УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ СТАНЦИИ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ

Полезная модель относится к области спутникового радиоконтроля и может быть использована при поиске и локализации земных станций спутниковой связи - источников помех стволам с прямой ретрансляцией спутников-ретрансляторов на геостационарной орбите.
Известно устройство для определения координат неизвестного передатчика системы спутниковой связи в описании изобретения к патенту США №5008679, МПК G01S 005/02, G01S 003/02, G01S 001/24 от 31.01.1991, опубл. 16.04.1991, включающее радиочастотный канал (далее по тексту - РЧК) земной станции спутниковой связи (далее по тексту - ЗССС) ЗССС1 для приема ретранслируемых через спутник-ретранслятор на геостационарной орбите (далее по тексту - СР) СР1 сигналов, излучаемых по главному лучу диаграммы направленности антенны неизвестного передатчика, РЧК ЗССС2 для приема ретранслируемых через СР2 сигналов, излучаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны неизвестного передатчика, блок измерения параметров сигналов, принимаемых ЗССС1, блок измерения параметров сигналов, принимаемых ЗССС2, линии модемной связи для подключения указанных блоков к блоку обработки и управления.
Недостатками устройства являются сложность в эксплуатации и высокая стоимость, так как наряду с РЧК для приема ретранслируемых через СР1 сигналов, излучаемых по главному лучу диаграммы направленности антенны неизвестного передатчика, блоком измерения параметров сигналов, принимаемых ЗССС1, блоком обработки и управления дополнительно используются РЧК для приема ретранслируемых через СР2 сигналов, излучаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны неизвестного передатчика, сопрягаемый с этим РЧК блок измерения параметров сигналов, принимаемых ЗССС2, а также линии модемной связи для подключения входящих в состав ЗССС1 и ЗССС2 блоков измерения параметров сигналов к блоку обработки и управления. Кроме того, к усложнению и удорожанию эксплуатации данного устройства приводят необходимость его сопряжения со специальной многостанционной наземной системой контрольной пеленгации для устранения неоднозначности определения местоположения неизвестного передатчика, необходимость включения в его состав рубидиевого стандарта частоты и времени для синхронизации шкал измерения ЗССС1 и ЗССС2, а также необходимость его подключения к источнику точных координат СР1 и СР2 для вычисления доплеровского сдвига частоты принимаемого сигнала.
i
t
t
t
i
T
t
T
Известно также устройство для определения координат неизвестного передатчика системы спутниковой связи в описании изобретения к патенту в описании изобретения к патенту РФ №2172495, МПК G01S 5/00, G01S 5/06 от 06.05.2000, опубл. 20.08.2001, заключающийся в том, что принимают сигнал от земной станции на приемной земной станции, измеряют значения доплеровского сдвига несущей частоты сигнала для всей трассы "земная станция-спутник-приемная земная станция" в соответствующие моменты времени t с шагом Δ обрабатывают их, на основе обработки вычисляют значения доплеровского сдвига несущей частоты сигнала для трассы "земная станция-спутник", отличающийся тем, что общее число Q измеренных значений доплеровского сдвига частоты сигнала для трассы "земная станция-спутник-приемная земная станция" и вычисленных значений доплеровского сдвига частоты сигнала для трассы "земная станция-спутник" выбирают из условия 100≤Q≤86400/Δ а значение Δ выбирают в пределах Δt=30…6000 с, запоминают упомянутые Q значения и соответствующие им моменты времени t, вычисляют размер максимальной пеленгационной базы, причем пеленгационной базой являются различные пары точек орбиты спутника, запоминают его, группируют попарно все возможные сочетания пеленгационных баз на интервале упомянутых Q значений с шагом n=ΔΔ, где Δ - временной шаг формирования пеленгационных баз, сравнивают размеры пеленгационных баз в сгруппированных парах с пороговым значением, выделяют пары пеленгационных баз, в которых обе пеленгационные базы не короче порогового значения, измеряют угол между пеленгационными базами в выделенных парах пеленгационных баз, сравнивают измеренный угол с пороговым значением, выбирают пары пеленгационных баз, в которых измеренный угол между ними не менее порогового значения, и для каждой из выбранных пар пеленгационных баз интегрируют на соответствующем каждой пеленгационной базе интервале времени запомненные значения доплеровского сдвига несущей частоты сигнала для трассы "земная станция-спутник" и определяют разностно-дальномерным способом местоположение земной станции, а после определения местоположения запоминают координаты земной станции, усредняют запомненные координаты, а результат усреднения определяют как окончательное местоположение земной станции.
