Coordinate Measurement Method of the Earth Station Based on the Two Spacecraft Use

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Relevance. The existing methods of coordinate measurement, such as goniometric, goniometric-range-measuring, difference-range-measuring, total-range-measuring are well studied and optimized. However, the application of these methods is not always possible or advisable, which stimulates the development and study of new methods and their integration with the existing ones. The article presents the developed method of coordinate measurement of the earth station, based on the use of two spacecraft. The derivation of analytical relationships for calculating the coordinates of earth stations based on the values of mutual time delays and frequency shifts is shown. The specified time delays and frequency shifts are due to different distances and Doppler frequency shifts of the same implementations of radio signals on different radio paths.The main expressions for time delays and frequency shifts of radio signals of earth stations retransmitted by spacecraft are presented. A system of three independent equations is composed. The first equation is the difference-range equation, the second is the difference-radial-velocity equation, and the third is the equation of the Earth's reference ellipsoid. The result of solving the system of equations is the coordinates of the earth station.The study used the methods of modeling and mathematical analysis. When solving the second-order equation, the iterative Newton-Raphson method was used with the expansion of functions in Taylor series with an accuracy of up to the first derivatives.A particular example of calculation is given as an illustration of the developed method. The developed method of coordinate measurement is invariant to the type of orbits of spacecraft used to determine the coordinates of earth stations. Two spacecraft are given as an example: the first is in geostationary orbit, the second is in low orbit.The scientific novelty of the developed technical solution is the unambiguous one-time determination of the coordinates of earth stations located on the surface of the Earth's reference ellipsoid, based on the use of only two spacecraft. In this case, there is no need for synchronization with the radiation of radio signals of earth stations, which is a necessary condition for most existing methods of coordinate measurement. The practical significance of the proposed combined (difference-range and difference-Doppler) method of coordinate measurement of earth stations lies in the possibility of its application in existing and prospective radio monitoring complexes for assessing the coordinates of earth stations that illegally use the frequency-time resource of a spacecraft, as well as being sources of intentional or unintentional radio interference.

About the authors

V. V. Sevidov

Military Academy of Communications

Email: v-v-sevidov@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-2413-1615
SPIN-code: 7324-2482

References

  1. Симонов А.Н., Волков Р.В., Дворников С.В. Основы построения и функционирования угломерных систем координатометрии источников радиоизлучений: учеб. пособие. СПб.: ВАС, 2017. 248 с. EDN:XRBXML
  2. Dvornikov S.V., Sevidov V.V. Optimal points of a two-position goniometric coordinateometry system // H&ES Research. 2024. Vol. 16. Iss. 5. PP. 59‒65. doi: 10.36724/2409-5419-2024-16-5-59-65. EDN:WZHCUI
  3. Дворников С.В., Волков Р.В., Желнин С.Р., Саяпин В.Н., Симонов А.Н. Основы построения и функционирования угломерно-дальномерных систем координатометрии источников радиоизлучений: учеб. пособие. СПб.: ВАС, 2008. 104 с. EDN:WWJMJF
  4. Волков Р.В., Дворников С.В., Саяпин В.Н., Симонов А.Н. Основы построения и функционирования разностно-дальномерных систем координатометрии источников радиоизлучений: учеб. пособие. СПб.: ВАС, 2013. 116 с. EDN:WMPHZX
  5. Севидов В.В., Фокин Г.А. Разностно-дальномерный способ определения местоположения источника радиоизлучения в условиях многолучевого распространения радиоволн. Патент на изобретение RU 2805566 C1 от 03.04.2023. Опубл. 19.10.2023. EDN:KFBCOT
  6. Фокин Г.А., Лазарев В.О. Оценка точности позиционирования источника радиоизлучения разностно-дальномерным и угломерным методами. Часть 3. 3D-моделирование // Труды учебных заведений связи. 2020. Т. 6. № 2. С. 87‒102. doi: 10.31854/1813-324X-2020-6-2-87-102. EDN:FKSYIZ
  7. Булычев Ю.Г., Мозоль А.А., Кондрашов А.Г., Жук А.С. Энергетический метод квазиоптимальной однопозиционной локации и навигации движущегося источника излучения с учетом априорной информации // Журнал радиоэлектроники. 2018. № 12. С. 4. doi: 10.30898/1684-1719.2018.12.15. EDN:YSTVKP
  8. Ковалев Ф.Н. Точность местоопределения цели в бистатической радиолокационной системе // Успехи современной радиоэлектроники. 2022. Т. 76. № 4. С. 4–7. EDN:ZAOPDP
  9. Ячменев А.В. Оценка эффективности гибридного метода пассивной локации // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2022. № 2. С. 79‒83. EDN:HZOEZD
  10. Агиевич С.Н., Дворников С.В., Севидов В.В., Эконом В.П. Определение координат морских объектов, терпящих бедствие, с использованием беспилотного летательного аппарата // VI Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании (АПИНО 2017, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 01–02 марта 2017 г.). СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2017. С. 14‒20. EDN:YRPZGC
  11. Богдановский С.В., Симонов А.Н., Медведев М.В., Теслевич С.Ф. Программа исследования ошибок определения координат в разностно-дальномерной системе. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. 2015. EDN:WFZZNJ
  12. Полянский И.С., Полянская И.В., Фам Т.З. Математическая модель фильтрации канонических параметров спутника-ретранслятора при орбитальном движении // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2019. Т. 22. № 4-1. С. 50‒57. doi: 10.18469/1810-3189.2019.22.4.50-57. EDN:FHEZRK

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».