Файл: Олянюк, П. В. Оптимальный прием сигналов и оценка потенциальной точности космических измерительных комплексов.pdf

Скачать файл (6,72Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 83

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

функции имеют периодический характер, третья — аперио дический. 27-суточный период изменения первой составляю щей совпадает с периодом обращения Солнца вокруг оси и характеризует влияние солнечной активности на процессы, протекающие в атмосфере Земли . Четырехсуточный период изменения второй составляющей определяется прецессией вектора углового момента вращения спутника.

,6 dp

37340		360	380	ЧОО		420	МОДни
0,10				а-)
0,10	>	Автокорреляционная функция
	*.	Автокорреляционная функция
0,05	•
	•	ч
О		ч			i
		• • л О •		О	i
					* в	а
-0,05						а
-0,05						о
						о
								• •
-0,1О	о	1	1	1	1	1	1	1
	о	to	го	зо	to	50	ffO	70 Дни
0,02				Ю
0,02	\	Автокорреляционная				tpj/нкция
0,01

		-0,01
		-0,02				10		15	Дни
						10		15	Дни
Рис.	I.2.	Зависимость			сопротивления атмосферы			(Р ^ — Р) и		светового
давления		( Р	о	т времени		(а), автокорреляционные функции				орбиталь
ного	ускорения			(б)	и его	флюктуации	(в) для ИСЗ		«Эксплорер IX»,
совершавшего			полет		по эллиптической		орбите,	высота	перигея которой
						равна 630	км.

Третья, апериодическая, составляющая, полученная после

вычитания из автокорреляционной функции, показанной						на
рис. 1.1,6, периодических составляющих,				представлена		на:
рис. 1.1,0. Она характеризует			флюктуации	параметров		ор
биты. Из рис. 1.1,6 следует,		что интервал корреляции			ф л ю к
туации	составляет величину,		немногим	меньшую	одних
суток.
Н а	рис. 1.2 приводятся	аналогичные данные, полученные

при обработке результатов наблюдения за спутником «Экс-

плорер IX». Этот спутник представлял собой			газонаполнен
ный •баллон,	и поэтому	его вращение вокруг	осп не сопро
в о ж д а л о с ь	изменением	силы сопротивления.	Однако из-за

большой площади поперечного сечения и малой массы спут


ника	на	его движение о к а з ы в а л а					заметное		влияние		сила
светового		давления, ход			изменения			которой		показан на
рис.	1.2, а	более		гладкой	нижней		кривой.		Верхняя,		более
изрезанная, кривая				и з о б р а ж а е т только				изменение		силы	аэро
динамического			сопротивления.			Н а	рис. 1.2,6		приведена		ав
токорреляционная				функция		флюктуации силы				сопротивле
ния,	а на рис. 1.2,6 показана					эта ж е		автокорреляционная
функция		после	удаления		из	нее составляющей с 27-суточ-
ным	периодом		изменения.		Из	графика		видно, что интервал

корреляции флюктуации скорости изменения периода обра щения в данном случае достигает 2 суток.

Увеличение длительности интервала корреляции второго,

спутника	является	вполне	естественным, так как он двигался
по более	высокой	орбите	и из-за большей разреженности

атмосферы абсолютная величина силы сопротивления, воз


никавшего при его движении,						была	меньше.
	Таким образом, имеющиеся опытные данные свидетель
ствуют о		том, что для искусственных						спутников,			траекто
рии которых удалены от Земли							на расстоянии			от 350 до
630 км, интервал				корреляции		флюктуации			сопротивления ат
мосферы		простирается			от	величины,		несколько			меньшей.
1 суток, до величины, равной .2 суткам.
	К сожалению, по имеющимся данным нельзя										составить
представления			о вариациях			величины		интервала		корреляции
в	зависимости		от	солнечной		активности			и других		причин.
В	статье	[30] отмечается,			что они характеризуют						верхнюю
границу		значений		интервалов корреляции .					Д а н н ы е		о значе

ниях интервалов корреляции, располагающихся вблизи ниж ней границы величин, встречающихся на практике, в лите


ратуре пока отсутствуют. Отсутствуют т а к ж е				данные об ин
тервалах корреляции		флюктуации	силы аэродинамического
сопротивления	на высотах, меньших		350 км, о них мы мо
ж е м составить	лишь	довольно приближенное		представление .

П р и в о д и м ые экспериментальные данные непосредственно относятся к скорости изменения периода обращения И С З и определенным образом характеризуют величину интервала корреляции флюктуации параметров движения, которые

являются	объектом	изучения	в данной работе. П р е ж д е всего
ясно, что	поскольку	скорость	изменения периода обращения

представляет собой производную от этого периода, то по дли тельности интервала корреляции флюктуации скорости из менения периода обращения мы можем судить об интервале корреляций периода, а значит, большой полуоси и эксцентри ситета орбиты. При этом флюктуационные изменения этих величин в первом приближении можно считать процессами

стационарными . Это означает, что	корреляционная функция
флюктуации скорости изменения	периода обращения И С З

равна второй производной корреляционной функции флюк туации этого периода:

В свою очередь, на примере автокорреляционной функции экспоненциального вида можно видеть, что длительности ин тервалов корреляции двух подобных процессов одинаковы. Полезно отметить, что экспонента как одна из возможных разновидностей аппроксимирующих функций отличается той


особенностью,			что	ее вторая	производная, которая				д о л ж н а
и з о б р а ж а т ь корреляционную функцию производной									исходно
го	случайного		процесса, так		ж е	как и	сама	функция,		ото
б р а ж а ю т		основные		свойства	корреляционных			функций.
ч-	Таким	образом,		можно утверждать,			что	рассмотренные
ранее данные о длительностях интервалов корреляции										отно
сятся не		только	к	флю'ктуацням		орбитального		ускорения, но

и к флюктуациям орбитальной скорости, периода и большой полуоси.

