[go: up one dir, main page]

RU2755019C2 - Method for constructing space relay and communication system - Google Patents

Method for constructing space relay and communication system Download PDF

Info

Publication number
RU2755019C2
RU2755019C2 RU2020109582A RU2020109582A RU2755019C2 RU 2755019 C2 RU2755019 C2 RU 2755019C2 RU 2020109582 A RU2020109582 A RU 2020109582A RU 2020109582 A RU2020109582 A RU 2020109582A RU 2755019 C2 RU2755019 C2 RU 2755019C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
relay
satellites
space
communication
geostationary
Prior art date
Application number
RU2020109582A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020109582A3 (en
RU2020109582A (en
Inventor
Владимир Анатольевич Мухин
Original Assignee
Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева"
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 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" filed Critical Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева"
Priority to RU2020109582A priority Critical patent/RU2755019C2/en
Publication of RU2020109582A3 publication Critical patent/RU2020109582A3/ru
Publication of RU2020109582A publication Critical patent/RU2020109582A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2755019C2 publication Critical patent/RU2755019C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/185Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

FIELD: communication.SUBSTANCE: invention relates to the field of radio communication using relay satellites in highly elliptical and geostationary orbits and is intended to be primarily used in space relay and communication systems. To realise the described result, at least two relay satellites in a geostationary orbit are introduced into the orbital group of the space relay and communication system, wherein the angle separation between said satellites is set close to 180°, each of said relay satellites is equipped with retargetable radio frequency or optical range antennas and associated repeaters providing high-speed information exchange with space subscribers, the relay satellites in highly elliptical and geostationary orbits are equipped with retargetable antennas and associated repeaters for communication between the relay satellites in highly elliptical orbits and the relay satellites in the geostationary orbit providing low-speed information exchange between space and earth subscribers and central earth stations when the relay satellites in highly elliptical orbits are located outside the visibility area of the central earth stations, current control of the spatial position of the communication lines between the relay satellites is executed on all relay satellites, said communication line with the smallest reach is selected and information exchange thereon is excluded when said line is obscured by the Earth or the adjacent atmospheric layer.EFFECT: developing a method for constructing a space relay and communication system, reducing the coverage of inter-satellite communication antennas and providing a possibility of continuous operation of inter-satellite communication lines.1 cl, 1 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к области радиосвязи с применением спутников-ретрансляторов (СР) на высокоэллиптических и геостационарной орбитах и предназначено для преимущественного использования в космических системах ретрансляции (КСР) и связи, абонентами которых являются земные и космические станции, в том числе работающие в общем диапазоне волн.The alleged invention relates to the field of radio communication using repeater satellites (SR) in highly elliptical and geostationary orbits and is intended for preferential use in space relay systems (RRS) and communications, the subscribers of which are earth and space stations, including those operating in a common wavelength range ...

Известен способ построения космической системы ретрансляции и связи на базе геостационарных спутников Inmarsat-4 (США. Совместный продукт компаний Inmarsat и AVI – спутниковая система ретрансляции данных – выходит из тени после многомесячных секретных испытаний в космосе // «Ракетная и космическая техника». 2017. № 8-9, с.15–18). Суть данного способа заключается в том, что спутники Inmarsat-4, оснащенные крупногабаритной многолучевой антенной L-диапазона с апертурой 9 х 12 м и обеспечивающие персональную подвижную связь с низкоэнергетическими земными абонентами типа «телефонная трубка» со всенаправленными антеннами (Копик А. Самый тяжелый коммерческий спутник связи // Новости космонавтики. 2005. № 5, с.8–10) дополнительно будут привлекаться для управления низкоэнергетическими космическими абонентами на низких околоземных орбитах. К таким абонентам относятся объекты ракетно-космической техники, на которых конструктивно не могут быть реализованы направленные антенны (ракеты-носители, разгонные блоки), а также потерявшие ориентацию низкоорбитальные космические аппараты, чья командно-измерительная система переключается в нештатных ситуациях на работу через всенаправленные антенны.A known method of building a space relay and communication system based on geostationary satellites Inmarsat-4 (USA. A joint product of Inmarsat and AVI - a satellite data relay system - comes out of the shadows after many months of secret tests in space // "Rocket and space technology." 2017. No. 8-9, pp. 15-18). The essence of this method lies in the fact that Inmarsat-4 satellites, equipped with a large-sized multibeam L-band antenna with an aperture of 9 x 12 m and providing personal mobile communication with low-energy terrestrial subscribers of the "telephone receiver" type with omnidirectional antennas (Kopik A. The heaviest commercial communication satellite // Cosmonautics News. 2005. No. 5, pp. 8-10) will additionally be used to control low-energy space subscribers in low Earth orbits. Such subscribers include objects of rocket and space technology, on which directional antennas (launch vehicles, upper stages) cannot be structurally implemented, as well as low-orbit spacecraft that have lost their orientation, whose command-measuring system switches to operation through omnidirectional antennas in emergency situations. ...

