Система управления полетом космического аппарата с применением в качестве ретрансляторов низкоорбитальных спутников, связанных между собой межспутниковыми линиями связи

Авторы патента:


Система управления полетом космического аппарата с применением в качестве ретрансляторов низкоорбитальных спутников, связанных между собой межспутниковыми линиями связи
Система управления полетом космического аппарата с применением в качестве ретрансляторов низкоорбитальных спутников, связанных между собой межспутниковыми линиями связи
Система управления полетом космического аппарата с применением в качестве ретрансляторов низкоорбитальных спутников, связанных между собой межспутниковыми линиями связи

Владельцы патента RU 2713293:

Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") (RU)

Изобретение относится к области космонавтики, а именно к области управления полетом космическими аппаратами (КА). Система управления полетом представляет собой спутниковую цифровую транспортную сеть передачи информации управления от центра управления полетом до КА в прямом и обратном каналах связи, через низкоорбитальные КА-ретрансляторы, каждый из которых связан межспутниковыми радиолиниями (МРЛ) с соседними КА и с радиолинией «борт-Земля». Каждый низкоорбитальный спутник-ретранслятор (СР) снабжен двумя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y, представляющими собой открытые концы волноводов или спиральные антенны, или систему спиральных антенн, которые обеспечивают обмен информацией с КА. Каждый КА снабжен двумя или четырьмя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y. Повышается оперативность управления полетом низкоорбитальных КА. Повышается отказоустойчивость системы управления полетом КА, находящихся на низких орбитах. Упрощаются алгоритмы установления и обеспечения связи в МРЛ между СР и КА. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области космонавтики, а именно к области управления полетом космических аппаратов (КА).

Известен способ управления полетом КА центром управления полетом (ЦУП), который может принимать от КА (объекта управления) телеметрическую информацию (ТМИ) и передавать на него командно-программную информацию (КПИ), только на тех участках орбиты, на которых трасса полета КА (объекта управления) проходит в зоне радиовидимости (ЗРВ) одного их командно-измерительных пунктов (КИП).

Недостатком указанного способа является необходимость распределения громадного количества КИП по поверхности земного шара для обеспечения непрерывной связи ЦУП с КА.

Из уровня техники известен способ космической связи (RU2549832C2, опубл. 27.07.2015) [1], в соответствии с которым ведомые спутники оборудуются аппаратурой радионавигации, системой навигации и управления движением; межспутниковую связь дополняют служебными двусторонними каналами связи; ведущие спутники располагают в зонах видимости адресных наземных пунктов связи, недоступных для ведомых спутников, управление ведомыми спутниками и контроль над их техническим состоянием производят посредством ведущего спутника, находящегося постоянно в зонах видимости хотя бы одного наземного командно-измерительного пункта и наземного пункта связи – антиподов адресным наземным пунктам связи.

Недостатком указанного способа являются большие задержки передачи информации.

Из уровня техники также известна многоуровневая система спутниковой связи (см.RU2575632C2, опубл.20.02.2016) [2], которая является наиболее близким аналогом заявленной системы и представляет собой группировку из трех спутников-ретрансляторов, равномерно разнесенных относительно друг друга по геостационарной орбите и орбитальной группировки космических аппаратов наблюдения и связи, состоящей из низковысотной группировки космических аппаратов наблюдения и средневысотной группировки космических аппаратов связи, наземный сегмент состоит из наземных комплексов приема-передачи целевой информации и управления низковысотной группировкой космических аппаратов наблюдения и средневысотной группировкой космических аппаратов связи, а также из наземных комплексов приема-передачи целевой информации и управления орбитальной группировкой спутников-ретрансляторов на геостационарных орбитах.

Недостатками аналога [2] являются:

1) большие задержки в каналах спутниковой связи, снижающие оперативность получения телеметрической информации (ТМИ) от объекта управления и доведения управляющей информации до объекта управления, обусловленные тем, что высота орбиты спутников-ретрансляторов (СР) на геостационарных орбитах (ГСО) составляет около 36 000 км;

2) низкая отказоустойчивость (живучесть) системы связи, обусловленная тем, что при выходе из строя одного СР на ГСО будет потеряна связь с группой космических аппаратов, находящихся в его зоне радиовидимости;

3) необходимость постоянного наведения остронаправленных антенных систем геостационарных спутников-ретрансляторов на космический аппарат, являющийся объектом управления, возникающей вследствие большой протяженности межспутниковой радиолинии (МРЛ).

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение оперативности управления полетом низкоорбитальных КА путем уменьшения задержек передачи управляющей информации в канале спутниковой связи, повышение отказоустойчивости системы управления полетом КА, находящихся на низких орбитах, упрощение алгоритмов установления и обеспечения связи в межспутниковых радиолиниях (МРЛ) между СР и КА объектом управления вследствие отсутствия необходимости наведения остронаправленных антенн.

Заявляемый технический результат достигается посредством создания системы управления полетом космического аппарата, представляющей собой спутниковую цифровую транспортную сеть передачи информации управления от центра управления полетом до космического аппарата-объекта управления в прямом и обратном каналах связи, через низкоорбитальные космические аппараты-ретрансляторы, каждый из которых связан межспутниковыми радиолиниями с соседними космическими аппаратами и с радиолинией «борт-Земля», при этом каждый низкоорбитальный спутник-ретранслятор снабжен двумя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенных по осям минус Y и +Y, представляющими собой открытые концы волноводов или спиральные антенны, или систему спиральных антенн, которые обеспечивают обмен информацией с КА объектом управления, при этом каждый космический аппарат-объект управления снабжен двумя или четырьмя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y и представляющими собой открытые концы волноводов или спиральные антенны, или систему спиральных антенн.

Заявляемое изобретение проиллюстрировано следующими фигурами:

Фиг. 1 – Схема организации связи и управления с применение одного низкоорбитального спутника-ретранслятора (НСР).

Фиг. 2 – Схема организации связи и управления с применение двух НСР.

На фиг. 1, 2, позиции обозначают следующее:

1 – центр управления полетом (ЦУП);

2 – шлюзовая станция (ШС);

3 – низкоорбитальный спутник-ретранслятор (НСР);

4 – космический аппарат-объект управления (КА);

5 – маршрутизатор;

6 – бортовой радиотехнический комплекс (БРТК) фидерной радиолинии;

7 – БРТК межспутниковой радиолинии НСР-НСР;

8 – БРТК межспутниковой радиолинии НСР-КА;

9 – БРТК межспутниковой радиолинии;

10 – бортовой комплекс управления (БКУ);

11 – фидерная радиолиния (ФРЛ);

12 – межспутниковая радиолиния (МРЛ);

13 – резервная ФРЛ.

Заявляемая система управления полетом космических аппаратов с применением в качестве ретрансляторов низкоорбитальных спутников-ретрансляторов (системы низкоорбитальных спутников), содержит космические аппараты, каждый из которых связан межспутниковыми радиолиниями с соседними космическими аппаратами и с радиолинией «борт-Земля», каждый низкоорбитальный спутник снабжен двумя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y, представляющими собой открытые концы волноводов или спиральные антенны, или систему спиральных антенн, которые обеспечивают обмен информацией с КА объектом управления.

Для связи с НСР космический аппарат-объект управления должен быть также оснащен двумя или четырьмя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y, представляющими собой открытые концы волновода или спиральные антенны, или систему спиральных антенн.

Для передачи управляющей информации полетом КА по МРЛ Регламентом радиосвязи распределена полоса частот в S-диапазоне (прямой канал связи 2025–2110 МГц и обратный канал связи 2200–2290 МГц).

