Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2020, № 6 · MATHEMATICAL MODELS IN RADIO ELECTRONICS PROBLEMS

Assessment of the influence of the composition of measurements in a single-position passive radio engineering system on the accuracy of the satellite orbit determination

D.D. Gabriel’yan1, A.N. Gorbachev1, V.I. Demchenko1

1 Rostov-on-Don research institute of radio communication, Rostov-on-Don, Russia
Full text (PDF) UDC 528.629.195 EDN TEKCWH

Abstract

The problems of selecting and conducting a comparative analysis of quality functions for obtaining estimates of satellite orbit parameters based on the results of measurements are researched. The analysis is carried out for the case of single-position passive radio engineering system, in which measurements can be made only for the angular coordinates of the satellite and the frequency of the received signal. The proposed quality functionals are formed based on the corresponding likelihood relations in the white Gaussian noise approximation. The proposed functionals are the squared difference between the measured values of the angular coordinates of the satellite and the frequency of obtained signal and corresponding values obtained in accordance with the accepted model of the satellite motion. Estimates of the orbit parameters are formed from the minimum values of the proposed quality functionals. It is shown that the proposed quality functionals allow forming unbiased estimates of Kepler elements of the orbit. The relations defining elements of the Fischer matrix are presented, on the basis of which potentially achievable values of variances of estimates of orbit elements and correlations of values of standard deviations of estimates of various parameters of the satellite orbit can be obtained. The results of numerical modeling and comparative analysis of the obtained variances of estimates of Kepler elements of the orbit using the proposed quality functionals are presented for different composition of measurements.

  • параметры орбиты
  • искусственный спутник Земли
  • однопозиционная пассивная радиотехническая система
  • квадратичные функционалы качества
  • СОСТАВ ИЗМЕРЕНИЙ
  • дисперсия оценки
  • stimation of the satellite orbit parameters
  • single-position passive radio engineering system
  • quadratic quality functional
  • measurement composition
  • estimation variance
Аннотация (на русском)

Оценка влияния состава измерений в однопозиционной пассивной радиотехнической системе на погрешность определения орбиты искусственного спутника Земли

Рассматриваются вопросы выбора и проведения сравнительного анализа функционалов качества для получения оценок параметров орбиты спутника по результатам выполняемых измерений. Анализ проводится для случая однопозиционной пассивной радиотехнической системы, в которой измерения могут проводиться только для угловых координат ИСЗ и частоты принимаемого сигнала. Предлагаемые функционалы качества формируются на основе соответствующих отношений правдоподобия в приближении белого гауссовского шума. Функционал качества представляет собой квадрат разности между измеряемыми значениями углов визирования ИСЗ и частоты принимаемого сигнала со значениями указанных параметров, получаемых для предполагаемых значений Кеплеровых элементов орбиты в соответствии с принятой моделью движения ИСЗ. Оценки параметров орбиты формируются из условия минимума предложенных функционалов качества. Показано, что предлагаемые функционалы качества позволяют сформировать несмещенные оценки Кеплеровых элементов орбиты. Представлены соотношения, определяющие элементы матрицы Фишера, на основе которых могут быть получены потенциально достижимые значения дисперсий оценок элементов орбиты и корреляции значений среднеквадратических отклонений оценок различных параметров орбиты ИСЗ. Представлены результаты численного моделирования и сравнительного анализа получаемых дисперсий оценок Кеплеровых элементов орбиты при использовании предлагаемых функционалов качества при различном составе проводимых измерений.

For citation

Gabriel’yan D.D., Gorbachev A.N., Demchenko V.I. Assessment of the influence of the composition of measurements in a single-position passive radio engineering system on the accuracy of the satellite orbit determination // Journal of Radio Electronics. – 2020. – No. 6.

References

  1. Демченко В.И., Косогор А.А., Раздоркин Д.Я., Саранов А.А., Гвоздяков Ю.А. Система высокоточных траекторных измерений в Ku-диапазоне // Труды IV Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий". 15-17 июня 2011. - М.: Радиотехника. С.264-274.
  2. Пат. 2313104. Российская Федерация, G01S3/42. Способ определения параметров орбиты геостационарного спутника / Урличич Ю.М., Балуевский Ю.Н., Ганженко В.П. и др.; заявитель и патентообладатель ЗАО "НПО Космического приборостроения"; заявл. 24.03.2005 г., опубл. 20.12.2007. URL http://www.freepatent.ru/patents/2313104
  3. Габриэльян Д.Д., Горбачев А.Н., Демченко В.И. Определение параметров орбиты геостационарных и геосинхронных ИСЗ в однопозиционных пассивных РЛС // Радиотехника. 2014. № 8. С. 16-23.
  4. Габриэльян Д.Д., Горбачев А.Н., Демченко В.И. Использование квадратичных функционалов для определения параметров орбиты космического аппарата в пассивной радиолокационной системе // Материалы докладов X Всероссийской научно-технической конференции "Радиолокация и радиосвязь". 21-23 ноября 2016 г., г. Москва. - ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, 2016.
  5. Урмаев М.С. Орбитальные методы космической геодезии. - М.: Недра, 1981, 256 с.
  6. Бакулев П.А. Радиолокационные системы. - М.: Радиотехника, 2004, 320 с.