Способ определения координат космического аппарата с использованием земных станций и излучающей опорной реперной станции Российский патент 2023 года по МПК B64G1/00 G01S5/00 

Изобретение относится к области космонавтики, а именно к технике выполнения траекторных измерений и определения параметров орбиты космического аппарата (КА), и могут быть использованы на наземных и бортовых комплексах управления полетом КА для точного определения текущих параметров движения КА.

Известен способ определения координат КА [1]. Для реализации данного способа последовательно выполняют следующие действия:

размещают на позициях с известными координатами приемную радиотехническую станцию (ПРТС) и не менее трех приемных опорных реперных станций (ПОРС);

принимают и записывают радиосигналы КА совместно с метками времени с помощью ПРТС и указанных ПОРС в момент времени t₀;

передают из каждой ПОРС в ПРТС записанные радиосигналы КА совместно с метками времени;

с помощью корреляционной обработки измеряют значения взаимных временных задержек между радиосигналами, записанными ПРТС и каждой из ПОРС;

вычисляют координаты КА используя указанные разности дальностей.

К недостатку способа [1] относят относительно-невысокую точность определения координат КА, обусловленную необходимостью синхронной записи радиосигналов КА с помощью НРТС и не менее трех ПОРС.

Известен способ определения координат КА [2]. Для реализации данного способа последовательно выполняют следующие действия:

размещают на позициях с известными координатами приемо-передающую радиотехническую станцию (ГТПРТС) и не мене двух излучающих опорных реперных станций (ИОРС);

в момент времени t₀ синхронно излучают тестовые радиосигналы с помощью ППРТС и указанных ИОРС;

принимают и записывают тестовые радиосигналы после их ретрансляции КА с помощью ППРТС и указанных ИОРС;

с помощью корреляционной обработки измеряют значения взаимных временных задержек между переданными и принятыми радиосигналами для ППРТС и каждой из ИОРС;

рассчитывают дальности от КА до ППРТС и каждой из ИОРС;

передают из каждой ИОРС в ППРТС рассчитанное значение дальности;

вычисляют координаты КА используя рассчитанные дальности.

К недостатку способа [2] относят относительно-невысокую точность определения координат КА, обусловленную необходимостью синхронной излучения и записи тестовых радиосигналов КА с помощью ППРТС и не менее двух ИОРС.

Из известных способов наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого способа по технической сущности является способ определения координат основного космический аппарат (ОКА) [3]. Для реализации данного способа последовательно выполняют следующие действия:

размещают на позиции с известными координатами ПРТС;

выбирают смежный космический аппарат (СКА) с известными значениями координат;

выбирают земные станции (ЗС), размещенные на земной поверхности на позициях с известными координатами;

принимают и записывают с помощью НРТС радиосигналы ЗС после их ретрансляции ОКА и СКА;

измеряют значения взаимных временных задержек радиосигналов ЗС после их ретрансляции ОКА и СКА;

вычисляют координаты ОКА на основе указанных измеренных значений взаимных временных задержек.

Недостатком способа прототипа [3] является относительно-невысокая точность определения координат ОКА, обусловленная отсутствием возможности выбора нужного количества ЗС с максимальными взаимными удалениями.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения координат КА за счет передачи и приема тестовых радиосигналов приемно-передающей радиотехнической станцией (ППРТС), выбора земных станций (ЗС) и размещения ППРТС, излучающей опорной реперной станции (ИОРС) так, чтобы взаимные расстояния между ними были максимальными, а их координаты одновременно находились бы в зонах покрытия ОКА и СКА в момент времени t₀.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения координат ОКА (по патенту №2750753) включающим: выбор начальных значений параметров орбиты ОКА, координаты которого необходимо определить, выбор СКА с известными координатами x₂, y₂, z₂, имеющего общий участок диапазона частот на линии "вверх" с ОКА и общую зоны покрытия с зоной покрытия ОКА, размещение радиотехнической станции (РТС) на позиции с известными координатами x_K, y_K, z_K, выбор земных станций, значения номиналов излучаемых частот которых входят в диапазоны частот на линии "вверх" ОКА и СКА, прием в момент времени t₀ с помощью РТС радиосигналов, переданных земными станциями и ретранслированных ОКА и СКА, вычисление на основе временных задержек радиосигналов системы координат ОКА x₁, y₁, z₁ в момент времени t₀, в качестве РТС используют приемно-передающую радиотехническую станцию (ППРТС). Дополнительно размещают ИОРС на позиции с известными координатами x_H, y_H, z_H.

Выбирают ЗС и размещают ППРТС, ОИРС так, чтобы взаимные расстояния между ними были максимальными, а их координаты одновременно находились бы в зонах покрытия ОКА и СКА в момент времени t₀.

Излучают в момент времени t₀ тестовый радиосигнал ИОРС со значением номинала частоты ƒ_H. Принимают тестовый радиосигнал с помощью ППРТС после его ретрансляции ОКА. Измеряют в ППРТС с использованием корреляционной обработки радиосигналов значение временной задержки Δt_H между излученным и принятым тестовым радиосигналом. Рассчитывают длину траектории ИОРС - ОКА - ППРТС, используя значение временной задержки Δt_H,

Излучают в момент времени t₀ тестовый радиосигнал ППРТС со значением номинала частоты ƒ_K. Принимают тестовый радиосигнал с помощью ППРТС после его ретрансляции ОКА. Измеряют в ППРТС с использованием корреляционной обработки радиосигналов значение временной задержки Δt_K между излученным и принятым тестовым радиосигналом. Рассчитывают длину траектории ОКА - ППРТС на основе измеренной временной задержки Δt_K.

Для каждой n-й ЗС с известными координатами x_In, y_In, z_In, где n≥1 - номер ЗС, измеряют в ППРТС с использованием корреляционной обработки радиосигналов значения временной задержки Δt_n между принятыми радиосигналами после их ретрансляции ОКА и СКА соответственно. Рассчитывают n значений длин траекторий ЗС - СКА - ППРТС на основе известных координат каждой из ЗС x_In, y_In, z_In, СКА x₂, y₂, z₂ и ППРТС x_K, y_K, z_K. Определяют n значений длин траекторий ЗС - ОКА - ППРТС для каждой ЗС используя длины траекторий ЗС - СКА - ППРТС, а также измеренные временные задержки Δt_n.

Вычисляют координаты ОКА x₁, y₁, z₁ с использованием рассчитанных длин траекторий ИОРС - ОКА - ППРТС, ОКА - ППРТС, ЗС - СКА - ППРТС и известных координат ППРТС x_K, y_K, z_K, ИОРС x_H, y_H, z_H и ЗС x_In, y_In, z_In.

Значения номиналов излучаемых частот ƒ_H и ƒ_K и тестовых радиосигналов входят в диапазоны частот на линии "вверх" для ОКА и СКА.

Благодаря перечисленной новой совокупности существенных признаков, в том числе за счет использования ППРТС на позиции с известными координатами x_K, y_K, z_K, ИОРС на позиции с известными координатами x_H, y_H, z_H, СКА с известными координатами x₂, y₂, z₂ в момент времени t₀, а также ЗС I_n, размещенных на земной поверхности на позициях с известными координатами x_In, y_In, z_In, где n≥1 - номер ЗС, достигается цель изобретения: повышение точности определения координат КА.

Заявленные изобретения поясняются чертежами, на которых показаны:

на фиг. 1 - структурная схема системы определения координат ОКА с использованием ППРТС, ИОРС и одной ЗС;

на фиг. 2 - схема алгоритма расчета координат ОКА с использованием ППРТС, ИОРС и одной ЗС;

на фиг. 3 - схема выбора ЗС, выбора значения номинала частоты тестового радиосигнала ИОРС с учетом диапазонов частот на линии "вверх" ОКА и СКА, а также номиналов излучаемых частот ЗС;

на фиг. 4 - схема выбора ЗС и выбора района установки ИОРС с учетом зон покрытия ОКА и СКА;

на фиг. 5 - пример схемы топологии размещения ППРТС, ИОРС и одной ЗС.

Теория полета КА, или, как ее еще называют, астродинамика, небесная механика, космическая баллистика, основана на законах И. Кеплера и законе всемирного тяготения И. Ньютона.

В первом приближении движение КА представляется как невозмущенное - такое движение, которое происходило бы только под влиянием силы притяжения Земли по закону Ньютона, т.е. точно соответствует задаче двух тел (Земля - КА) в небесной механике. Это движение называется движением по Кеплеровой орбите, так как подчиняется трем законам Кеплера [4].

Достоинством Кеплеровой орбиты является простота вычисления координат и вектора скорости КА в прогнозируемый момент времени. Это предопределило широкое использование элементов Кеплеровой орбиты. В настоящем изобретении элементы Кеплеровой орбиты КА выступают в качестве априорных данных об КА. С помощью этих элементов ориентируют приемные антенны НРСТ на КА. Кроме того, элементы Кеплеровой орбиты КА служат для устранения двузначности определения координат КА.

Недостатком Кеплеровой орбиты является относительно низкая точность определения координат и вектора скорости КА, которая недостаточна для выполнения ряда прикладных задач, например, для корректировки движения КА.

Более точно движение КА описывается с помощью возмущенной орбиты [4, 5], которая задается:

каноническими параметрами КА, включающими координаты КА x₁, y₁, z₁ и ортогональные составляющие вектора его скорости в начальный момент времени t₀,

факторами, приводящими к отклонениям КА от идеальной (Кеплеровой) орбиты и называемыми возмущающими факторами.

Например, для геостационарного КА достаточно учитывать только три фактора, приводящих к отклонениям КА от идеальной (Кеплеровой) орбиты - влияние Солнца, Луны и нецентральности гравитационного поля Земли.

При прогнозе координат КА размещенных на других (не геостационарных) орбитах дополнительно учитывают ряд факторов, приводящих к отклонениям КА от идеальной (Кеплеровой) орбиты. В качестве таких факторов, например, для КА на низких орбитах выступают: влияние сопротивления атмосферы Земли, светового давления, притяжения планет и др.

Таким образом, определение координат КА x₁, y₁, z₁ в начальный момент времени t₀ с высокой точностью является важной задачей, которая решена в заявленных технических решениях.

На фиг. 1 цифрами обозначены: 1 - ОКА; 2 - СКА; 3 - ППРТС K; 4 - ИОРС Н; 5 - линия горизонта; 6.1 - первая ЗС I₁; 1.1 - расстояние между ОКА и первой ЗС ; 1.2 - расстояние между ОКА и ППРСТ ; 2.1 - расстояние между СКА и первой ЗС ; 2.2 - расстояние между СКА и ППРСТ . На фиг. 1 показана только одна ЗС, как минимально необходимое количество ЗС для реализации заявленного способа.

Система определения координат ОКА x₁, y₁, z₁ в момент времени t₀ содержит: ППРТС K 3 с известными координатами x_K, y_K, z_K, ИОРС Н 4 с известными координатами x_H, y_H, z_H, СКА S₂ 2 с известными координатами x₂, y₂, z₂ в момент времени t₀, а также n≥2 выбранных ЗС I_n, (см. фиг. 1) на позициях с известными координатами x_In, y_In, z_In, излучающие радиосигналы в направлениях на ОКА и СКА.

Для каждой n-й ЗС возможно ввести обозначения: - расстояния между ОКА S₁ и n-й ЗС I_n; - расстояния между СКА S₂ и n-й ЗС I_n.

Основополагающей предпосылкой настоящего изобретения является наличие помимо ОКА S₁ 1, через который организуется канал связи между земными станциями, СКА S₂ 2, который способен ретранслировать те же самые радиоизлучения что и ОКА, но с большим ослаблением и другой частотой переноса. Таким образом, возможно получение за счет корреляционной обработки радиосигналов значения временных задержек Δt_n между радиосигналами принятыми от ОКА S₁ 1 и СКА S₂ 2, принятых радиосигналов после их ретрансляции ОКА S₁ и СКА S₂ соответственно для каждой из выбранных ЗС I_n. Кроме того, в настоящем изобретении используют значение временной задержки Δt_H между излученным ИОРС Н и принятым ППРТС K тестовым радиосигналом, а также значение временной задержки Δt_K между излученным ППРТС K и принятым ППРТС K тестовым радиосигналом после его ретрансляции ОКА.

Для определения координат ОКА x₁, y₁, z₁ в момент времени t₀ используют значения временных задержек Δt_n, обусловленные разностью длин и траекторий I_nS₁K и I_nS₂K [6] для каждой n-й ЗС, значение временной задержки Δt_H обусловленной длиной траектории HS₁K, значение временной задержки Δt_K обусловленной длиной траектории S₁K.

