Спосіб контролю орієнтації антен геостаціонарних космічних апаратів

Реферат: Спосіб контролю орієнтації антен геостаціонарних космічних апаратів (КА), який полягає в тому, що в процесі орбітального польоту КА за допомогою бортового комп'ютера підсистеми орієнтації КА обробляють інформацію з навігаційного приймача КА про сузір'я навігаційних КА (їх ефемериди), які знаходяться в границях променів антен КА зв'язку, визначають фактичні координати перетину ними границь променя та порівнюють їх із попередньо розрахованими, при перевищенні різниці між розрахованими та визначеними значеннями формується висновок про невірну орієнтацію антенних систем КА. Орієнтацію антен геостаціонарних КА здійснюють, використовуючи апаратуру супутникової навігації за ефемеридами навігаційних КА, які перетинають промені. UA 81531 U (54) СПОСІБ КОНТРОЛЮ ОРІЄНТАЦІЇ АНТЕН ГЕОСТАЦІОНАРНИХ КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ UA 81531 U UA 81531 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі систем управління, зокрема до підсистем управління орієнтацією космічних апаратів (КА) та може бути використана в підсистемах управління орієнтацією космічних апаратів зв'язку, що функціонують на геостаціонарних орбітах, для контролю орієнтації антен, забезпечення міжнародних вимог до зон покриття КА [1-5]. Відомі способи контролю орієнтації антен геостаціонарних космічних апаратів передбачають обробку інформації з датчиків орієнтації на Сонце, Землю, планети тощо і контролюють орієнтацію платформи КА в цілому[1, 2]. Недоліком відомих способів, вибраних як найближчий аналог є те, що невірне функціонування програмної чи апаратної частини датчиків призводить до невірного функціонування бортових комп'ютерів підсистем орієнтації погіршення якості зв'язку [1-5]. В таких випадках: - в зонах обслуговування КА зв'язку на наземних станціях знизиться потужність корисного сигналу; - знизиться перепускна здатність каналів зв'язку; - підвищиться рівень перешкод від інших систем супутникового зв'язку; - передавальна апаратура КА буде перешкоджати функціонуванню космічним та наземним сегментам інших систем зв'язку. Все перераховане знижує якість функціонування системи супутникового зв'язку та може призвести до значних фінансових втрат. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу контролю орієнтації антен геостаціонарних космічних апаратів, у якому шляхом використання сигналів навігаційних супутникових систем від космічних апаратів, які знаходяться в діаграмі направленості антен геостаціонарних космічних апаратів досягають оперативного та прямого контролю орієнтації антенних систем (їх променів) на зони обслуговування тим, що в процесі орбітального польоту КА бортовий комп'ютер підсистеми орієнтації КА обробляє інформацію з навігаційного приймача КА про сузір'я навігаційних КА (їх ефемериди), які знаходяться в границях променів антен КА зв'язку, визначає фактичні координати перетину ними границь променя та порівнює їх із попередньо розрахованими. При перевищенні різниці між розрахованими та визначеними значеннями формується висновок про невірну орієнтацію антенних систем КА, який відрізняється тим, що орієнтація антен геостаціонарних КА здійснюється використовуючи апаратуру супутникової навігації за ефемеридами навігаційних КА, які перетинають промені. Для вирішення поставленої задачі у способі контролю орієнтації антен геостаціонарних космічних апаратів, який полягає в тому, що в процесі орбітального польоту КА бортовий комп'ютер підсистеми орієнтації КА обробляє інформацію з навігаційного приймача КА про сузір'я навігаційних КА (їх ефемериди), які знаходяться в границях променів антен КА зв'язку, визначає фактичні координати перетину ними границь променя та порівнює їх із попередньо розрахованими. При перевищення різниці між розрахованими та визначеними значеннями формується висновок про невірну орієнтацію антенних систем КА. На кресленні зображено взаємне розташування об'єктів при контролі орієнтації. Суть запропонованої корисної моделі полягає у наступному: Процес надання послуг космічного зв'язку, та функціонування космічного апарата на геостаціонарній орбіті є досить складним. Однією з характеристик космічної системи зв'язку є зона обслуговування - та поверхня Землі, на якій розташовуються чи можуть розташовуватися наземні станції [1-5]. На цій території необхідно забезпечити не тільки виконання всіх умов, але й задовольнити всі вимоги щодо зони покриття, дотримання вимог із захисту від перешкод зі сторони інших