Результат интеллектуальной деятельности: Способ выбора низкоорбитального спутника-ретранслятора для регистрации абонентским терминалом в системе персональной спутниковой связи

Область техники

Изобретение относится к космической технике, конкретно к области создания и функционирования систем персональной спутниковой связи с применением низкоорбитальных спутников-ретрансляторов.

Уровень техники

Известны способы применения эффекта Доплера при измерении геометрических и кинематических параметров космических аппаратов (КА) в спутниковых системах.

Из области техники известен способ измерения скорости космического аппарата, заключающийся в измерении изменения частоты излучения движущегося по орбите космического аппарата в зависимости от скорости относительного движения космического аппарата и приемника.

Известен способ угловой ориентации объекта (Патент Российской Федерации № 2580827, приоритет от 17.02.2015), заключающийся в высокоточном измерении координат и угловой ориентации осей космических аппаратов геостационарных орбит по сигналам бортовой аппаратуры межспутниковых измерений (БАМИ) навигационных космических аппаратов (НКА) ГЛОНАСС, где в качестве сигналов с частотой Доплера используют сигналы межспутниковых измерений бортовой аппаратуры НКА.

Известен способ эфемеридного обеспечения процесса управления НКА ГЛОНАСС (Патент Российской Федерации № 2477836, приоритет от 02.10.2011). Согласно изобретению по параметрам орбиты низкоорбитального космического аппарата и измеренным значениям доплеровского смещения частоты сигнала сообщения на борту низкоорбитального космического аппарата определяют орбиту НКА ГЛОНАСС и транслируют их для приема на НКА ГЛОНАСС.

Однако эти решения направлены на обеспечение точности навигационных систем и не могут быть применены к спутниковым системам связи.

Наиболее близким техническим решением является спутниковая система, устройство и способ разнесения (Патент Российской Федерации № 2348108, приоритет от 15.03.2005). Согласно изобретению способ разнесения космических аппаратов состоит в том, что наземная станция передает сигнал трафика через первый спутник в течение периода времени, когда мощность сигнала превышает пороговое значение, и переносят трафик через другой спутник, когда мощность сигнала через первый спутник становится ниже порогового значения, а мощность сигнала от другого спутника превышает пороговое значение.

Однако в этом случае не учитывается остающееся время нахождения низкоорбитального спутника-ретранслятора в зоне радиовидимости, и спутник-ретранслятор, выбранный для регистрации, как это принято, по максимальному значению соотношения мощности сигнала к мощности шума, может довольно быстро (буквально через несколько минут) покинуть зону радиовидимости. Наземному абонентскому терминалу придётся для осуществления процедуры эстафетной передачи заново выбирать для регистрации низкоорбитальный спутник-ретранслятор. А так как переход от одного низкоорбитального спутника-ретранслятора к другому всегда представляет собой процедуру жесткой эстафетной передачи, сопровождающейся кратковременным перерывом радиосвязи, то количество жестких эстафетных передач при оптимизации схемы организации связи должно стремиться к минимально возможному значению.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом изобретения является снижение количества жестких эстафетных передач и тем самым уменьшение количества возникающих вследствие этого перерывов радиосвязи, ведущих к кратковременным сбоям и потерям информации.

Результат достигается за счет того, что предложен способ выбора низкоорбитального спутника-ретранслятора для регистрации абонентским терминалом в системе персональной спутниковой связи. Согласно способу трафик на абонентский терминал осуществляют через спутник-ретранслятор в течение времени, когда соотношение мощности сигнала к мощности шума превышает пороговое значение. Переносят трафик на другой спутник-ретранслятор, когда соотношение мощности сигнала к мощности шума становится ниже порогового значения, а соотношение мощности сигнала к мощности шума от другого спутника-ретранслятора превышает пороговое значение. При наличии двух и более спутников-ретрансляторов в зоне радиовидимости абонентского терминала определяют соотношения мощности сигнала к мощности шума каждого спутника-ретранслятора. Затем сравнивают полученные значения с пороговым уровнем соотношения мощности сигнала к мощности шума, необходимым для регистрации абонентским терминалом спутника-ретранслятора. Выделяют спутники-ретрансляторы, у которых соотношение мощности сигнала к мощности шума превышает пороговый уровень, затем измеряют значения допплеровских сдвигов частоты пилот-сигналов выделенных спутников-ретрансляторов и отправляют запрос на регистрацию абонентским терминалом спутника-ретранслятора, у которого допплеровский сдвиг частоты пилот-сигнала является наибольшим из всех выделенных спутников-ретрансляторов.