Что ж е касается других элементов орбиты, то случайные колебания силы аэродинамического сопротивления, по-види мому, не будут оказывать на них заметного влияния. Исклю чение составляет лишь наклонение орбиты, которое будет медленно изменяться под действием силы, обусловленной суточным вращением атмосферы . Спутник, увлекаемый вра щающейся атмосерой, будет «ощущать» не только флюктуа ции плотности среды, но и ветры, скорость которых по не которым данным м о ж е т ' д о с т и г а т ь 320 км/час. Однако опыт ных данных, характеризующих длительность интервала кор реляции флюктуации наклонения орбиты, в известной лите ратуре пока нет. Поэтому будем считать, что длительность интервала во всяком случае не меньше 1—2 суток.

О порядке величин, характеризующих длительность ин тервалов корреляции флюктуации остальных элементов ор биты, ничего определенного пока сказать невозможно. М о ж н о предполагать лишь, что они на много порядков превышают длительности интервалов корреляции флюктуации большой полуоси и наклонения орбиты.

Общий вывод, который вытекает	из приведенных дан
ных, состоит в том, что длительность	интервала измерения

параметров орбиты искусственных спутников З е м л и с вы сотами перигеев от 350 до 630 км не д о л ж н а превышать 1—2 суток.

I. 3.	Сигналы
Сигналами		в	космическом измерительном комплексе слу
ж а т	опорное	и	ретранслированное электромагнитные поля з

области расположения элементов приемных антенн. Эти поля

могут

быть з а д а н ы

совокупностями значений

напряженности

во всех точках указанной

области.

В частности, напряженность поля опорных

сигналов

мож

но представить в комплексной

форме

следующим

образом:

A0(t)exp(mt),

(1.3.1)

г д е

AQ(t)=A0(t)

exp

—

комплексная

амплитуда;

A&(.t) =Aa(t)

ехр(кр(/)] — модулирующая

функция .

Здесь

приняты

обозначения:

/г —со/иф

—

волновое

число;

— ф а з о в а я

скорость

радиоволн; (3 — н а ч а л ь н а я

фаза

^сиг

н а л а .

Ретранслированное

(или

отраженное)

поле

м о ж е т

быть

описано

формулой

s(t) — A{t,

r)exp(tu^),

(1.3.2)

где

A (t,

г) — A(t

— 2rfvrp)

exp {—i-2kr) exp г'Р ;

A(t-2rjvrp)

A(t

— 2r;vrp)

exp [t> {t -

2r,'vrp)};

r — текущее

расстояние

от КА до точки

измерений;

vrp

—

групповая скорость

'распространения.

Будем

предполагать,

что

источник

ретранслированного

поля

единственный

и что он совмещен

точкой

расположе

ния КА, а элементы приемных антенн дискретно или		непре
рывно заполняют	некоторую ограниченную область		про
странства, которую	условно можно назвать объемной		антен
ной.

А	м п л и т у да принимаемого поля,	а т а к ж е	фазы	его несу
щего	и модулирующего колебаний	зависят	о г	удвоенного
значения текущего расстояния м е ж д у КА и			точкой наблю -

Рис.

1.3.

Радиус-векторы

точки

Рис.

1.4.

Геометрические

соотноше-

наблюдения

Гз . космического

ыия

при измерениях с помощью кос-

аппарата

г к

текущее рас-

мического

комплекса,

стояние

между

КА

точкой

наблюдения

г.

дения,

которое

равно

модулю

разности

двух

радиус-век

торов

(рис. 1.3):

г =

| г,< - гз

| ,

(1.3.3)

один

из которых

( г к )

характеризует

текущее пространствен

ное

положение

КА,

второй

( г 3

) —

точки

наблюдения .

Текущее расстояние от точки наблюдения до КА можно

представить

т а к ж е

следующим

образом .

С о в м е щ а я с опре

деленной фиксированной точкой антенны (которую можно

назвать	ее	центром)		начало		топоцентрической системы			ко
ординат	и	обозначая радиус-вектор текущей точки антенны
буквой	г А	(рис. 1.4), текущее расстояние между КА и							точ
кой наблюдения			можно		т а к ж е		выразить	следующей	фор
мулой:
			г =	\| г к - г з ц — г А I •				(1-3.4)
Источником			данных о п а р а м е т р а х движения может						быть
не только		поле	отраженного			или ретранслированного			сиг
нала. Таким источником					может		выступать	т а к ж е поле,	соз-

Смотрите также файлы

Оперативные графические системы в автоматизации проектирования..pdf

Основы динамики сооружений учеб. пособие.pdf

Пивоваров, С. Э. Моделирование процессов прогнозирования в приборостроении.pdf

Попов, Ю. Н. Повышение эффективности использования техники в земледелии.pdf

Рожков, Л. И. Средства радиосвязи учеб. пособие.pdf

Файл: Олянюк, П. В. Оптимальный прием сигналов и оценка потенциальной точности космических измерительных комплексов.pdf

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно