[go: up one dir, main page]

RU2834416C1 - Method of locating satellite communication earth station from relayed signal - Google Patents

Method of locating satellite communication earth station from relayed signal Download PDF

Info

Publication number
RU2834416C1
RU2834416C1 RU2024119115A RU2024119115A RU2834416C1 RU 2834416 C1 RU2834416 C1 RU 2834416C1 RU 2024119115 A RU2024119115 A RU 2024119115A RU 2024119115 A RU2024119115 A RU 2024119115A RU 2834416 C1 RU2834416 C1 RU 2834416C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spacecraft
signals
coordinates
los
frequency
Prior art date
Application number
RU2024119115A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Александрович Кистанов
Вячеслав Алексеевич Максимов
Павел Леонидович Смирнов
Олег Владимирович Царик
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" (ООО "СТЦ")
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" (ООО "СТЦ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" (ООО "СТЦ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2834416C1 publication Critical patent/RU2834416C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering, specifically to methods for determining the location (DM) of a radio-frequency source, and can be used for DM of satellite communication earth stations (ES). Additionally, a low-orbit spacecraft (LOS), a control station (CS) of LOS, and the earth station for determining the location (ESDL) is made comprising a two-channel coherent radio receiving device (RRD) with a unit for calculating coordinates and an antenna system of two antennae, one of which automatically tracks the direction to the LOS, and the other is oriented in the direction of the "main" spacecraft (SC), located on the geostationary orbit and providing relay of the ES signals along the main lobe of the beam pattern, on the basis of the descending line of SC signals in the ESDL, the ES signals are detected, demodulated, technical analysis is performed, the central frequency Fi and the spectrum width ΔFi are determined, based on the frequency plan of the SC, frequency parameters FBi and ΔFBi of the ES uplink are determined, the obtained values of FBi and ΔFBi is transmitted to the LOS CS, the functions of which include the prediction of the date and time of the LOS location in the electromagnetic accessibility zone of the ES, the ESDL and the CS, setting the LOS the time for switching on ton and switching off toff of the repeater located on its board, parameters of retransmitted signal Fi, ΔFi and Fbi, ΔF, time of transmitting messages to the CS on the current coordinates of the LOS (x, y, z, tn), n=1, 2, …, N, N is number of messages during flight over search area, N>3, well-timed orientation of the antenna of the ESDL to the space station is carried out based on the TLE-parameters of its orbit, the current frequency instability of the receiving channels of the RRD in the band ΔFi at time tn is eliminated, based on the coordinates of the SC and the LOS and the ES signals relayed by them at fixed time moments tn, N delays in receiving signals Δτ1,N are determined and further, using the difference-ranging method, the coordinates of the ES are found.
EFFECT: high accuracy of the DM of the ES signal due to increased spatially independent statistics of estimating signal delays Δτ1,N, N>3, and maintaining its operability in the absence of two auxiliary spacecraft (SC).
1 cl, 6 dwg

Description

Способ относится к радиотехнике, а именно к способам определения местоположения источников радиоизлучения, и может быть использовано для определения местоположения земной станции (ЗС) спутниковой связи (СС) посредством приема и обработки их сигналов, ретранслированных от космических аппаратов (КА), т.е. на земной станции определения местоположения (ЗСОМ).The method relates to radio engineering, namely to methods for determining the location of radio emission sources, and can be used to determine the location of an earth station (ES) of satellite communications (SC) by receiving and processing their signals retransmitted from spacecraft (SC), i.e. at an earth station for determining the location (ESL).

Известен способ определения местоположения земной станции спутниковой связи (см. Пат. РФ №2653866, МПК G01S 5/06 (2006.01), опубл. 16.05.2018, бюл. №14). Аналог предполагает одновременную регистрацию последовательности отсчетов уровней полезных сигналов ЗС ys(n) и побочных излучений х(n), принимаемых на интервале наблюдения Tн ЗСМО, где n=1,2,…,N, N - номер отсчета с шагом Δt, s=1,2,…, s - номер КА с известными координатами. На основе сравнения ys(n) и х(n) формируют одномерные массивы: As с элементами As(k) - 1, если ys,k<ys,k-1, As(k)=1, если ys,k>ys,k+1, As(k)=0, если ys,k=ys+1 и В с элементами В(k)=1, если xk<xk+1, В(k)=-1, если xk>xk+1, В(k)=0, если xk=xk+1, где k=1, 2,…, N-1. Для каждой пары массивов As и В суммируют полученные значения признаков и определяют количество совпадений элементов с одинаковыми индексами Ws. Местоположение источника побочных излучений (ИПИ) определяют путем привязки к координатам ЗС СС, работающий через КА, подверженный воздействию побочных излучений.A method for determining the location of a satellite communication earth station is known (see Russian Patent No. 2653866, IPC G01S 5/06 (2006.01), published on 16.05.2018, Bulletin No. 14). The analogue involves the simultaneous recording of a sequence of readings of the levels of useful signals of the earth station y s (n) and spurious emissions x(n), received over the observation interval T н ЗСМО, where n = 1,2,…,N, N is the reading number with a step of Δt, s = 1,2,…, s is the number of the spacecraft with known coordinates. Based on the comparison of y s (n) and x (n), one-dimensional arrays are formed: A s with elements A s (k) - 1, if y s,k <y s,k-1 , A s (k)=1, if y s,k >y s,k+1 , A s (k)=0, if y s,k =y s+1 and B with elements B(k)=1, if x k <x k+1 , B(k)=-1, if x k >x k+1 , B(k)=0, if x k =x k+1 , where k=1, 2,…, N-1. For each pair of arrays A s and B, the obtained feature values are summed up and the number of matches of elements with the same indices W s is determined. The location of the source of spurious emissions (SSE) is determined by referencing the SS coordinates operating through the spacecraft exposed to the SSE.

Аналог обеспечивает упрощение реализации с устранением ограничения функциональности на территории с высокой плотностью размещения ЗС при определении местоположения ИПИ.The analogue provides for simplified implementation with the elimination of limitations of functionality in areas with a high density of ZS placement when determining the location of the IPI.

Способу-аналогу присущи недостатки, ограничивающие его применение. Реализация аналога предполагает наличие информации о точном местоположении легитимных ЗС СС, работающих через один КА. Низкая оперативность измерений обусловлена необходимостью выполнения Q измерений для получения одной координаты. Аналогу присуща низкая помехозащищенность в условиях воздействия помех различной природы.The analog method has its own shortcomings that limit its application. The implementation of the analog assumes the availability of information on the exact location of legitimate SS ES operating through one spacecraft. Low measurement efficiency is due to the need to perform Q measurements to obtain one coordinate. The analog has low noise immunity under conditions of interference of various natures.