На основе измеренных временных задержек Δt_n, Δt_H, Δt_K и вычисленных длин траекторий I_nS₂K рассчитывают длины траекторий I_nS₁K, длину траектории HS₁K и длину траектории S₁K.

Каждой из длин траекторий I_nS₁K ставят в соответствие поверхность положения (ПП) которая является поверхностью второго порядка - эллипсоидом вращения с фокусами, совпадающими с НРТС K и ЗС I_n соответственно. Длине траектории HS₁K ставят в соответствие ПП которая является поверхностью второго порядка - эллипсоидом вращения с фокусами, совпадающими с НРТС K и ИОРС H соответственно. Длине R_S1K траектории S₁K ставят в соответствие ПП основного КА S₁, которая является поверхностью второго порядка - сферой с центром, совпадающими с ППРТС K.

Координаты точки пересечения не менее трех ПП соответствуют искомым координатам КА x₁, y₁, z₁ в момент времени t₀. Таким образом, для одномоментного и однозначного определения координат ОКА необходимо наличие ППРТС, ИОРС и не менее одной ЗС. Дальнейшее увеличение количества ЗС будет приводить к повышению точности определения координат ОКА.

В качестве примера в приложении А представлен алгоритм определения координат ОКА x₁, y₁, z₁ с использованием ППРТС K, ИОРС H и одной ЗС I₁. Выходными результатами представленного алгоритма выступают координаты ОКА x₁, y₁, z₁ в момент времени t₀.

На фиг. 3 в качестве примера представлена схема выбора ЗС, а также номиналы частот излучения тестовых радиосигналов ИОРС ƒ_H и ППРТС ƒ_K с учетом диапазонов частот на линии "вверх" ОКА и СКА , а также диапазонов частот ЗС F₁…F₁₂, расположенных в районах зон покрытия ОКА и СКА . По оси абсцисс на фиг. 5 отложены частоты ƒ, по оси ординат - амплитуды А.

Анализ схемы (фиг. 3) показывает, что в диапазон частот на линии "вверх" OKA входят диапазоны частот ЗС F₁…F₁₁, а в диапазон частот на линии "вверх" СКА входят диапазоны частот F₅…F₁₂ ЗС. Таким образом, одновременно в диапазоны частот на линии "вверх" ОКА и СКА , входят диапазоны частот ЗС F₅…F₁₁. На схеме (фиг. 5) введены обозначения указанных ЗС - I₁…I₇, а также значений номиналов их излучаемых частот - ƒ₁…ƒ₇.

На фиг. 4 цифрами обозначены: 1.3 - зона покрытия ОКА Ω₁; 2.3 - зона покрытия ОКА Ω₂; 3 - ППРТС H; 4 - ИОРС H; 6.1 - первая ЗС I₁; 6.2 - вторая ЗС I₂; 6.3 - третья ЗС I₃; 6.4 - четвертая ЗС I₄; 6.5 - пятая ЗС I₅; 6.6 - шестая ЗС I₆; 6.7 - седьмая ЗС I₇.

На фиг. 4 в качестве примера представлена схема выбора ЗС с учетом зон покрытия ОКА Ω₁ 1.3 и СКА Ω₂ 2.3.

Анализ схемы (фиг. 4) показывает, что в зоне покрытия ОКА Ω₁ 1.3 находятся ППРТС H, ИОРС H и ЗС I₁, I₂, I₄, I₆, а в зоне покрытия СКА Ω₂ 1.4 находятся ППРТС H, ИОРС H и ЗС I₁, I₂, I₃, I₄, I₇. Таким образом, одновременно в зонах покрытия ОКА Ω₁ и СКА Ω₂ находятся ППРТС H, ИОРС H и ЗС I₁, I₂, I₄.

При выборе ЗС учитывают топологию размещения ППРТС H, ИОРС H и всех ЗС I_n от которой зависит точность определения координат ОКА x₁, y₁, z₁. Под топологией размещения ЗС I_n и ИОРС понимают их взаимное расположение на поверхности Земли. При этом в качестве важных показателей при выборе ЗС выступают взаимные расстояния между ППРТС H, ИОРС H и всех ЗС, которые должны быть максимальными.

