Определение координат источников сигналов в системах спутниковой связи

• Автор: Сухотин, Виталий Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ
1.1 Страны и разработчики
1.2 Классификация методов определения координат ИС
1.3 Использование двух ИСЗ
1.4 Применение антенных решеток на борту ИСЗ
1.5 Использование низкоорбитальных ИСЗ
1.6 Борьба с постановщиками помех
1.7 Движение ИСЗ на ГСО
1.8 Выводы по главе №
ГЛАВА 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ ИС НА ОСНОВЕ ФАЗОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
2.1 Определение координат ИС с антенной решеткой на борту ИСЗ
на ГСО
2.2 Определение координат ИС с виртуальной антенной решеткой (ВАР)
2.3 Погрешности определения координат ИС
2.3.1 Погрешности фазовой методики с антенной решёткой на борту ИСЗ на ГСО

2.3.2 Погрешности фазовой методики с ВАР
2.4 Результаты расчетов
2.5 Статистическое моделирование
2.5.1 Равномерная плотность распределения
2.5.2 Нормальная плотность распределения
2.6 Выводы по главе №
ГЛАВА 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ ИС НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА ДОПЛЕРА
3.1 Метод определения координат ИС
3.2 Методика, основанная на измерении
3.3 Погрешности определения координат ИС
3.4 Результаты расчетов
3.5 Уменьшение погрешности определения координат ИС
3.6 Сравнение Доплеровской и фазовых методик
3.7 Выводы по главе №
ГЛАВА 4 ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ИС В СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
4.1 Способ и устройство определения координат ИС с использованием антенной решётки на борту ИСЗ на ГСО
4.2 Способ и устройство определения координат ИС, использующие суточное
движение ИСЗ на ГСО
4.2.1 Влияние движения геостационарного ИСЗ на измерение сдвига фаз
4.2.2 Использование координат известных ИС с целью увеличения размеров рабочей зоны
4.3 Выделение несущей частоты сигнала
4.4 Состав фазовой компоненты несущей частоты сигнала ИС
4.5 Исключение многозначности угломерных измерений
4.6 Требования к точности фазовых и частотных измерений
4.7 Взаимная относительная нестабильность частот генераторов
4.8 Выводы по главе №
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение
Системы передачи информации с использованием Искусственных Спутников Земли (ИСЗ) получили широкое распространение во многих странах в государственных, гражданских' и пр. приложениях. В основном, в таких системах передается речевой трафик в режиме один канал на несущую с уплотнением или без него. В последнее десятилетие спутниковые коммуникации все в большей степени используются в качестве сегмента компьютерных сетей с использованием IP телефонии для передачи речевых сообщений, либо в виде интегрированной структуры передачи компьютерных данных и речевых сообщений при различных методах распределения ресурса, в частности, по протоколу Frame Relay [13].
В простейшем варианте телекоммуникационная система содержит две или более Земных Станций (ЗС) и активный ретранслятор, расположенный на борту ИСЗ. Наиболее распространены системы связи с использованием геостационарных или низкоорбитальных ИСЗ.
Спутниковые системы связи охватывают значительные по площади территории [67,68]. Например, сигнал ретранслятора, работающего в диапазоне С и размещенного на борту ИСЗ, зафиксированного на геостационарной орбите (ГСО) в точке стояния 103 град. вост. долготы, покрывает территорию от Москвы до Камчатки и от Таймыра до Бомбея, включая всю Юго-Восточную Азию и Японию. Для на- глядного примера на рисунке В.1 схематически приведена зона обслуживания (или радиовидимости) со спутника, зафиксированного на геостационарной орбите в точке стояния около 50 град. вост. долготы [37] в диапазоне частот С и Ки (кривые равных относительных уровней мощности принимаемых сигналов отмаркированы только в диапазоне частот С). Неотмаркированная кривая соответствует диапазону частот Ки при уровне относительной мощности -1 дБ.
При анализе и расчете помехоустойчивости таких систем обычно исходят из условия наличия естественных шумовых составляющих в виде белого широкополосного Гауссова шума с равномерной спектральной плотностью в пределах полосы пропускания радиочастотного тракта [54].
Отмечается, что системы подобного рода известны, но такие системы работают с уровнем сигнала, превосходящим нормированный уровень сигнала на 20...25 дБ. На практике необходимо работать с помеховыми сигналами, уровень мощности которых незначительно отличается от легитимных сигналов.
Для решения поставленной задачи используется бортовая антенная решетка с управляемым формированием луча, которое состоит в сложении нескольких лучей с минимальными потерями при уменьшении зоны обзора. Суперпозиция отдельных лучей позволит уменьшить сигнал помехи с ослаблением порядка 20 дБ относительно полезных сигналов. Цифровая программная обработка идентифицирует направление приходящей волны.
На практике необходимо иметь большое количество формирователей лучей, чтобы сигналы могли быть разделены в пределах зоны анализа. Если количество несанкционированных передатчиков сравнительно большое (несколько сотен), то это создаст очень большие трудности при формировании такого количества лучей на борту ИСЗ. Для этой цели необходимо иметь на борту сканирующую антенную решетку, что позволит дополнительно к телекоммуникационным возможностям получать достаточно высокое разрешение на поверхности Земли.
Архитектура бортовой полезной нагрузки представлена на рисунок 1.9 и не требует особых пояснений.
Рисунок 1.9 - Структурная схема устройства [45]