радіосистем, в тому числі від інших систем радіозв'язку. Всі розрахунки, які виконуються при координації супутникової системи зв'язку в процесі реєстрації в Міжнародному союзі електрозв'язку проводяться для кожної точки [1-5]. Очевидно, що зона покриття завжди охоплює зону обслуговування та перевищує її. Регламент радіозв'язку в інтересах ефективного використання орбіти та радіочастот рекомендує, щоб зона покриття була якомога ближче до зони обслуговування [1-5]. Суттєво впливає на розміри зони обслуговування нестабільність орієнтації положення космічного апарата на орбіті та нестабільність орієнтації його антен. Тобто, розраховується внутрішня обвідна зон покриття. Щоб підкреслити вплив нестабільності променя передавальної антени використовують зону гарантованого рівня сигналу. При розробці систем супутникового зв'язку обирають ширину променів антен КА зв'язку, форму розтину променя та координати точки прицілювання [1]. Приблизно враховується також вплив нестабільності орієнтації КА та неточність наведення антен. 1 UA 81531 U 5 10 15 20 25 30 35 Оскільки висоти орбіт навігаційних КА (-20 тис. км) значно нижчі, ніж орбіти геостаціонарних КА (~36 тис. км), можливим є визначення координат точки входу (виходу) навігаційного КА (креслення). Нехай при перетині навігаційним КА променя антени (точка Аф фіг. 1), яку можливо визначити як момент tп досягнення нижнього граничного рівня сигналу навігаційним приймачем геостаціонарного КА Рнпр = Рmin його координати будуть рівними (Xф, Yф, Zф). КА зв'язку обраховує свої поточні координати на даний момент часу tп (XКА, YКА, ZКА). Далі, знаючи координати центру зони покриття (XЦЗ, УЦЗ, ZЦЗ), ширину діаграми направленості бортових антен КА зв'язку за методиками визначеними в [1], використавши традиційні геометричні формули визначаються значення кутів АФОС (αф) та АОС (αр). Після цього бортовим комплексом управління здійснюється перевірка знаходження відхилення орієнтації променя в допустимих границях ±Δα чи |αф-αр|Δα (1). Значення Δα визначається на етапі проектування космічної системи зв'язку та залежить від ряду різних факторів описаних у [1-5]. При невиконанні вимоги (1) до бортового комплексу управління подається сигнал про збій орієнтації КА. Порядок функціонування КА після цього визначається причинами збою та описуються у [1-5]. Викладена методика також може також використовуватись у момент виходу навігаційних КА з променів антен КА зв'язку (точка В фіг. 1). Джерела інформації: 1. Спутниковая связь и вещание: справочник/ [Бартенев В. А., Болотов Г. В., Быков В. Л. И др.]; под ред. Л. Я. Кантора. - [3-е изд]. - М.: Радио и связь, 1997.-528 с: ил. ISBN 966-84243-34Х. 2. Evans В. G. Satellite Communication Systems / Evans B. G.; The Institution of Engineering and Technology. - London.: The Institution of Engineering and Technology, 2008.-727 с - ISBN 0 85296 899 X. 3. Elbert B. L. Introduction to Satellite Communication / Elbert B. L. - [Third Edition]. - Norwood.: ARTECH HOUSE, 2008.-447 с ISBN-13: 978-1-59693-210-4. 4. Maral G. Satellite Communication Systems / G. Maral, M. Bousquet, ; Ecole Nationale Superieure des Telecommunications, Site de Toulouse, France. - West Sussex, PO19 8SQ, United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd, 2009.-713 с - ISBN 978-0-470-71458-4. 5. Maini A. K. Satellite Technology Principles and Applications / A. K. Maini, V. Agrawal, ; Laser Science and Technology Centre, Defence Research and Development Organization Ministry of Defence, India. - West Sussex, United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd, 2011.-674 с - ISBN 978-0470-66024-9. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Спосіб контролю орієнтації антен геостаціонарних космічних апаратів (КА), який полягає в тому, що в процесі орбітального польоту КА за допомогою бортового комп'ютера підсистеми орієнтації КА обробляють інформацію з навігаційного приймача КА про сузір'я навігаційних КА (їх ефемериди), які знаходяться в границях променів антен КА зв'язку, визначають фактичні координати перетину ними границь променя та порівнюють їх із попередньо розрахованими, при перевищенні різниці між розрахованими та визначеними значеннями формується висновок про невірну орієнтацію антенних систем КА, який відрізняється тим, що орієнтацію антен геостаціонарних КА здійснюють, використовуючи апаратуру супутникової навігації за ефемеридами навігаційних КА, які перетинають промені. 2 UA 81531 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3