[go: up one dir, main page]

RU2368076C2 - Method for aiming of retransmitter antennas - Google Patents

Method for aiming of retransmitter antennas Download PDF

Info

Publication number
RU2368076C2
RU2368076C2 RU2006122679/09A RU2006122679A RU2368076C2 RU 2368076 C2 RU2368076 C2 RU 2368076C2 RU 2006122679/09 A RU2006122679/09 A RU 2006122679/09A RU 2006122679 A RU2006122679 A RU 2006122679A RU 2368076 C2 RU2368076 C2 RU 2368076C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
angle
azimuth
receiving antenna
repeater
elevation
Prior art date
Application number
RU2006122679/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006122679A (en
Inventor
Михаил Петрович Карпенко (RU)
Михаил Петрович Карпенко
Ольга Михайловна Карпенко (RU)
Ольга Михайловна Карпенко
Олег Павлович Дьяков (RU)
Олег Павлович Дьяков
Евгений Александрович Кирсанов (RU)
Евгений Александрович Кирсанов
Виталий Алексеевич Крамарь (RU)
Виталий Алексеевич Крамарь
Михаил Юрьевич Сивергин (RU)
Михаил Юрьевич Сивергин
Александр Витальевич Сербененко (RU)
Александр Витальевич Сербененко
Original Assignee
Негосударственное образовательное учреждение Современная Гуманитарная Академия (НОУ СГА)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Негосударственное образовательное учреждение Современная Гуманитарная Академия (НОУ СГА) filed Critical Негосударственное образовательное учреждение Современная Гуманитарная Академия (НОУ СГА)
Priority to RU2006122679/09A priority Critical patent/RU2368076C2/en
Publication of RU2006122679A publication Critical patent/RU2006122679A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2368076C2 publication Critical patent/RU2368076C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: physics, radio engineering.
SUBSTANCE: invention is related to communication systems and is intended for retransmission of radio television signals. Substance of stated method consists in performance of additional operations in process of transmitting and receiving antennas aiming, which are carried out in mode of initial aiming of retransmitter and in mode of information transfer, with application of additional angle detector and possibility for compensation of retransmitter base shifts.
EFFECT: improved accuracy of retransmitter transmitting antenna aiming, simplification of equipment in operation.
4 dwg

Description

Изобретение относится к системам связи и может быть использовано для расширения зоны обслуживания в районах, где отсутствует или наблюдается неустойчивый прием радиотелевизионного сигнала СВЧ.The invention relates to communication systems and can be used to expand the service area in areas where there is no or unstable reception of a microwave television signal.

Причиной этого является рельеф местности: прямому прохождению сигнала от источника сигнала до точки приема препятствует наличие холма или горной преграды, или точка приема расположена в ложбине. В таких случаях используют специальные линии СВЧ-связи и ретрансляторы. Источником радиотелевизионного сигнала может быть наземный источник или космический аппарат (КА).The reason for this is the terrain: the direct passage of the signal from the signal source to the receiving point is impeded by the presence of a hill or mountain barrier, or the receiving point is located in a hollow. In such cases, special microwave communication lines and repeaters are used. The source of the radio television signal may be a ground source or a spacecraft (SC).

Известны способы наведения антенн космических аппаратов, в которых используют технические средства систем ориентации и навигации КА (Бартенев В.А., Болотов Г.В., Быков В.Л. и др. Под редакцией Кантора Л.А. Спутниковая связь и вещание. - М.: Радио и связь, 1997, с.334-349). При этом точность наведения антенны на заданную точку на поверхности Земли определяется погрешностями угловой стабилизации КА, ошибками установки антенны на посадочные поверхности КА относительно системы координат, связанной с КА, погрешностями системы координат КА относительно системы координат, связанной с Землей, погрешностями при изготовлении антенны. Точность наведения таких антенн невелика (на уровне 30-60 угловых минут).Known methods for pointing antennas of spacecraft that use the technical means of spacecraft orientation and navigation systems (Bartenev V.A., Bolotov G.V., Bykov V.L. et al. Edited by Kantor L.A. Satellite communication and broadcasting. - M .: Radio and communications, 1997, p.334-349). In this case, the accuracy of pointing the antenna to a given point on the Earth's surface is determined by errors in the angular stabilization of the spacecraft, errors in the installation of the antenna on the landing surfaces of the spacecraft relative to the coordinate system associated with the spacecraft, errors in the spacecraft coordinate system relative to the coordinate system associated with the Earth, and errors in the manufacture of the antenna. The accuracy of pointing such antennas is low (at the level of 30-60 arc minutes).

Недостатками такого способа наведения антенн являются относительно невысокая точность, обусловленная, прежде всего, техническими характеристиками КА, а также отсутствие достаточно точной автономной системы наведения антенны.The disadvantages of this method of pointing the antennas are relatively low accuracy, due primarily to the technical characteristics of the spacecraft, as well as the lack of a sufficiently accurate autonomous antenna pointing system.

В наземных станциях спутниковой связи, которые обычно представляют собой приемо-передающие радиостанции с одной общей антенной (на прием и на передачу), для наведения антенны используются способы наведения, в которых проводят режим программного наведения в заданную точку пространства, а также режим точного наведения по принимаемому сигналу, в который переходят с помощью поиска и захвата сигнала (Покрас A.M., Сомов А.М, Цуриков Г.Г. Антенны земных станций спутниковой связи. - М.: Радио и связь, 1985, с.35-76).In terrestrial satellite communication stations, which are usually transceiver radios with one common antenna (for receiving and transmitting), for pointing the antenna, guidance methods are used in which the program guidance mode is set to a given point in space, as well as the exact guidance mode for the received signal, into which they are transferred by means of signal search and capture (Pokras AM, Somov A.M., Tsurikov G.G. Antennas for satellite earth stations. - M.: Radio and communications, 1985, p. 35-76).

В режиме точного наведения по принимаемому сигналу могут использоваться различные методы наведения по принимаемому сигналу, метод экстремального наведения, моноимпульсный метод и др.In the accurate guidance mode on the received signal, various guidance methods on the received signal, extreme guidance method, monopulse method, etc. can be used.

Недостатком данных способов является трудность реализации точного программного наведения антенны, что связано с необходимостью использования достаточно сложных точных измерительных средств.The disadvantage of these methods is the difficulty in implementing accurate programmed guidance of the antenna, which is associated with the need to use sufficiently complex accurate measuring tools.

Прототипом изобретения является способ наведения антенны станции спутниковой связи, содержащей параболическую зеркальную антенну с СВЧ-блоком и блоками азимутальной и угломестной осей, блок наведения антенны, вычислительное устройство, снабженное программами, включая программы наведения антенны (Фролов О.П. Антенны для земных станций спутниковой связи. - М.: Радио и связь, 2000, с.260-265).The prototype of the invention is a method of pointing an antenna of a satellite communications station containing a parabolic mirror antenna with a microwave unit and azimuth and elevation axis blocks, an antenna pointing unit, a computing device equipped with programs, including antenna pointing programs (Frolov O.P. Antennas for satellite earth stations Communications. - M.: Radio and Communications, 2000, p. 260-265).

В данном способе осуществляют режим программного наведения антенны по углу места и азимуту в заданную точку пространства, а также режим точного наведения антенны на источник сигнала с использованием автосопровождения (т.е. работы по принимаемому сигналу), реализованного посредством метода экстремального наведения. Режим точного наведения антенны осуществляют путем перехода из режима программного наведения с использованием поиска и захвата сигнала. Точное наведение антенны на источник сигнала также производят при постоянном программном наведении антенны по корректируемым углу места и азимуту, с периодическим включением автосопровождения для уточнения угла места и азимута источника сигнала.In this method, the antenna is programmed to be guided by elevation and azimuth to a given point in space, as well as the antenna is accurately guided to a signal source using auto tracking (i.e., working on a received signal) implemented using the extreme guidance method. The antenna’s exact guidance mode is carried out by switching from the program guidance mode using the search and capture of the signal. Precise pointing of the antenna to the signal source is also carried out with constant programmatic pointing of the antenna by the correct elevation angle and azimuth, with the automatic tracking being turned on periodically to clarify the elevation angle and azimuth of the signal source.

Программное наведение антенны по углу места и азимуту производят путем разворота антенны на рассчитанные в вычислительном устройстве углы от базовых измерительных плоскостей:Software guidance of the antenna in elevation and azimuth is carried out by turning the antenna to the angles calculated in the computing device from the basic measuring planes:

- плоскости горизонта - для угла места;- horizon plane - for elevation;

- плоскости меридиана - для азимута.- meridian planes - for azimuth.

Недостатком данного способа наведения антенны является относительно невысокая точность программного наведения. Это обусловлено, в первую очередь, ошибкой определения меридиана.The disadvantage of this method of pointing the antenna is the relatively low accuracy of the software guidance. This is primarily due to the error in determining the meridian.

Для остронаправленных антенн (ширина диаграммы направленности менее 30-40 угловых минут) задача точного программного наведения передающей антенны на абонентскую станцию, а также сохранения этого направления при эксплуатации является одной из наиболее сложных. В данных устройствах из-за отсутствия приемного канала не может быть использована обратная связь по сигналу для повышения точности наведения антенны, как это делается в приемо-передающих станциях.For highly directional antennas (beamwidth less than 30-40 arc minutes), the task of accurately programmatically guiding the transmitting antenna to the subscriber station, as well as maintaining this direction during operation, is one of the most difficult. In these devices, due to the lack of a receiving channel, signal feedback cannot be used to increase the accuracy of antenna pointing, as is done in transceiver stations.

Для стационарных ретрансляторов, размещаемых на жестком основании, достаточно решить задачу точного начального наведения передающей антенны, которое может рассматриваться как разовая операция с использованием высокоточной и дорогостоящей дополнительной аппаратуры, не входящей в состав ретранслятора.For stationary repeaters placed on a rigid base, it is sufficient to solve the problem of the exact initial pointing of the transmitting antenna, which can be considered as a one-time operation using high-precision and expensive additional equipment that is not part of the repeater.

Отклонение основания ретранслятора от горизонтальной плоскости (ошибка негоризонтальности) может быть определена с помощью устройства местной вертикали, например, маятникового типа.The deviation of the base of the repeater from the horizontal plane (non-horizontal error) can be determined using a local vertical device, for example, a pendulum type.

Для определения меридиана могут быть использованы астрономические измерительные средства или высокоточный радиокомпас.Astronomical measuring instruments or a high-precision radio compass can be used to determine the meridian.

Более сложной данная задача является для мобильных ретрансляторов, размещаемых, например, в кузове автомобиля или на временной площадке.This task is more complicated for mobile repeaters placed, for example, in a car body or on a temporary platform.

К ошибкам начального наведения передающей антенны на абонентскую станцию в этом случае добавляются угловые погрешности, обусловленные сезонными перемещениями грунта. Эти ошибки могут достигать 30-60 угловых минут. Кроме того, возможны суточные угловые ошибки при нежестком насыщенном влагой грунте. В этих ретрансляторах местная вертикаль и меридиан должны определяться постоянно. Поэтому должна использоваться встроенная измерительная аппаратура.In this case, the errors of the initial pointing of the transmitting antenna to the subscriber station are supplemented by angular errors due to seasonal ground movements. These errors can reach 30-60 arc minutes. In addition, daily angular errors are possible with non-rigid, moisture-saturated soil. In these repeaters, the local vertical and the meridian must be constantly determined. Therefore, built-in measuring equipment should be used.

Отклонение азимутальной оси ретранслятора от местной вертикали в данном случае может быть определено с требуемой точностью с помощью датчиков углов, например, маятникового типа.The deviation of the azimuthal axis of the repeater from the local vertical in this case can be determined with the required accuracy using angle sensors, for example, a pendulum type.

Более сложная задача - точное определение меридиана. Имеющие наибольшую точность астросредства не могут быть использованы из-за необходимости обеспечения постоянной всепогодной работы. Радиокомпас с приемлемыми размерами (измерительной базой 4-6 метров) имеет точность (по уровню 3σ) 10-15 угловых минут. Этого недостаточно для анализируемых ретрансляторов.A more difficult task is the accurate determination of the meridian. Astro vehicles with the greatest accuracy cannot be used because of the need to ensure constant all-weather operation. The compass with acceptable dimensions (measuring base 4-6 meters) has an accuracy (at 3σ level) of 10-15 arc minutes. This is not enough for the analyzed repeaters.

Технической задачей изобретения является повышение точности наведения передающей антенны ретранслятора, а также исключение использования дополнительной аппаратуры для наведения передающей антенны при эксплуатации и, соответственно, упрощение и снижение стоимости аппаратуры.An object of the invention is to increase the accuracy of pointing the transmitting antenna of the repeater, as well as eliminating the use of additional equipment for pointing the transmitting antenna during operation and, accordingly, simplifying and reducing the cost of the equipment.

Эта задача решена так, что в способе наведения антенн ретранслятора производят наведение приемной антенны ретранслятора на источник сигнала, причем при наведении проводят разворот приемной антенны по азимуту и углу места до захвата сигнала, а затем точное наведение приемной антенны по азимуту и углу места с использованием программного наведения и операции автосопровождения с коррекцией по принимаемому сигналу, а также производят программное наведение передающей антенны ретранслятора па абонентскую станцию на рассчитанные азимут и угол места, при этом вводят режим начального наведения ретранслятора, в этом режиме перед наведением приемной антенны на источник сигнала ее устанавливают по азимуту на угол, отличающийся на девяносто градусов от направления на источник сигнала, и измеряют угол основания ретранслятора относительно плоскости горизонта с помощью датчика угла, установленного на азимутальной оси приемной антенны, после этого производят разворот приемной антенны сначала по углу места на расчетный угол источника сигнала, с учетом измеренного угла основания ретранслятора, а затем разворот по азимуту до захвата сигнала, после чего в режиме точного наведения приемной антенны на источник сигнала после проведения операции автосопровождения уточняют азимут и угол места источника сигнала, а также в этом режиме с помощью датчика угла измеряют угол основания ретранслятора относительно плоскости горизонта, найденные в режиме точного наведения приемной антенны углы вводят в вычислительное устройство и используют как начальные значения при последующей операции коррекции программных азимута и угла места абонентской станции в режиме передачи информации ретранслятора, при этом также азимут источника сигнала и угол основания ретранслятора используют для нахождения программного азимута абонентской станции в режиме начального наведения ретранслятора, после этого приемную антенну устанавливают по азимуту сначала на угол, отличающийся от азимута абонентской станции на девяносто градусов, а затем приемную антенну устанавливают на угол, соответствующий азимуту абонентской станции, в обоих положениях измеряют с помощью датчика угла угол основания ретранслятора относительно плоскости горизонта, данные измерения используют для определения поправок величин азимута и угла места абонентской станции, после чего приемную антенну наводят по азимуту на источник сигнала и осуществляют программное наведение в режиме точного наведения, а передающую антенну наводят по рассчитанным азимуту и углу места с учетом найденных поправок на абонентскую станцию, затем в режиме передачи информации ретранслятора циклически после каждой операции автосопровождения приемной антенны в вычислительное устройство вводят текущие значения трех параметров: азимута и угла места приемной антенны, а также угла разворота приемной антенны, определяемого с помощью датчика угла, после этого находят разности текущих и начальных значений указанных параметров, производят определение уходов основания ретранслятора по результатам измерения указанных трех параметров и находят поправки к программным значениям азимута и угла места абонентской станции, найденные поправки обоих углов сравнивают с допустимыми отклонениями, после чего при превышении одной или обеими поправками допустимого отклонения проводят коррекцию программного значения того угла абонентской станции, отклонение которого от программной величины превышает допустимое значение, одновременно с этим для данного угла абонентской станции производят коррекцию начальных значений углов разворота основания ретранслятора, а также начального значения поправки к программному значению этого угла, затем осуществляют программное наведение передающей антенны на абонентскую станцию по скорректированным углам.This problem is solved in such a way that in the method of pointing the antennas of the repeater, the receiving antenna of the repeater is guided to the signal source, and when pointing, the receiving antenna is turned in azimuth and elevation to capture the signal, and then the target antenna is precisely guided in azimuth and elevation using software guidance and auto-tracking operations with correction for the received signal, and also programmatically guide the transmitting antenna of the repeater to the subscriber station at the calculated azimuth and All places, in this case, the initial pointing mode of the repeater is entered, in this mode, before pointing the receiving antenna to the signal source, it is set in azimuth to an angle that differs ninety degrees from the direction to the signal source, and the base angle of the repeater relative to the horizon is measured using an angle sensor installed on the azimuthal axis of the receiving antenna, then the receiving antenna is rotated first in elevation to the calculated angle of the signal source, taking into account the measured base angle p transmitter, and then turn in azimuth until the signal is captured, after which, in the mode of accurately pointing the receiving antenna to the signal source after the auto-tracking operation, the azimuth and elevation angle of the signal source are specified, and in this mode, the angle of the repeater’s base relative to the horizon plane is also measured the angles found in the exact guidance of the receiving antenna are input into the computing device and used as initial values during the subsequent operation of correcting the program azimuth and angle places of the subscriber station in the mode of transmitting information of the repeater, while the azimuth of the signal source and the base angle of the repeater are also used to find the program azimuth of the subscriber station in the initial pointing mode of the repeater, after which the receiving antenna is installed in azimuth at an angle different from the azimuth of the subscriber station by ninety degrees, and then the receiving antenna is installed at an angle corresponding to the azimuth of the subscriber station, in both positions is measured using the angle sensor y ol of the base of the repeater relative to the horizon plane, the measurement data is used to determine the corrections of the azimuth and elevation angle of the subscriber station, after which the receiving antenna is azimuthally directed to the signal source and programmed in accurate guidance, and the transmitting antenna is guided by the calculated azimuth and elevation taking into account the corrections found to the subscriber station, then in the transmission mode of the relay information cyclically after each operation of the auto-tracking of the receiving antenna at The measuring device introduces the current values of three parameters: the azimuth and elevation angle of the receiving antenna, as well as the angle of rotation of the receiving antenna, determined using the angle sensor, then find the differences between the current and initial values of these parameters, determine the departures of the base of the repeater based on the measurement results of these three parameters and find corrections to the program values of the azimuth and elevation angle of the subscriber station, the corrections found for both angles are compared with the permissible deviations, after which if one or both amendments exceeds the permissible deviation, the program value of the angle of the subscriber station is corrected, the deviation of which from the program value exceeds the permissible value; at the same time, for the given angle of the subscriber station, the initial values of the base angle of the repeater are corrected, as well as the initial value of the correction to the program value this angle, then carry out the software guidance of the transmitting antenna to the subscriber station at the corrected angles.

Способ реализуется в ретрансляторе благодаря использованию дополнительного датчика угла, установленного на азимутальной оси приемной антенны, а также проведению дополнительных операций при наведении передающей и приемной антенн. Эти операции проводят в режиме начального наведения ретранслятора и в режиме передачи информации.The method is implemented in the repeater through the use of an additional angle sensor mounted on the azimuthal axis of the receiving antenna, as well as additional operations when pointing the transmitting and receiving antennas. These operations are carried out in the initial guidance mode of the repeater and in the mode of information transfer.

В качестве примера рассматриваем ретранслятор, в котором как приемная, так и передающая антенна представляет собой остронаправленную параболическую зеркальную антенну с шириной диаграммы направленности - φДН, равной 30 угловым минутам.As an example, we consider a repeater in which both the receiving and transmitting antennas are highly directional parabolic reflector antennas with a beam pattern width Д Д Н equal to 30 angular minutes.

Для частот от 6 до 12 ГГц диаметр такой антенны должен быть от 7 до 3,5 метра.For frequencies from 6 to 12 GHz, the diameter of such an antenna should be from 7 to 3.5 meters.

Достаточно высокой считается точность наведения антенны с потерями по мощности 0,5 дб, что соответствует погрешности наведения рассматриваемой антенны ±6 угловых минут, т.е. ±0,2 φДН.The accuracy of pointing the antenna with a power loss of 0.5 dB is considered sufficiently high, which corresponds to a pointing error of the antenna under consideration of ± 6 arc minutes, i.e. ± 0.2 φDN.

Способ иллюстрируется фиг.1-4, на которых приведены: на фиг.1 - функциональная схема ретранслятора, на фиг.2 - блок-схема операций режима начального наведения приемной и передающей антенн ретранслятора, на фиг.3а, б, в, г, д - погрешности наведения антенны по углу места и азимуту из-за ее разворота вокруг оптической оси, на фиг.4 - блок-схема программы коррекции программных азимута и угла места абонентской станции.The method is illustrated in FIGS. 1-4, in which: FIG. 1 is a functional diagram of a repeater, FIG. 2 is a flowchart of an initial guidance mode of a receiving and transmitting antenna of a repeater, FIG. 3a, b, c, d, d - the error of pointing the antenna in elevation and azimuth due to its rotation around the optical axis, Fig. 4 is a block diagram of a program for correcting azimuth and elevation of a subscriber station.

Ретранслятор, изображенный на фиг.1, содержит приемную антенну 1, на которой установлен СВЧ-блок 2 приемной антенны, соединенный с размещенным на передающей антенне 3 СВЧ-блоком 4 передающей антенны. СВЧ-блок 2 и СВЧ-блок 4 предназначены для усиления, фильтрации и преобразования частоты ретранслируемого СВЧ-сигнала. Второй выход СВЧ-блока 2 приемной антенны соединен с блоком 5 наведения приемной антенны, предназначенным для преобразования СВЧ-сигнала в сигнал, используемый для точного наведения приемной антенны 1. Для управления по азимутальной оси 6 приемной антенны ретранслятор содержит блок 7 азимутальной оси приемной антенны, а для управления по угломестной оси 8 приемной антенны - блок 9 угломестной оси приемной антенны. На азимутальной оси приемной антенны установлен датчик 10 угла, например, маятникового типа, используемый для измерения погрешности выставки ретранслятора относительно плоскости горизонта.The repeater shown in Fig. 1 comprises a receiving antenna 1 on which a microwave unit 2 of the receiving antenna is mounted connected to a microwave unit 4 of the transmitting antenna located on the transmitting antenna 3. The microwave unit 2 and the microwave unit 4 are designed to amplify, filter, and convert the frequency of the relayed microwave signal. The second output of the microwave unit 2 of the receiving antenna is connected to the block 5 of the guidance of the receiving antenna, designed to convert the microwave signal into a signal used for precise guidance of the receiving antenna 1. For control along the azimuth axis 6 of the receiving antenna, the relay includes a block 7 of the azimuthal axis of the receiving antenna, and for control along the elevation axis 8 of the receiving antenna, a block 9 of the elevation axis of the receiving antenna. An angle sensor 10, for example, of a pendulum type, is used to measure the accuracy of the relay exhibit relative to the horizon plane on the azimuthal axis of the receiving antenna.

Для управления по азимутальной оси 11 передающей антенны ретранслятор содержит блок 12 азимутальной оси передающей антенны, а для управления по угломестной оси 13 передающей антенны - блок 14 угломестной оси передающей антенны.For control along the azimuthal axis 11 of the transmitting antenna, the repeater comprises a block 12 of the azimuthal axis of the transmitting antenna, and for control along the elevation axis 13 of the transmitting antenna, a block 14 for the elevation axis of the transmitting antenna.

В состав блоков 7 и 9 приемной антенны и блоков 12 и 14 передающей антенны входят датчики углов с устройствами обработки сигналов, а также приводы, обеспечивающие повороты осей.The composition of blocks 7 and 9 of the receiving antenna and blocks 12 and 14 of the transmitting antenna include angle sensors with signal processing devices, as well as drives that provide axis rotations.

Ретранслятор содержит также вычислительное устройство 15, предназначенное для управления приемной антенной 1 и передающей антенной 3 и соединенное с блоком 5, датчиком 10 угла, а также с блоками 7, 9, 12 и 14.The repeater also includes a computing device 15, designed to control the receiving antenna 1 and the transmitting antenna 3 and connected to the block 5, the angle sensor 10, and also with blocks 7, 9, 12 and 14.

Приемная антенна 1 ретранслятора предназначена для усиления принимаемого радиотелевизионного сигнала 16, приходящего от источника сигнала, а передающая антенна 3 - для усиления излучаемого радиотелевизионного сигнала 17, поступающего от ретранслятора на абонентскую станцию.The receiving antenna 1 of the relay is intended to amplify the received radio television signal 16 coming from the signal source, and the transmitting antenna 3 is to amplify the radiated television and radio signal 17 coming from the relay to the subscriber station.

На фиг.2 изображены операции:Figure 2 shows the operation:

18 - приведение приемной и передающей антенн в начальное положение по азимуту и углу места и стабилизация их в этом положении;18 - bringing the receiving and transmitting antennas to their initial position in azimuth and elevation and stabilizing them in this position;

19 - установка приемной антенны по азимуту на угол, отличающийся на 90 градусов от направления на источник сигнала, измерение и введение в вычислительное устройство ΔГП1;19 - installation of the receiving antenna in azimuth at an angle that differs by 90 degrees from the direction to the signal source, measuring and introducing ΔГП1 into the computing device;

20 - разворот приемной антенны в положение (Аз=Азик, УМ=УМпи);20 - a turn of the receiving antenna to the position (Az = Az ik , UM = UM pi );

21 - поиск источника сигнала;21 - search for a signal source;

22 - точное наведение приемной антенны на источник сигнала;22 - precise pointing of the receiving antenna to the signal source;

23 - измерение и введение в вычислительное устройство ΔГП2;23 - measurement and introduction to the computing device ΔГП2;

24 - установка приемной антенны по азимуту на угол, отличающийся на 90 градусов от направления на абонентскую станцию, измерение и введение в вычислительное устройство ΔГП3;24 - installation of the receiving antenna in azimuth at an angle that differs by 90 degrees from the direction to the subscriber station, measuring and introducing ΔГП3 into the computing device;

25 - разворот приемной антенны по азимуту на абонентскую станцию, измерение и введение в вычислительное устройство ΔГП4;25 - turn of the receiving antenna in azimuth to the subscriber station, measuring and introducing ΔГП4 into the computing device;

26 - разворот приемной антенны по азимуту в положение (Аз=Азпи, УМ=УМпи) и точное наведение приемной антенны на источник сигнала;26 - turn the receiving antenna in azimuth to the position (Az = Az pi , UM = UM pi ) and accurately pointing the receiving antenna to the signal source;

27 - наведение передающей антенны по скорректированным азимуту и углу места на абонентскую станцию.27 - pointing the transmitting antenna in the corrected azimuth and elevation to the subscriber station.

Здесь использованы обозначения:Notation used here:

Аз - азимут;Az - azimuth;

УМ - угол места;UM - elevation;

ΔГП1, ΔГП2, ΔГП3, ΔГП4 - погрешность ретранслятора относительно плоскости горизонта (погрешность негоризонтальности);ΔГП1, ΔГП2, ΔГП3, ΔГП4 - error of the relay relative to the horizon plane (error of non-horizontalness);

Азик - начальный азимут источника сигнала, определенный с помощью компаса;Az IR - the initial azimuth of the signal source, determined using a compass;

УМпи - программный угол места источника сигнала;UM pi - program angle of the signal source;

Азпи - программный азимут источника сигнала.Az pi is the program azimuth of the signal source.

На фиг.2 показаны известные штатные операции наведения приемной и передающей антенн ретранслятора, а также новые дополнительные операции, использование которых позволило обеспечить получение указанного технического результата.Figure 2 shows the well-known regular operations of pointing the receiving and transmitting antennas of the repeater, as well as new additional operations, the use of which made it possible to obtain the specified technical result.

Блок-схема отражает последовательность операций и их взаимосвязь.The flowchart reflects the sequence of operations and their relationship.

Взаимная привязка азимутальных и угломестных систем обеих антенн 1 и 3 (фиг.1) производится при изготовлении ретранслятора. Погрешность установки ретранслятора на посадочную плоскость относительно горизонтальной плоскости измеряется и компенсируется благодаря использованию датчика 10 угла. Используемая обычно начальная выставка основания ретранслятора параллельно горизонтальной плоскости (горизонтирование) с помощью прокладок и шайб в рассматриваемом случае нецелесообразна. Это связано с нарушением горизонтирования из-за уходов грунта. Начальная привязка азимутальной системы ретранслятора к меридиану производится с помощью простого относительно грубого магнитного компаса или радиокомпаса, имеющих погрешность от 0,5 до 3 градусов. Поскольку компас используется только при начальном наведении, он может не входить в состав аппаратуры ретранслятора.The mutual reference of the azimuthal and elevation systems of both antennas 1 and 3 (Fig. 1) is made in the manufacture of the repeater. The error in installing the repeater on the landing plane relative to the horizontal plane is measured and compensated by using the angle sensor 10. The usually used initial exhibition of the base of the repeater parallel to the horizontal plane (leveling) with the help of gaskets and washers is not practical in this case. This is due to a violation of leveling due to soil drift. The initial binding of the azimuthal repeater system to the meridian is carried out using a simple relatively rough magnetic compass or radio compass having an error of 0.5 to 3 degrees. Since the compass is used only during initial guidance, it may not be part of the repeater equipment.

Способ повышения точности наведения передающей антенны ретранслятора реализуется следующим образом.A method of improving the accuracy of pointing the transmitting antenna of the repeater is implemented as follows.

После подачи на ретранслятор питания по программе вычислительного устройства 15 (фиг.1) осуществляют штатную операцию (фиг.2): 18 - приведение приемной и передающей антенн 1 и 3 (фиг.1) в начальное положение по азимуту (Аз=0) и углу места (УМ=0) и стабилизация их в этом положении.After applying power to the repeater according to the program of computing device 15 (Fig. 1), a regular operation is performed (Fig. 2): 18 - bringing the receiving and transmitting antennas 1 and 3 (Fig. 1) to the initial position in azimuth (Az = 0) and elevation (UM = 0) and their stabilization in this position.

Управление антеннами осуществляют с помощью вычислительного устройства 15 (фиг.1).Antennas are controlled using computing device 15 (Fig. 1).

Для программного разворота по азимуту приемной антенны 1 по сигналам вычислительного устройства 15 используют привод, размещенный в блоке 7 азимутальной оси приемной антенны. Разворот производят вокруг азимутальной оси 6.For a programmatic turn in azimuth of the receiving antenna 1 according to the signals of the computing device 15, a drive is used located in the block 7 of the azimuthal axis of the receiving antenna. The turn is made around the azimuth axis 6.

С помощью привода, размещенного в блоке 9 угломестной оси приемной антенны, осуществляют разворот вокруг угломестной оси 8. Развороты передающей антенны 3 производят с помощью привода, размещенного в блоке 12 азимутальной оси передающей антенны, вокруг азимутальной оси 11, а также привода, размещенного в блоке 14 угломестной оси передающей антенны, вокруг угломестной оси 13.Using a drive located in block 9 of the elevation axis of the receiving antenna, a rotation is performed around the elevation axis 8. Turns of the transmitting antenna 3 are performed using a drive located in block 12 of the azimuthal axis of the transmitting antenna, around the azimuth axis 11, and also a drive located in the block 14 of the elevation axis of the transmitting antenna, around the elevation axis 13.

Скорость разворота рассматриваемых антенн 1 и 3 составляет от несколько градусов до тридцати градусов в секунду. Время стабилизации антенн 1 и 3 определяется динамическими характеристиками контура управления. Минимальное требуемое время не превышает 1 секунды.The turning speed of the antennas 1 and 3 in question is from a few degrees to thirty degrees per second. The stabilization time of antennas 1 and 3 is determined by the dynamic characteristics of the control loop. The minimum required time does not exceed 1 second.

Затем с помощью блока 7 и вычислительного устройства 15 проводят дополнительную операцию 19 (фиг.2), которая включает разворот приемной антенны 1 (фиг.1) по азимуту и установку ее на угол, отличающийся на 90 градусов относительно направления на источник сигнала, стабилизацию приемной антенны 1 в этом положении, а также измерение и введение в вычислительное устройство 15 погрешности негоризонтальности ΔГП1. Измерение осуществляют с помощью датчика 10 угла. Ось чувствительности датчика 10 угла при изготовлении ретранслятора привязывается к системе координат ретранслятора, и для обеспечения максимальной чувствительности ее устанавливают перпендикулярно угломестной оси и азимутальной оси приемной антенны 1.Then, using block 7 and computing device 15, an additional operation 19 (Fig. 2) is carried out, which includes turning the receiving antenna 1 (Fig. 1) in azimuth and setting it to an angle that differs by 90 degrees relative to the direction of the signal source, stabilizing the receiving antenna 1 in this position, as well as measuring and introducing into the computing device 15 the error of non-horizontalness Δ GP1. The measurement is carried out using the angle sensor 10. The sensitivity axis of the angle sensor 10 in the manufacture of the repeater is attached to the coordinate system of the repeater, and to ensure maximum sensitivity it is set perpendicular to the elevation axis and the azimuth axis of the receiving antenna 1.

Измерение погрешности негоризонтальности ретранслятора ΔГП1 позволяет упростить операцию поиска источника сигнала. При этом ошибка программного наведения приемной антенны 1 на источник сигнала по углу места не превышает половины ширины диаграммы направленности антенны. Поэтому при поиске может быть использовано однострочное азимутальное сканирование.The measurement of the non-horizontal error of the ΔГП1 repeater makes it possible to simplify the operation of searching for a signal source. In this case, the error of the software guidance of the receiving antenna 1 to the signal source in elevation does not exceed half the width of the antenna pattern. Therefore, a single-line azimuth scan can be used in the search.

В изобретении в качестве физически реализуемого точного азимутального базового направления предлагается использование направления оптической оси приемной антенны 1 на источник сигнала (наземный или КА). При этом направление меридиана, которое используется в программе наведения передающей антенны 3, находят расчетным путем. Угол ψи между меридианом и направлением на источник сигнала и угол ψс между меридианом и направлением на абонентскую станцию находят по известным координатам (широте и долготе) источника сигнала, абонентской станции и ретранслятора. Если источником сигнала является КА, то берут координаты подспутниковой точки - пересечения поверхности Земли и отрезка прямой линии между центром Земли и КА.In the invention, it is proposed to use the direction of the optical axis of the receiving antenna 1 to the signal source (terrestrial or satellite) as a physically feasible exact azimuthal base direction. In this case, the direction of the meridian, which is used in the guidance program of the transmitting antenna 3, is calculated. The angle ψ and between the meridian and the direction to the signal source and the angle ψ с between the meridian and the direction to the subscriber station are found by the known coordinates (latitude and longitude) of the signal source, subscriber station and repeater. If the signal source is the spacecraft, then take the coordinates of the sub-satellite point - the intersection of the Earth's surface and a straight line segment between the center of the Earth and the spacecraft.

При наведении приемной антенны 1 на источник сигнала определяют азимутальный угол (азимут) Ази. Требуемый для программного азимутального наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию азимутальный угол Азс находят из формулыWhen pointing the receiving antenna 1 to the signal source determine the azimuth angle (azimuth) Az and . The azimuth angle Az c required for the azimuthal pointing of the transmitting antenna 3 to the subscriber station, is found from the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

После операции 19 (фиг.2) проводят штатную операцию 20 - разворот приемной антенны 1 (фиг.1) в положение Аз=Азик, УМ=УМпи и стабилизация ее в этом положении. Управление приемной антенной 1 осуществляют с помощью вычислительного устройства 15 и блоков 7 и 9.After operation 19 (FIG. 2), regular operation 20 is performed — turn the receiving antenna 1 (FIG. 1) to the position Az = Az ik , UM = UM pi and stabilize it in this position. The receiving antenna 1 is controlled by a computing device 15 and blocks 7 and 9.

Азимут Аз=Азик соответствует начальному азимуту источника сигнала, определенному с помощью компаса.Azimuth Az = Azk corresponds to the initial azimuth of the signal source, determined using a compass.

Угол места УМ=УМпи соответствует программному углу места источника сигнала, который находят из формулыElevation angle UM = UM pi corresponds to the program angle of the signal source, which is found from

Figure 00000002
Figure 00000002

где УМри - расчетный угол места источника сигнала относительно горизонтальной плоскости, найденный для известного расположения источника сигнала и ретранслятора.where UM ri is the calculated elevation angle of the signal source relative to the horizontal plane, found for a known location of the signal source and repeater.

Затем проводят штатную операцию (фиг.2) 21 - поиск источника сигнала. При поиске источника сигнала перемещение приемной антенны 1 (фиг.1) производят только по азимуту с помощью вычислительного устройства 15 и блока 7.Then carry out a regular operation (figure 2) 21 - search for the signal source. When searching for a signal source, the movement of the receiving antenna 1 (Fig. 1) is carried out only in azimuth using a computing device 15 and block 7.

Принимаемый радиотелевизионный сигнал 16 от источника сигнала обнаруживают с помощью приемной антенны 1. В СВЧ-блоке 2 осуществляют преобразование СВЧ-сигнала: фильтрацию, усиление, изменение частоты. После преобразования сигнал подают на блок 5 наведения приемной антенны. С помощью этого сигнала реализуют контур наведения приемной антенны 1 по принимаемому сигналу.The received radio television signal 16 from the signal source is detected using the receiving antenna 1. In the microwave unit 2, the microwave signal is converted: filtering, amplification, frequency change. After conversion, the signal is supplied to the receiving antenna pointing unit 5. Using this signal, the guidance loop of the receiving antenna 1 is realized by the received signal.

Захват сигнала фиксируют с помощью блока 5 по превышению принимаемым сигналом уровня от 0,5 до 0,7 от максимальной величины сигнала.The signal capture is fixed using block 5 when the received signal exceeds the level from 0.5 to 0.7 of the maximum signal value.

После захвата сигнала осуществляют штатную операцию (фиг.2) 22 - точное наведение приемной антенны на источник сигнала по азимуту и углу места с помощью автосопровождения, например, с применением известного метода экстремального наведения. Время данной операции зависит от требуемой точности наведения и может составлять от нескольких единиц до нескольких десятков секунд.After capturing the signal, a regular operation is performed (Fig. 2) 22 — precise pointing of the receiving antenna to the signal source in azimuth and elevation using auto tracking, for example, using the well-known extreme guidance method. The time of this operation depends on the required accuracy of guidance and can range from several units to several tens of seconds.

Операцию 22 осуществляют с помощью вычислительного устройства 15 и блоков 5, 7 и 9 (фиг.1).Operation 22 is carried out using a computing device 15 and blocks 5, 7 and 9 (figure 1).

При точном наведении приемной антенны 1 на источник сигнала с помощью известной операции - автосопровождения - осуществляют уточнение программных азимута и угла места источника сигнала. Эти уточненные углы измеряют азимутальным и угломестным датчиками угла приемной антенны 1 и вводят в вычислительное устройство 15. Уточненные значения этих углов используют в известной штатной операции точного наведения приемной антенны 1 при ее программном наведении на источник сигнала до следующей операции автосопровождения. Их также используют как начальные значения при проведении новой операции - коррекции программных азимута и угла места абонентской станции в режиме передачи информации.With the exact pointing of the receiving antenna 1 to the signal source using the well-known operation — auto tracking — the program azimuth and elevation angle of the signal source are refined. These specified angles are measured by azimuth and elevation sensors of the angle of the receiving antenna 1 and input into the computing device 15. The adjusted values of these angles are used in the well-known standard operation of accurately pointing the receiving antenna 1 when it is programmed to the signal source before the next auto tracking operation. They are also used as initial values during a new operation - correction of program azimuth and elevation of a subscriber station in the mode of information transfer.

В этой же новой операции в качестве начального значения используют результаты измерений датчика 10 угла, которые вводят в вычислительное устройство 15 одновременно с уточненными величинами азимута и угла места приемной антенны 1. Данные измерения производят в режиме точного наведения приемной антенны 1 на источник сигнала при проведении дополнительной операции (фиг.2) 23 - измерение с помощью датчика 10 (фиг.1) угла и введение в вычислительное устройство 15 погрешности негоризонтельности ΔГП2.In the same new operation, the results of measurements of the angle sensor 10 are used as the initial value, which are input to the computing device 15 simultaneously with the specified azimuth and elevation angles of the receiving antenna 1. These measurements are made in the mode of accurately pointing the receiving antenna 1 to the signal source when additional operation (figure 2) 23 - measurement using the sensor 10 (figure 1) of the angle and the introduction into the computing device 15 of the horizontal error Δ GP2.

На фиг.3а показана ортогональная 3-осная система координат, в которой плоскость X0Z совпадает с горизонтальной плоскостью, источник сигнала (ИС) расположен в плоскости X0Y, абонентская станция (СТА) по азимуту развернута относительно источника сигнала на угол ε. Углы УМри и УМрс - расчетные углы места источника сигнала и абонентской станции относительно горизонтальной плоскости. Углы α, β, γ - углы разворота основания соответственно вокруг осей Y, Z и X. Углы β1 и γ1 - углы разворота основания соответственно вокруг осей Z1 и Х1. Положительное направление разворота - против часовой стрелки. Погрешность ΔГП1 соответствует повороту вокруг оси Z, ΔГП2 - вокруг оси X. Погрешность ΔГП2 представляет собой угол разворота (УР) приемной антенны 1 вокруг ее оптической оси относительно вертикали. Погрешность негоризонтельности ΔГП2 основания ретранслятора приводит к дополнительным ошибкам наведения приемной антенны 1 по азимуту ΔАз (УР) и углу места ΔУМ (УР). Приемная антенна 1 должна быть дополнительно развернута на эти углы (по азимуту и углу места) для того, чтобы обеспечить точное наведение на источник сигнала с учетом данной погрешности основания ретранслятора.Figure 3a shows an orthogonal 3-axis coordinate system in which the X0Z plane coincides with the horizontal plane, the signal source (IC) is located in the X0Y plane, the subscriber station (C T A) is azimuthally rotated relative to the signal source at an angle ε. The angles UM ri and UM pc are the calculated elevation angles of the signal source and subscriber station relative to the horizontal plane. The angles α, β, γ are the base rotation angles, respectively, around the Y, Z, and X axes. The β 1 and γ 1 angles are the base rotation angles, respectively, around the Z 1 and X 1 axes. The positive direction of the turn is counterclockwise. The error ΔГП1 corresponds to a rotation around the Z axis, ΔГП2 corresponds to the axis X. The error ΔГП2 represents the turning angle (SD) of the receiving antenna 1 around its optical axis relative to the vertical. The non-horizontalness error ΔГП2 of the base of the repeater leads to additional errors in pointing the receiving antenna 1 in azimuth ΔАз (UR) and elevation angle ΔУМ (UR). The receiving antenna 1 must be further rotated at these angles (in azimuth and elevation) in order to ensure accurate guidance to the signal source, taking into account this error of the base of the repeater.

На фиг.3б, в, г, д показаны диаграммы возникновения и компенсации указанных ошибок приемной антенны 1 (фиг.1) ΔАз (УР) и ΔУМ (УР).On figb, c, d, d diagrams of occurrence and compensation of the indicated errors of the receiving antenna 1 (Fig. 1) ΔAz (SD) and ΔUM (SD) are shown.

На фиг.3б, в, г показаны три проекции условной сферы с радиусом R, центр и оси которой совпадают с центром и осями системы координат XYZ (фиг.3а).On figb, c, d shows three projections of a conditional sphere with radius R, the center and axes of which coincide with the center and axes of the coordinate system XYZ (figa).

На этих проекциях изображены:On these projections are depicted:

УМ - угол места приемной антенны 1 (фиг.1);UM - elevation angle of the receiving antenna 1 (figure 1);

УР - угол разворота основания ретранслятора вокруг оси Х (для наглядности этот угол показан больше реальной величины, которая не превышает 30-60 угловых минут);UR - angle of the base of the repeater around the X axis (for clarity, this angle is shown more than the real value, which does not exceed 30-60 angular minutes);

S1 - сечение сферы, перпендикулярное оси X;S 1 is a section of a sphere perpendicular to the X axis;

S2 и S3 - сечения сферы, перпендикулярные оси Y;S 2 and S 3 are sections of a sphere perpendicular to the Y axis;

S4 - сечение сферы, перпендикулярное оси Y1, которая повернута в плоскости XOY относительно оси Y на угол УР;S 4 is a section of a sphere perpendicular to the axis Y 1 , which is rotated in the XOY plane relative to the Y axis by the angle UR;

RsinУМ - радиус сечения S1;RsinUM - section radius S 1 ;

RcosУМ - радиус сечений S2 и S4;RcosUM - the radius of the sections S 2 and S 4 ;

01 - отрезок, соответствующий направлению оптической оси приемной антенны 1 на источник сигнала при УР=0;01 - the segment corresponding to the direction of the optical axis of the receiving antenna 1 to the signal source with SD = 0;

02 - отрезок, соответствующий направлению оптической оси приемной антенны 1 при наличии погрешности УР;02 - the segment corresponding to the direction of the optical axis of the receiving antenna 1 in the presence of error SD;

а - отрезок, соединяющий точки 1 и 2 и соответствующий перемещению оптической оси приемной антенны 1 при повороте основания ретранслятора на угол УР;a - a segment connecting points 1 and 2 and corresponding to the displacement of the optical axis of the receiving antenna 1 when the base of the repeater is rotated by an angle of SD;

b - длина отрезка 23 в сечении S1, соответствующего перемещению оптической оси приемной антенны 1 по азимуту при повороте основания ретранслятора на угол УР;b is the length of the segment 23 in section S 1 corresponding to the displacement of the optical axis of the receiving antenna 1 in azimuth when the base of the repeater is rotated through the angle of the SD;

с - длина отрезка 13 в сечении S1, соответствующего перемещению оптической оси приемной антенны 1 по углу места при повороте основания ретранслятора на угол УР.C is the length of the segment 13 in section S 1 corresponding to the displacement of the optical axis of the receiving antenna 1 in elevation when the base of the repeater is rotated through the angle of the SD.

На фиг.3д показаны точки 1, 2, 3 перемещения оптической оси приемной антенны 1 (фиг.1) в сечении S1 при повороте ретранслятора на угол УР.On fig.3d shows the points 1, 2, 3 of the displacement of the optical axis of the receiving antenna 1 (Fig.1) in section S 1 when the repeater is rotated through the angle of the SD.

Из прямоугольного треугольника 032 (фиг.3д) находят b - длину отрезка 23From a right triangle 032 (fig. 3d) find b - the length of the segment 23

Figure 00000003
Figure 00000003

В сечении S3 (фиг.3б и 3г) радиус сечения равен Rсоs[УМ-ΔУМ(УР)].In the cross section S 3 (FIGS. 3b and 3d), the radius of the cross section is Rсos [UM-Δ UM (UR)].

Из треугольника 032 в сечении S3 (фиг.3г) также определяют b - длину отрезка 23From triangle 032 in section S 3 (Fig. 3d) also determine b - the length of the segment 23

Figure 00000004
Figure 00000004

Учитывая, что УР=ΔГП2 и углы ΔГП2, ΔАз(УР), ΔУМ(УР) малы (менее 60 угловых минут), заменяют sin ΔАз(УР) на ΔАз(УР) и sinYP на ΔГП2. При этом из выражений (3) и (4) находят погрешность по азимутуConsidering that UR = ΔGP2 and angles ΔGP2, ΔAz (UR), ΔUM (UR) are small (less than 60 arc minutes), replace sin ΔAz (UR) with ΔAz (UR) and sinYP with ΔGP2. Moreover, from expressions (3) and (4), the error in azimuth is found

Figure 00000005
Figure 00000005

Погрешность по углу места находят из прямоугольного треугольника 043 (фиг.3б), в которомThe error in elevation is found from a right triangle 043 (Fig.3b), in which

Длину отрезка 13 определяют из прямоугольного треугольника 231 (фиг.3д)The length of the segment 13 is determined from a right triangle 231 (Fig. 3d)

Figure 00000007
Figure 00000007

Из формул (3), (6) и (7), с учетом условий, принятых при получении формулы (5), дополнительно включая замену tg (УР/2) на ΔГП2/2, соsΔУМ(УР) на 1 и cos[УМ-ΔУМ(УР)] на cosУМ, находят погрешность по углу местаFrom formulas (3), (6) and (7), taking into account the conditions adopted upon receipt of formula (5), additionally including the replacement of tg (UR / 2) with ΔГП2 / 2, сsΔUM (UR) with 1 and cos [УМ -ΔUM (SD)] on cosUM, find the error in elevation

Figure 00000008
Figure 00000008

Для того, чтобы вернуть оптическую ось приемной антенны 1 (фиг.1) из точки 2 в точку 1 (фиг.3в), необходимо осуществить азимутальный разворот приемной антенны 1 (фиг.1) вокруг оси Y1 (в сечении S4), а также поворот по углу места.In order to return the optical axis of the receiving antenna 1 (Fig. 1) from point 2 to point 1 (Fig. 3c), it is necessary to perform an azimuthal rotation of the receiving antenna 1 (Fig. 1) around the axis Y 1 (in section S 4 ), as well as a rotation around the corner of the place.

Используя проекции секущих дуг, отражающих движение оптической оси приемной антенны, на сечение S1 (фиг.3д), получают отрезок 25 длиной d, соответствующий азимутальному развороту, и отрезок 51 длиной е, соответствующий повороту по углу места приемной антенны 1 (фиг.1).Using the projection of the secant arcs reflecting the motion of the optical axis of the receiving antenna onto the section S 1 (Fig. 3d), a segment 25 of length d corresponding to the azimuthal turn and a segment 51 of length e corresponding to the rotation along the elevation angle of the receiving antenna 1 are obtained (Fig. 1 )

Для малых углов ΔАз(УР) (не более 40 угловых минут) и ΔУМ(УР) (не более 0,4 угловых минут) погрешность этих преобразований (косинусная ошибка) ничтожно мала (менее 10-4).For small angles ΔAz (UR) (no more than 40 angular minutes) and ΔUM (UR) (no more than 0.4 angular minutes), the error of these transformations (cosine error) is negligible (less than 10 -4 ).

Прямоугольные треугольники 231 и 251 (фиг.3д) равны, поскольку угол 321 равен углу 521.Rectangular triangles 231 and 251 (Fig. 3d) are equal, since the angle 321 is equal to the angle 521.

В треугольнике 102 угол 120 равен (90°-УР/2), в треугольнике 230 угол 320 равен (90°-УР), откуда определяют величину угла 321 - УР/2.In the triangle 102, the angle 120 is equal to (90 ° -UR / 2), in the triangle 230 the angle 320 is equal to (90 ° -UR), from which the angle 321 is determined - UR / 2.

Угол 025 прямой, поэтому угол 521 равен УР/2.The angle 025 is straight, so the angle 521 is equal to UR / 2.

Таким образом, получают d=b и е=с.Thus, d = b and e = c are obtained.

Следовательно, углы разворотов приемной антенны 1 (фиг.1) по азимуту и углу места для компенсации угла разворота основания ретранслятора УР находят соответственно из полученных формул (5) и (8).Therefore, the turning angles of the receiving antenna 1 (Fig. 1) in azimuth and elevation to compensate for the angle of the base of the relay UR relay are found, respectively, from the obtained formulas (5) and (8).

Для наиболее распространенных значений угла места источника сигнала от 12 до 35 градусов погрешность ΔАз(УР) составляет от 0,2 ΔГП2 до 0,7 ΔГП2. Если, например, ΔГП2=20 угловых минут, то ΔАз(УР) может быть от 4 до 14 угловых минут. Поскольку величина ΔГП2 не превышает 30-60 угловых минут (0,01-0,02 радиан), то в соответствии с формулой (8) погрешность ΔУМ(УР) в 100-200 раз меньше ΔАз(УР) и может не учитываться. Для оценки поправки ΔАз(УР) приемной антенны 1 (фиг.1) находят угол места из формулы (2) и из формулы (5) получаютFor the most common values of the elevation angle of the signal source from 12 to 35 degrees, the error ΔАз (UR) is from 0.2 ΔГП2 to 0.7 ΔГП2. If, for example, ΔГП2 = 20 arc minutes, then ΔАз (УР) can be from 4 to 14 arc minutes. Since ΔГП2 does not exceed 30-60 arc minutes (0.01-0.02 radians), then, in accordance with formula (8), the error ΔУМ (УР) is 100-200 times less than ΔАз (УР) and may not be taken into account. To evaluate the correction ΔAz (SD) of the receiving antenna 1 (Fig. 1), the elevation angle is found from formula (2) and from formula (5),

Figure 00000009
Figure 00000009

Найденную из выражения (9) поправку ΔАз(УР) используют при определении программного азимута абонентской станции.The ΔAz (SD) correction found from expression (9) is used in determining the program azimuth of the subscriber station.

Затем проводят дополнительную операцию 24 (фиг.2) - приемную антенну 1 (фиг.1) разворачивают по азимуту и устанавливают на угол, отличающийся на 90 градусов от направления на абонентскую станцию. Угол места приемной антенны 1 при этом не меняется.Then carry out an additional operation 24 (figure 2) - the receiving antenna 1 (figure 1) is turned in azimuth and set at an angle that differs by 90 degrees from the direction to the subscriber station. The elevation angle of the receiving antenna 1 does not change.

С помощью датчика 10 угла измеряют и вводят в вычислительное устройство 15 погрешность ретранслятора ΔГП3 относительно плоскости горизонта. Эта погрешность является поправкой по углу места абонентской станции.Using the angle sensor 10, the error of the relay ΔГП3 relative to the horizon plane is measured and introduced into the computing device 15. This error is a correction for the elevation of the subscriber station.

После этого проводят дополнительную операцию 25 (фиг.2) - приемную антенну 1 (фиг.1) разворачивают по азимуту и устанавливают на азимут абонентской станции, измеряют с помощью датчика 10 угла и вводят в вычислительное устройство 15 погрешность ретранслятора ДГП4 относительно плоскости горизонта.After this, an additional operation 25 (Fig. 2) is carried out - the receiving antenna 1 (Fig. 1) is turned in azimuth and installed in the azimuth of the subscriber station, measured using the angle sensor 10 and the accuracy of the DGP4 relay relative to the horizon plane is entered into the computing device 15.

Погрешности ΔГП3 и ΔГП4 могут быть определены расчетным путем по найденным значениям ΔГП1 и ΔГП2. Непосредственное измерение ΔГП3 и ΔГП4 позволяет уменьшить ошибки определения этих погрешностей с 2-3 угловых минут до 0,25-0,5 угловых минут благодаря учету изгибов основания ретранслятора, возникающих при креплении основания к посадочным площадкам, высота которых может отличаться. Влияние изгибов возрастает при значительных размерах антенн (диаметр до 7 метров) и основания (длина до 8,5-9,5 метров). Наибольший эффект эти операции дают при нахождении программного угла места абонентской станции.Errors ΔГП3 and ΔГП4 can be determined by calculation from the found values of ΔГП1 and ΔГП2. Direct measurement of ΔГП3 and ΔГП4 allows one to reduce the errors in determining these errors from 2-3 angular minutes to 0.25-0.5 angular minutes by taking into account the bends of the repeater base that occur when the base is attached to landing sites, the height of which may vary. The effect of bending increases with significant sizes of antennas (diameter up to 7 meters) and the base (length up to 8.5-9.5 meters). These operations give the greatest effect when finding the software elevation angle of the subscriber station.

Погрешность ΔГП4 характеризует разворот передающей антенны 3 вокруг оптической оси относительно вертикали. Она приводит к дополнительным ошибкам по азимуту и углу места, которые находят с помощью формул (5) и (8) с заменой ΔГП2 на ΔГП4. Причем данная ошибка по углу места, как отмечалось, мала и может не учитываться.The error ΔГП4 characterizes the rotation of the transmitting antenna 3 around the optical axis relative to the vertical. It leads to additional errors in azimuth and elevation, which are found using formulas (5) and (8) with the replacement of ΔГП2 by ΔГП4. Moreover, this error in elevation, as noted, is small and may not be taken into account.

Программный угол места абонентской станции рассчитывают в вычислительном устройстве 15 в соответствии с формулойThe software elevation angle of the subscriber station is calculated in the computing device 15 in accordance with the formula

Figure 00000010
Figure 00000010

где УМрс - расчетный угол места абонентской станции относительно горизонтальной плоскости.where UM pc is the estimated elevation angle of the subscriber station relative to the horizontal plane.

Программный азимут абонентской станции, в соответствии с формулой (1), рассчитывают в вычислительном устройстве 15 по формулеThe azimuth of the subscriber station, in accordance with the formula (1), is calculated in the computing device 15 by the formula

Figure 00000011
Figure 00000011

Величину Ази, как указывалось, находят в режиме точного наведения приемной антенны на источник сигнала, поправку ΔАзи(УР) определяют в соответствии с формулой (9). Поправку ΔАзс(УР) с учетом формул (5) и (10) находят из следующей формулыThe value of Az and , as indicated, is found in the exact guidance of the receiving antenna to the signal source, the correction ΔAz and (SD) are determined in accordance with formula (9). The correction ΔAz with (SD) taking into account formulas (5) and (10) is found from the following formula

Figure 00000012
Figure 00000012

Рассчитанные для абонентской станции угол места УМс и азимут Азс вводят в память вычислительного устройства 15 и используют для программного наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию.The elevation angle calculated for the subscriber station UM s and the azimuth Az s are entered into the memory of computing device 15 and used to program the transmitting antenna 3 to the subscriber station.

Затем проводят штатную операцию 26 (фиг.2) - разворот приемной антенны 1 (фиг.1) по азимуту на источник сигнала и обеспечение режима точного наведения приемной антенны 1. При этом точное наведение реализуют как программное наведение на источник сигнала по азимуту и углу места, уточненным в результате автосопровождения, проведенного при выполнении операции 22 (фиг.2).Then carry out a regular operation 26 (Fig. 2) - turn the receiving antenna 1 (Fig. 1) in azimuth to the signal source and provide accurate guidance of the receiving antenna 1. In this case, accurate guidance is implemented as software guidance to the signal source in azimuth and elevation refined as a result of auto tracking conducted during operation 22 (figure 2).

После этого проводят дополнительную операцию 27 (фиг.2) - наводят передающую антенну 3 (фиг.1) на абонентскую станцию по азимуту и углу места, рассчитанным соответственно по формулам (11) и (10).After that, an additional operation 27 (Fig. 2) is carried out - the transmitting antenna 3 (Fig. 1) is directed to the subscriber station in azimuth and elevation, calculated according to formulas (11) and (10), respectively.

Управление передающей антенной осуществляют в режиме программного наведения на абонентскую станцию.The control of the transmitting antenna is carried out in the mode of software guidance to the subscriber station.

Операции начального наведения приемной и передающей антенн 1 и 3 ретранслятора завершают и переходят к режиму передачи информации абонентской станции от источника сигнала. В этом режиме осуществляют программное наведение приемной антенны 1 на источник сигнала с периодической коррекцией по принимаемому сигналу (операция автосопровождения). В частности, для коррекции может быть использован метод экстремального наведения, получивший широкое распространение. Также в этом режиме проводят программное наведение передающей антенны 3 на абонентскую станцию.The initial guidance operations of the receiving and transmitting antennas 1 and 3 of the repeater are completed and go to the transmission mode of information of the subscriber station from the signal source. In this mode, the receiving antenna 1 is programmed to the signal source with periodic correction according to the received signal (auto tracking operation). In particular, the extreme guidance method, which has become widespread, can be used for correction. Also in this mode, the transmitting antenna 3 is programmed to the subscriber station.

В изобретении для режима передачи информации ретранслятора решают задачу повышения точности наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию благодаря компенсации угловых погрешностей, вызванных сезонными и суточными перемещениями грунта.In the invention, for the mode of transmitting information of the relay, they solve the problem of increasing the accuracy of pointing the transmitting antenna 3 to the subscriber station by compensating for the angular errors caused by seasonal and daily soil movements.

Требуемую точность наведения приемной антенны 1 на источник сигнала при этом обеспечивают за счет использования известного метода - периодической коррекции по сигналу (автосопровождения). В рассматриваемом примере используют известный метод экстремального наведения.The required accuracy of pointing the receiving antenna 1 to the signal source is ensured by using the well-known method - periodic correction of the signal (auto tracking). In this example, the well-known extreme guidance method is used.

На фиг.4 приведена блок-схема программы новой операции - коррекции программных азимута и угла места абонентской станции.Figure 4 shows the block diagram of the program of the new operation - correction of program bearing and elevation of the subscriber station.

Эта операция включает измерение и ввод в вычислительное устройство 15 (фиг.1) следующих параметров:This operation includes the measurement and input into the computing device 15 (figure 1) of the following parameters:

Азин - начальное значение азимута источника сигнала;Az in - the initial value of the azimuth of the signal source;

Азиt - текущее значение азимута источника сигнала;Az and t - the current value of the azimuth of the signal source;

УМин - начальное значение угла места источника сигнала;UM in - the initial value of the elevation angle of the signal source;

УМиt - текущее значение угла места источника сигнала;UM and t is the current value of the elevation angle of the signal source;

γн - начальное значение угла поворота основания ретранслятора относительно вертикали;γ n - the initial value of the angle of rotation of the base of the repeater relative to the vertical;

γt - текущее значение угла поворота основания ретранслятора относительно вертикали.γ t is the current value of the angle of rotation of the base of the repeater relative to the vertical.

Эта операция также включает операции, производимые в вычислительном устройстве 15, которые отражены на фиг.4, и перемещение передающей антенны 3 (фиг.1) по результатам коррекции программных значений азимута и угла места абонентской станции.This operation also includes operations performed in the computing device 15, which are shown in FIG. 4, and moving the transmitting antenna 3 (FIG. 1) according to the results of the correction of the program values of the azimuth and elevation angle of the subscriber station.

Первую операцию коррекции программных азимута и угла места абонентской станции начинают осуществлять после проведения второй операции автосопровождения при точном наведении приемной антенны 1 на источник сигнала. Эта операция автосопровождения является первой для режима передачи информации ретранслятора.The first operation to correct the program azimuth and elevation of the subscriber station begins after the second operation of auto tracking with the exact pointing of the receiving antenna 1 to the signal source. This auto tracking operation is the first for the relay information transfer mode.

В блок-схеме программы, приведенной на фиг.4, в качестве начальной операции (фиг.4, операция 28) осуществляют ввод начальных значений углов Азин, УМин и γн в вычислительное устройство 15 (фиг.1). Эти значения были найдены и введены в вычислительное устройство 15 при проведении операций 22 и 23 (фиг.2).In the block diagram of the program shown in FIG. 4, as an initial operation (FIG. 4, operation 28), initial values of the angles Az in , UM in and γ n are input into the computing device 15 (FIG. 1). These values were found and entered into the computing device 15 during operations 22 and 23 (figure 2).

Уточненные после проведения автосопровождения азимут и угол места источника сигнала, а также одновременно снятые результаты измерений датчика 10 (фиг.1) угла вводят в вычислительное устройство 15 как текущие значения этих параметров (фиг.4, операция 29).The azimuth and elevation angle of the signal source corrected after the auto-tracking, as well as the simultaneously measured results of measurements of the angle sensor 10 (Fig. 1), are input into the computing device 15 as the current values of these parameters (Fig. 4, step 29).

В вычислительном устройстве 15 (фиг.1) находят разность текущих и начальных значений данных параметров (фиг.4, операция 30):In the computing device 15 (figure 1) find the difference between the current and initial values of these parameters (figure 4, operation 30):

Figure 00000013
Figure 00000013

Затем проводят следующую операцию 31 - определение углов разворота основания ретранслятора α, β, γ вокруг осей Y, Z, Х и углов β1, γ1 вокруг осей Z1 и X1 (фиг.3а), а также определение текущих поправок на программные азимут и угол места абонентской станции.Then, the following operation 31 is carried out - determining the turning angles of the base of the repeater α, β, γ around the axes Y, Z, X and the angles β 1 , γ 1 around the axes Z 1 and X 1 (Fig. 3a), as well as determining the current program corrections azimuth and elevation of the subscriber station.

Углы разворота основания ретранслятора (текущие значения) за прошедший интервал времени между двумя операциями автосопровождения находят из формулThe angles of the base of the repeater (current values) for the elapsed time interval between two auto tracking operations are found from the formulas

Figure 00000014
Figure 00000014

Угол Δγt измеряют датчиком 10 (фиг.1) угла.The angle Δγ t is measured by the angle sensor 10 (Fig. 1).

В соответствии с проведенным выше анализом величины к1Δγt и к2Δγt определяют из формул (5) и (8) с заменой ΔГП2 на Δγt, причем величина к2Δγt мала и может не учитываться. Формулы (14) преобразуют к видуIn accordance with the above analysis, the quantities k 1 Δγ t and k 2 Δγ t are determined from formulas (5) and (8) with the replacement of ΔГП2 by Δγ t , and the value of k 2 Δγt is small and may not be taken into account. Formulas (14) transform to the form

Figure 00000015
Figure 00000015

Углы разворота основания (текущие значения) вокруг осей Z1 и X1 находят из формулThe base rotation angles (current values) around the axes Z 1 and X 1 are found from the formulas

Figure 00000016
Figure 00000016

С помощью формул (15) и (16) определяют текущие поправки по азимуту и углу места абонентской станции:Using formulas (15) and (16), the current corrections are determined by azimuth and elevation of the subscriber station:

Figure 00000017
Figure 00000017

где коэффициент к3 находят из формулы (5)where the coefficient to 3 is found from formula (5)

Figure 00000018
Figure 00000018

После этого проводят операцию 32 (фиг.4) - сравнение найденных поправок ΔАзct и ΔУМсt с допустимыми значениями соответственно ΔАзсд и ΔУМсд.After that, carry out operation 32 (figure 4) - a comparison of the corrections ΔAz ct and ΔUM ct with acceptable values, respectively, ΔAz sd and ΔUM sd .

Если по обоим углам поправки по абсолютной величине меньше допустимых значений, то операцию коррекции программных углов абонентской станции не проводят (фиг.4, операция 33 - логическая операция И).If at both angles the corrections in absolute value are less than the permissible values, then the operation of correcting the program angles of the subscriber station is not carried out (Fig. 4, operation 33 — logical operation AND).

При медленных уходах основания ретранслятора операции коррекции программных углов абонентской станции могут осуществлять через значительные интервалы времени, включающие большое количество операций автосопровождения, которые проводят для компенсации уходов КА.With slow departures of the base of the repeater, the operations of correcting the software angles of the subscriber station can be performed at significant intervals, including a large number of auto tracking operations, which are carried out to compensate for the departures of the spacecraft.

Если по одному или обоим углам поправка превышает допустимую величину, то проводят следующую операцию 34 - коррекцию в вычислительном устройстве 15 (фиг.1) программного значения того угла абонентской станции, отклонение которого от программной величины превышает допустимое значение.If the correction for one or both angles exceeds the permissible value, then the next operation 34 is carried out — the correction in the computing device 15 (Fig. 1) of the program value of that angle of the subscriber station whose deviation from the program value exceeds the permissible value.

Одновременно производят операцию 35 - коррекцию начальных значений углов соответственно по азимуту абонентской станции (ΔАзсн, αн, βн, Δγн) и углу места абонентской станции (ΔУМсн, βн, Δγн).At the same time, operation 35 is performed - the initial values of the angles are corrected, respectively, in the azimuth of the subscriber station (ΔAz sn , α n , β n , Δγ n ) and the elevation angle of the subscriber station (ΔUM sn , β n , Δγ n ).

При первой операции коррекции программных углов абонентской станции начальные значения углов ΔАзсн, ΔУМсн, αн, βн, Δγн равны 0.In the first operation of correcting the program angles of the subscriber station, the initial values of the angles ΔAz sn , Δ UM sn , α n , β n , Δγ n are 0.

При последующих операциях начальные значения этих углов определяют по результатам предыдущей коррекции программных углов абонентской станции.In subsequent operations, the initial values of these angles are determined by the results of the previous correction of the program angles of the subscriber station.

Начиная со второй операции коррекции программного угла абонентской станции (азимута или угла места), вместо формул (17) используют формулыStarting from the second operation of the correction of the program angle of the subscriber station (azimuth or elevation angle), instead of formulas (17), formulas are used

Figure 00000019
Figure 00000019

Начальные значения поправок по азимуту (ΔАзсн) и углу места (ΔУМсн) абонентской станции находят по формуламThe initial values of the corrections in azimuth (ΔAz sn ) and elevation (ΔUM sn ) of the subscriber station are found by the formulas

Figure 00000020
Figure 00000020

Начальные значения углов αн и βн определяют с помощью формул (15), а угла Δγн - по показаниям датчика 10 (фиг.1) угла.The initial values of the angles α n and β n are determined using formulas (15), and the angle Δγ n is determined by the readings of the angle sensor 10 (Fig. 1).

Углы Δα, Δγ1t и Δβ1t в формулах (19), с учетом формул (15) и (16), определяют с помощью следующих формул:The angles Δα, Δγ 1t and Δβ 1t in formulas (19), taking into account formulas (15) and (16), are determined using the following formulas:

Figure 00000021
Figure 00000021

гдеWhere

Figure 00000022
Figure 00000022

После этого по результатам коррекции программных углов абонентской станции осуществляют программное наведение (перемещение) передающей антенны 3 на абонентскую станцию по скорректированным углам.After that, according to the results of the correction of the software angles of the subscriber station, program guidance (moving) of the transmitting antenna 3 to the subscriber station is carried out at corrected angles.

Операцию коррекции программных углов абонентской станции в режиме передачи информации ретранслятора осуществляют постоянно после проведения операции автосопровождения.The operation of correcting the software angles of the subscriber station in the transmission mode of the relay information is carried out continuously after the auto tracking operation.

Погрешность программного наведения передающей антенны 3 ретранслятора на абонентскую станцию по азимуту в режиме начального наведения включает следующие основные составляющие: навигационную ошибку наведения приемной антенны 1 на источник сигнала - Δн1, навигационную ошибку наведения передающей антенны 3 на абонентскую станцию - Δн2, ошибку точного наведения приемной антенны 1 на источник сигнала - Δтн, ошибку программного перемещения передающей антенны 3 - Δпп.The error in the programmatic guidance of the transmitting antenna 3 of the repeater to the subscriber station in azimuth in the initial guidance mode includes the following main components: the navigation error of pointing the receiving antenna 1 to the signal source - Δн 1 , the navigation error of pointing the transmitting antenna 3 to the subscriber station - Δн 2 , the error of precise guidance receiving antenna 1 to the signal source - Δtn, the error of the programmed movement of the transmitting antenna 3 - Δpp.

Погрешность по углу места в этом режиме включает Δн2 и Δпп.The error in elevation in this mode includes Δn 2 and Δpp.

Ошибки Δн1 и Δн2 возникают из-за погрешности определения местонахождения наземного источника сигнала, ретранслятора и абонентской станции.Errors Δn 1 and Δn 2 arise due to the error in determining the location of the ground signal source, repeater and subscriber station.

По азимуту Δн1 и Δн2 соответственно характеризуют погрешности определения ψи и ψc в формуле (1). По углу места Δн1 характеризует погрешность нахождения УМри в формуле (2), а Δн2 - погрешность нахождения УМрс в формуле (10).In azimuth, Δn 1 and Δn 2 respectively characterize the errors in determining ψ and and ψ c in formula (1). Elevation error? H 1 characterizes finding PA When in formula (2), and? H 2 - finding the error PA pc in equation (10).

Обе ошибки (Δн1 и Δн2) являются случайными. Их значения соответствуют режиму начального наведения ретранслятора и не меняются в процессе эксплуатации (при неподвижных источнике сигнала, ретрансляторе и абонентской станции).Both errors (Δn 1 and Δn 2 ) are random. Their values correspond to the initial pointing mode of the repeater and do not change during operation (with a stationary signal source, repeater and subscriber station).

При использовании КА в качестве источника сигнала вместо ошибки Δн1 имеет место ошибка неопределенности (неточности определения) углового положения КА - Δка.When using a spacecraft as a signal source, instead of an error Δn 1, an error of uncertainty (inaccuracy of determination) of the angular position of the spacecraft - Δka occurs.

Эта ошибка является случайной и может меняться в процессе эксплуатации в заданных пределах.This error is random and can change during operation within the specified limits.

Ошибки Δтн и Δпп являются случайными и в процессе эксплуатации могут меняться в заданных пределах.Errors Δtn and Δpp are random and during operation can vary within specified limits.

В режиме передачи информации ретранслятора к указанным погрешностям программного наведения передающей антенны 3 по азимуту и углу места (в режиме начального наведения) добавляются систематические ошибки, вызванные уходами основания ретранслятора. Их максимальные значения равны соответственно допустимым величинам ΔАзсд и ΔУМсд.In the mode of transmitting information of the repeater, the indicated errors of the programmed guidance of the transmitting antenna 3 in azimuth and elevation (in the initial guidance mode) are supplemented with systematic errors caused by departures of the base of the repeater. Their maximum values are equal to the permissible values ΔAz sd and ΔUM sd, respectively.

Кроме того, аналогично ошибке Δтн, имеют место суммарные случайные ошибки по азимуту и углу места соответственно Δса и Δсу, включающие ошибки слагаемых величин в формулах (19).In addition, similarly to the error Δtn, there are total random errors in azimuth and elevation, respectively, Δca and Δcu, including errors of the summands in formulas (19).

Анализ случайных ошибок проводят для нормального закона распределения. При этом максимальной ошибке соответствует уровень 3σ, вероятность превышения которого составляет Р=2,7·10-3.Analysis of random errors is carried out for the normal distribution law. In this case, the maximum error corresponds to the 3σ level, the probability of exceeding which is P = 2.7 · 10 -3 .

При отсутствии уходов основания вероятность «ложного» включения операции коррекции программного угла передающей антенны 3 соответствует вероятности выполнения условия Р(Δса≥ΔАзсд) или P(Δсу≥ΔУМсд).In the absence of base drifts, the probability of a “false” inclusion of the correction operation of the program angle of the transmitting antenna 3 corresponds to the probability of fulfilling the condition P 1A (Δс≥Δaz sd ) or P 1U (Δс≥ΔUM sd ).

В результате «ложного» включения операции коррекции возникает дополнительная случайная ошибка наведения передающей антенны 3 соответственно ΔАзсд илиAs a result of the “false” inclusion of the correction operation, an additional random error of pointing the transmitting antenna 3 occurs, respectively, ΔAz sd or

ΔУМсд. При этом происходит изменение начального значения ΔАзсн или ΔУМсн соответственно на величину ΔАзсд или ΔУМсд.ΔUM sd In this case, the initial value ΔAz sn or ΔUM sn changes, respectively, by the value ΔAz sd or ΔUM sd .

Поэтому при следующей операции автосопровождения вероятность «ложного» включения операции коррекции программного угла передающей антенны 3 уменьшается и соответствует вероятности выполнения условия Р(Δса≥2ΔАзсд) или Р(Δсу≥2ΔУМсд).Therefore, in the next auto-tracking operation, the probability of “false” switching on the operation of correcting the program angle of the transmitting antenna 3 decreases and corresponds to the probability of fulfilling the condition P 2A (Δca≥2ΔAz sd ) or P 2U (Δс≥2ΔUM sd ).

Вероятность случайной ошибки 2ΔАзсд или 2ΔУМсд равна произведению соответственно P1A P2A или P Р.The probability of a random error of 2ΔAz sd or 2ΔUM sd is equal to the product, respectively, P 1A P 2A or P 1U P 2U .

ВыбираяChoosing

Figure 00000023
Figure 00000023

обеспечивают значения указанных случайных ошибок наведения передающей антенны 3 соответственно ΔАзсд и ΔУМсд. Т.е. данные случайные ошибки проявляются только при первой операции автосопровождения.provide the values of these random errors in pointing the transmitting antenna 3, respectively, ΔAz sd and ΔUM sd . Those. These random errors occur only during the first auto tracking operation.

Учитывая сочетание случайных и систематических ошибок, для нахождения суммарных ошибок программного наведения передающей антенны 3 в режиме передачи информации при наземном источнике сигнала соответственно по азимуту и углу места используют формулыGiven the combination of random and systematic errors, to find the total errors of the software guidance of the transmitting antenna 3 in the mode of transmitting information at the ground source of the signal, in azimuth and elevation, respectively, use the formula

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
Figure 00000025

При использовании КА в качестве источника сигнала в формуле (24) ошибку Δн1 заменяют на Δка.When using a spacecraft as a signal source in formula (24), the error Δn 1 is replaced by Δka.

Для рассмотренного примера ретранслятора анализируемые ошибки имеют следующие значения: Δса=Δсу=1,4 угловых минут, Δпп=2 угловые минуты, Δн1=Δн2=3 угловые минуты.For the considered example of a repeater, the analyzed errors have the following meanings: Δca = Δcu = 1.4 angular minutes, Δpp = 2 angular minutes, Δn 1 = Δn2 = 3 angular minutes.

Указанные навигационные ошибки Δн1 и Δн2 соответствуют погрешности определения координаты (по уровню 3σ) объекта (наземного источника сигнала, ретранслятора, абонентской станции) 20 метров и расстоянию между объектами 30 километров. Данная ошибка линейно уменьшается с увеличением расстояния между объектами.The indicated navigation errors Δn 1 and Δn 2 correspond to an error in determining the coordinate (according to the 3σ level) of the object (ground source, repeater, subscriber station) of 20 meters and the distance between the objects is 30 kilometers. This error decreases linearly with increasing distance between objects.

Для современных геостационарных КА величина Δка не превышает 3 угловых минут.For modern geostationary spacecraft Δka does not exceed 3 arc minutes.

Для обеспечения условий (23) выбирают:To ensure the conditions (23) choose:

ΔАзсд=1/2Δса=0,7 угловых минут,ΔAz sd = 1 / 2Δsa = 0.7 arc minutes,

ΔУМсд=1/2Δсу=0,7 угловых минут.ΔUM sd = 1 / 2Δsu = 0.7 arc minutes.

Из формул (24) и (25) соответственно находят ΔΣА=5,4 угловых минут; ΔΣУ=4,4 угловых минут.From formulas (24) and (25), respectively, ΔΣА = 5.4 arc minutes; ΔΣU = 4.4 arc minutes.

Непосредственное измерение ΔГП3 и ΔГП4 для рассмотренного примера позволяет повысить точность определения ΔΣУ на 10% (с 4,9 до 4,4 угловых минут) для погрешности негоризонтальности 2 угловые минуты и на 18% (с 5,4 до 4,4 угловых минут) для погрешности негоризонтальности 3 угловые минуты.Direct measurement of ΔГП3 and ΔГП4 for the considered example makes it possible to increase the accuracy of determining ΔΣУ by 10% (from 4.9 to 4.4 arc minutes) for a horizontal error of 2 arc minutes and by 18% (from 5.4 to 4.4 arc minutes) for non-horizontal error 3 arc minutes.

Приведенное описание способа позволяет сделать следующее заключение.The above description of the method allows the following conclusion.

Введенные в данном способе дополнительные операции позволяют повысить точность наведения передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию в 1,5-2,5 раза, что приводит к повышению скорости передаваемой информации и улучшению помеховой обстановки.Introduced in this method, additional operations can improve the accuracy of pointing the transmitting antenna of the repeater to the subscriber station by 1.5-2.5 times, which leads to an increase in the speed of transmitted information and an improvement in the interference environment.

Компенсация уходов основания ретранслятора при эксплуатации дает возможность отказаться от дорогостоящих громоздких сооружений, повысить мобильность систем связи, использовать ретрансляторы в труднодоступных районах.Compensation of the departures of the repeater base during operation makes it possible to abandon expensive bulky structures, increase the mobility of communication systems, and use repeaters in hard-to-reach areas.

Реализация предлагаемого изобретения позволяет отказаться от использования высокоточной дорогостоящей аппаратуры, которая должна применяться при построении измерительных базовых плоскостей.The implementation of the invention allows to abandon the use of high-precision expensive equipment, which should be used in the construction of measuring reference planes.

По оценке за счет упрощения аппаратуры (исключение высокоточного радиокомпаса с разнесенными антеннами и местной вертикали) масса ретранслятора уменьшается на 40-50 кг, электропотребление сокращается на 20-30 Вт. При этом стоимость ретранслятора уменьшается на 15000-25000 у.е.According to estimates, due to the simplification of the equipment (the exclusion of a high-precision radio compass with spaced antennas and a local vertical), the mass of the repeater is reduced by 40-50 kg, power consumption is reduced by 20-30 watts. At the same time, the cost of the repeater is reduced by 15000-25000 cu

Claims (1)

Способ наведения антенн ретранслятора, при котором производят наведение приемной антенны ретранслятора на источник сигнала, причем при наведении проводят разворот приемной антенны по азимуту и углу места до захвата сигнала, а затем точное наведение приемной антенны по азимуту и углу места с использованием программного наведения и операции автосопровождения с коррекцией по принимаемому сигналу, а также производят программное наведение передающей антенны ретранслятора на абонентскую станцию на рассчитанные азимут и угол места, отличающийся тем, что вводят режим начального наведения ретранслятора, в этом режиме перед наведением приемной антенны на источник сигнала ее устанавливают по азимуту на угол, отличающийся на 90° от направления на источник сигнала, и измеряют угол основания ретранслятора относительно плоскости горизонта с помощью датчика угла, установленного на азимутальной оси приемной антенны, после этого производят разворот приемной антенны сначала по углу места на расчетный угол источника сигнала, с учетом измеренного угла основания ретранслятора, а затем разворот по азимуту до захвата сигнала, после чего в режиме точного наведения приемной антенны на источник сигнала после проведения операции автосопровождения уточняют азимут и угол места источника сигнала, а также в этом режиме с помощью датчика угла измеряют угол основания ретранслятора относительно плоскости горизонта, найденные в режиме точного наведения приемной антенны углы вводят в вычислительное устройство и используют как начальные значения при последующей операции коррекции программных азимута и угла места абонентской станции в режиме передачи информации ретранслятора, при этом также азимут источника сигнала и угол основания ретранслятора относительно плоскости горизонта используют для нахождения программного азимута абонентской станции в режиме начального наведения ретранслятора, после этого приемную антенну устанавливают по азимуту сначала на угол, отличающийся от азимута абонентской станции на 90°, а затем приемную антенну устанавливают на угол, соответствующий азимуту абонентской станции, в обоих положениях измеряют с помощью датчика угла угол основания ретранслятора относительно плоскости горизонта, данные измерения используют для определения поправок величин азимута и угла места абонентской станции, после чего приемную антенну наводят по азимуту на источник сигнала и осуществляют программное наведение в режиме точного наведения, а передающую антенну наводят по рассчитанным азимуту и углу места с учетом найденных поправок на абонентскую станцию, затем в режиме передачи информации ретранслятора циклически после каждой операции автосопровождения приемной антенны в вычислительное устройство вводят текущие значения трех параметров: азимута и угла места приемной антенны, а также угла разворота приемной антенны, определяемого с помощью датчика угла, после этого находят разности текущих и начальных значений указанных параметров, производят определение уходов основания ретранслятора по результатам измерения указанных трех параметров и находят поправки к программным значениям азимута и угла места абонентской станции, найденные поправки обоих углов сравнивают с допустимыми отклонениями, после чего при превышении одной или обеими поправками допустимого отклонения проводят коррекцию программного значения того угла абонентской станции, отклонение которого от программной величины превышает допустимое значение, одновременно с этим для данного угла абонентской станции производят коррекцию начальных значений углов разворота основания ретранслятора, а также начального значения поправки к программному значению этого угла, затем осуществляют программное наведение передающей антенны на абонентскую станцию по скорректированным углам. The method of pointing the antennas of the repeater, in which the receiving antenna of the repeater is pointing at the signal source, and when pointing, the receiving antenna is rotated in azimuth and elevation until the signal is captured, and then the exact antenna is guided in azimuth and elevation using software guidance and auto tracking with correction for the received signal, and also programmatically guide the transmitting antenna of the repeater to the subscriber station at the calculated azimuth and elevation angle, excellent characterized in that the initial pointing mode of the repeater is introduced, in this mode, before pointing the receiving antenna to the signal source, it is set in azimuth to an angle that differs 90 ° from the direction to the signal source, and the angle of the base of the repeater relative to the horizon is measured using an angle sensor, mounted on the azimuthal axis of the receiving antenna, then the receiving antenna is rotated first in elevation to the calculated angle of the signal source, taking into account the measured angle of the base of the repeater, and then m azimuthal turn until the signal is captured, after which, in the mode of accurately pointing the receiving antenna to the signal source after the auto-tracking operation, the azimuth and elevation angle of the signal source are specified, and in this mode, using the angle sensor, measure the base angle of the repeater relative to the horizon plane, found in In the exact pointing mode of the receiving antenna, the angles are input into the computing device and used as initial values in the subsequent operation of correcting the program azimuth and elevation angle of the subscriber with communications in the repeater information transmission mode, in addition, the signal source azimuth and the relay base angle relative to the horizon plane are used to find the program azimuth of the subscriber station in the initial pointing mode of the relay, after which the receiving antenna is installed in azimuth at an angle different from the azimuth of the subscriber station at 90 °, and then the receiving antenna is installed at an angle corresponding to the azimuth of the subscriber station, in both positions the angle is measured using an angle sensor the base of the repeater relative to the horizon, the measurement data is used to determine the corrections of the azimuth and elevation angle of the subscriber station, after which the receiving antenna is azimuthally directed to the signal source and programmed in accurate guidance, and the transmitting antenna is guided by the calculated azimuth and elevation s taking into account the corrections found to the subscriber station, then in the mode of transmitting information of the repeater cyclically after each operation of auto-tracking of the receiving antenna in the calculation The diesel device introduces the current values of three parameters: the azimuth and elevation angle of the receiving antenna, as well as the angle of rotation of the receiving antenna, determined using the angle sensor, then find the differences between the current and initial values of these parameters, determine the departures of the base of the repeater based on the measurement results of these three parameters and find corrections to the program values of the azimuth and elevation angle of the subscriber station, the found corrections of both angles are compared with permissible deviations, and then at If the permissible deviation is exceeded by one or both amendments, the program value of that angle of the subscriber station, the deviation of which from the program value exceeds the permissible value, is corrected; at the same time, for the given angle of the subscriber station, the initial values of the base angle of the repeater are corrected, as well as the initial value of the correction to the program value this angle, then carry out the software guidance of the transmitting antenna to the subscriber station at the corrected angles.
RU2006122679/09A 2006-06-27 2006-06-27 Method for aiming of retransmitter antennas RU2368076C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006122679/09A RU2368076C2 (en) 2006-06-27 2006-06-27 Method for aiming of retransmitter antennas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006122679/09A RU2368076C2 (en) 2006-06-27 2006-06-27 Method for aiming of retransmitter antennas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006122679A RU2006122679A (en) 2008-01-20
RU2368076C2 true RU2368076C2 (en) 2009-09-20

Family

ID=39107906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006122679/09A RU2368076C2 (en) 2006-06-27 2006-06-27 Method for aiming of retransmitter antennas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2368076C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2479923C2 (en) * 2011-07-25 2013-04-20 Негосударственное аккредитованное частное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Современная Гуманитарная Академия" Radio-television signal transmission method
RU2816351C1 (en) * 2023-02-17 2024-03-28 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Ордена Трудового Красного Знамени Российский Научно-Исследовательский Институт Радио Имени М.И. Кривошеева" System of high-speed communication with spacecrafts using technologies of automatic mutual guidance of highly directional antennae

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996026607A1 (en) * 1995-02-22 1996-08-29 Hs-Cast S.R.L. A system for transmitting data over a television channel
US5570097A (en) * 1995-08-11 1996-10-29 Northrop Grumman Corporation Retransmitted GPS interferometric system
RU2070738C1 (en) * 1993-08-26 1996-12-20 Научно-исследовательский институт точных приборов Method of information transmission in network with land and space subscribers
US6061095A (en) * 1996-01-22 2000-05-09 U.S. Philips Corporation Transmission of data items
RU2228860C1 (en) * 2003-07-15 2004-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Альтоника" Hi-jacked vehicle search-and-intercept radio channels system
RU2271074C1 (en) * 2004-08-09 2006-02-27 ООО "НИИР-Радионет" Multifunction system for integration and data transfer of video information services

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2070738C1 (en) * 1993-08-26 1996-12-20 Научно-исследовательский институт точных приборов Method of information transmission in network with land and space subscribers
WO1996026607A1 (en) * 1995-02-22 1996-08-29 Hs-Cast S.R.L. A system for transmitting data over a television channel
US5570097A (en) * 1995-08-11 1996-10-29 Northrop Grumman Corporation Retransmitted GPS interferometric system
US6061095A (en) * 1996-01-22 2000-05-09 U.S. Philips Corporation Transmission of data items
RU2228860C1 (en) * 2003-07-15 2004-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Альтоника" Hi-jacked vehicle search-and-intercept radio channels system
RU2271074C1 (en) * 2004-08-09 2006-02-27 ООО "НИИР-Радионет" Multifunction system for integration and data transfer of video information services

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ФРОЛОВ О.П. Антенны для земных станций спутниковой связи. - М.: Радио и связь, 2000, с.260-265. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2479923C2 (en) * 2011-07-25 2013-04-20 Негосударственное аккредитованное частное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Современная Гуманитарная Академия" Radio-television signal transmission method
RU2816351C1 (en) * 2023-02-17 2024-03-28 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Ордена Трудового Красного Знамени Российский Научно-Исследовательский Институт Радио Имени М.И. Кривошеева" System of high-speed communication with spacecrafts using technologies of automatic mutual guidance of highly directional antennae

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006122679A (en) 2008-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109358487B (en) A kind of pseudolite system and method based on GNSS precision timing
US7667645B2 (en) GPS gyro calibration
US8775078B1 (en) Vehicle navigation using cellular networks
US7180471B2 (en) Antenna alignment system and method
Brown et al. Monitoring of open pit mines using combined GNSS satellite receivers and robotic total stations
CN104913790A (en) Heading drift error closed-loop compensation method applied to communication-in-moving inertial navigation system
Bilich et al. GNSS absolute antenna calibration at the national geodetic survey
CN111448480B (en) Positioning system with global navigation satellite system signal generating means and radiating cables
JPH03501411A (en) Survey system
JP2003522434A (en) Apparatus and method for directing antenna to transmitter, and antenna using the same
RU2368076C2 (en) Method for aiming of retransmitter antennas
RU2308157C1 (en) Method for aiming transmitting antenna of repeater at client station
JP2021071288A (en) Three-dimensional measurement system
RU2328824C1 (en) Method of retransmitter transmitting antenna pointing
RU2354590C2 (en) Method of controlling orientation of geostationary spacecraft equipped with beacon
CN117193383B (en) A low-orbit satellite tracking method based on phased array antenna
Saw et al. Free space optical alignment system using GPS
CN111213071B (en) Communication device, control method and recording medium
US20210356554A1 (en) Position specifying system for mobile object and mobile object used for the position specifying system
CN116743224A (en) Automatic satellite tracking method, satellite tracking system and satellite tracking device
Chen et al. Low-cost land vehicle attitude determination using single-epoch GPS data, MEMS-based inclinometer measurements
RU2308154C1 (en) Method for transmitting radio television signal
RU2340987C2 (en) Method of rough positioning of relay station antenna
RU2479923C2 (en) Radio-television signal transmission method
JPH07244148A (en) Positioning control system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180628