Известен способ определения местоположения земной станции спутниковой связи по ретранслированному сигналу (см. Пат. РФ №2663193, МПК H04K 3/00 (2003.01), опубл. 02.08.2018, бюл. №22). В способе-аналоге используют земную станцию определения местоположения в составе трех антенн Ант. 1, Ант. 2 и Ант. 3, многоканального когерентного радиоприемника (РПУ) и радиопередатчика (РПД), с помощью которого формируют и излучают тестовый радиосигнал (ТРС) во всей полосе рабочих частот КА, когерентно принимают на интервале времени ΔT с помощью РПУ и запоминают его ретранслированные копии не менее чем от трех космических аппаратов КА 1, КА 2 и КА 3 с известными координатами, находящимися в зоне электромагнитной доступности ЗСМО и ЗС. Сигналы КА через соответствующие им антенны Ант. 1, Ант. 2 и Ант. 3 поступают на соответствующие входы многоканального когерентного РПУ. Компенсируют частотную нестабильность каждого из когерентных каналов многоканального РПУ. Вычисляют наклонную дальность от ЗСМО до КА 1, КА 2 и КА 3, на основе которой корректируют координаты космических аппаратов КА 1, КА 2 и КА 3. Осуществляют когерентный прием ретранслированных копий сигналов от заданной ЗС. Измеряют задержки в приеме сигналов ЗС Дт1,2 и Дт1,3 корреляционным методом с направлений на космические аппараты КА 1, КА 2 и КА 1, КА 3 соответственно. Запоминают полученные значения Δτ1,2 и Δτ1,3. Определяют местоположение ЗС разностно-дальномерным способом (РДС).A method for determining the location of a satellite communication earth station using a retransmitted signal is known (see Russian Patent No. 2663193, IPC H04K 3/00 (2003.01), published on 02.08.2018, Bulletin No. 22). The analogous method uses an earth station for determining location consisting of three antennas Ant. 1, Ant. 2 and Ant. 3, a multi-channel coherent radio receiver (RPU) and a radio transmitter (RTD), with the help of which a test radio signal (TRS) is formed and emitted in the entire operating frequency band of the spacecraft, coherently received over a time interval ΔT using the RPU and its retransmitted copies are stored from at least three spacecraft KA 1, KA 2 and KA 3 with known coordinates located in the electromagnetic availability zone of the ZSMO and ES. The signals from the spacecraft are fed to the corresponding inputs of the multi-channel coherent radio-electronic unit via the corresponding antennas Ant. 1, Ant. 2 and Ant. 3. The frequency instability of each of the coherent channels of the multi-channel radio-electronic unit is compensated for. The slant range from the SSMO to the spacecraft 1, spacecraft 2 and spacecraft 3 is calculated, based on which the coordinates of the spacecraft KA 1, KA 2 and KA 3 are adjusted. Coherent reception of retransmitted copies of signals from a given SS is performed. Delays in reception of SS signals Dt 1,2 and Dt 1,3 are measured using the correlation method from the directions to the spacecraft KA 1, KA 2 and KA 1, KA 3, respectively. The obtained values Δτ 1,2 and Δτ 1,3 are stored. The location of the SS is determined using the difference-range measurement method (DRM).

Аналог обеспечивает снижение погрешности измерения координат ЗС за счет исключения процедур измерения значений доплеровского сдвига частоты сигнала и связанных с ними процедур измерения угла между пеленгационными базами (ПБ) в выделенных парах пеленгаторных баз.The analogue ensures a reduction in the measurement error of the coordinates of the ground station by eliminating the procedures for measuring the values of the Doppler shift of the signal frequency and the associated procedures for measuring the angle between the direction-finding bases (DFB) in the selected pairs of DFBs.

Однако прототипу присущи недостатки, ограничивающие его применение. Основным из них является низкая помехозащищенность. Имеет место ситуация, когда сигнал ЗС приходит на «основной» КА по главному лепестку диаграммы направленности (ДН) в условиях низкого соотношения сигнал / шум. В качестве одной из причин могут являться преднамеренные помехи (см. Пат. РФ №2707878, H04K 3/00, G01S 5/00, опубл. 02.12.2019, бюл. 34). Другая причина обусловлена неоптимальным в силу разных причин размещениям ЗСОМ относительно местоположения ЗС. Кроме того, появление в заданной части спектра «зеркального» КА легитимного сигнала резко ухудшает сигнально-помеховую обстановку. Сигнал ЗС на КА приходит по боковому лепестку диаграммы направленности (ДН) и значительно уступает по мощности легитимному сигналу КА. Поэтому аналог при их возникновении теряет работоспособность.However, the prototype has some disadvantages that limit its use. The main one is low noise immunity. There is a situation when the ES signal arrives at the "main" spacecraft along the main lobe of the radiation pattern (RP) under conditions of a low signal-to-noise ratio. One of the reasons may be intentional interference (see Russian Patent No. 2707878, H04K 3/00, G01S 5/00, published on 02.12.2019, Bulletin 34). Another reason is due to the non-optimal placement of the ES relative to the location of the ES for various reasons. In addition, the appearance of a legitimate signal in a given part of the spectrum of a "mirror" spacecraft sharply worsens the signal-to-noise situation. The ES signal arrives at the spacecraft along the side lobe of the radiation pattern (RP) and is significantly inferior in power to the legitimate signal of the spacecraft. Therefore, when they occur, the analogue loses its functionality.