Существующие в настоящее время спутники персональной подвижной связи, аналогичные спутнику Inmarsat-4 (Thuraya, Garuda, AlphaSat-I-XL, TerreStar и др.) с антеннами диаметром свыше 12 м, также обладают возможностью обслуживать низкоэнергетических космических абонентов. В то же время на эксплуатируемых в настоящее время спутниках-ретрансляторах специализированных космических систем ретрансляции (TDRSS, SDS, «Луч» и др.) для связи с космическими абонентами задействуются антенны диаметром от 3 до 4,5 м, поэтому использование для этой цели спутников типа Inmarsat-4 с диаметром антенны более 12 м позволяет на порядок повысить энергопотенциал (и, соответственно, пропускную способность) линий связи с космическими абонентами или, с другой стороны, на такую же величину уменьшить мощность бортовых передатчиков космических абонентов. Currently existing personal mobile communications satellites, similar to the Inmarsat-4 satellite (Thuraya, Garuda, AlphaSat-I-XL, TerreStar, etc.) with antennas over 12 m in diameter, also have the ability to serve low-energy space subscribers. At the same time, on the currently operated relay satellites of specialized space relay systems (TDRSS, SDS, Luch, etc.), antennas with a diameter of 3 to 4.5 m are used to communicate with space subscribers, therefore, the use of satellites for this purpose of the Inmarsat-4 type with an antenna diameter of more than 12 m, it allows an order of magnitude to increase the energy potential (and, accordingly, the throughput) of communication lines with space users or, on the other hand, to reduce the power of onboard transmitters of space users by the same amount.

Недостаток рассмотренного способа применительно к территории России заключается в том, что связь с геостационарными спутниками на ней возможна при относительно низких углах возвышения (не более 30°), что приводит к большим потерям сигнала при их распространении через земную атмосферу и через районы возникновения атмосферных осадков. Кроме того, при низких углах возвышения увеличивается вероятность блокирования сигнала природными возвышенностями, строениями, возрастает поглощение сигнала листвой деревьев и др. Наконец, в поле зрения геостационарных спутников не попадают арктические районы, что также имеет для России немаловажное значение.The disadvantage of the considered method in relation to the territory of Russia is that communication with geostationary satellites on it is possible at relatively low elevation angles (no more than 30 °), which leads to large signal losses during their propagation through the earth's atmosphere and through the regions where atmospheric precipitation occurs. In addition, at low elevation angles, the probability of signal blocking by natural heights and buildings increases, signal absorption by tree foliage increases, etc. Finally, the Arctic regions do not fall into the field of view of geostationary satellites, which is also of no small importance for Russia.

Устранение перечисленных недостатков спутников связи на геостационарной орбите (ГСО) может быть обеспечено путем использования спутников на наклонных высокоэллиптических орбитах (ВЭО), например, типа «Молния», первенство в освоении которых принадлежит нашей стране. Спутник на такой орбите с апогеем в Северном полушарии способен охватить всю территорию России, обеспечивая связь с любыми пунктами страны посредством одной единственной ретрансляции через спутник. При использовании геостационарных спутников это невозможно, поскольку для охвата всей территории России требуются, как минимум, два таких спутника. При этом связь через спутник на ВЭО может осуществляться при углах возвышения не ниже 40° (вплоть до зенитных углов), что существенно снижает указанные выше проблемы при распространении радиосигнала. Elimination of the listed disadvantages of communication satellites in the geostationary orbit (GSO) can be achieved by using satellites in inclined highly elliptical orbits (HEO), for example, of the "Molniya" type, the primacy in the development of which belongs to our country. A satellite in such an orbit with an apogee in the Northern Hemisphere is capable of covering the entire territory of Russia, providing communication with any points in the country through a single relay through a satellite. When using geostationary satellites, this is not possible, since at least two such satellites are required to cover the entire territory of Russia. At the same time, communication via a satellite on the HEO can be carried out at elevation angles of at least 40 ° (up to zenith angles), which significantly reduces the above problems in the propagation of a radio signal.

Известен способ построения КСР, предназначенной для связи с низкоэнергетическими земными и космическими абонентами, на базе геосинхронных СР, обращающихся по ВЭО с разнесенными на 120° долготами восходящих узлов, и оснащенных крупногабаритными многолучевыми антеннами (Патент РФ № 2366086), который выбран в качестве прототипа. Для обеспечения непрерывной связи на территории России такая космическая система должна включать 3 последовательно сменяющих друг друга СР, длительность активного участка работы которых составляет не более одной трети периода обращения по орбите (для суточных орбит). Поскольку обслуживание космических абонентов может осуществляться в любой точке околоземного пространства на высотах до порядка 20 тыс. км, а СР на ВЭО в некоторые периоды времени могут находиться вне зоны видимости центральных земных станций управления и связи на территории России, то в указанной системе посредством межспутниковых радиолиний поддерживается связь СР, находящегося в зоне радиовидимости центральных земных станций с остальными СР, находящимися вне указанной зоны. There is a known method of constructing a DAC designed for communication with low-energy terrestrial and space subscribers, based on geosynchronous SRs, circulating via VEO with longitudes of ascending nodes spaced 120 ° apart, and equipped with large-sized multi-beam antennas (RF Patent No. 2366086), which is selected as a prototype. To ensure continuous communication on the territory of Russia, such a space system must include 3 successively replacing SRs, the duration of the active operation section of which is no more than one third of the orbital period (for daily orbits). Since the service of space subscribers can be carried out at any point in the near-earth space at altitudes up to about 20 thousand km, and the SR on VEO in some periods of time may be out of the visibility zone of the central earth control and communication stations on the territory of Russia, then in this system through inter-satellite radio links communication is maintained between the SR located in the radio visibility zone of the central earth stations with the rest of the SRs located outside the specified zone.

Недостатком данной системы является то, что, во-первых, вследствие высокой динамики взаимного перемещения СР на ВЭО пространственное положение межспутниковых радиолиний изменяется в очень широких пределах, и это предъявляет высокие требования к сектору обзора антенн для межспутниковой связи, которые конструктивно трудно реализовать. Во-вторых, в определенные моменты времени происходит нарушение работы межспутниковых линий из-за их затмения Землей или прилегающим атмосферным слоем. The disadvantage of this system is that, firstly, due to the high dynamics of the mutual movement of the SR on the HEO, the spatial position of the inter-satellite radio lines changes over a very wide range, and this imposes high requirements on the sector of the survey of antennas for inter-satellite communication, which are structurally difficult to implement. Secondly, at certain points in time, there is a disruption in the operation of inter-satellite lines due to their eclipse by the Earth or the adjacent atmospheric layer.

Для заявленного способа выявлены следующие общие существенные признаки: Способ построения космической системы ретрансляции и связи, в котором информационный обмен между низкоэнергетическими земными и космическими абонентами и центральными земными станциями осуществляют через спутники-ретрансляторы на высокоэллиптических орбитах, содержащие многолучевые антенны и связанные с ними ретрансляторы.For the claimed method, the following general essential features have been identified: A method for constructing a space relay and communication system, in which information exchange between low-energy earth and space subscribers and central earth stations is carried out through relay satellites in highly elliptical orbits containing multi-beam antennas and associated repeaters.

Технической проблемой предполагаемого изобретения является разработка способа построения космической системы ретрансляции и связи, обеспечивающего уменьшение секторов обзора антенн для межспутниковой связи и возможность непрерывного функционирования линий межспутниковой связи. The technical problem of the proposed invention is the development of a method for constructing a space relay and communication system, providing a reduction in the coverage sectors of antennas for inter-satellite communication and the possibility of continuous operation of inter-satellite communication lines.

