Файл: Шебшаевич В.С. Радиотехнические методы и средства контроля траекторий искусственных спутников Земли и космических ракет.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 37
Скачиваний: 0
- 52 -
мерной системы контроля траектории*3^
Рис, 7 » К принципу работы фазовой дальномернои системы.
rex>Tcfl в виду системы типа |
Rо т о t a t |
|
fRemote Тгасьйпд and |
Ranging |
|
-дистанционное сопровождение и изме |
||
рение дальности) |
и типа: $ е С 02 |
|
( S e lu e n t Сов' |
Rana tna |
-после |
довательное измерение -дальности)
/ 9 / .
\
На земле располагаются несколько приемо передающих станций. Каждая из них ведет
независимые измерения дальности |
до объек |
т а . Для этого передатчики каждой |
стан |
ции излучают запросные сигналы, которые ретранслируются бортовым оборудованием спутника или ракеты. Путем сравнения разности фаз запросного и ответного сиг налов в каждом пункте измеряется даль ность, Результаты измерений транслируют ся на центральную станцию, где объеди няются и используются для определения положения ЙСЗ или ракеты путем совмест ного решения уравнений трех сфер с цен трами в контрольных пунктах.
базовые измерения ведутся на моду лирующих частотах. Для разделения за просного и ответного сигналов ответная частота смещается относительно запросной.
С целью уменьшения числа рабочих каналов и упрощения бортовой аппаратуры все запросы и ответы посылаются на оди наковых частотах. При этом для разделе ния измерительных каналов применяется временная селекция. Одна из станций при обретает роль ведущей и обеспечивает* определенную во времени последователь- 7
ность посылки Запросных сигналов с каждого из контрольных пунктов.
Возможен также иной вариант постро ения системы, в котором используется всего один наземный запросчик. В этом случае наземный передатчик излучает несущую, модулированную несколькими частотами. Эти колебания принимаются на борту ИСЗ или ракеты, а также на всех контрольных станциях. Переизлучение с борта ведется на смещенной несу щей частоте. Ответные сигналы принима ются контрольными станциями, где сопос тавляются фазы ответных сигналов и сигналов от наземного передатчика. Так как удаление передатчика от контроль ных станций известно, в результате из мерений находятся дальности ИСЗ или ра кеты от контрольных станций. Измерения ведутся на модулирующих частотах.
-55 -
§4. ЧАСТОТНЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА
КОНТРОЛЯ
Частотные методы контроля траекто рии спутников Земли и космических ракет приобрели к настоявшему времени широкое распространение. Это объясняется тем* что частотные методы* основанные на оценке допплеровского смещения частоты*
наиболее эффективны при больших скорос тях движения объектов , что и имеет
место при контроле космических траекто рий. С другой стороны* основные частот ные методы не предъявляют сложное тре бований к бортовой радиоаппаратуре, и контроль может проводиться при использо вании сигналов простейших бортовых пере датчиков.
Наибольшее распространение полу
чил метод, основанный на определении
момента пролёта спутника на кратчайшем
расстоянии от наблюдателя, который стал применяться, начиная с контроля за пер выми советскими спутниками Земли [ 10 J . Этот метод можно именовать траверзным методом. Применяются также методы, осно ванные на измерении радиальной скорости
|
|
|
|
- |
56 - |
|
|
|
перемещения спутника |
или ракеты /*9 J . |
|
||||||
Рассмотрим некоторые частотные методы. |
||||||||
I . |
Допплеровское смещение |
частоты |
с |
|||||
налов, принимаемых с искусственных спут |
|
|||||||
ников Земли и космических ракет. |
|
|
||||||
Величина допплеровского смещения час |
|
|||||||
тоты зависит от соотношения скорости рас |
|
|||||||
пространения радиоволн и скорости переме |
|
|||||||
щения оконечных радиоприборов. Если ско |
|
|||||||
рость распространения радиоволн обозна |
|
|||||||
чить через С |
, |
относительную |
скорость |
|
||||
•перемещения передатчика и приемника - че |
|
|||||||
рез V?.f частоту |
колебаний - |
через |
f |
|
||||
(длина |
волны |
- |
Л |
), |
то допплеровский |
|
||
сдвиг |
частоты |
Гd |
будет иметь выражение |
: |
||||
|
~ ~ |
~ |
|
= ~ X ”^'г |
Л |
(28) |
|
причем 2^ берется с соответствующим зна ком.
•При этих рассуждениях считают, что скорость 2^ направлена вдоль линии, сое диняющей передатчик с приемником. В общем’ же случае вектор т может быть направлен под любым углом к липки радиосвязи, и тог да допплеровский сдвиг будет вызывать
- 57 -
лишь слагающая скорости вдоль этой ли нии, именуемая обычно радиальной состав ляющей скорости. Связь радиальной сос тавляющей 1/*2 с модулем V находится, если известен закон движения, определяю
щий вид- |
функции |
, |
где £ - |
расстояние между передатчиком |
|
и приемником . Чаще .всего функция |
Ъ (t) |
не линейна и имеет экстремумы, один из которых i mlri=Q , а второ* - г тах =
-V .
Рассмотрим, как будет меняться: со временем i = 2^ , если передатчик дви жется в определенном режиме мимо прием ника.
.Пусть траектория движения передат чика Sf - S2 не. проходит через приемный пункт 0, относительно которого ведется отсчет расстояний. Кратчайшее расстоя ние между приемником и передатчиком при нахождений последнего в точке 50 сос тавляет ё0 (рис. 8 ) . Будем отсчитывать" время от момента t = 0 , соответствующе го прохождению передатчика через точку
л . |
. |
' |
- 5 8 -
i |
tzto |
Расстояние |
между |
St и |
S0 |
обозначим |
|||
через |
8Q , |
момент прохождения |
через |
||||
S0 - |
как t0 , а скорость - через тг . |
||||||
|
Тогда в |
интервале |
времени O & t < t of |
||||
при перемещений в |
сторону |
S0 , |
радиаль |
||||
ная |
составляющая |
скорости |
|
соста |
|||
вит |
: |
|
|
|
|
|
|
(29)
i m § t W s ( e - ' v t f ) *
( eo - V t ) ■
-59 -
Винтервале времени t Q<
при движении |
от тонки 5 |
, будет |
иметь место |
соотношение |
: |
d |
|
|
|
|
) = |
|
( v t - t , ) |
(30) |
|
|
Подставляя (29) и (30) в выраже ние для допплеровского сдвига (28), найдем следующий вид зависимости
где знак плюс соответствует условию
O ^ t |
< t 0 |
|
(сближение), а |
знак минус |
||||
условию - |
t < |
t £ |
00 |
(удаление). |
|
|
||
|
Формула (31) |
показнвает, |
что |
доп |
||||
плеровская |
частота |
зависит |
как |
от |
тг |
|||
и Л |
, так |
и от |
t |
, 20 и |
t 0 |
. При |
чем зависимость от времени явно не ли нейная.
Для иллюстрации зависимости Fd ( t ) на риСо9 показаны, кривые“изменения допплеров ской частоты, рассчитанные для некоторых ти новых и и Л и для ряда кратчайших рас-
61 -
стояний 70 . Скорость взята равной первой космической скорости,а длина волны соответ ствует примерно среднему значению диапазона, используемого на космических радиолиниях.
Из рассмотрения ри с.9 |
видно, |
что |
кри |
||
вые |
Fd (t) в точке t - t Q |
делятся |
на |
||
две. |
ветви,* симметричные, относительно |
||||
этой точки. Левая ветвь относится к |
|||||
положительным значениям |
Fd |
, |
правая |
||
ветвь - к отрицательным. |
|
|
|
||
- |
В момент t 0 допплеровская |
часто |
та переходит .через нуль. В этот момент передатчик находится на кратчайшем расстоянии от приемника, равном 7^ , а радиальная составляющая скорости об
ращается в нуль. Наблюдатель оказывает ся расположенным на траверзе передатчи ка. Переход допплеровской частоты че рез нуль усматривается и из выражений
(31) |
: |
когда |
t |
достигает величины |
|
t - |
t о~ ~ |
, числитель дроби |
обраща |
||
ется |
в |
нуль |
и |
= 0. |
|
|
|
Величина |
60 определяет |
время |
|
t 0 |
, |
по тт&чеит которого от начала |
отсчета допплеровская частота пройдет через нуль. Изменяя 8д , можно менять фазу кривой Fd ( t ) . Такт, если за на