ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №11

УДК: 621.396.969.11

Многоканальное измерение дальности

коммуникационного космического аппарата

С.П. Панько, В.В. Сухотин, О.И. Сизых, И.Ю. Тихоненко, А.В. Хныкин

Сибирский федеральный университет

660041, Красноярский край, г. Красноярск, пр. Свободный, 79

Статья поступила в редакцию 2 апреля 2025 г.

Аннотация. Одним из важнейших навигационных параметров, определяющих местоположение космического аппарата (КА) на орбите, является его дальность, что актуально, в первую очередь, для наведения антенных систем Земных станций (ЗС) на КА. Исследователи разных стран занимаются задачей высокоточного измерения дальности КА, однако не получили подробного рассмотрения процессы, происходящие при цифровом несинхронизированном многократном измерении длительности интервалов времени одного и того же источника, а также к настоящему времени должного внимания исследователей не получило участие групповых источников в оценке дальности КА. В статье рассмотрен метод многоканального измерения дальности КА, позволяющий повысить точность за счет исключения влияющих факторов при усреднении ансамбля измерений. Повышение возможно, если при усреднении ансамбля дальностей учитывается эллиптичность Земли, поскольку до ввода в рабочее состояние системы спутниковой телекоммуникации позиция каждой ЗС известна и в процессе предстартовой подготовки КА это позволяет накопить в памяти наземного комплекса управления (НКУ) расчетные значения поправок и подвергнуть усреднению скорректированные значения и периодического дрейфа КА. Используя фазовый метод измерения дальности показано, что в любых позициях спутника независимо от мгновенного значения скорости его движения в двух смежных измерительных интервалах переменная составляющая набега фазы – приблизительно линейная величина. Это обстоятельство позволяет исключить переменную составляющую. Кроме того, важна внутрисистемная синхронизация, которая обеспечивается специальным уникальным дальномерным сигналом, который излучается с определенным тактом с НКУ в сторону КА. Показан учет влияния ослабления сигнала на точность измерения. Приведены структурные схемы и дано описание реализации многоканального метода измерения дальности коммуникационного космического аппарата. Рассмотренный метод усреднения результатов групповых измерений дальности КА в составе системы спутниковой телекоммуникации с учетом необходимой коррекции индивидуальных результатов обеспечивает повышение точности измерения дальности КА пропорционально количеству ЗС в составе системы.

Ключевые слова: измерение дальности, система спутниковой телекоммуникации, орбита космического аппарата, эллиптичность Земли, погрешность измерения.

Финансирование: Исследование выполнено в рамках государственного задания ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (номер FSRZ-2023-0008).

Автор для переписки: Хныкин Антон Владимирович, antonkhnykin@yandex.ru

Литература

1. Бетанов В.В., Махненко Ю.Ю. Совершенствование однопунктового способа навигации геостационарного спутника // Вестник Московского государственного технического университета им.Н. Э. Баумана. Серия «Машиностроение». – 2009. – № 3. – С. 83-95.

2. Чмых М.К. Цифровая фазометрия. Аудио и связь, 1993.

3. Chang Donald C.D., Yung Kar W., Nunan William J., Cheng David C., Shuman Bruce E. Method and system for determining a position of a communication satellite utilizing two-way ranging. US Patent US6229477B1, 2001.

4. Скляр Б. Цифровая связь: Теоретические основы и практическое применение. – Вильямс, 2017.

5. Doody D. Basics of Space Flight. Bluroof Press, 2011. 312 p.

6. Panko S.P. et al. Digital range measurement of telecommunication spacecraft // 2020 Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT). – IEEE, 2020. – С. 1-4.

7. Панько С.П., Сухотин В.В., Югай В.В., Чумиков В.Ф. Цифровой фазометр. Пат. № 2207579 Российская Федерация, 2003. Бюл. № 18.

8. Панько С.П., Тихоненко И.Ю., Хныкин А.В. Измерение дальности космического аппарата в системе связи // Системы связи и радионавигации : материалы VIII Всерос. науч.-техн. конф. «Системы связи и радионавигации». Красноярск, 12-14 ноября 2024 г. – Красноярск : АО «НПП «Радиосвязь», 2024. 334 с.

9. Кучкин И.А., Сухотин В.В., Панько С.П., Адмаев О.В., Ильинский И.В., Садомов Е.Н., Смольников Е.О. Исследование траектории движения искусственного спутника земли для исключения дополнительного набега фазы при определении координат // Фундаментальная информатика. информационные технологии и системы управления: реалии и перспективы. «FIITM-2014» : материалы междунар. науч.-практ. конф. Красноярск, 25–27 ноября 2014 г. – Красноярск : СФУ, 2014. С. 216-223.

10. Панько С.П. Измерение дальности космического аппарата // Космические аппараты и технологии. – 2015. – №. 4 (14). – С. 10-21.

11. Луферчик А.В., Луферчик П.В., Галеев Р.Г., Богатырев Е.В. Анализ влияния атмосферных возмущений на энергетический потенциал спутникового радиоканала Ka-/Q-диапазонов // Ural Radio Engineering Journal. – 2023. – Т. 7, № 2. – С. 137-152. https://doi.org/10.15826/urej.2023.7.2.003

Для цитирования:

Панько С.П., Сухотин В.В., Сизых О.И., Тихоненко И.Ю., Хныкин А.В. Многоканальное измерение дальности коммуникационного космического аппарата // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.11.30