На фиг. 5 цифрами обозначены: 7.1 - расстояние между ППРТС и первой ЗС ; 7.2 - расстояние между ИОРС и первой ЗС ; 7.3 - расстояние между ППРТС и ИОРС R_HK. Расстояние R_HK выбиралось максимальном на этапе размещения ППРТС и ИОРС на соответствующие позиции. Расстояния и выбирались максимальными путем выбора ЗС с максимальными удалениями от ППРТС и ИОРС.

Имитационное моделирование на основе программ для ЭВМ [7, 8] заявленных способов показало возможность повышения точности определения координат КА x₁, y₁, z₁. по сравнению со способом прототипом на 10…15%.

Источники информации

1. Агиевич С.Н., Беспалов В.Л., Ледовская Э.Г., Матюхин А.С., Подъячев П.А., Севидов В.В. Способ определения параметров орбиты искусственного спутника Земли с использованием приемных опорных реперных станций. Патент №2702098 МПК G01S 5/00 (2006.01). Бюл. №28 от 04.10.19. Заявка №2018127491 от 25.07.18.

2. Агиевич С.Н., Ватутин В.М., Матюхин А.С., Модин М.И., Севидов В.В. Способ определения параметров орбиты искусственного спутника Земли с использованием приемо-передающих опорных реперных станций. Патент №2708883. МПК G01S 5/00 (2006.01). Бюл. №35 от 12.12.19. Заявка №2018134855от 01.10.18.

3. Агиевич С.Н., Андросов В.В., Калуцкий Р.П., Коновалов В.Е., Луценко С.А., Севидов В.В., Харченко В.Е. Способ определения ортогональных составляющих вектора скорости и способ определения координат космического аппарата с использованием земных станций. Патент на изобретение №2750753, опубл. 02.07.2021. Бюл. №19.

4. Машбиц Л.М. Компьютерная картография и зоны спутниковой связи, - 2-е изд., перераб и доп. - М.: Горячая линия - Телеком, 2009. - 236 с.

5. Волков Р.В., Малышев С.Р., Симонов А.Н., Севидов В.В. Определение канонических параметров спутников-ретрансляторов по радиосигналам опорных реперных станций // Труды Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. 2016. Вып. 655. С. 88-92.

6. Волков Р.В., Саяпин В.Н., Севидов В.В. Модель измерения временной задержки и частотного сдвига радиосигнала, принятого от спутника-ретранслятора при определении местоположения земной станции // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2016. Том 10. №9. С. 14-18.

7. Волков Р.В., Саяпин В.Н., Севидов В.В. Модель движения искусственного спутника Земли // Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем. 2016. №2. С. 112.

8. Севидов В.В. Определение координат и параметров движения источника радиоизлучения на основе разностно-временных и разностно-доплеровских измерений // Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем. 2015. №11. С. 2.

Приложение А

Алгоритм определения координат ОКА с использованием двух ППРТС, ИОРС и ЗС

Алгоритм определения координат ОКА x₁, y₁, z₁ с использованием ППРТС размещенной на позиции с известными координатами x_K, y_K, z_K, ИОРС размещенной на позиции с известными координатами x_H, y_H, z_H, ЗС I_n, где n≥1 - номер ЗС, размещенных на позициях с известными координатами x_In, y_In, z_In и основан на том, что временной задержке Δt_K соответствует длина траектории S₁K, временной задержке Δt_H соответствует длина траектории HS₁K, а каждой из временных задержек Δt_n соответствует разности длин и траекторий I_nS₁K и I_nS₂K.

В качестве примера в настоящем приложении представлен вариант с ППРТС, ИОРС и одной ЗС, как минимально необходимого состава для однозначного одномоментного определения координат ОКА x₁, y₁, z₁ по заявляемому способу.

Длины траекторий I_nS₂K вычисляют по формулам:

Используя длины траекторий I_nS₂K, а также измеренные временные задержки Δt_n рассчитывают длины траекторий I_nS₁K:

где с=3×10⁸ м/с - скорость света в вакууме.

Длину траектории HS₁K вычисляют по формуле:

Каждой из длин траекторий I_nS₁K ставят в соответствие поверхность положения (ПП) основного КА S₁, которая является поверхностью второго порядка - эллипсоидом вращения с фокусами, совпадающими с ПРТС K и ЗС I_n соответственно.

