to Newton’s law, i.e. exactly corresponds to the problem of two bodies (Earth - SC) in celestial mechanics. This movement is called movement along the Keplerian orbit, since it obeys Kepler’s three laws [4].

Достоинством Кеплеровой орбиты является простота вычисления координат и вектора скорости КА в прогнозируемый момент времени. Это предопределило широкое использование элементов Кеплеровой орбиты. В настоящем изобретении элементы Кеплеровой орбиты КА выступают в качестве априорных данных об КА. С помощью этих элементов ориентируют приемные антенны НРСТ на КА. Кроме того, элементы Кеплеровой орбиты КА служат для устранения двузначности определения координат КА.The advantage of the Keplerian orbit is the ease of calculating the coordinates and velocity vector of the spacecraft at the predicted time. This predetermined the widespread use of elements of the Keplerian orbit. In the present invention, the elements of the Keplerian orbit of the spacecraft act as a priori data about the spacecraft. Using these elements, the HPST receiving antennas are oriented towards the spacecraft. In addition, the elements of the Keplerian orbit of the spacecraft serve to eliminate the ambiguity in determining the coordinates of the spacecraft.

Недостатком Кеплеровой орбиты является относительно низкая точность определения координат и вектора скорости КА, которая недостаточна для выполнения ряда прикладных задач, например, для корректировки движения КА.The disadvantage of the Keplerian orbit is the relatively low accuracy of determining the coordinates and velocity vector of the spacecraft, which is insufficient to perform a number of applied tasks, for example, to correct the motion of the spacecraft.

Более точно движение КА описывается с помощью возмущенной орбиты [4, 5], которая задается:More precisely, the motion of the spacecraft is described using a perturbed orbit [4, 5], which is given:

каноническими параметрами КА, включающими координаты КА x₁, y₁, z₁ и ортогональные составляющие вектора его скорости в начальный момент времени t₀,canonical parameters of the spacecraft, including the spacecraft coordinates x ₁ , y ₁ , z ₁ and orthogonal components of its velocity vector at the initial time t ₀ ,

факторами, приводящими к отклонениям КА от идеальной (Кеплеровой) орбиты и называемыми возмущающими факторами.factors leading to deviations of the spacecraft from the ideal (Keplerian) orbit and called disturbing factors.

Например, для геостационарного КА достаточно учитывать только три фактора, приводящих к отклонениям КА от идеальной (Кеплеровой) орбиты - влияние Солнца, Луны и нецентральности гравитационного поля Земли.For example, for a geostationary spacecraft it is sufficient to take into account only three factors leading to deviations of the spacecraft from the ideal (Keplerian) orbit - the influence of the Sun, the Moon and the non-centrality of the Earth's gravitational field.

При прогнозе координат КА размещенных на других (не геостационарных) орбитах дополнительно учитывают ряд факторов, приводящих к отклонениям КА от идеальной (Кеплеровой) орбиты. В качестве таких факторов, например, для КА на низких орбитах выступают: влияние сопротивления атмосферы Земли, светового давления, притяжения планет и др.When predicting the coordinates of spacecraft located in other (non-geostationary) orbits, a number of factors leading to deviations of the spacecraft from the ideal (Keplerian) orbit are additionally taken into account. Such factors, for example, for spacecraft in low orbits are: the influence of the resistance of the Earth’s atmosphere, light pressure, planetary attraction, etc.

Таким образом, определение координат КА x₁, y₁, z₁ в начальный момент времени t₀ с высокой точностью является важной задачей, которая решена в заявленных технических решениях.Thus, determining the coordinates of the spacecraft x ₁ , y ₁ , z ₁ at the initial time t ₀ with high accuracy is an important task that is solved in the stated technical solutions.

На фиг. 1 цифрами обозначены: 1 - ОКА; 2 - СКА; 3 - ППРТС K; 4 - ИОРС Н; 5 - линия горизонта; 6.1 - первая ЗС I₁; 1.1 - расстояние между ОКА и первой ЗС ; 1.2 - расстояние между ОКА и ППРСТ ; 2.1 - расстояние между СКА и первой ЗС ; 2.2 - расстояние между СКА и ППРСТ . На фиг. 1 показана только одна ЗС, как минимально необходимое количество ЗС для реализации заявленного способа.In fig. 1 numbers indicate: 1 - OKA; 2 - SKA; 3 - PPRTS K; 4 - IORS N; 5 - horizon line; 6.1 - first ZS I ₁ ; 1.1 - distance between OKA and first ES ; 1.2 - distance between OKA and PPRST ; 2.1 - distance between the SKA and the first station ; 2.2 - distance between SKA and PPRST . In fig. 1 shows only one AP, as the minimum required number of APs to implement the claimed method.

Система определения координат ОКА x₁, y₁, z₁ в момент времени t₀ содержит: ППРТС K 3 с известными координатами x_K, y_K, z_K, ИОРС Н 4 с известными координатами x_H, y_H, z_H, СКА S₂ 2 с известными координатами x₂, y₂, z₂ в момент времени t₀, а также n≥2 выбранных ЗС I_n, (см. фиг. 1) на позициях с известными координатами x_In, y_In, z_In, излучающие радиосигналы в направлениях на ОКА и СКА.The system for determining OKA coordinates x ₁ , y ₁ , z ₁ at time t ₀ contains: PPRTS K 3 with known coordinates x _K , y _K , z _K , IORS N 4 with known coordinates x _H , y _H , z _H , SKA S ₂ 2 with known coordinates x ₂ , y ₂ , z ₂ at time t ₀ , as well as n≥2 selected ES I _n (see Fig. 1) at positions with known coordinates x _In , y _In , z _In , emitting radio signals in the directions towards OKA and SKA.

Для каждой n-й ЗС возможно ввести обозначения: - расстояния между ОКА S₁ и n-й ЗС I_n; - расстояния между СКА S₂ и n-й ЗС I_n.For each nth ES it is possible to introduce the following notation: - distances between OKA S ₁ and n-th ES I _n ; - distances between SKA S ₂ and n-th ES I _n .

Основополагающей предпосылкой настоящего изобретения является наличие помимо ОКА S₁ 1, через который организуется канал связи между земными станциями, СКА S₂ 2, который способен ретранслировать те же самые радиоизлучения что и ОКА, но с большим ослаблением и другой частотой переноса. Таким образом, возможно получение за счет корреляционной обработки радиосигналов значения временных задержек Δt_n между радиосигналами принятыми от ОКА S₁ 1 и СКА S₂ 2, принятых радиосигналов после их ретрансляции ОКА S₁ и СКА S₂ соответственно для каждой из выбранных ЗС I_n. Кроме того, в настоящем изобретении используют значение временной задержки Δt_H между излученным ИОРС Н и принятым ППРТС K тестовым радиосигналом, а также значение временной задержки Δt_K между излученным ППРТС K и принятым ППРТС K тестовым радиосигналом после его ретрансляции ОКА.The fundamental premise of the present invention is the presence, in addition to OKA S ₁ 1, through which a communication channel is organized between earth stations, SKA S ₂ 2, which is capable of relaying the same radio emissions as OKA, but with greater attenuation and a different transmission frequency. Thus, it is possible to obtain, through correlation processing of radio signals, the values of time delays Δt _n between radio signals received from OKA S ₁ 1 and SKA S ₂ 2, received radio signals after their retransmission by OKA S ₁ and SKA S ₂ , respectively, for each of the selected ES I _n . In addition, the present invention uses the value of the time delay Δt _H between the emitted IORS H and the received PPRTS K test radio signal, as well as the value of the time delay Δt _K between the emitted PPRTS K and the received PPRTS K test radio signal after its retransmission OKA.

Для определения координат ОКА x₁, y₁, z₁ в момент времени t₀ используют значения временных задержек Δt_n, обусловленные разностью длин и траекторий I_nS₁K и I_nS₂K [6] для каждой n-й ЗС, значение временной задержки Δt_H обусловленной длиной траектории HS₁K, значение временной задержки Δt_K обусловленной длиной траектории S₁K.To determine the OKA coordinates x ₁ , y ₁ , z ₁ at time t ₀ , use the values of time delays Δt _n due to the difference in length And trajectories I _n S ₁ K and I _n S ₂ K [6] for each nth ES, the value of the time delay Δt _H determined by the length trajectory HS ₁ K, the value of the time delay Δt _K due to the length trajectories S ₁ K.

На основе измеренных временных задержек Δt_n, Δt_H, Δt_K и вычисленных длин траекторий I_nS₂K рассчитывают длины траекторий I_nS₁K, длину траектории HS₁K и длину траектории S₁K.Based on measured time delays Δt _n , Δt _H , Δt _K and calculated lengths trajectories I _n S ₂ K calculate the lengths trajectories I _n S ₁ K, length HS ₁ K trajectories and length trajectories S ₁ K.

Каждой из длин траекторий I_nS₁K ставят в соответствие поверхность положения (ПП) которая является поверхностью второго порядка - эллипсоидом вращения с фокусами, совпадающими с НРТС K и ЗС I_n соответственно. Длине траектории HS₁K ставят в соответствие ПП которая является поверхностью второго порядка - эллипсоидом вращения с фокусами, совпадающими с НРТС K и ИОРС H соответственно. Длине R_S1K траектории S₁K ставят в соответствие ПП основного КА S₁, которая является поверхностью второго порядка - сферой с центром, совпадающими с ППРТС K.Each length trajectories I _n S ₁ K are associated with a position surface (PP) which is a second-order surface - an ellipsoid of rotation with foci coinciding with the NRTS K and GS I _n , respectively. Length HS ₁ K trajectories are put in correspondence with the PP, which is a second-order surface - an ellipsoid of revolution with foci coinciding with the NRTS K and IORS H, respectively. The length R _S1K of the trajectory S ₁ K is assigned to the PP of the main spacecraft S ₁ , which is a second-order surface - a sphere with a center coinciding with the PPRTS K.

Координаты точки пересечения не менее трех ПП соответствуют искомым координатам КА x₁, y₁, z₁ в момент времени t₀. Таким образом, для одномоментного и однозначного определения координат ОКА необходимо наличие ППРТС, ИОРС и не менее одной ЗС. Дальнейшее увеличение количества ЗС будет приводить к повышению точности определения координат ОКА.The coordinates of the intersection point of at least three PPs correspond to the desired coordinates of the spacecraft x ₁ , y ₁ , z ₁ at time t ₀ . Thus, for the instantaneous and unambiguous determination of the coordinates of the OKA, it is necessary to have a PPRTS, IORS and at least one GS. A further increase in the number of satellites will lead to an increase in the accuracy of determining the coordinates of the OKA.

В качестве примера в приложении А представлен алгоритм определения координат ОКА x₁, y₁, z₁ с использованием ППРТС K, ИОРС H и одной ЗС I₁. Выходными результатами представленного алгоритма выступают координаты ОКА x₁, y₁, z₁ в момент времени t₀.As an example, Appendix A presents an algorithm for determining the coordinates of the OKA x ₁ , y ₁ , z ₁ using PPRTS K, IORS H and one GS I ₁ . The output results of the presented algorithm are the OKA coordinates x ₁ , y ₁ , z ₁ at time t ₀ .

На фиг. 3 в качестве примера представлена схема выбора ЗС, а также номиналы частот излучения тестовых радиосигналов ИОРС ƒ_H и ППРТС ƒ_K с учетом диапазонов частот на линии "вверх" ОКА и СКА , а также диапазонов частот ЗС F₁…F₁₂, расположенных в районах зон покрытия ОКА и СКА . По оси абсцисс на фиг. 5 отложены частоты ƒ, по оси ординат - амплитуды А.In fig. Figure 3 shows, as an example, a scheme for selecting an AP, as well as the nominal emission frequencies of test radio signals IORS ƒ _H and PPRTS ƒ _K , taking into account the frequency ranges on the OKA uplink and SKA , as well as frequency ranges ES F ₁ ... F ₁₂ located in the areas of OKA coverage areas and SKA . Along the abscissa axis in Fig. 5 the frequencies ƒ are plotted, the ordinate axis shows the amplitudes A.

Анализ схемы (фиг. 3) показывает, что в диапазон частот на линии "вверх" OKA входят диапазоны частот ЗС F₁…F₁₁, а в диапазон частот на линии "вверх" СКА входят диапазоны частот F₅…F₁₂ ЗС. Таким образом, одновременно в диапазоны частот на линии "вверх" ОКА и СКА , входят диапазоны частот ЗС F₅…F₁₁. На схеме (фиг. 5) введены обозначения указанных ЗС - I₁…I₇, а также значений номиналов их излучаемых частот - ƒ₁…ƒ₇.Analysis of the circuit (Fig. 3) shows that in the frequency range on the OKA uplink includes the frequency ranges ES F ₁ ... F ₁₁ , and the frequency range on the uplink SKA includes frequency ranges F ₅ ... F ₁₂ ZS. Thus, simultaneously in the frequency ranges on the uplink OKA and SKA , includes the ES frequency ranges F ₅ …F ₁₁ . In the diagram (Fig. 5) the designations of the indicated ES - I ₁ ...I ₇ , as well as the values of the nominal values of their emitted frequencies - ƒ ₁ ...ƒ ₇ are introduced.

На фиг. 4 цифрами обозначены: 1.3 - зона покрытия ОКА Ω₁; 2.3 - зона покрытия ОКА Ω₂; 3 - ППРТС H; 4 - ИОРС H; 6.1 - первая ЗС I₁; 6.2 - вторая ЗС I₂; 6.3 - третья ЗС I₃; 6.4 - четвертая ЗС I₄; 6.5 - пятая ЗС I₅; 6.6 - шестая ЗС I₆; 6.7 - седьмая ЗС I₇.In fig. 4 numbers indicate: 1.3 - coverage area OKA Ω ₁ ; 2.3 - coverage area OKA Ω ₂ ; 3 - PPRTS H; 4 - IORS H; 6.1 - first ZS I ₁ ; 6.2 - second ZS I ₂ ; 6.3 - third ZS I ₃ ; 6.4 - fourth ZS I ₄ ; 6.5 - fifth ZS I ₅ ; 6.6 - sixth ZS I ₆ ; 6.7 - seventh ZS I ₇ .

На фиг. 4 в качестве примера представлена схема выбора ЗС с учетом зон покрытия ОКА Ω₁ 1.3 и СКА Ω₂ 2.3.In fig. Figure 4 shows, as an example, a scheme for selecting an ES taking into account the coverage areas OKA Ω ₁ 1.3 and SKA Ω ₂ 2.3.