Недостатками прототипа являются сложность в эксплуатации и высокая стоимость, так как при его реализации требуется сопряжение со специальной многостанционной наземной системой контрольной пеленгации для устранения неоднозначности определения местоположения неизвестного передатчика, а также с источником точных координат СР для обеспечения вычисления доплеровского сдвига частоты принимаемых сигналов. Кроме того, усложнение и удорожание эксплуатации обусловлено тем, что для синхронизации шкал измерений в последовательные момента времени в данном устройстве необходимо использование рубидиевого стандарта частоты и времени.
Технический результат: упрощение, снижение стоимости.
Технический результат достигается тем, что устройство определения местоположения земной станции спутниковой связи, содержащее блок приема сигналов, блок измерения параметров сигналов, блок обработки и управления, а также интерфейс ввода-вывода информации, отличающееся тем, что блок приема сигналов представляет собой радиочастотный канал станции спутникового радиоконтроля, состоящий из последовательно соединенных приемной антенны с системой наведения, малошумящего усилителя ретранслируемых сигналов спутниковой связи и преобразователя частоты, к выходу которого подключен сигнальный вход блока измерения параметров сигналов, в качестве которого используется измерительный приемник, цифровой выход которого подключен к блоку обработки и управления, реализованному на базе персональной электронно-вычислительной машины в составе автоматизированного рабочего места оператора, который посредством интерфейса ввода-вывода информации соединен с системой наведения приемной антенны, монитором и удаленными серверами баз данных учета частотных присвоений и карт облачности.
Заявляемое устройство существенно проще, чем прототип, так как при его реализации не требуется сопряжение ни с источником точных координат СР, необходым в прототипе для обеспечения вычисления доплеровского сдвига частоты сигнала, ни со специальной многостанционной наземной системой контрольной пеленгации, которая используется в прототипе для устранения неоднозначности определения местоположения неизвестного передатчика. Кроме того, данное устройства состоит из меньшего количества функциональных элементов, в том числе, в нем нет РЧК и блока измерения параметров сигналов, дополнительно используемых в прототипе для регистрации сигналов, излучаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны неизвестного передатчика, а также отсутствует рубидиевый стандарт частоты, с помощью которого в известных устройствах обеспечивается синхронизация шкал измерений, проводимых при разнесении по месту ЗССС1 и ЗССС2, либо в последовательные момента времени. Заявляемое устройство реализуется физически на базе штатных функциональных элементов и блоков станции спутникового радиоконтроля (далее по тексту - ССРК), предназначенной для оценки параметров ретранслируемых сигналов спутниковой связи. Функциональные элементы с их связями, введенные в заявляемое устройство проявляют новые свойства, которые позволяют использовать данное устройство для определения местоположения ЗССС. Основой для объединения функциональных элементов в заявляемом устройстве является блок обработки и управления на базе персональной электронно-вычислительной машины в составе автоматизированного рабочего места оператора ССРК, которому обеспечивается доступ к удаленным серверам баз данных частотных присвоений и карт облачности. При этом какие-либо дополнительные функциональные элементы, помимо штатных функциональных элементов ССРК, связанных с решением задач оценки параметров ретранслируемых сигналов спутниковой связи, в заявляемом устройстве отсутствуют. Все это обеспечивает заявляемому устройству существенное снижение сложности и дает возможность его использования без дополнительных эксплуатационных затрат.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенных в формуле полезной модели, неизвестна. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии условию патентоспособности «новизна» и условию промышленной применимости. Использование заявляемого устройства обеспечивает достижение технического результата: упрощение, снижение стоимости.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых
на фиг.1. показана схема заявляемого устройства;
на фиг.2. показано графическое изображение карты облачности, которое выводится на монитор через интерфейс ввода-вывода информации с удаленного сервера базы данных учета карт облачности.
Устройство определения местоположения земной станции спутниковой связи содержит: блок приема сигналов 1, который обеспечивает наведение на СР приемной антенны в составе этого блока, прием, усиление и преобразование по частоте принимаемых с СР сигналов, блок измерения параметров сигналов 2, который обеспечивает регистрацию в дискретные эквидистантные моменты времени среднеквадратичных значений мощности (уровней) принимаемых блоком приема сигналов 1 сигналов, блок обработки и управления 3, который обеспечивает автоматизированное управление наведением приемной антенны, работу с базами данных учета частотных присвоений и карт облачности на удаленных серверах, обработку зарегистрированных блоком измерения параметров сигналов 2 данных, интерфейс ввода-вывода информации 4, который обеспечивает доступ блока обработки и управления 3 к системе наведения приемной антенны из состава блока приема сигналов 1, к монитору 5, к базам данных учета частотных присвоений и карт облачности на удаленных серверах, монитор 5, который обеспечивает вывод карт облачности и выходных данных блока обработки и управления 3.
Устройство работает следующим образом.
Перед измерениями блок обработки и управления 3 посредством интерфейса ввода-вывода информации 4 подключают к удаленному серверу базы данных учета частотных присвоений. На основе просмотра базы данных учета частотных присвоений определяют состав опорных ЗССС, подлежащих использованию совместно с ЗССС - объектом поиска при формировании потока сигналов на входе блока измерения параметров сигналов 2, и в блоке обработки и управления 3 сохраняют файл данных с географическими координатами входящих в этот состав ЗССС. При этом отбирают те ЗССС, которые находятся в зоне видимости спутника-ретранслятора сигналов ЗССС - объекта поиска и работают через этот СР одновременно с ЗССС - объектом поиска. Посредством интерфейса ввода-вывода информации 4 обеспечивают передачу команд оператора с блока обработки и управления 3 на блок приема сигналов 1 для наведения приемной антенны на СР, через который ретранслируются сигналы ЗССС - объекта поиска. Сигналы с выхода приемной антенны, после ее наведения на заданный СР, подают на малошумящий усилитель и последовательно связанный с ним преобразователь частоты, входящие в блок приема сигналов 1. Из блока приема сигналов 1, после усиления и переноса по частоте, сигналы поступают на сигнальный вход блока измерения параметров сигналов 2, который обеспечивает регистрацию среднеквадратичных значений их мощности (уровней) в дискретные эквидистантные моменты времени. Временной интервал регистрации уровней сигналов выбирают порядка суток для обеспечения перекрытия продолжительности «жизни» областей объемно распределенных гидрометеоров (далее по тексту ОРГ) на трассах «ЗССС - СР». В блоке обработки и управления 3 по выходным данным блока измерения параметров сигналов 2 получают временные зависимости, характеризующие динамику падения уровней ретранслируемых сигналов, обусловленную прохождением трасс «ЗССС - СР» через области ОРГ, и на основе сравнения этих зависимостей определяют опорную ЗССС, которая по параметрам динамики падения уровней сигнала (началу, продолжительности, количеству падений) имеет сходство с искомой ЗССС. Применительно к географическим координатам выявленной опорной ЗССС в файле данных блока обработки и управления 3 при подключении этого блока через интерфейс ввода-вывода информации 4 к удаленному серверу базы данных учета карт облачности получают фактографические данные об области ОРГ, которые выводят на монитор 5 (фиг.2), где показана карта облачности. Местоположение искомой ЗССС определяют с точностью до района в радиусе горизонтальной протяженности области ОРГ относительно известного местоположения выявленной опорной ЗССС.
Технико-экономических эффект.
Использование заявляемого устройства с 2009 г. при эксплуатации стационарной ССРК отдела радиоконтроля спутниковых служб радиосвязи филиала ФГУП "РЧЦ ЦФО" в Воронежской области экспериментально позволяет упростить определение местоположения земной станции спутниковой связи при устранении расходов на развертывание и эксплуатацию дополнительных технических средств.