Длине траектории HS₁K ставят в соответствие ПП ОКА S₁, которая является поверхностью второго порядка - эллипсоидом вращения с фокусами, совпадающими с ППРТС K и ИОРС H соответственно.

Длине траектории S₁K ставят в соответствие ПП основного КА S₁, которая является поверхностью второго порядка - сферой с центром, совпадающими с ППРТС K.

Координаты точки пересечения трех ПП соответствуют искомым координатам ОКА x₁, y₁, z₁ в момент времени t₀. Таким образом, для однозначного одномоментного определения координат ОКА x₁, y₁, z₁ необходимо наличие ППРТС, ИОРС и не менее одной ЗС.

Для расчета координат КА x₁, y₁, z₁ с использованием ППРТС, ИОРС и одной ЗС разработан алгоритм, схема которого представлена на фиг. 2.

На этапе 1 производят ввод исходных данных, в качестве которых выступают: момент времени измерения t₀; координаты ППРТС x_K, y_K, z_K; координаты СКА x₂, y₂, z₂; координаты ЗС x_I1, y_I1, z_I1; координаты ИОРС x_H, y_H, z_H; временная задержка между радиосигналами принятыми от ОКА и СКА для ЗС Δt₁; временная задержка между излученным и принятым тестовым радиосигналом ППРТС после его ретрансляции основным КА Δt_K; временная задержка между излученным и принятым тестовым радиосигналом ИОРС после его ретрансляции основным КА Δt_H; порог точности δ₀ расчета координат ОКА.

На этапе 2 рассчитывают длины траекторий I_nS₂K по формулам (А.1).

На этапе 3 рассчитывают длины траекторий I_nS₁K по формулам (А.2) и длину траектории HS₁K по формуле (А.3) и расстояние , по формуле:

На этапе 4 выбирают, на основе элементов Кеплеровой орбиты ОКА, координаты опорной точки S'₁ (x'₁, y'₁, z'₁), как первое приближение к координатам ОКА.

На этапе 5 рассчитывают длину траекторий S'₁K, длины траекторий I_nS'₁K, и длину траекторий HS'₁K при условии равенства координат ОКА координатам опорной точки S'₁(x'₁, y'₁, z'₁) по формулам:

где - расстояния от опорной точки S'₁ до n-й ЗС I_n, - расстояния от опорной точки S'₁ до ИОРС Н, - расстояние от опорной точки S'₁ до ППРТС K.

Расстояния , и в свою очередь рассчитываются по формулам:

На этапе 6 рассчитывают невязки k₁, k₂ и k₃ как разницы между определенными на этапе 5 длинами , , и длинами , , , определенными на этапе 3 соответственно:

На этапе 7 определяют поправки к координатам ОКА Δх₁, Δy₁, Δz₁.

Для определения поправок к координатам ОКА Δx₁, Δy₁, Δz₁ предварительно формируют систему линейных уравнений при разложении в ряд Тейлора функций , , , с точностью до первых членов:

где частные производные рассчитываются согласно выражениям

Решая систему линейных уравнений (А.4) одним из известных методов, например, методом Крамера, получают поправки к координатам ОКА Δx₁, Δу₁, Δz₁.

На этапе 8 рассчитывают координаты новой опорной точки :

Этапы 5-8 в совокупности составляют первую итерацию. Далее итерации повторяют, используя каждый раз новую опорную точку, полученную на предыдущей итерации. Количество необходимых итераций зависит требуемой точности определения координат ОКА. С точностью определения координат ОКА напрямую связан шаг итерации d_ш.

На этапе 9 определяют шаг итерации d_ш как расстояние между текущей и предыдущей опорными точками:

На этапе 10 сравнивают d_ш с порогом δ₀, задаваемом на этапе 1.

Необходимое число итераций, как правило, составляет 2…4. В качестве координат ОКА x₁, y₁ и z₁ выбирают значения координат опорной точки на последней итерации, вывод которых осуществляют на этапе 11.

В общем случае, когда количество ЗС N>1, алгоритм определения координат ОКА остается прежним, с той лишь разницей, что система уравнений (А.4) будет содержать более трех уравнений. Тогда такую систему уравнений решают, например, методом наименьших квадратов.