Указанная проблема решается тем, что в состав орбитальной группировки указанной космической системы ретрансляции и связи вводят, как минимум, два СР на ГСО, угловое разнесение между которыми устанавливают близким к 180°, каждый СР на ГСО оснащают перенацеливаемыми антеннами радиочастотного или оптического диапазона и связанными с ними ретрансляторами, при помощи которых осуществляют информационный обмен с высокоэнергетическими космическими абонентами, СР на ВЭО и ГСО оснащают перенацеливаемыми антеннами и связанными с ними ретрансляторами для связи между СР на ВЭО и ГСО, при помощи которых осуществляют информационный обмен между низкоэнергетическими космическими и земными абонентами и центральными земными станциями в период нахождения СР на ВЭО вне зоны видимости центральных земных станций, на всех СР осуществляют текущий контроль пространственного положения линий связи между СР на ВЭО и ГСО, выбирают указанную линию связи с наименьшей протяженностью и исключают информационный обмен по ней в период ее затмения Землей или прилегающим атмосферным слоем. This problem is solved by the fact that at least two SRs in the GSO are introduced into the orbital grouping of the said space relay and communication system, the angular separation between which is set close to 180 °, each SR in the GSO is equipped with steerable antennas of the radio frequency or optical range and associated with them with repeaters, with the help of which they carry out information exchange with high-energy space subscribers, SRs on HEO and GSO are equipped with retargetable antennas and associated repeaters for communication between SRs on HEO and GSO, with the help of which they carry out information exchange between low-energy space and terrestrial subscribers and central earth stations during the period when the SR is on HEO outside the visibility zone of central earth stations, on all SRs they carry out current control of the spatial position of communication lines between the SR on HEO and GSO, select the specified communication line with the shortest length and exclude information exchange along it during its eclipse by the Earth or the adjacent atmospheric layer.

Предполагаемое изобретение поясняется рисунком, иллюстрирующим один из вариантов построения системы ретрансляции и связи, реализующей предлагаемый способ.The alleged invention is illustrated by a drawing illustrating one of the options for constructing a relay and communication system that implements the proposed method.

На фиг.1 введены следующие обозначения:In Fig. 1, the following designations are introduced:

1, 2, 3 – спутники-ретрансляторы на суточных ВЭО;1, 2, 3 - satellites-repeaters on daily HEO;

4 – Земля;4 - Earth;

5 – суточная ВЭО;5 - daily HEO;

6 – многолучевая приемопередающая антенна;6 - multi-beam transceiver antenna;

7 – ГСО;7 - GSO;

8, 9 – спутники-ретрансляторы на ГСО;8, 9 - satellites-repeaters in the GSO;

10 – перенацеливаемая приемопередающая антенна; 10 - steerable transceiver antenna;

11 – зона многолучевого покрытия;11 - multi-beam coverage area;

12 – зона отдельного луча многолучевой антенны;12 - area of a separate beam of a multi-beam antenna;

13 – луч многолучевой антенны;13 - multi-beam antenna beam;

14 – коническая поверхность, ограничивающая область формирования многолучевого покрытия;14 - conical surface, limiting the area of formation of a multi-beam coating;

15 –абонентские земные станции;15 - subscriber earth stations;

16 – центральные земные станции;16 - central earth stations;

17 – космические абоненты на околоземных орбитах;17 - space users in near-earth orbits;

18 – околоземная орбита;18 - near-earth orbit;

19 – космические абоненты, стартующие с поверхности Земли;19 - space subscribers starting from the Earth's surface;

20 – антенна магистральной межспутниковой связи;20 - antenna of the main inter-satellite communication;

21 – линия магистральной межспутниковой связи;21 - line of trunk inter-satellite communication;

22 – линия абонентской межспутниковой связи. 22 - line of subscriber inter-satellite communication.

В соответствии с фиг.1, космическая система ретрансляции и связи включает в себя спутники-ретрансляторы 1, 2 и 3 (далее – высокоэллиптические СР), обращающиеся, в качестве примера, вокруг Земли 4 по суточным ВЭО 5 с разнесенными на 120о долготами восходящих узлов, оснащенные крупногабаритными многолучевыми приемопередающими антеннами 6 L или S диапазона и связанными с ними ретрансляторами. Кроме них вокруг Земли 4 по ГСО 7 обращаются как минимум два спутника-ретранслятора 8 и 9 (далее – геостационарные СР), угловое разнесение между которыми близко к 180о, оснащенные перенацеливаемыми приемопередающими антеннами 10 радиочастотного (от Ка и выше) или оптического диапазона и связанными с ними ретрансляторами. СР 1 находится над территорией России, и антенна 6 формирует на поверхности Земли 4 зону многолучевого покрытия 11, в которой зоны 12 лучей 13 (для простоты на фиг.1 показан только один луч) заполняют собой всю указанную зону 11. Область формирования зоны 11 ограничена конической поверхностью 14, минимальный угловой размер которой определяется размерами зоны 11, видимой с СР 1 в момент нахождения СР 1 над центром этой зоны. В зависимости от назначения космической системы ретрансляции и связи зона 11 может охватывать как территорию России, так и всю видимую с СР поверхность Земли 4, ограниченную рабочими углами возвышения обслуживаемых абонентских земных станций 15, именуемых в дальнейшем земными абонентами, и центральных земных станций 16. Размещение указанных земных станций в зоне 11 для удобства показано на фиг.1 отдельно укрупненным планом. In accordance with Fig. 1, the space relay and communication system includes relay satellites 1, 2, and 3 (hereinafter referred to as highly elliptical SR), orbiting, as an example, around the Earth 4 by diurnal HEO 5 with spaced 120 about the longitudes of the ascending nodes equipped with large 6 L or S band multibeam transmit-receive antennas and associated repeaters. In addition to them, at least two repeater satellites 8 and 9 (hereinafter referred to as geostationary SRs) circulate around Earth 4 according to GSO 7, the angular separation between which is close to 180 ° , equipped with retargetable transceiver antennas 10 of the radio frequency (from Ka and above) or optical range and associated repeaters. SR 1 is located over the territory of Russia, and antenna 6 forms on the surface of the Earth 4 a multi-beam coverage zone 11, in which zones 12 of rays 13 (for simplicity, only one ray is shown in Fig. 1) fill the entire specified zone 11. The formation area of zone 11 is limited a conical surface 14, the minimum angular size of which is determined by the dimensions of the zone 11, visible from CP 1 at the moment CP 1 is above the center of this zone. Depending on the purpose of the space relay and communication system, zone 11 can cover both the territory of Russia and the entire surface of the Earth 4 visible from the SR, limited by the working elevation angles of the served subscriber earth stations 15, hereinafter referred to as earth subscribers, and central earth stations 16. Location for convenience, these earth stations in zone 11 are shown in FIG. 1 in a separate enlarged plan.

Поскольку СР 1 также осуществляет информационный обмен с находящимися в поле его зрения космическими абонентами 17, обращающимися по низким околоземным орбитам 18, или космическими абонентами 19, стартующими с поверхности Земли 4, то размер конической поверхности 14, а значит и количество лучей 13 антенны 6 будет определяться требованиями по пространственному охвату космических абонентов 17 и 19.Since CP 1 also carries out information exchange with space users 17 in its field of view, circulating in low-earth orbits 18, or space users 19 starting from the Earth's surface 4, the size of the conical surface 14, and hence the number of beams 13 of antenna 6 will be determined by the requirements for the spatial coverage of space users 17 and 19.

При нахождении на активном участке ВЭО 5 СР 1 обеспечивает информационный обмен низкоэнергетических земных 15 и космических 17 и 19 абонентов с центральной земной станцией 16 на территории России. Аналогичные СР 1 высокоэллиптические спутники-ретрансляторы 2 и 3 в рассматриваемый период находятся вне видимости с территории России, поэтому принимаемая высокоэллиптическими СР 2 и 3 от упомянутых земных и космических абонентов информация ретранслируется через антенны 20 по магистральной линии межспутниковой связи 21 на ближайший геостационарный СР (на фиг.1 это соответственно геостационарные СР 8 и 9) для последующей передачи на одну из центральных земных станций 16 (линии связи всех СР с центральными земными станциями не показаны). When located in the active section VEO 5, SR 1 provides information exchange of low-energy terrestrial 15 and space 17 and 19 subscribers with the central earth station 16 on the territory of Russia. Highly elliptical repeater satellites 2 and 3 similar to SR 1 are out of sight from the territory of Russia during the period under consideration, therefore, information received by highly elliptical SR 2 and 3 from the aforementioned terrestrial and space subscribers is relayed through antennas 20 along the inter-satellite communication trunk line 21 to the nearest geostationary SR (on 1 these are respectively geostationary CPs 8 and 9) for subsequent transmission to one of the central earth stations 16 (the communication lines of all CPs with the central earth stations are not shown).