Работа НСР с КА, являющимися объектами управления, осуществляется в режиме многостанционного доступа, аналогично работе НСР с абонентскими терминалами (АТ) наземных пользователей и осуществляется в радиолинии НСР – КА (в прямом канале) по технологии частотно-кодового разделения каналов (MF-CDMA). Каждому КА предоставляется две фиксированные частоты в S-диапазоне и две кодовые комбинации расширения спектра для обеспечения работы на прием и передачу. При пролете КА-объекта управления относительно НСР постоянно осуществляются процедуры эстафетной передачи («хэндовера») между разными НСР, обеспечивающими постоянную связь КА с ЦУПом посредством ретрансляции информации через НСР. Критерием выбора космическим аппаратом-объектом управления низкоорбитального спутника-ретранслятора является максимальное значение соотношения сигнал-шум пилот-сигнала, получаемого от НСР, на входе приемного тракта КА-объекта управления. Для установления связи КА-объекта управления с НСР осуществляются процедуры аутентификации, регистрации и установления VPN-туннелей для защиты информации.

Таким образом, система спутниковой связи (ССС) на НСР представляет собой спутниковую цифровую транспортную сеть передачи данных, предназначенную для ретрансляции информации управления от ЦУПа до КА-объекта управления в прямом и обратном каналах связи. Применение ССС на НСР позволит с одной шлюзовой станции, установившей связь с НСР, иметь доступ одновременно ко всем КА-объектам управления различных низкоорбитальных группировок, что обеспечит высокую надежность и оперативность системы управления.

1. Система управления полетом космического аппарата с применением в качестве ретрансляторов низкоорбитальных спутников, связанных между собой межспутниковыми линиями связи, представляющая собой спутниковую цифровую транспортную сеть передачи информации управления от центра управления полетом до космического аппарата-объекта управления в прямом и обратном каналах связи, через низкоорбитальные космические аппараты-ретрансляторы, каждый из которых связан межспутниковыми радиолиниями с соседними космическими аппаратами и с радиолинией «борт-Земля», отличающаяся тем, что каждый низкоорбитальный спутник-ретранслятор снабжен двумя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y, представляющими собой открытые концы волноводов, или спиральные антенны, или систему спиральных антенн, которые обеспечивают обмен информацией с космическим аппаратом-объектом управления, при этом каждый космический аппарат-объект управления снабжен двумя или четырьмя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y и представляющими собой открытые концы волноводов, или спиральные антенны, или систему спиральных антенн.

2. Система управления полетом космического аппарата по п.1, отличающаяся тем, что каждый низкоорбитальный спутник-ретранслятор снабжен бортовыми радиотехническими комплексами межспутниковой радиолинии «низкоорбитальный спутник ретранслятор-космический аппарат-объект управления».

3. Система управления полетом космического аппарата по п.1, отличающаяся тем, что каждый низкоорбитальный спутник-ретранслятор содержит бортовой радиотехнический комплекс фидерной линии связи «низкоорбитальный спутник-ретранслятор – шлюзовая станция» и бортовой радиотехнический комплекс межспутниковой линии связи «низкоорбитальный спутник-ретранслятор – низкоорбитальный спутник-ретранслятор», соединенные с маршрутизатором и бортовым радиотехническим комплексом межспутниковой линии связи «низкоорбитальный спутник-ретранслятор – космический аппарат-объект управления».



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к управлению распределением ресурсов в сети. Технический результат изобретения заключается в обеспечении надлежащего выбора UE лучей на основании приема сигналов синхронизации нисходящей линии связи от базовой станции.

Предложен способ регулировки выходной мощности брелока. Передают первый выходной сигнал при первой установленной мощности.

Изобретение относится к беспроводной связи. Заявлен способ, выполняемый устройством связи для управления покрытием лучом.

Изобретение относится к технике передачи дискретных сообщений и может быть использовано в системах метеорной связи. Техническим результатом является повышение пропускной способности каналов метеорной связи.

Изобретение относится к беспроводным системам связи и предназначено для получения более высокого коэффициента усиления антенны, обеспечивая ассоциирование и передачу данных на большом расстоянии и/или уменьшение вероятности конфликтов в фазе ассоциирования.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в беспроводных системах связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов передачи.

Изобретение относится к сквозному формированию лучей в системе с использованием сквозного ретранслятора. Техническим результатом является выравнивание задержек и устранение искажений в фидерной линии связи.

Изобретение относится к области телекоммуникации. Технический результат – снижение нагрузок на источники питания информационных платформ.

Изобретение относится к области связи. Настоящее изобретение относится к способу передачи сигнала, сетевому и оконечному устройствам.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах мобильной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности за счет комбинации лучей при передаче.

Изобретение относится к способам слежения за полётом космических аппаратов (КА). Способ включает определение по ортотрансформированным снимкам подстилающей поверхности (ПП) географических координат точек областей этой ПП, над которыми находится КА.

Изобретение относится, главным образом, к спутникам для наблюдения Земли. Привязка включает измерение параметров орбиты спутника, ортотрансформирование снимка и определение по нему точки, из которой выполнялась съемка.

Изобретение относится к области наблюдения или слежения за полетом космических аппаратов и может быть использовано для автономного безопасного сближения сервисного космического аппарата с обслуживаемым космическим аппаратом.

Изобретение относится к аэрокосмической технике. Способ включает измерение исходных значений параметров орбиты и прогнозирование по ним значений времени и координат местоположений КА.

Изобретение относится к многоцелевым космическим системам, основанным на многоспутниковых сетях низкоорбитальных космических аппаратов и предназначенным для решения задач глобальной связи и мониторинга.

Изобретение относится к построению одно- или многоярусных спутниковых систем (СС) непрерывного глобального обзора околоземного пространства с заданными кратностью и периодичностью.

Изобретение относится к построению и преобразованию спутниковых систем (СС) обзора околоземного пространства, имеющего вид сферического слоя с заданными кратностью и периодичностью.

Изобретение относится к построению и преобразованию спутниковых систем (СС) обзора околоземного пространства, имеющего вид сферического слоя, с заданными кратностью и периодичностью.
Изобретение относится к области средств наблюдения или слежения за полетом космических аппаратов и может быть использовано для определения объекта, инспектирующего космический аппарат в пассивном режиме.

Изобретение относится к области наблюдения и слежения за полётом космических аппаратов (КА) при их движении вокруг тяготеющего небесного тела (Земли, Луны, Солнца и т.д.).

Изобретение относится к технологии неортогонального множественного доступа, которую рассматривают как технологию радиодоступа для системы мобильной связи пятого поколения (5G). Технический результат заключается в повышении точности декодирования в случае, в котором выполняют мультиплексирование/множественный доступ с использованием неортогональных ресурсов. Устройство включает в себя: блок обработки, выполненный с возможностью применять второе созвездие, соответствующее позиции символа первой битовой строки в первом созвездии, примененной к первой битовой строке, ко второй битовой строке в отношении множества битовых строк для мультиплексирования для каждой последовательности сигналов передачи, которые должны быть мультиплексированы в блоках ресурсов, для которых, по меньшей мере, часть частотных ресурсов или временных ресурсов перекрывается. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 25 ил., 15 табл.

Изобретение относится к области космонавтики, а именно к области управления полетом космическими аппаратами. Система управления полетом представляет собой спутниковую цифровую транспортную сеть передачи информации управления от центра управления полетом до КА в прямом и обратном каналах связи, через низкоорбитальные КА-ретрансляторы, каждый из которых связан межспутниковыми радиолиниями с соседними КА и с радиолинией «борт-Земля». Каждый низкоорбитальный спутник-ретранслятор снабжен двумя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y, представляющими собой открытые концы волноводов или спиральные антенны, или систему спиральных антенн, которые обеспечивают обмен информацией с КА. Каждый КА снабжен двумя или четырьмя малонаправленными приемо-передающими антеннами, расположенными по осям минус Y и +Y. Повышается оперативность управления полетом низкоорбитальных КА. Повышается отказоустойчивость системы управления полетом КА, находящихся на низких орбитах. Упрощаются алгоритмы установления и обеспечения связи в МРЛ между СР и КА. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх