Файл: Шебшаевич В.С. Радиотехнические методы и средства контроля траекторий искусственных спутников Земли и космических ракет.pdf

- 80 -

Помимо приведенного графического спо­ соба существует ряд аналитических: способов. в „

Траверзный метод контроля траек­ тории спутников Земли был разработан под руководством акад.В.А.Котельнжо» ва. Аналогичные методы / 1 3 . / были применены за рубежом для-наблюдений за ИСЗ, в том числе и за советскими спутниками. Причем в системе "Микролок" [ I I J применяется траверзный метод в сочетании Ь фазометрической пеленгацией.

3, Дальномерные системы

Допплеровский сдвиг^ частоты про­ порционален радиальной составляющей скорости. Путем интегрирования доппле­ ровской частоты можно получить рассто­ яние, проходимое за время интегрирова­ ния. Введение начальных условий (ис­ ходной привязки) позволяет находить расстояние между объектом и пунктом контроля.

Работа допплеровских даяьномерных средств контроля основана на измере­ нии скорости движения объектов с после­

-81 -

дующим нахождением расстояний путем интегрирования допплеровского сдвига частоты f 9,12 У . Рассмотрим некоторые варианты таких систем.

Пусть на Земле находится пере­ датчик, излучающий незатухающие коле­ бания (рис.1 6 ). Эти колебания прини­ маются на борту объекта и переизлучаютея. В нескольких наземных пунктах расположены приемные контрольные стан­ ции, принимающие как запросный, так к ответный сигналы. В целях селекции сигналов ответный сигнал излучается на другой частоте, например, на удвоен ной частоте запроса. В каждом прием­ ном пункте в результате сопоставления запросных и ответных колебаний выде­ ляется допплеровская частота, пропор­

циональная скорости перемещения объек­ та относительно передающего и приемно­ го пунктов. При выделении допплеров­ ской частоты частота запросных сигна­ лов путем ее удвоения преобразуется в частоту ответных сигналов. Результа­ ты измерений с каждого контрольного

пункта передаются на главный контроль­ но-вычислительный пункт.

- 82 -

■ » s ' / i\

J Станция

Х*3

Р н си б . К принципу работа допплеровско*ек й дальномерной; системы.

Размера трех баз, образуемых за­ просным передатчиком с каждым т при­ емных пунктов, заранее известны, Поэ­ тому после начальной привязки оказы­ ваются известннми все три радиотрассы типа запросчик-ответчик-приемник* Не­ прерывное интегрирование допплеровских частот, возникающих при прохождении сигналов по каждой из трасс, позволяет

- 8 3 -

постоянно знать их суммарную длину. Суммарной длине каждой трассы

соответствует определенная поверх­ ность положения. Это' - эллипсоид с фокусами в точках расположения за­ просчика и приемника. Поскольку име­

борту объекта установить внеокоетабильный генератор, а на трех назем­ ных приемных пунктах - приемники со столь же стабильными гетеродинами, то представится возможность измерять

- 84 -

допплеровские смещения частоты на каж­ дой из трех трасс, образуемых бортовым передатчиком с каждым наземным прием­ ником, Путем интегрирования допплеров­ ской частоты при условии начальной привязки объекта можно будет опреде­ лять расстояния от объекта до трех на­ земных пунктов.

Каждому расстоянию будет соответ­ ствовать поверхность положения сфери­ ческого вида с центром в приемном пунк­ те. Пересечение трех сфер даст место­

( S p k e v i c a i D o p p i e l - сферическая допплеровская система).

Очевидно, что описанные выше мето­ ды могут применяться для решения част­ ной задачи - определения только скорос­ ти движения ИСЗ или космической ракеты.

-85 -

§5 . Временные методы и средства

контроля

Временные методы контроля основа­ ны на измерении временного интервала между двумя радиосигналами, имеющими огибающие импульсной формы. Применение нашли временные дальномерные средства,

состоит из запросной стаацин. и несколь­ ких приемных пунктов (рис,^7^. На бор­ ту объекта установлен импульсный от­ ветчик. Запросная станция посылает высокочастотные импульсные сигналы.

-86 -

Рис И 7* К принципу работы временной дальномерной системы.

Эти сигналы переизлучаются ответчиком на смещенной частоте. Ответные еигиалн принимаются всеми приемными пункта­ ми, откуда ретранслируются на запрос­ ную станцию. При этом с каждого прием­ ного пункта ретрансляция идет на сво­ ей частоте. Таким образом обеспечива­ ется разделение дальиомерных каналов.

- 87 -

Так как расстояния от приемных пунктов до запросной станции заране» известны, они могут быть учтены,и пу­ тем временного сопоставления запрос­ ного и ответных импульсов можно изме­ рять суммарное расстояние на каждой из радиотрасс, включающих отрезки г запросчик -ответчик и ответчик-прием­ ник.

Каждому из измеренных суммарных расстояний соответствует поверхность положения в виде эллипсоида с фокуса­ ми в точках запроса и приёма. Совмест­ ное решение уравнений нескольких эллип­ соидов даёт местоположение объекта.

Запросные и приемные пункты моя* но, разумеется, объединить. И тогда будут измеряться расстояния от объек­ та до соответствующих наземных приемо­ передающих пунктов. Поверхностями*по­ ложения в этом случае будут сферы,

Принципиально возможно обойтись и без ретрансляции сигналов бортовым передатчиком. Если на борту и на Зем­ ле установить высокостабильные хрони-

-8 8 -

заторы, то измерение расстояний от объекта до наземных контрольных пунк­ тов можно выполнять без посылки запрос­ ных сигналов, ограничиваясь излучением

сборта объекта.

§6 . О способе передачи с борта искусственного спутника Земли информации о его координатах

Рассмотренные выше способы непос­ редственного измерения координат кос­ мических объектов используются не толь­ ко для контроля положения спутников и ракет относительно заданной им траек­ тории, но также и для прогнозирования

их координат на будущее. Так, в резуль­ тате определения нескольких точек траектории спутника Земли можно вычис­ лить элементы его орбиты. Зная элемен­ ты орбиты, нетрудно рассчитать и коор­

99 -

тивление атмосферы и нецентральность п оля ’Тяготения} , орбита с течением времени будет меняться и, следователь­ но, некоторые элементы орбиты будут справедливы лишь в течение ограничен­ ного отрезка времени. Это приводит к необходимости при расчете координат на длительный срок пользоваться меняю­

щимися значениями элементов. А для это­ го в пункт, где ведутся расчеты, тре­ буется периодически сообщать поправки к элементам, которые вычисляются по данным наземных контрольных станций.

При использовании спутников для научных исследований или для приклад­ ных целей полезная информация, добы­ ваемая бортовой аппаратурой, должна привязываться по месту наблюдения. По­ требитель этой информации должен полу­ чать также и данные для ее географичес­ кой привязки. Возможны различные спосо­ бы снабжения потребителей координатами шутника , относящимися к моментам вы->

- 90 -

На спутнике устанавливаете! сне» циальное счетно-рещающее.устройства, моделирующее движение по эллиптичес­ кой орбите* Параметры моделируемой ор­ биты закладываются в память этого уст­ ройства заранее, причем имеется воз­ можность корректировать их подачей кодированных сигналов с Земли. Эти корректирующие сигналы подаются вся­ кий раз, когда выявится изменение элементов орбиты*. В результате этого оказывается, что на борту спутника постоянно поддерживается модель его орбиты.

Используя э.ту модель, нетрудно с помощью радиосигналов передавать ин­ формацию о текущем положении спутника на орбите. А по этой информации могут определяться и географические коорди­ наты спутника. При этом способ нахож­ дения координат особенно прост в слу­