Изобретение относится к области космонавтики, а именно к технике выполнения траекторных измерений, определения координат космического аппарата (КА). Способ определения координат основного КА x₁, y₁, z₁ включает измерение в приемно-передающей радиотехнической станции (ППРТС) за счет корреляционной обработки радиосигналов значения временной задержки Δt_K между излученным и принятым тестовым радиосигналом ППРТС после его ретрансляции основным КА, значения временной задержки Δt_H между излученным и принятым тестовым радиосигналом излучающей опорной реперной станции (ИОРС) после его ретрансляции основным КА и для каждой земной станции значений временных задержек Δt_n между принятыми радиосигналами после их ретрансляции основным и смежным КА соответственно. Рассчитываются координаты основного КА x₁, y₁, z₁ на основе указанных временных задержек радиосигналов системы. Повышается точность определения координат КА. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ определения координат космического аппарата с использованием земных станций (ЗС) и излучающей опорной реперной станции (ИОРС), заключающийся в том, что выбирают начальные значения параметров орбиты основного космического аппарата (ОКА), координаты которого необходимо определить, выбирают смежный космический аппарат (СКА) с известными координатами x₂, y₂, z₂, имеющий общий участок диапазона частот на линии “вверх” с ОКА и общую зоны покрытия с зоной покрытия ОКА, размещают радиотехническую станцию (РТС) на позиции с известными координатами x_K, y_K, z_K, выбирают земные станции, значения номиналов излучаемых частот которых входят в диапазоны частот на линии ”вверх” ОКА и СКА, принимают в момент времени t₀ с помощью РТС радиосигналы, переданные земными станциями и ретранслированные ОКА и СКА, на основе временных задержек радиосигналов системы вычисляют координаты ОКА x₁, y₁, z₁, в момент времени t₀, отличающийся тем, что в качестве РТС используют приемно-передающую радиотехническую станцию (ППРТС), дополнительно размещают ИОРС на позиции с известными координатами х_Н, у_Н, z_H, выбирают ЗС и размещают ППРТС, ОИРС так, чтобы взаимные расстояния между ними были максимальными, а их координаты одновременно находились бы в зонах покрытия ОКА и СКА в момент времени t₀, излучают в момент времени тестовый радиосигнал ИОРС со значением номинала частоты ƒ_H, принимают тестовый радиосигнал с помощью ППРТС после его ретрансляции ОКА, измеряют в ППРТС с использованием корреляционной обработки радиосигналов значение временной задержки Δt_H между излученным и принятым тестовым радиосигналом, рассчитывают длину траектории ИОРС - ОКА - ППРТС, используя значение временной задержки Δt_H, излучают в момент времени t₀ тестовый радиосигнал ППРТС со значением номинала частоты ƒ_K, принимают тестовый радиосигнал с помощью ППРТС после его ретрансляции ОКА, измеряют в ППРТС с использованием корреляционной обработки радиосигналов значение временной задержки Δt_K между излученным и принятым тестовым радиосигналом, рассчитывают длину траектории ОКА - ППРТС на основе измеренной временной задержки Δt_K, для каждой n-й ЗС с известными координатами x_In, y_In, z_In, где n≥1 - номер ЗС, измеряют в ППРТС с использованием корреляционной обработки радиосигналов значения временной задержки Δt_n между принятыми радиосигналами после их ретрансляции ОКА и СКА соответственно, рассчитывают n значений длин траекторий ЗС - СКА - ППРТС на основе известных координат каждой из ЗС x_In, y_In, z_In, СКА x₂, y₂, z₂ и ППРТС x_K, y_K, z_K, определяют n значений длин траекторий ЗС - ОКА - ППРТС для каждой ЗС, используя длины траекторий ЗС - СКА - ППРТС, а также измеренные временные задержки Δt_n, вычисляют координаты ОКА x₁, y₁, z₁ с использованием рассчитанных длин траекторий ИОРС-ОКА-ППРТС, ОКА-ППРТС, ЗС - СКА -ППРТС и известных координат ППРТС x_K, y_K, z_K, ИОРС x_H, y_H, z_H и ЗС x_In, y_In, z_In.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что значения номиналов излучаемых частот ƒ_H и ƒ_K и тестовых радиосигналов входят в диапазоны частот на линии “вверх” для ОКА и СКА.