Обращающиеся по низким околоземным орбитами 18 космические абоненты 17 по своему целевому назначению могут быть как низко-, так и высокоэнергетическими, требующими для информационного обмена с ними соответственно каналов с низкой пропускной способностью порядка единиц – десятков килобит в секунду (L или S диапазона) и с высокой пропускной способностью порядка сотен мегабит в секунду и выше (Ка или оптического диапазона). Низкоэнергетические космические абоненты в рассматриваемой системе обслуживаются высокоэллиптическими СР 1 – 3 через многолучевые антенны 6, а высокоэнергетические – геостационарными СР 8 и 9 через перенацеливаемые однолучевые антенны 10 по абонентским линиям межспутниковой связи 22. Как показано в патенте РФ № 2412547, двух геостационарных СР с угловым разнесением между ними около 180° вполне достаточно для обслуживания существующих высокоэнергетических космических абонентов (преимущественно космических аппаратов дистанционного зондирования Земли) в любой точке их орбит высотой от 300 до 800 км (Шовенгердт Р.А. Дистанционное зондирование. Модели и методы обработки изображений. М.: Техносфера. 2010. 560 с., с.546).Space users 17, orbiting in low near-earth orbits 18, according to their intended purpose, can be both low- and high-energy, requiring for information exchange with them, respectively, channels with low bandwidth of the order of units - tens of kilobits per second (L or S band) and with high throughput of the order of hundreds of megabits per second and higher (Ka or optical range). Low-energy space subscribers in the system under consideration are served by highly elliptical CPs 1 - 3 via multi-beam antennas 6, and high-energy ones - by geostationary CPs 8 and 9 via steerable single-beam antennas 10 via subscriber lines of inter-satellite communication 22. As shown in RF patent No. 2412547, C two geostation angles a spacing between them of about 180 ° is quite enough to service existing high-energy space users (mainly spacecraft for remote sensing of the Earth) at any point of their orbits with an altitude of 300 to 800 km (Shovengerdt R.A. Remote sensing. Models and methods of image processing. M. : Technosphere. 2010.560 s., P. 546).

В процессе взаимного перемещения высокоэллиптических СР 1 – 3 и геостационарных СР 8, 9 будет происходить изменение пространственного положения и протяженности магистральных линий межспутниковой связи 21. В определенные моменты времени линии 21 могут затмеваться Землей 4 и прилегающим атмосферным слоем, что приведет к нарушению их работы. Наличие в космической системе ретрансляции и связи двух геостационарных СР предоставляет каждому из высокоэллиптических СР 1 – 3 принципиальную возможность для выбора линии связи 21 с геостационарными СР 8, 9 с направлением, гарантирующем отсутствие ее затмения Землей 4 в процессе сеанса связи с конкретным космическим абонентом, а также с направлением, обеспечивающим наименьшую протяженность указанной линии связи. In the process of mutual movement of highly elliptical SRs 1 - 3 and geostationary SRs 8, 9, the spatial position and length of inter-satellite communication trunk lines 21 will change. At certain points in time, lines 21 may be eclipsed by Earth 4 and the adjacent atmospheric layer, which will lead to disruption of their operation. The presence in the space system of relaying and communication of two geostationary SRs provides each of the highly elliptical SRs 1 - 3 with a fundamental opportunity to select a communication line 21 with geostationary SRs 8, 9 with a direction that guarantees the absence of its eclipse by the Earth 4 during a communication session with a specific space subscriber, and also with the direction providing the smallest length of the specified communication line.

Этот контроль может осуществляться бортовыми комплексами управления всех спутников-ретрансляторов посредством реализуемого в существующих системах автоматизированного управления космическими аппаратами измерения их текущих навигационных параметров (Чеботарев В.Е., Косенко В.Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения: учеб. пособие. Красноярск, Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. 2011. 488 с., с.166 – 171).This control can be carried out by onboard control systems of all relay satellites by means of measuring their current navigation parameters implemented in existing automated control systems for spacecraft (Chebotarev V.E., Kosenko V.E. Siberian State Aerospace University 2011.488 p., Pp. 166 - 171).

Возложение на геостационарные СР, помимо обеспечения ретрансляции с высокоэллиптических СР информации от низкоэнергетических космических абонентов, задачи по ретрансляции информации от высокоэнергетических космических абонентов позволяет сосредоточить в рамках одной космической системы ретрансляции и связи функции информационного обмена со всеми видами космических абонентов, что характерно для всех «классических» КСР. Imposing on geostationary SRs, in addition to providing relaying information from low-energy space subscribers from highly elliptical SRs, the task of relaying information from high-energy space subscribers allows concentrating information exchange functions with all types of space subscribers within one space relay and communication system, which is typical for all "classical »DAC.

Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает уменьшение секторов обзора антенн для магистральной межспутниковой связи между высокоэллиптическими и геостационарными спутниками-ретрансляторами, непрерывное функционирование линий магистральной межспутниковой связи и снижение энергетических затрат при передаче информации по указанным линиям.Thus, the use of the proposed method provides a reduction in the coverage sectors of antennas for the main inter-satellite communication between highly elliptical and geostationary relay satellites, the continuous operation of the main inter-satellite communication lines and a decrease in energy costs when transmitting information along these lines.

По результатам проведенного автором анализа известной патентной и научно-технической литературы не обнаружена совокупность признаков, эквивалентных (или совпадающих) с признаками данного предполагаемого изобретения, поэтому заявитель склонен считать техническое решение отвечающим критерию «новизна».According to the results of the analysis of the known patent and scientific and technical literature, carried out by the author, a set of features equivalent (or coinciding) with the features of this alleged invention was not found, therefore the applicant is inclined to consider the technical solution to meet the "novelty" criterion.

Claims (1)

Способ построения космической системы ретрансляции и связи, в котором информационный обмен между низкоэнергетическими земными и космическими абонентами и центральными земными станциями осуществляют через спутники-ретрансляторы на высокоэллиптических орбитах, содержащие многолучевые антенны, отличающийся тем, что в состав орбитальной группировки указанной космической системы ретрансляции и связи вводят, как минимум, два спутника-ретранслятора на геостационарной орбите, угловое разнесение между которыми устанавливают близким к 180°, каждый спутник-ретранслятор на геостационарной орбите оснащают перенацеливаемыми антеннами радиочастотного или оптического диапазона, при помощи которых осуществляют информационный обмен с высокоэнергетическими космическими абонентами, спутники-ретрансляторы на высокоэллиптической и геостационарной орбите оснащают перенацеливаемыми антеннами для связи между спутниками-ретрансляторами на высокоэллиптической и геостационарной орбитах, при помощи которых осуществляют информационный обмен между низкоэнергетическими космическими и земными абонентами и центральными земными станциями в период нахождения спутников-ретрансляторов на высокоэллиптической орбите вне зоны видимости центральных земных станций, на всех спутниках-ретрансляторах осуществляют текущий контроль пространственного положения линий связи между спутниками-ретрансляторами на высокоэллиптической и геостационарной орбитах, выбирают указанную линию связи с наименьшей протяженностью и исключают информационный обмен по ней в период ее затмения Землей или прилегающим атмосферным слоем.A method for constructing a space relay and communication system, in which information exchange between low-energy earth and space subscribers and central earth stations is carried out through relay satellites in high elliptical orbits containing multi-beam antennas, characterized in that the composition of the orbital constellation of the said space relay and communication system is , at least two satellites-repeater in geostationary orbit, the angular separation between which is set close to 180 °, each satellite-repeater in geostationary orbit is equipped with steerable antennas of the radio frequency or optical range, with the help of which they carry out information exchange with high-energy space subscribers, satellites - repeaters in highly elliptical and geostationary orbits are equipped with steerable antennas for communication between repeater satellites in highly elliptical and geostationary orbits, with the help of which they carry out information exchange between low-energy space and terrestrial subscribers and central earth stations during the period when relay satellites are in a highly elliptical orbit outside the visibility zone of central earth stations, on all relay satellites they carry out current control of the spatial position of communication lines between relay satellites in highly elliptical and geostationary orbits , select the specified communication line with the smallest length and exclude information exchange over it during its eclipse by the Earth or the adjacent atmospheric layer.
RU2020109582A 2020-03-05 2020-03-05 Method for constructing space relay and communication system RU2755019C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020109582A RU2755019C2 (en) 2020-03-05 2020-03-05 Method for constructing space relay and communication system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020109582A RU2755019C2 (en) 2020-03-05 2020-03-05 Method for constructing space relay and communication system

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020109582A3 RU2020109582A3 (en) 2021-09-06
RU2020109582A RU2020109582A (en) 2021-09-06
RU2755019C2 true RU2755019C2 (en) 2021-09-09

Family

ID=77663109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020109582A RU2755019C2 (en) 2020-03-05 2020-03-05 Method for constructing space relay and communication system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2755019C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2797443C1 (en) * 2022-11-28 2023-06-06 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ Method for constructing an optimal satellite communication system for pointing an aircraft at a moving surface object