Анализ схемы (фиг. 4) показывает, что в зоне покрытия ОКА Ω₁ 1.3 находятся ППРТС H, ИОРС H и ЗС I₁, I₂, I₄, I₆, а в зоне покрытия СКА Ω₂ 1.4 находятся ППРТС H, ИОРС H и ЗС I₁, I₂, I₃, I₄, I₇. Таким образом, одновременно в зонах покрытия ОКА Ω₁ и СКА Ω₂ находятся ППРТС H, ИОРС H и ЗС I₁, I₂, I₄.Analysis of the diagram (Fig. 4) shows that in the coverage area of OKA Ω ₁ 1.3 there are PPRTS H, IORS H and ZS I ₁ , I ₂ , I ₄ , I ₆ , and in the coverage area of SKA Ω ₂ 1.4 there are PPRTS H, IORS H and ZS I ₁ , I ₂ , I ₃ , I ₄ , I ₇ . Thus, simultaneously in the coverage areas of OKA Ω ₁ and SKA Ω ₂ there are PPRTS H, IORS H and ES I ₁ , I ₂ , I ₄ .

При выборе ЗС учитывают топологию размещения ППРТС H, ИОРС H и всех ЗС I_n от которой зависит точность определения координат ОКА x₁, y₁, z₁. Под топологией размещения ЗС I_n и ИОРС понимают их взаимное расположение на поверхности Земли. При этом в качестве важных показателей при выборе ЗС выступают взаимные расстояния между ППРТС H, ИОРС H и всех ЗС, которые должны быть максимальными.When choosing an ES, the topology of placement of the PPRTS H, IORS H and all ES I _n is taken into account, on which the accuracy of determining the coordinates of the OKA x ₁ , y ₁ , z ₁ depends. The topology of placement of the ES I _n and IORS is understood as their relative location on the Earth's surface. In this case, the important indicators when choosing an AP are the mutual distances between the PPRTS H, IORS H and all the APs, which should be maximum.

На фиг. 5 цифрами обозначены: 7.1 - расстояние между ППРТС и первой ЗС ; 7.2 - расстояние между ИОРС и первой ЗС ; 7.3 - расстояние между ППРТС и ИОРС R_HK. Расстояние R_HK выбиралось максимальном на этапе размещения ППРТС и ИОРС на соответствующие позиции. Расстояния и выбирались максимальными путем выбора ЗС с максимальными удалениями от ППРТС и ИОРС.In fig. 5 numbers indicate: 7.1 - distance between the PPRTS and the first station ; 7.2 - distance between the IORS and the first station ; 7.3 - distance between PPRTS and IORS R _HK . The maximum distance R _HK was chosen at the stage of placing the PPRTS and IORS at the appropriate positions. Distances And were selected as maximum by selecting ES with maximum distances from the PPRTS and IORS.

Имитационное моделирование на основе программ для ЭВМ [7, 8] заявленных способов показало возможность повышения точности определения координат КА x₁, y₁, z₁. по сравнению со способом прототипом на 10…15%.Simulation modeling based on computer programs [7, 8] of the claimed methods showed the possibility of increasing the accuracy of determining the spacecraft coordinates x ₁ , y ₁ , z ₁ . compared to the prototype method by 10...15%.

Источники информацииInformation sources

1. Агиевич С.Н., Беспалов В.Л., Ледовская Э.Г., Матюхин А.С., Подъячев П.А., Севидов В.В. Способ определения параметров орбиты искусственного спутника Земли с использованием приемных опорных реперных станций. Патент №2702098 МПК G01S 5/00 (2006.01). Бюл. №28 от 04.10.19. Заявка №2018127491 от 25.07.18.1. Agievich S.N., Bespalov V.L., Ledovskaya E.G., Matyukhin A.S., Podyachev P.A., Sevidov V.V. A method for determining the orbital parameters of an artificial Earth satellite using receiving reference reference stations. Patent No. 2702098 IPC G01S 5/00 (2006.01). Bull. No. 28 dated 10/04/19. Application No. 2018127491 dated 07.25.18.

2. Агиевич С.Н., Ватутин В.М., Матюхин А.С., Модин М.И., Севидов В.В. Способ определения параметров орбиты искусственного спутника Земли с использованием приемо-передающих опорных реперных станций. Патент №2708883. МПК G01S 5/00 (2006.01). Бюл. №35 от 12.12.19. Заявка №2018134855от 01.10.18.2. Agievich S.N., Vatutin V.M., Matyukhin A.S., Modin M.I., Sevidov V.V. A method for determining the orbital parameters of an artificial Earth satellite using transceiver reference reference stations. Patent No. 2708883. IPC G01S 5/00 (2006.01). Bull. No. 35 dated 12/12/19. Application No. 2018134855 dated 10/01/18.

3. Агиевич С.Н., Андросов В.В., Калуцкий Р.П., Коновалов В.Е., Луценко С.А., Севидов В.В., Харченко В.Е. Способ определения ортогональных составляющих вектора скорости и способ определения координат космического аппарата с использованием земных станций. Патент на изобретение №2750753, опубл. 02.07.2021. Бюл. №19.3. Agievich S.N., Androsov V.V., Kalutsky R.P., Konovalov V.E., Lutsenko S.A., Sevidov V.V., Kharchenko V.E. A method for determining the orthogonal components of the velocity vector and a method for determining the coordinates of a spacecraft using earth stations. Patent for invention No. 2750753, publ. 07/02/2021. Bull. No. 19.

4. Машбиц Л.М. Компьютерная картография и зоны спутниковой связи, - 2-е изд., перераб и доп. - М.: Горячая линия - Телеком, 2009. - 236 с.4. Mashbits L.M. Computer cartography and satellite communication zones, - 2nd ed., revised and supplemented. - M.: Hotline - Telecom, 2009. - 236 p.

5. Волков Р.В., Малышев С.Р., Симонов А.Н., Севидов В.В. Определение канонических параметров спутников-ретрансляторов по радиосигналам опорных реперных станций // Труды Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. 2016. Вып. 655. С. 88-92.5. Volkov R.V., Malyshev S.R., Simonov A.N., Sevidov V.V. Determination of the canonical parameters of relay satellites from radio signals of reference reference stations // Proceedings of the Military Space Academy named after. A.F. Mozhaisky. 2016. Issue. 655. pp. 88-92.

6. Волков Р.В., Саяпин В.Н., Севидов В.В. Модель измерения временной задержки и частотного сдвига радиосигнала, принятого от спутника-ретранслятора при определении местоположения земной станции // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2016. Том 10. №9. С. 14-18.6. Volkov R.V., Sayapin V.N., Sevidov V.V. Model for measuring the time delay and frequency shift of a radio signal received from a repeater satellite when determining the location of an earth station // T-Comm: Telecommunications and Transport. 2016. Vol. 10. No. 9. pp. 14-18.

7. Волков Р.В., Саяпин В.Н., Севидов В.В. Модель движения искусственного спутника Земли // Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем. 2016. №2. С. 112.7. Volkov R.V., Sayapin V.N., Sevidov V.V. Model of the motion of an artificial Earth satellite // Computer programs. Database. Topologies of integrated circuits. 2016. No. 2. P. 112.

8. Севидов В.В. Определение координат и параметров движения источника радиоизлучения на основе разностно-временных и разностно-доплеровских измерений // Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем. 2015. №11. С. 2.8. Sevidov V.V. Determination of coordinates and movement parameters of a radio emission source based on time-difference and Doppler-difference measurements // Computer programs. Database. Topologies of integrated circuits. 2015. No. 11. S. 2.

Приложение АAppendix A

Алгоритм определения координат ОКА с использованием двух ППРТС, ИОРС и ЗСAlgorithm for determining OKA coordinates using two PPRTS, IORS and GS

Алгоритм определения координат ОКА x₁, y₁, z₁ с использованием ППРТС размещенной на позиции с известными координатами x_K, y_K, z_K, ИОРС размещенной на позиции с известными координатами x_H, y_H, z_H, ЗС I_n, где n≥1 - номер ЗС, размещенных на позициях с известными координатами x_In, y_In, z_In и основан на том, что временной задержке Δt_K соответствует длина траектории S₁K, временной задержке Δt_H соответствует длина траектории HS₁K, а каждой из временных задержек Δt_n соответствует разности длин и траекторий I_nS₁K и I_nS₂K.Algorithm for determining OKA coordinates x ₁ , y ₁ , z ₁ using PPRTS placed at a position with known coordinates x _K , y _K , z _K , IORS placed at a position with known coordinates x _H , y _H , z _H , ZS I _n , where n≥1 is the number of ES located at positions with known coordinates x _In , y _In , z _In and is based on the fact that the time delay Δt _K corresponds to the length trajectory S ₁ K, time delay Δt _H corresponds to the length trajectory HS ₁ K, and each of the time delays Δt _n corresponds to the difference in length And trajectories I _n S ₁ K and I _n S ₂ K.

В качестве примера в настоящем приложении представлен вариант с ППРТС, ИОРС и одной ЗС, как минимально необходимого состава для однозначного одномоментного определения координат ОКА x₁, y₁, z₁ по заявляемому способу.As an example, this appendix presents a variant with PPRTS, IORS and one ES, as the minimum required composition for an unambiguous one-time determination of the OKA coordinates x ₁ , y ₁ , z ₁ according to the proposed method.

Длины траекторий I_nS₂K вычисляют по формулам:Lengths trajectories I _n S ₂ K are calculated using the formulas:

Используя длины траекторий I_nS₂K, а также измеренные временные задержки Δt_n рассчитывают длины траекторий I_nS₁K:Using lengths trajectories I _n S ₂ K, as well as the measured time delays Δt _n calculate the lengths trajectories I _n S ₁ K:

где с=3×10⁸ м/с - скорость света в вакууме.where c=3×10 ⁸ m/s is the speed of light in vacuum.

Длину траектории HS₁K вычисляют по формуле:Length HS ₁ K trajectories are calculated using the formula:

Каждой из длин траекторий I_nS₁K ставят в соответствие поверхность положения (ПП) основного КА S₁, которая является поверхностью второго порядка - эллипсоидом вращения с фокусами, совпадающими с ПРТС K и ЗС I_n соответственно.Each length trajectories I _n S ₁ K are put into correspondence with the position surface (PP) of the main spacecraft S ₁ , which is a second-order surface - an ellipsoid of rotation with foci coinciding with the PRTS K and GS I _n , respectively.

Длине траектории HS₁K ставят в соответствие ПП ОКА S₁, которая является поверхностью второго порядка - эллипсоидом вращения с фокусами, совпадающими с ППРТС K и ИОРС H соответственно.Length trajectories HS ₁ K are put into correspondence with the PP OKA S ₁ , which is a second-order surface - an ellipsoid of revolution with foci coinciding with the PPRTS K and IORS H, respectively.

Длине траектории S₁K ставят в соответствие ПП основного КА S₁, которая является поверхностью второго порядка - сферой с центром, совпадающими с ППРТС K.Length trajectories S ₁ K are put into correspondence with the PP of the main spacecraft S ₁ , which is a second-order surface - a sphere with a center coinciding with the PPRTS K.

Координаты точки пересечения трех ПП соответствуют искомым координатам ОКА x₁, y₁, z₁ в момент времени t₀. Таким образом, для однозначного одномоментного определения координат ОКА x₁, y₁, z₁ необходимо наличие ППРТС, ИОРС и не менее одной ЗС.The coordinates of the intersection point of the three PPs correspond to the desired OKA coordinates x ₁ , y ₁ , z ₁ at time t ₀ . Thus, for an unambiguous one-time determination of the coordinates of the OKA x ₁ , y ₁ , z ₁ , it is necessary to have a PPRTS, IORS and at least one ES.

Для расчета координат КА x₁, y₁, z₁ с использованием ППРТС, ИОРС и одной ЗС разработан алгоритм, схема которого представлена на фиг. 2.To calculate the spacecraft coordinates x ₁ , y ₁ , z ₁ using PPRTS, IORS and one ES, an algorithm has been developed, the diagram of which is presented in Fig. 2.

На этапе 1 производят ввод исходных данных, в качестве которых выступают: момент времени измерения t₀; координаты ППРТС x_K, y_K, z_K; координаты СКА x₂, y₂, z₂; координаты ЗС x_I1, y_I1, z_I1; координаты ИОРС x_H, y_H, z_H; временная задержка между радиосигналами принятыми от ОКА и СКА для ЗС Δt₁; временная задержка между излученным и принятым тестовым радиосигналом ППРТС после его ретрансляции основным КА Δt_K; временная задержка между излученным и принятым тестовым радиосигналом ИОРС после его ретрансляции основным КА Δt_H; порог точности δ₀ расчета координат ОКА.At stage 1, the initial data is entered, which are: the moment of measurement t ₀ ; PPRTS coordinates x _K , y _K , z _K ; SKA coordinates x ₂ , y ₂ , z ₂ ; ES coordinates x _I1 , y _I1 , z _I1 ; IORS coordinates x _H , y _H , z _H ; time delay between radio signals received from OKA and SKA for ES Δt ₁ ; time delay between the emitted and received test radio signal of the PPRTS after its retransmission by the main spacecraft Δt _K ; time delay between the emitted and received IORS test radio signal after its retransmission by the main spacecraft Δt _H ; accuracy threshold δ ₀ for calculating OKA coordinates.

На этапе 2 рассчитывают длины траекторий I_nS₂K по формулам (А.1).At stage 2, lengths are calculated trajectories I _n S ₂ K according to formulas (A.1).

На этапе 3 рассчитывают длины траекторий I_nS₁K по формулам (А.2) и длину траектории HS₁K по формуле (А.3) и расстояние , по формуле:At stage 3, lengths are calculated trajectories I _n S ₁ K according to formulas (A.2) and length trajectories HS ₁ K according to formula (A.3) and distance , according to the formula:

На этапе 4 выбирают, на основе элементов Кеплеровой орбиты ОКА, координаты опорной точки S'₁ (x'₁, y'₁, z'₁), как первое приближение к координатам ОКА.At stage 4, based on the elements of the Keplerian orbit of the OKA, the coordinates of the reference point S' ₁ (x' ₁ , y' ₁ , z' ₁ ) are selected as a first approximation to the coordinates of the OKA.

На этапе 5 рассчитывают длину траекторий S'₁K, длины траекторий I_nS'₁K, и длину траекторий HS'₁K при условии равенства координат ОКА координатам опорной точки S'₁(x'₁, y'₁, z'₁) по формулам:At step 5, calculate the length trajectories S' ₁ K, length trajectories I _n S' ₁ K, and length trajectories HS' ₁ K provided that the OKA coordinates are equal to the coordinates of the reference point S' ₁ (x' ₁ , y' ₁ , z' ₁ ) according to the formulas:

где - расстояния от опорной точки S'₁ до n-й ЗС I_n, - расстояния от опорной точки S'₁ до ИОРС Н, - расстояние от опорной точки S'₁ до ППРТС K.Where - distances from the reference point S' ₁ to the n-th ES I _n , - distances from reference point S' ₁ to IORS N, - distance from reference point S' ₁ to PPRTS K.

Расстояния , и в свою очередь рассчитываются по формулам:Distances , And in turn are calculated using the formulas:

На этапе 6 рассчитывают невязки k₁, k₂ и k₃ как разницы между определенными на этапе 5 длинами , , и длинами , , , определенными на этапе 3 соответственно:At stage 6, the residuals k ₁ , k ₂ and k ₃ are calculated as the differences between the lengths determined at stage 5 , , and lengths , , , determined at stage 3, respectively:

На этапе 7 определяют поправки к координатам ОКА Δх₁, Δy₁, Δz₁.At stage 7, corrections to the OKA coordinates Δх ₁ , Δy ₁ , Δz ₁ are determined.

Для определения поправок к координатам ОКА Δx₁, Δy₁, Δz₁ предварительно формируют систему линейных уравнений при разложении в ряд Тейлора функций , , , с точностью до первых членов:To determine the corrections to the coordinates of the OKA Δx ₁ , Δy ₁ , Δz ₁ , a system of linear equations is first formed when expanding the functions into a Taylor series , , , up to the first terms:

где частные производные рассчитываются согласно выражениямwhere partial derivatives are calculated according to the expressions

Решая систему линейных уравнений (А.4) одним из известных методов, например, методом Крамера, получают поправки к координатам ОКА Δx₁, Δу₁, Δz₁.By solving the system of linear equations (A.4) using one of the well-known methods, for example, the Cramer method, corrections to the OKA coordinates Δx ₁ , Δу ₁ , Δz ₁ are obtained.

На этапе 8 рассчитывают координаты новой опорной точки :At step 8, the coordinates of the new reference point are calculated :

Этапы 5-8 в совокупности составляют первую итерацию. Далее итерации повторяют, используя каждый раз новую опорную точку, полученную на предыдущей итерации. Количество необходимых итераций зависит требуемой точности определения координат ОКА. С точностью определения координат ОКА напрямую связан шаг итерации d_ш.Steps 5-8 together constitute the first iteration. Next, the iterations are repeated, each time using a new reference point obtained at the previous iteration. The number of required iterations depends on the required accuracy of determining the OKA coordinates. The accuracy of determining the OKA coordinates is directly related to the iteration step d _w .

На этапе 9 определяют шаг итерации d_ш как расстояние между текущей и предыдущей опорными точками:At step 9, the iteration step d _w is determined as the distance between the current and previous reference points:

На этапе 10 сравнивают d_ш с порогом δ₀, задаваемом на этапе 1.At step 10, _dsh is compared with the threshold δ ₀ set at step 1.

Необходимое число итераций, как правило, составляет 2…4. В качестве координат ОКА x₁, y₁ и z₁ выбирают значения координат опорной точки на последней итерации, вывод которых осуществляют на этапе 11.The required number of iterations is usually 2...4. As the OKA coordinates x ₁ , y ₁ and z ₁ , the values of the coordinates of the reference point at the last iteration are selected, the output of which is carried out at step 11.

В общем случае, когда количество ЗС N>1, алгоритм определения координат ОКА остается прежним, с той лишь разницей, что система уравнений (А.4) будет содержать более трех уравнений. Тогда такую систему уравнений решают, например, методом наименьших квадратов.In the general case, when the number of ES N>1, the algorithm for determining the coordinates of the OKA remains the same, with the only difference being that the system of equations (A.4) will contain more than three equations. Then such a system of equations is solved, for example, by the least squares method.

Claims

1. Способ определения координат космического аппарата с использованием земных станций (ЗС) и излучающей опорной реперной станции (ИОРС), заключающийся в том, что выбирают начальные значения параметров орбиты основного космического аппарата (ОКА), координаты которого необходимо определить, выбирают смежный космический аппарат (СКА) с известными координатами x₂, y₂, z₂, имеющий общий участок диапазона частот на линии “вверх” с ОКА и общую зоны покрытия с зоной покрытия ОКА, размещают радиотехническую станцию (РТС) на позиции с известными координатами x_K, y_K, z_K, выбирают земные станции, значения номиналов излучаемых частот которых входят в диапазоны частот на линии ”вверх” ОКА и СКА, принимают в момент времени t₀ с помощью РТС радиосигналы, переданные земными станциями и ретранслированные ОКА и СКА, на основе временных задержек радиосигналов системы вычисляют координаты ОКА x₁, y₁, z₁, в момент времени t₀, отличающийся тем, что в качестве РТС используют приемно-передающую радиотехническую станцию (ППРТС), дополнительно размещают ИОРС на позиции с известными координатами х_Н, у_Н, z_H, выбирают ЗС и размещают ППРТС, ОИРС так, чтобы взаимные расстояния между ними были максимальными, а их координаты одновременно находились бы в зонах покрытия ОКА и СКА в момент времени t₀, излучают в момент времени тестовый радиосигнал ИОРС со значением номинала частоты ƒ_H, принимают тестовый радиосигнал с помощью ППРТС после его ретрансляции ОКА, измеряют в ППРТС с использованием корреляционной обработки радиосигналов значение временной задержки Δt_H между излученным и принятым тестовым радиосигналом, рассчитывают длину траектории ИОРС - ОКА - ППРТС, используя значение временной задержки Δt_H, излучают в момент времени t₀ тестовый радиосигнал ППРТС со значением номинала частоты ƒ_K, принимают тестовый радиосигнал с помощью ППРТС после его ретрансляции ОКА, измеряют в ППРТС с использованием корреляционной обработки радиосигналов значение временной задержки Δt_K между излученным и принятым тестовым радиосигналом, рассчитывают длину траектории ОКА - ППРТС на основе измеренной временной задержки Δt_K, для каждой n-й ЗС с известными координатами x_In, y_In, z_In, где n≥1 - номер ЗС, измеряют в ППРТС с использованием корреляционной обработки радиосигналов значения временной задержки Δt_n между принятыми радиосигналами после их ретрансляции ОКА и СКА соответственно, рассчитывают n значений длин траекторий ЗС - СКА - ППРТС на основе известных координат каждой из ЗС x_In, y_In, z_In, СКА x₂, y₂, z₂ и ППРТС x_K, y_K, z_K, определяют n значений длин траекторий ЗС - ОКА - ППРТС для каждой ЗС, используя длины траекторий ЗС - СКА - ППРТС, а также измеренные временные задержки Δt_n, вычисляют координаты ОКА x₁, y₁, z₁ с использованием рассчитанных длин траекторий ИОРС-ОКА-ППРТС, ОКА-ППРТС, ЗС - СКА -ППРТС и известных координат ППРТС x_K, y_K, z_K, ИОРС x_H, y_H, z_H и ЗС x_In, y_In, z_In.1. A method for determining the coordinates of a spacecraft using earth stations (ES) and an emitting reference reference station (ERS), which consists in choosing the initial values of the orbital parameters of the main spacecraft (OSA), the coordinates of which need to be determined, selecting an adjacent spacecraft ( SKA) with known coordinates x ₂ , y ₂ , z ₂ , having a common section of the frequency range on the uplink with OKA and a common coverage area with the OKA coverage area, place a radio station (RTS) at a position with known coordinates x _K , y _K , z _K , select earth stations whose nominal values of emitted frequencies are included in the frequency ranges on the uplink OKA and SKA, receive at time t ₀ using RTS radio signals transmitted by earth stations and relayed OKA and SKA, based on time delays of radio signals of the system, the coordinates of the OKA x ₁ , y ₁ , z ₁ are calculated at the moment of time t ₀ , characterized in that a receiving and transmitting radio station (PPRTS) is used as the RTS, and the IORS is additionally placed at a position with known coordinates x _H , y _N , z _H , select the ES and place the PPRTS, OIRS so that the mutual distances between them are maximum, and their coordinates are simultaneously located in the coverage areas of OKA and SKA at time t ₀ , emit at the time instant the IORS test radio signal with the nominal value frequency ƒ _H , receive a test radio signal using the PPRTS after its retransmission by OKA, measure in the PPRTS using correlation processing of radio signals the value of the time delay Δt _H between the emitted and received test radio signal, calculate the length of the IORS - OKA - PPRTS trajectory using the value of the time delay Δt _H , emit at time t ₀ a PPRTS test radio signal with a nominal frequency value ƒ _K , receive a test radio signal using the PPRTS after its retransmission OKA, measure in the PPRTS using correlation processing of radio signals the value of the time delay Δt _K between the emitted and received test radio signal, calculate the trajectory length OKA - PPRTS based on the measured time delay Δt _K , for each nth ES with known coordinates x _In , y _In , z _In , where n≥1 is the number of the ES, the time delay values Δt _n are measured in the PPRTS using correlation processing of radio signals between the received radio signals after their retransmission by OKA and SKA, respectively, n values of the trajectories lengths ES - SKA - PPRTS are calculated based on the known coordinates of each of the ES x _In , y _In , z _In , SKA x ₂ , y ₂ , z ₂ and PPRTS x _K _. _{_} _{_} _{_} _{_} _{_} using the calculated lengths of the trajectories IORS-OKA-PPRTS, OKA-PPRTS, ZS - SKA-PPRTS and the known coordinates of PPRTS x _K , y _K , z _K , IORS x _H , y _H , z _H and ZS x _In , y _In , z _In .

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что значения номиналов излучаемых частот ƒ_H и ƒ_K и тестовых радиосигналов входят в диапазоны частот на линии “вверх” для ОКА и СКА.2. The method according to claim 1, characterized in that the nominal values of the emitted frequencies ƒ _H and ƒ _K and test radio signals are included in the frequency ranges on the uplink for OKA and SKA.