Перечень чертежей

На фиг. 1 показана схема, поясняющая принцип действия способа. На фиг. 2 изображен алгоритм процедуры выбора низкоорбитального спутника ретранслятора.

Осуществление изобретения

Способ осуществляется следующим образом. На фиг.1 показана проекция на земную поверхность положения шести низкоорбитальных спутников-ретрансляторов (1-6) и наземного абонентского терминала 7, в зоне радиовидимости 8 которого находятся в данный момент времени эти спутники. Спутники-ретрансляторы движутся в трех орбитальных плоскостях: в первой - спутники 1 и 6, во второй - 2 и 5, в третьей - 3 и 4 с одинаковой скоростью, в проекции, обозначенной V. Все 6 спутников удовлетворяют условию обеспечения соотношения мощности сигнала к мощности шума, необходимого для регистрации абонентским терминалом. Однако все спутники-ретрансляторы обладают различными величинами скоростей сближения с абонентским терминалом. Под скоростью сближения подразумевается проекция скорости движения спутника на направление прямой, связывающей спутник-ретранслятор и абонентское устройство. На схеме видно, что спутники-ретрансляторы 1, 2 и 3 удаляются от абонентского терминала. И если посылать запрос на регистрацию одного из этих спутников-ретрансляторов, то через короткое время придется опять повторять эту процедуру с другим спутником-ретранслятором. Спутники 4, 5 и 6 приближаются к абонентскому терминалу, однако находятся в разных положениях. Из схемы видно, что наибольшим временем нахождения в зоне радиовидимости абонентского терминала будет обладать спутник-ретранслятор 5 с наибольшей скоростью сближения, хотя у него может быть не наибольшая величина отношения мощности сигнала к мощности шума. Следовательно, рационально регистрировать именно этот спутник-ретранслятор: чем дольше трафик будет осуществляться через один спутник-ретранслятор, тем меньше потребуется эстафетных передач. Скорость относительного сближения спутника-ретранслятора с абонентским устройством легко определяется путем измерения допплеровского сдвига частоты пилот-сигнала спутника-ретранслятора. Частота пилот-сигнала является фиксированной величиной, поэтому при приеме пилот-сигнала легко определяется величина допплеровского сдвига. Допплеровский сдвиг частоты пропорционален величине скорости сближения спутника-ретранслятора и абонентского терминала. Поэтому выбирают для регистрации тот спутник-ретранслятор, у которого наибольший допплеровский сдвиг частоты пилот-сигнала.

Обобщенный алгоритм процедуры выбора низкоорбитального спутника ретранслятора для отправки запроса на регистрацию абонентским терминалом в сети персональной спутниковой связи показан на фигуре 2. Здесь введены обозначения: Р_д – мощность сигнала спутника-ретранслятора, Р_ш –мощность шума, ∆F_д – допплеровский сдвиг частоты.

Осуществление такого способа не представляет каких-либо существенных трудностей, поскольку определение допплеровского сдвига частоты пилот-сигнала не требует каких-либо дополнительных аппаратных затрат, а осуществляется при помощи обработки сигналов программными средствами. Сокращение количества регистраций мобильных абонентских устройств для осуществления трафика позволит существенно увеличить время их работы без подзарядки и повысить качество связи.