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991015071A1 (en) * 1990-03-19 1991-10-03 Albert John Mallinckrodt Integrated cellular communications system
WO1999031832A1 (en) * 1997-12-16 1999-06-24 Northpoint Technology, Ltd. Apparatus and method for reusing satellite broadcast spectrum for terrestrially broadcast signals
RU2349513C2 (en) * 2007-04-13 2009-03-20 Валерий Александрович Меньшиков International aerospace automated system for monitoring of global geophysical events and prediction of natural and anthropogenic disasters (iasasm)
RU2366086C1 (en) * 2008-07-28 2009-08-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" им. академика М.Ф. Решетнева" Method of developing space relay system incorporating geosynchronous relay-satellites
RU2412547C2 (en) * 2009-05-13 2011-02-20 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" им. академика М.Ф. Решетнева" Development method of global satellite system of information broadcasting between low-orbiting spacecrafts and ground receiving-and-transmitting stations by using satellites-retranslators on geostationary orbit
RU2434332C1 (en) * 2010-02-26 2011-11-20 ОАО "Спутниковая система "Гонец" Method of transmitting information in low-orbit satellite communication network with high-latitude orbits and several orbital planes

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991015071A1 (en) * 1990-03-19 1991-10-03 Albert John Mallinckrodt Integrated cellular communications system
WO1999031832A1 (en) * 1997-12-16 1999-06-24 Northpoint Technology, Ltd. Apparatus and method for reusing satellite broadcast spectrum for terrestrially broadcast signals
RU2349513C2 (en) * 2007-04-13 2009-03-20 Валерий Александрович Меньшиков International aerospace automated system for monitoring of global geophysical events and prediction of natural and anthropogenic disasters (iasasm)
RU2366086C1 (en) * 2008-07-28 2009-08-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" им. академика М.Ф. Решетнева" Method of developing space relay system incorporating geosynchronous relay-satellites
RU2412547C2 (en) * 2009-05-13 2011-02-20 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" им. академика М.Ф. Решетнева" Development method of global satellite system of information broadcasting between low-orbiting spacecrafts and ground receiving-and-transmitting stations by using satellites-retranslators on geostationary orbit
RU2434332C1 (en) * 2010-02-26 2011-11-20 ОАО "Спутниковая система "Гонец" Method of transmitting information in low-orbit satellite communication network with high-latitude orbits and several orbital planes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2797443C1 (en) * 2022-11-28 2023-06-06 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ Method for constructing an optimal satellite communication system for pointing an aircraft at a moving surface object

Also Published As

Publication number Publication date
RU2020109582A3 (en) 2021-09-06
RU2020109582A (en) 2021-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6011951A (en) Technique for sharing radio frequency spectrum in multiple satellite communication systems
US5433726A (en) Medium-earth-altitude satellite-based cellular telecommunications system
Evans Satellite systems for personal communications
US7991353B2 (en) Inter-satellite crosslink communications system, apparatus, method and computer program product
US5822680A (en) Frequency sharing for satellite communication system
US20200277087A1 (en) Earth observation satellite information routing system
EP0648027A1 (en) Medium-earth-altitude satellite based cellular telecommunications
Abrishamkar et al. PCS global mobile satellites
US20130062471A1 (en) Inclined orbit satellite communication system
Mitra Satellite communication
US5995841A (en) Technique for sharing radio frequency spectrum in multiple satellite communication systems
Ayeoribe et al. Radio frequency subsystems and satellite communication
RU2755019C2 (en) Method for constructing space relay and communication system
Spitzer Odyssey personal communications satellite system
US20230382563A1 (en) Systems and Methods for Solar Communication and Defense Networks
Ware et al. Lunar communications services with emphasis on commercialization
RU2366086C1 (en) Method of developing space relay system incorporating geosynchronous relay-satellites
RU2659564C1 (en) System of satellite communication with hybrid orbital construction
Noreen et al. Integrated network architecture for sustained human and robotic exploration
Ryan Satellite-based mobile communications
WO2001078256A1 (en) Sub-orbital relays
RU2734228C2 (en) Satellite communication space system
Perea-Tamayo et al. Design and evaluation of a low-cost cubesat communication relay constellation
Juknaite et al. Low latency broadband internet satellite constellations-technology, risks and global impact
Leopold CELESTRI/sup TM/Ka-Band sharing