Известен способ определения местоположения земной станции спутниковой связи по ретранслированному сигналу (см. Пат. РФ №2755058, МПК H04K 3/00 (2008.01), опубл. 14.09.2021, бюл. №26) В аналоге используют земную станцию определения местоположения в составе трех антенн Ант.1, Ант.2 и Ант.3, многоканального когерентного радиоприемника и радиопередатчика, формируют и излучают с помощью РПД тестовый радиосигнал во всей полосе рабочих частот КА AF, осуществляют когерентный прием РПУ на интервале времени ΔT и запоминают его ретранслированные копии не менее чем от трех космических аппаратов КА 1, КА 2 и КА 3 с известными координатами, находящимися в зоне электромагнитной доступности ЗСМО и ЗС, сигналы КА через соответствующие антенны Ант. 1, Ант. 2 и Ант. 3 поступают на соответствующие входы многоканального когерентного РПУ и используют для компенсации частотной нестабильности каждого из когерентных каналов многоканального РПУ по результатам приема ТРС, вычисляют наклонную дальность от ЗСОМ до КА 1, КА 2 и КА 3, корректируют на их основе координаты космических аппаратов КА 1, КА 2 и КА 3, осуществляют когерентный прием ретранслированных копий сигналов от заданной ЗС, измеряют задержки в приеме сигналов ЗС Δτ1,2 и Δτ1,3 корреляционным методом с направлений на космические аппараты КА 1, КА 2 и КА 1, КА 3 соответственно, запоминают полученные значения Δτ1,2 и Δτ1,3, определяют местоположения ЗС разностно-дальномерным способом. Перед каждым измерением координат ЗС формируют и излучают ТРС в заданной полосе частот ΔFj. Устраняют частотную нестабильность каждого из когерентных каналов. Сравнивают измеренные и запомненные совокупности уровней сигнала ЗС Wj(ΔFi) и шумов W(ΔFi) каждого j-го КА, j=2,3, в полосе частот ΔFi, с совокупностью уровней сигнала ЗС W1(ΔFi) и шумов W(ΔFi) в первом, основном КА. В случае превышения порогового уровня Wmin, хотя бы для одного j-го КА выделяют сигнал ЗС S1(ΔFi) в первом КА из совокупности где S(ΔFi) - распределенный в ΔFi шумовой сигнал и возможные сосредоточенные излучения, формируют его копию с точностью до фазы с большим уровнем, и свободной от шумов S(ΔFi), а измерение задержки Δτ1,j выполняют корреляционным методом с использованием в качестве сигнала основного КА A method for determining the location of a satellite communication earth station using a retransmitted signal is known (see Russian Patent No. 2755058, IPC H04K 3/00 (2008.01), published on September 14, 2021, Bulletin No. 26). In the analog, an earth station for determining location is used, consisting of three antennas Ant.1, Ant.2 and Ant.3, a multi-channel coherent radio receiver and a radio transmitter, a test radio signal is formed and emitted using an RPD in the entire operating frequency band of the spacecraft AF, coherent reception by the RPU is carried out over a time interval ΔT and its retransmitted copies are stored from at least three spacecraft KA 1, KA 2 and KA 3 with known coordinates located in the electromagnetic availability zone of the ZSMO and ES, the spacecraft signals are transmitted through the corresponding antennas Ant. 1, Ant. 2 and Ant. 3 are fed to the corresponding inputs of the multichannel coherent radio receiver and are used to compensate for the frequency instability of each of the coherent channels of the multichannel radio receiver based on the results of receiving the TRS, calculate the slant range from the ES to the spacecraft 1, ES 2 and ES 3, correct the coordinates of the spacecraft ES 1, ES 2 and ES 3 based on them, perform coherent reception of retransmitted copies of signals from a given ES, measure delays in receiving ES signals Δτ 1,2 and Δτ 1,3 using the correlation method from directions to the spacecraft ES 1, ES 2 and ES 1, ES 3, respectively, store the obtained values Δτ 1,2 and Δτ 1,3 , determine the locations of the ES using the difference-range measurement method. Before each measurement of the coordinates of the ZS, the TRS is formed and emitted in a given frequency band ΔF j . The frequency instability of each of the coherent channels is eliminated. The measured and stored sets of levels are compared signal of the ground station W j (ΔF i ) and noise W (ΔF i ) of each j-th spacecraft, j=2.3, in the frequency band ΔF i , with a set of levels signal W 1 (ΔF i ) and noise W (ΔF i ) in the first, main spacecraft. In case of exceeding the threshold level W min , at least for one j-th spacecraft, the signal ZS S 1 (ΔF i ) is selected in the first spacecraft from the set Where S (ΔF i ) - the noise signal distributed in ΔF i and possible concentrated emissions form its copy with an accuracy of up to phase with a high level, and free from noise S (ΔF i ), and the measurement of the delay Δτ 1,j is performed by the correlation method using the main spacecraft as a signal

При этом выделение сигнала ЗС в первом КА S1(ΔFi) осуществляют с помощью адаптивной фильтрации и последующим выполнением на первом этапе оценки его основных характеристик: рабочей полосы частот, значения несущей частоты, вида модуляции и манипуляции, скорости манипуляции, и на их основе демодуляции сигнала, с последующим восстановлением сигнала ЗС на втором этапе с точностью до фазы и его усиление до значения, обеспечивающего определение координат ЗС.In this case, the selection of the ES signal in the first spacecraft S 1 (ΔF i ) is carried out using adaptive filtering and subsequent evaluation of its main characteristics at the first stage: the operating frequency band, the value of the carrier frequency, the type of modulation and manipulation, the speed of manipulation, and, on their basis, demodulation of the signal, with subsequent restoration of the ES signal at the second stage with an accuracy of up to the phase and its amplification to a value that ensures the determination of the coordinates of the ground station.

Аналог обеспечивает повышение помехозащищенности измерения координат ЗС за счет выделения из шумов сигнала ЗС в основном КА, анализа, формирования его копии с точностью до фазы с большим уровнем и свободным от шумов и помех с последующим использовании его в РДС.The analogue provides increased noise immunity of the measurement of the coordinates of the ground station by isolating the ground station signal from the noise, mainly the spacecraft, analyzing it, forming a copy of it with an accuracy of up to the phase with a high level and free from noise and interference, with its subsequent use in the RDS.

Однако аналогу присущ недостаток, ограничивающий его применение. На практике не редкими являются ситуации, когда вспомогательные КА могут отсутствовать, или их имеется не более одного. В результате аналог теряет свою работоспособность. Кроме того, техническую сложность представляет восстановление сигнала ЗС S1 (ΔFi) с точностью до фазы.However, the analogue has a drawback that limits its application. In practice, situations are not uncommon when auxiliary satellites may be absent, or there is no more than one. As a result, the analogue loses its functionality. In addition, the technical complexity is the restoration of the ES signal S 1 (ΔF i ) with an accuracy of phase.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является способ определения координат земной станции спутниковой связи по ретранслированному сигналу (см. Пат. РФ №2749456, МПК H04K 3/00 (2006.01), опубл. 11.06.2021, бюл. №17), заключающийся в использовании земной станции определения местоположения в составе трех антенн Ант. 1, Ант. 2 и Ант. 3, многоканального когерентного радиоприемника и радиопередатчика (РПД), формировании и излучении РПД тестового радиосигнала во всей полосе рабочих частот КА ΔF и когерентном приеме РПУ на интервале ΔT и запоминании его ретранслированных копий не менее чем от трех космических аппаратов КА 1, КА 2 и КА 3 с известными координатами, находящимися в зоне электромагнитной доступности ЗСОМ и ЗС, сигналы которых через соответствующие антенны Ант. 1, Ант. 2 и Ант. 3 поступают на соответствующие входы многоканального когерентного РПУ, компенсации частотной нестабильности каждого из когерентных каналов многоканального РПУ по результатам приема ТРС, вычислении наклонной дальности от ЗCOM до КА 1, КА 2 и КА 3 с последующей корреляцией на их основе координат КА 1, КА 2 и КА 3, перед каждым очередным измерением координат ЗС формируют и излучают ТРС в заданной полосе частот ΔFi, устраняют текущую частотную нестабильность каждого из когерентных каналов приема, сравнивают заранее измеренные и запомненные шумовые уровни Pj(ΔFi), j=2,3, выбранных j-х КА в полосе частот ΔFi с их текущим уровнем в случае превышения приращения уровня шумов в j-м КА Pj (ΔFi) порогового уровня Δd, ΔPj>Δd, принимают решение о появлении в полосе частот ΔFi сигналов l-й ЗС, ретранслированных j-м КА, выделяют обнаруженные сигналы l-й ЗС S1(ΔFi) j-го КА путем вычитания из совокупности сигналов j-го КА: где - совокупность сигналов l-й земной станции, координаты которой подлежат определению, и шумов, измеряют задержки в приеме сигналов ЗС Δτ1,2 и Δτ1,3 корреляционным методом с направлений КС 1, КС 2 и КС 1, КС 3 соответственно, запоминают полученные значения Δτ1,2 и Δτ1,3, определяют местоположение ЗС разностно-дальномерным способом.The closest in its technical essence to the claimed method is a method for determining the coordinates of a satellite communication earth station using a retransmitted signal (see Russian Patent No. 2749456, IPC H04K 3/00 (2006.01), published on 11.06.2021, Bulletin No. 17), which consists of using an earth station for determining location consisting of three antennas Ant. 1, Ant. 2 and Ant. 3, a multi-channel coherent radio receiver and radio transmitter (RRT), the formation and emission by the RRT of a test radio signal in the entire operating frequency band of the spacecraft ΔF and the coherent reception by the RPU on the interval ΔT and the storing of its retransmitted copies from at least three spacecraft KA 1, KA 2 and KA 3 with known coordinates located in the electromagnetic accessibility zone of the ZSOM and ES, the signals of which through the corresponding antennas Ant. 1, Ant. 2 and Ant. 3 are fed to the corresponding inputs of the multi-channel coherent radio receiver, compensation for the frequency instability of each of the coherent channels of the multi-channel radio receiver based on the results of receiving the TRS, calculating the slant range from the ZCOM to the spacecraft 1, spacecraft 2 and spacecraft 3 with subsequent correlation on their basis of the coordinates of spacecraft 1, spacecraft 2 and spacecraft 3, before each subsequent measurement of the coordinates of the ZS, the TRS is formed and emitted in a given frequency band ΔF i , the current frequency instability of each of the coherent receiving channels is eliminated, the previously measured and stored noise levels P j (ΔF i ), j = 2,3, of the selected j-th spacecraft in the frequency band ΔF i are compared with their current level in case of exceeding the noise level increment in the j-th spacecraft P j (ΔF i ) threshold level Δd, ΔP j >Δd, make a decision on the appearance in the frequency band ΔF i of signals of the l-th ES, retransmitted by the j-th spacecraft, select the detected signals of the l-th ES S 1 (ΔF i ) of the j-th spacecraft by subtracting from the set signals of the j-th spacecraft: Where - a set of signals from the l-th earth station, the coordinates of which are to be determined, and noise, measure the delays in receiving the ES signals Δτ 1,2 and Δτ 1,3 using the correlation method from the directions of KS 1, KS 2 and KS 1, KS 3, respectively, store the obtained values Δτ 1,2 and Δτ 1,3 , and determine the location of the ES using the difference-range measurement method.

Способ-прототип обеспечивает повышение помехозащищенности измерения координат ЗС за счет использования процедуры выделения помехового сигнала и его вычитания из группового сигнала.The prototype method ensures increased noise immunity of the measurement of the coordinates of the ground station by using the procedure of isolating the noise signal and subtracting it from the group signal.

Однако прототипу присущ недостаток, ограничивающий его применение. Во многих практических ситуациях пригодные для измерений вспомогательные КА могут отсутствовать, или их количество не превышает одного. В результате прототип теряет свою работоспособность.However, the prototype has a drawback that limits its application. In many practical situations, auxiliary spacecraft suitable for measurements may be absent, or their number does not exceed one. As a result, the prototype loses its functionality.

Целью заявляемого технического решения является разработка способа определения местоположения земной станции спутниковой связи по ретранслированному сигналу посредством РДС, обеспечивающего повышение точности ОМ ЗС за счет увеличения пространственно независимой статистики оценивания задержек сигнала Δτ1,N, N>3, и сохранения его работоспособности при отсутствии двух вспомогательных КА.The purpose of the claimed technical solution is to develop a method for determining the location of a satellite communication earth station based on a retransmitted signal using a radar, which ensures an increase in the accuracy of the OM ES by increasing the spatially independent statistics of signal delay estimation Δτ 1,N , N>3, and maintaining its operability in the absence of two auxiliary spacecraft.

Поставленная цель достигается тем, что используют земную станцию определения местоположения в составе антенной системы, многоканального когерентного радиоприемного устройства с блоком расчета координат и радиопередатчика; формируют и излучают РПД тестовый радиосигнал в полосе рабочих частот КА ΔF и когерентно принимают РПУ на интервале времени ΔT, запоминают копии сигнала, ретранслированных от КА, находящимися в зоне электромагнитной доступности ЗСОМ, которые через соответствующие антенны антенной системы поступают на соответствующие входы многоканального когерентного РПУ; компенсируют частотную нестабильность каждого из когерентных каналов многоканального РПУ по результатам приема ТРС; вычисляют наклонную дальность от ЗСОМ до КА с последующей коррекцией на их основе координат КА, формируют излучения ТРС в заданной полосе частот ΔFi перед каждым очередным определением координат ЗС, устраняют текущую частотную нестабильности каждого из когерентных каналов приема, сравнивают заранее измеренные и запомненные шумовые уровни Pj(ΔFi), где j - номер КА, в i-той полосе частот ΔFi, ΔFi ∈ ΔF, с их текущим уровнем в случае превышения приращения уровня шумов в j-ом КА ΔPj(ΔFi) порогового уровня Δdj, ΔPj(ΔFi)>Δdj, принимают решение о появлении в полосе частот ΔFi сигналов l-й ЗС, ретранслируемых j-м КА, выделении обнаруженных сигналов l-й ЗС Sl(ΔFi) j-го КА путем вычитания из совокупности сигналов j-го КА: где - совокупность сигналов l-й земной станции, координаты которой подлежат определению, и шумов, измерении задержки в приеме сигналов Δτ1,j корреляционным методом, запоминают полученные значения Δτ1,j и определяют местоположение l-й ЗС разностно-дальномерным способом, дополнительно используют низкоорбитальный космический аппарат (НКА), пункт управления (ПУ) НКА, а ЗСОМ содержит двухканальное когерентное РПУ с блоком расчета координат и антенную систему из двух антенн, одна из которых Ант. 2 автоматически отслеживает направление на НКА, а другая Ант. 1 ориентирована в направлении «основного» КА 1, находящегося на геостационарной орбите и обеспечивающего ретрансляцию сигналов l-й ЗС по основному лепестку диаграммы направленности, на основе нисходящей линии сигналов КА 1 в блоке расчета координат РПУ ЗСОМ осуществляют обнаружение сигналов l-й ЗС, демодуляцию, технический анализ, определение центральной частоты Fi и ширины спектра ΔFi, на основе частотного плана КА 1 определяют частотные параметры Fвi и ΔFвi восходящей линии l-й ЗС, полученные в ЗСОМ значения Fвi и ΔFвi передают на ПУ НКА, в функции которого входит прогноз даты и времени нахождения НКА в зоне электромагнитной доступности (ЭМД) l-й ЗС, ЗСОМ и ПУ, задание НКА по низкоскоростному каналу связи время включения tвкл и выключения tвык ретранслятора, находящегося на его борту, параметры ретранслируемого сигнала Fi, ΔFi и Fвi, ΔFвi, время передачи сообщений на ПУ о текущих координатах НКА (x,y,z,tn), n=1,2,…,N, N - количество сообщений за время пролета над районом поиска, N>3, tn - время измерения координат НКА в n-ой точке, координатно-временные данные НКА последовательно передает на ПУ и далее на ЗСОМ, своевременную ориентацию Ант. 2 на НКА осуществляют по TLE-параметрам его орбиты, устраняют текущую частотную нестабильность приемных каналов РПУ в полосе частот ΔFi в моменты времени tn, при определении координат l-й ЗС НКА осуществляет прием сигналов 1-й ЗС в полосе частот ΔFвi и их ретрансляцию на ЗСОМ в полосе ΔFi, которые через Ант. 2 поступают на второй вход РПУ, одновременно сигналы 1-й ЗС, ретранслированные КА 1, через Ант. 1 поступают на первый вход РПУ, а на основе координат КА 1 и НКА и ретранслированных ими сигналов 1-й ЗС в фиксированные моменты времени tn корреляционным методом определяют N задержек в приеме сигналов Δτ1,N.The stated objective is achieved by using an earth station for determining the location as part of an antenna system, a multi-channel coherent radio receiver with a coordinate calculation unit and a radio transmitter; generating and emitting a test radio signal by the RPD in the spacecraft operating frequency band ΔF and coherently receiving the RPU over a time interval ΔT, storing copies of the signal retransmitted from the spacecraft located in the electromagnetic availability zone of the ZSOM, which are fed through the corresponding antennas of the antenna system to the corresponding inputs of the multi-channel coherent RPU; compensating for the frequency instability of each of the coherent channels of the multi-channel RPU based on the results of receiving the TRS; calculate the slant range from the ES to the spacecraft with subsequent correction of the spacecraft coordinates based on them, generate TRS emissions in a given frequency band ΔF i before each subsequent determination of the ES coordinates, eliminate the current frequency instability of each of the coherent receiving channels, compare the previously measured and stored noise levels P j (ΔF i ), where j is the spacecraft number, in the i-th frequency band ΔF i , ΔF i ∈ ΔF, with their current level in case of exceeding the noise level increment in the j-th spacecraft ΔP j (ΔF i ) threshold level Δd j , ΔP j (ΔF i )>Δd j , make a decision on the appearance in the frequency band ΔF i of signals of the l-th ES, retransmitted by the j-th spacecraft, and the selection of the detected signals of the l-th ES S l (ΔF i ) of the j-th spacecraft by subtracting from the set signals of the j-th spacecraft: Where - a set of signals from the l-th earth station, the coordinates of which are to be determined, and noise, measuring the delay in receiving signals Δτ 1,j using the correlation method, storing the obtained values Δτ 1,j and determining the location of the l-th ES using the difference-ranging method, additionally using a low-orbit spacecraft (LOS), a control point (CP) of the LOS, and the LSOM contains a two-channel coherent RPU with a coordinate calculation unit and an antenna system of two antennas, one of which Ant. 2 automatically tracks the direction to the LOS, and the other Ant. 1 is oriented in the direction of the "main" SC 1, located in geostationary orbit and providing retransmission of signals of the l-th ES along the main lobe of the radiation pattern, based on the downlink of signals of SC 1 in the coordinate calculation unit of the RPU ZSOM, detection of signals of the l-th ES, demodulation, technical analysis, determination of the central frequency F i and the spectrum width ΔF i are carried out, based on the frequency plan of SC 1, frequency parameters F вi and ΔF вi of the uplink of the l-th ES are determined, the values of F вi and ΔF вi obtained in the ZSOM are transmitted to the NCSC control unit, the functions of which include forecasting the date and time of the NCSC's location in the electromagnetic availability zone (EMA) of the l-th ES, the ZSOM and the control unit, assignment of the NCSC via a low-speed communication channel of the time of switching on t on and switching off t off of the repeater located on board it, parameters of the retransmitted signal F i , ΔF i and F вi , ΔF вi , time of transmission of messages to the PU about the current coordinates of the NSC (x, y, z, t n ), n = 1, 2, ..., N, N is the number of messages during the flight over the search area, N> 3, t n is the time of measurement of the coordinates of the NSC at the n-th point, the NSC sequentially transmits coordinate-time data to the PU and then to the ESOM, timely orientation of Ant. 2 on the NSC is carried out according to the TLE parameters of its orbit, current frequency instability of the receiving channels of the RPU in the frequency band ΔF i at times t n is eliminated, when determining the coordinates of the l-th ES, the NSC receives signals of the 1st ES in the frequency band ΔF вi and retransmits them to the ESOM in the band ΔF i , which through Ant. 2 arrive at the second input of the RPU, simultaneously the signals of the 1st ES, retransmitted by the spacecraft 1, arrive at the first input of the RPU through Ant. 1, and based on the coordinates of the spacecraft 1 and the NSA and the signals of the 1st ES retransmitted by them at fixed moments of time t n , the correlation method is used to determine N delays in the reception of signals Δτ 1,N .

Заявляемый способ поясняется чертежами:The claimed method is illustrated by drawings:

на фиг. 1 показаны условия, когда в зоне электромагнитной доступности ЗС и ЗСОМ находятся два космических аппарата КА 1 на геостационарной орбите и КА 2 на низкоорбитальной орбите;Fig. 1 shows the conditions when two spacecraft, KA 1 in geostationary orbit and KA 2 in low-orbit orbit, are located in the zone of electromagnetic availability of the ZS and ZSOM;

на фиг. 2 приведен обобщенный алгоритм определения местоположения земной станции спутниковой станции по ретранслированному сигналу;Fig. 2 shows a generalized algorithm for determining the location of a satellite station earth station using a retransmitted signal;

на фиг. 3 показан внешний вид НКА на базе CubeSat;Fig. 3 shows the external appearance of the CubeSat-based NSC;

на фиг. 4 приведена обобщенная структурная схема НКА;Fig. 4 shows a generalized structural diagram of the NCA;

на фиг. 5 приведен обобщенный алгоритм функционирования НКА;Fig. 5 shows a generalized algorithm for the operation of the NCA;

на фиг. 6 показаны результаты моделирования предлагаемого способа:Fig. 6 shows the results of modeling the proposed method:

а) зависимость среднеквадратического отклонения (СКО) ошибки местоопределения источника радиоизлучения (ЗС) от количества измерений N;a) dependence of the standard deviation (SD) of the error in determining the location of a radio emission source (RES) on the number of measurements N;

б) зависимость СКО ошибки местоопределения ЗС от соотношения сигнал/шум в НКА;b) dependence of the standard deviation of the positioning error of the ground station on the signal-to-noise ratio in the navigation spacecraft;

в) зависимость СКО ошибки в измерении задержки от соотношения сигнал/шум в НКА.c) dependence of the standard deviation of the error in delay measurement on the signal-to-noise ratio in the NCA.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. В настоящее время широкое распространение получили системы геолокации, использующие три и более КА при определении местоположения земной станции. Для их функционирования необходимо выполнение ряда требований. К последним относятся: наличие как минимум двух дополнительных спутников-ретрансляторов («зеркальных» КА), которые имеют одинаковые частоты восходящих линий связи, поляризацию антенной системы и зону покрытия. Кроме того, требуется знание точного местоположения задействованных в измерениях КА.The essence of the proposed method is as follows. Geolocation systems using three or more spacecraft to determine the location of the earth station are currently widely used. For their operation, a number of requirements must be met. The latter include: the presence of at least two additional repeater satellites ("mirror" spacecraft) that have the same frequencies of uplinks, polarization of the antenna system, and coverage area. In addition, knowledge of the exact location of the spacecraft involved in the measurements is required.

Мультимедийная архитектура определения местоположения ЗС предполагает использование разностно-дальномерного, разностно-доплеровского способов или их комбинаций (см. Char М. Application of a dual satellite geolocation system on locating sweeping interference//World Academy of Science, Engineering Technology. -2012. T. 6, #9, p. 1029-1034).The multimedia architecture for determining the location of the ground station involves the use of differential-range, differential-Doppler methods or their combinations (see Char M. Application of a dual satellite geolocation system on locating sweeping interference//World Academy of Science, Engineering Technology. -2012. V. 6, #9, p. 1029-1034).

Спутник-ретранслятор КА 1 является «основным», так как он обеспечивает ретрансляцию сигнала l-й ЗС по основному лепестку ДН. В аналогах и прототипе второй и третий КА являются смежными, находятся на некотором удалении от КА 1 и способны передавать то же излучение, полученное по боковым лепесткам ДН ЗС, но с большим затуханием. Если ЗСОМ находится в зоне ЭМД, формируемой антенными системами названных КА, то ее многоканальное РПУ сможет принимать сигналы от этих КА, их дальнейшую обработку и определение координат ЗС. В то же время, не редкими являются ситуации, когда вспомогательные космические аппараты КА 2 и КА 3 могут отсутствовать, или их существует не более одного. Данную проблему предлагается решить с помощью низкоорбитального космического аппарата с размещенным на его борту ретранслятором сигналов. На фиг. 1 приведен вариант такого решения, когда сигналы источника ретранслируются парой: КА 1 на геостационарной орбите и НКА. Движение НКА позволяет проводить последовательные во времени измерения Δτ1,n, n=1,2,…,N, с получением не только линий положения, но и координат ЗС. В качестве НКА целесообразно использовать Кубсат (англ. CubeSat ← cube + satellite) - формат малых (сверхмалых) искусственных спутников Земли, имеющих габариты 10×10×10 см при массе не более 1,33 кг (см. электронный ресурс https://www.webcitation.org/6ABSpR8qR?url=http://www.cubesat.org/images/developers/cds_rev12.pdf. Обр. 6.05.2024 г.).The repeater satellite KA 1 is the "main" one, since it ensures the retransmission of the signal of the l-th ES along the main lobe of the RP. In the analogs and the prototype, the second and third KA are adjacent, are located at some distance from KA 1 and are capable of transmitting the same radiation received along the side lobes of the ES RP, but with greater attenuation. If the ES is located in the EMD zone formed by the antenna systems of the named KA, then its multi-channel RPU will be able to receive signals from these KA, their further processing and determination of the ES coordinates. At the same time, situations are not uncommon when the auxiliary spacecraft KA 2 and KA 3 may be absent, or there is no more than one of them. It is proposed to solve this problem using a low-orbit spacecraft with a signal repeater placed on board. Fig. 1 shows a variant of such a solution, when the source signals are retransmitted by a pair: KA 1 in geostationary orbit and the NS. The movement of the NSC allows for sequential measurements of Δτ 1,n , n=1,2,…,N in time, obtaining not only the position lines, but also the coordinates of the ES. It is advisable to use CubeSat (English CubeSat ← cube + satellite) as the NSC - a format of small (ultra-small) artificial Earth satellites with dimensions of 10×10×10 cm and a mass of no more than 1.33 kg (see the electronic resource https://www.webcitation.org/6ABSpR8qR?url=http://www.cubesat.org/images/developers/cds_rev12.pdf. Rev. 6.05.2024).

На подготовительном этапе (см. фиг. 1, 2) с помощью РПД излучают шумоподобный тестовый радиосигнал в полосе рабочих частот КА AF и принимают его первым каналом РПУ на интервале времени ΔT, компенсируют частотную нестабильность первого канала РПУ по результатам приема ТРС. Используемая при этом низкая мощность ТРС не оказывает деструктивного воздействия на работу системы спутниковой связи. С помощью этого реперного сигнала определяют или уточняют частотный план спутника (частоты восходящего канала по наблюдаемым частотам нисходящего канала). Реализация этих процедур известна (см. Пат. РФ №2172495, МПК G01S 5/00 (2000.01), G01S 5/06 (2000.01), опубл. 20.08.2001, бюл. №23; Волков Р.В. и др. Основы построения и функционирования разностно-дальномерных систем координатометрии источников радиоизлучения. - СПб: ВАС, 2003. - 116 с.). В свою очередь, определение зон ЭМД, формируемых антенными системами КА, известно (см. Челышев В.Д., Якимовец В.В. Радиоэлектронные системы административного и военного управления. Часть первая. Радиоинтерфейсы систем мобильного радиосервиса: Учебник. - СПб: ВАС, 2006. - 576 с.). Вычисляют наклонную дальность D1=с⋅Δτ1/2 от ЗСОМ до КА 1, находящегося на геостационарной орбите с последующей коррекцией на ее основе координат КА 1. Здесь Δτ1 - измеренное значение задержки принятого после ретрансляции ТРС через КС 1, с - скорость света. Далее осуществляют обнаружение сигналов 1-й ЗС путем сравнения заранее измеренных и запомненных шумовых уровней P1(ΔFi) в полосе частот ΔFi, ΔFi ∈ ΔF, с их текущим уровнем Р1,тек(ΔFi). В случае превышения уровня шумов в КА 1 ΔP1 (ΔFi) порогового уровня Δd1, ΔP1(ΔFi)>Δd1, ΔР1(ΔFi)=P1,тек(ΔFi)-P1(ΔFi), принимают решение о появлении в полосе частот ΔFi сигналов l-й ЗС, ретранслируемых КА 1.At the preparatory stage (see Fig. 1, 2) a noise-like test radio signal is emitted in the operating frequency band of the satellite AF using the RPD and received by the first channel of the RPU during the time interval ΔT, the frequency instability of the first channel of the RPU is compensated for based on the results of receiving the TRS. The low power of the TRS used in this case does not have a destructive effect on the operation of the satellite communication system. Using this reference signal, the frequency plan of the satellite is determined or refined (uplink channel frequencies based on the observed downlink channel frequencies). The implementation of these procedures is known (see Patent RF No. 2172495, IPC G01S 5/00 (2000.01), G01S 5/06 (2000.01), published 20.08.2001, Bulletin No. 23; Volkov R.V. et al. Fundamentals of the construction and operation of difference-range systems for coordinate measurement of radio emission sources. - St. Petersburg: VAS, 2003. - 116 p.). In turn, the definition of EMD zones formed by the antenna systems of the spacecraft is known (see Chelyshev V.D., Yakimovets V.V. Radio-electronic systems of administrative and military control. Part one. Radio interfaces of mobile radio service systems: Textbook. - St. Petersburg: VAS, 2006. - 576 p.). The slant range D 1 = с⋅Δτ 1 /2 from the ES to the SC 1 located in the geostationary orbit is calculated with subsequent correction of the SC 1 coordinates based on it. Here Δτ 1 is the measured value of the delay received after retransmission of the TRS through the CS 1, c is the speed of light. Then, the signals of the 1st ES are detected by comparing the previously measured and stored noise levels P1(ΔF i ) in the frequency band ΔF i , ΔF i ∈ ΔF, with their current level P 1,current (ΔF i ). If the noise level in spacecraft 1 ΔP 1 (ΔF i ) exceeds the threshold level Δd 1 , ΔP 1 (ΔF i )>Δd 1 , ΔР 1 (ΔF i )=P 1,тех (ΔF i )-P 1 (ΔF i ), a decision is made about the appearance in the frequency band ΔF i of signals of the l-th ES, retransmitted by spacecraft 1.

Далее выделяют обнаруженный сигнал 1-й ЗС КА 1:Next, the detected signal of the 1st ZS KA 1 is selected:

где - совокупность сигналов l-й ЗС, координаты которой подлежат определению, и шумов. На его основе выполняют оценку характеристик Sl(ΔFi): рабочей полосы частот ΔFi, значения несущей частоты Fi, вида модуляции и манипуляции, скорости манипуляции.Where - a set of signals of the l-th ES, the coordinates of which are to be determined, and noise. On its basis, an assessment of the characteristics S l (ΔF i ) is performed: the operating frequency band ΔF i , the value of the carrier frequency F i , the type of modulation and manipulation, the speed of manipulation.

На основе полученных значений ΔFi и Fi по частотному плану определяют характеристики сигналов восходящей линии l-й ЗС Fвi и ΔFвi, что необходимо для постановки задачи геолокации НКА.Based on the obtained values of ΔF i and F i , the characteristics of the signals of the l-th ES uplink F вi and ΔF вi are determined according to the frequency plan, which is necessary for setting the task of geolocation of the NSC.

Планирование сеанса геолокации включает следующее. На основе TLE-параметров (см. Приложение) орбиты НКА определяют дату и время его нахождения в зоне ЭМД 1-й ЗС, время включения tвкл и выключения tвык ретранслятора НКА, параметры ретранслируемых сигналов Fi, ΔFi и Fвi, ΔFвi, время передачи сообщений на ПУ о текущих координатах НКА (x,y,z,tn), n=1,2,…,N, N-количество сообщений за время пролета над районом поиска, tn - время измерения координат НКА в n-й точке. Названные величины из ЗСОМ поступают на ПУ и далее по низкоскоростному каналу связи на борт НКА. Параметры НКА (х, у, z, tn) также используют для своевременной ориентации Ант. 2.Planning of the geolocation session includes the following. Based on the TLE parameters (see Appendix) of the SV orbit, the date and time of its location in the EMD zone of the 1st ES, the time of switching on t on and switching off t off of the SV repeater, the parameters of the relayed signals F i , ΔF i and F вi , ΔF вi , the time of transmitting messages to the PU about the current coordinates of the SV (x, y, z, t n ), n = 1, 2, ..., N, N is the number of messages during the flight over the search area, t n is the time of measuring the coordinates of the SV at the n-th point are determined. The above values are sent from the ES to the PU and then via a low-speed communication channel to the SV. The SV parameters (x, y, z, t n ) are also used for timely orientation of the Ant. 2.

В интересах повышения точности измерения координат ЗС по аналогии с прототипом в моменты времени tn корректируют значения наклонной дальности от ЗСОМ до КА 1 и НКА, компенсируют частотные нестабильности когерентных каналов двухканального РПУ. С этой целью формируют шумоподобный ТРС с известными параметрами и излучают посредством РПД. При этом мощность ТРС РТРС меньше P1 (ΔFi) и РНКА(ΔFi). После его ретрансляции от КА 1 и НКА посредством Ант. 1 и Ант. 2 принимают когерентным РПУ и с помощью процедур корреляции (излученного ТРС с его принятыми ретранслированными копиями) вычисляют величины задержек, характеризующих наклонную дальность от ЗСОМ до соответствующих КА 1 и НКА.In the interests of increasing the accuracy of measuring the coordinates of the ES, by analogy with the prototype, at moments of time t n , the values of the slant range from the ESOM to SC 1 and the NSC are corrected, and the frequency instabilities of the coherent channels of the two-channel RPU are compensated. For this purpose, a noise-like TRS with known parameters is formed and emitted via the RPD. In this case, the power of the TRS P TRS is less than P 1 (ΔF i ) and P NSC (ΔF i ). After its retransmission from SC 1 and the NSC via Ant. 1 and Ant. 2, it is received by the coherent RPU and, using correlation procedures (of the emitted TRS with its received retransmitted copies), the values of delays characterizing the slant range from the ESOM to the corresponding SC 1 and the NSC are calculated.

Наклонную дальность D между ЗСОМ и КА рассчитывают по формулеThe slant range D between the ZSOM and the spacecraft is calculated using the formula

где Δτ - рассчитанное значение задержки принятого после ретрансляции ТРС через соответствующий КА, с - скорость света. Кроме того, по результатам искажений принятых версий ретранслированного ТРС, полученных в результате прохождения соответствующих трактов приема РПУ, выполняют коррекцию амплитудно-частотных характеристик каждого из приемных каналов в полосе частот ΔFi. Реализация этих процедур известна (см. Пат. РФ №2172495, МПК G01S 5/00 (2000.01), G01S 5/06 (2000.01) опубл. 20.08.2001, бюл. №23).where Δτ is the calculated value of the delay of the received TRS after retransmission through the corresponding spacecraft, c is the speed of light. In addition, based on the results of distortions of the received versions of the retransmitted TRS, obtained as a result of passing through the corresponding receiving paths of the radio receiver, the amplitude-frequency characteristics of each of the receiving channels in the frequency band ΔF i are corrected. The implementation of these procedures is known (see Russian Federation Patent No. 2172495, IPC G01S 5/00 (2000.01), G01S 5/06 (2000.01) published on 20.08.2001, Bulletin No. 23).

В течение интервала времени ΔT осуществляют прием ретранслированных от КА 1 и НКА сигналов 1-й ЗС и определение в момент времени tn корреляционным методом задержки сигнала Δτ1,n. Для нахождения последней используют уточненные координаты КА 1 и НКА.During the time interval ΔT, signals of the 1st ES retransmitted from the spacecraft 1 and the navigation spacecraft are received and the signal delay Δτ 1,n is determined at the time t n using the correlation method. To find the latter, the refined coordinates of the spacecraft 1 and the navigation spacecraft are used.

В следующий tn+1 момент времени процедуры по тестированию приемных трактов, уточнению координат КА 1 и НКА и измерению задержек Δτ1,n+1 повторяют. В результате пролета НКА над районом поиска получают N значений задержек сигнала Δτ1,N, N>3, что позволяет повысить точность определения координат l-й ЗС. Определение местоположения ЗС РДС выполняют аналогично способу-прототипу. Для этого используют известный способ координатометрии (см. Дворников С.В., Саяпин В.Н., Симонов А.Н. Теоретические основы координатометрии источников радиоизлучений. - СПб: ВАС, 2007). Последний включает этапы:At the next t n+1 moment in time, the procedures for testing the receiving paths, refining the coordinates of SC 1 and the NSC, and measuring the delays Δτ 1,n+1 are repeated. As a result of the NSC flying over the search area, N values of the signal delays Δτ 1,N are obtained, N>3, which allows increasing the accuracy of determining the coordinates of the l-th ES. Determining the location of the RDS ES is performed similarly to the prototype method. For this, the well-known method of coordinatometry is used (see Dvornikov S.V., Sayapin V.N., Simonov A.N. Theoretical Foundations of Coordinatometry of Radio Emission Sources. - SPb: VAS, 2007). The latter includes the following stages:

измерение одного из координатно-информационных параметров (КИП) радиосигналов ЗС, ретранслированных КА;measurement of one of the coordinate-information parameters (CIP) of radio signals of the earth station, retransmitted by the spacecraft;

определение параметров положения, соответствующих каждому КИП;determination of the position parameters corresponding to each instrumentation control point;

построение линий (поверхностей) положения по его параметрам;construction of lines (surfaces) of position based on its parameters;

определение местоположения ЗС на поверхности линий (поверхностей) положения.determination of the location of the ground control system on the surface of the position lines (surfaces).

Физические координаты ЗС находят из системы уравнений, приведенной в Пат. РФ №2663193, стр. 6, решение которой известно (см. Севидов В.В. Варианты реализации разностно-дальномерного метода определения координат земных станций по сигналам спутников-ретрансляторов // Радиотехника, электроника и связь (РЭ и С - 2015). Международная научно-техническая конференция. - СПб.: ВАС, 2015. с 303-308).The physical coordinates of the ES are found from the system of equations given in Patent. RF No. 2663193, p. 6, the solution to which is known (see Sevidov V.V. Implementation options for the difference-range method for determining the coordinates of earth stations using signals from repeater satellites // Radio engineering, electronics and communications (RE i S - 2015). International scientific and technical conference. - St. Petersburg: VAS, 2015. pp. 303-308).

На фиг. 3 показан внешний вид НКА. Последний содержит антенную систему в составе: UHF-антенна 1, антенна глобальной навигационной спутниковой системы 2, антенна диапазона 6-18 ГГц 3, антенна диапазона 0,8-6 ГГц 4, антенна Х-диапазона 5, солнечная панель 6, блок датчиков пространственной ориентации 7, модуль ретранслятора 8, блок управления НКА (бортовой компьютер) 9, радиомодем 10, блок питания 11, аккумуляторные батареи 12, блок управления маховиками и магнитными катушками 13, блок маховиков 14, блок магнитных катушек 15 и магнитометр 16. Обобщенная структурная схема НКА приведена на фиг. 4, а на фиг. 5 - обобщенный алгоритм его функционирования.Fig. 3 shows the external appearance of the NSC. The latter contains an antenna system consisting of: UHF antenna 1, global navigation satellite system antenna 2, 6-18 GHz range antenna 3, 0.8-6 GHz range antenna 4, X-band antenna 5, solar panel 6, spatial orientation sensor unit 7, repeater module 8, NSC control unit (on-board computer) 9, radio modem 10, power supply 11, storage batteries 12, flywheel and magnetic coil control unit 13, flywheel unit 14, magnetic coil unit 15 and magnetometer 16. A generalized structural diagram of the NSC is shown in Fig. 4, and a generalized algorithm of its operation is shown in Fig. 5.

Низкоорбитальный космический аппарат работает следующим образом. Разработанный на ЗСОМ план геолокации поступает на ПУ и далее по низкоскоростному каналу связи на борт НКА. Последний содержит следующие данные: время включения tвкл и выключения ретранслятора 8, рабочие частоты ретранслятора 8 по линии вверх Fвi, ΔFвi и линии вниз Fi, ΔFi, фиксированные моменты времени tn определения собственных координат НКА и их количество N. Данные геолокации принимаются антенной 1 и радиомодемом 10 и поступают на вход блока управления НКА 9. Блок 9 формирует управляющую команду ретранслятору 8. В результате блок 8 настраивает приемный тракт на полосу частот ΔFвi с центральной частотой Fвi, а передающий тракт на частоты ΔFi, Fi. При достижении времени tвкл ретранслятор 8 включается и осуществляет ретрансляцию сигналов l-й ЗС. При достижении очередного фиксированного момента времени tn, n ∈ N, c помощью сигналов ГНСС определяют координаты НКА (х, у, z, tn). Эти данные могут сразу (последовательно) по низкоскоростному каналу связи через блоки 10, 1 НКА, ПУ передаваться на ЗСОМ или накапливается на борту НКА. В последнем случае они поступают на ЗСОМ после пролета НКА над контролируемым районом. В течение времени между tвкл и tвык выполняют N операций по определению координат НКА. При достижении времени tвык ретранслятор 10 выключается.The low-orbit spacecraft operates as follows. The geolocation plan developed on the LOCOM is sent to the control unit and then via a low-speed communication channel to the NSC. The latter contains the following data: the time of switching on t on and switching off the repeater 8, the operating frequencies of the repeater 8 along the uplink F вi , ΔF вi and downlink F i , ΔF i , fixed moments of time t n for determining the NSC's own coordinates and their number N. The geolocation data are received by the antenna 1 and the radio modem 10 and are sent to the input of the NSC control unit 9. Unit 9 generates a control command for the repeater 8. As a result, unit 8 tunes the receiving path to the frequency band ΔF вi with the central frequency F вi , and the transmitting path to the frequencies ΔF i , F i . Upon reaching the time t on , the repeater 8 is switched on and retransmits the signals of the l-th ES. Upon reaching the next fixed time moment t n , n ∈ N, the coordinates of the spacecraft (x, y, z, t n ) are determined using GNSS signals. These data can be immediately (sequentially) transmitted via a low-speed communication channel through blocks 10, 1 of the spacecraft, PU to the ZSOM or accumulated on board the spacecraft. In the latter case, they arrive at the ZSOM after the spacecraft has flown over the controlled area. During the time between t on and t off, N operations are performed to determine the coordinates of the spacecraft. Upon reaching time t off, the repeater 10 is switched off.

В процессе полета НКА осуществляется контроль работоспособности всех подсистем обеспечения, результаты которого периодически доводятся до ЗCOM по низкоскоростному каналу связи. ПУ КА выполняет при этом роль ретранслятора сигналов ЗСОМ и НКА.During the flight of the NSC, the operability of all support subsystems is monitored, the results of which are periodically communicated to the ZCOM via a low-speed communication channel. The CP of the SC acts as a repeater of signals from the ZCOM and the NSC.

Оценка эффективности предлагаемого способа выполнена на основе моделирования в среде Матлаб (см. фиг. 6а, б, в). При моделировании использован UHF-диапазон (225-400 МГц). Частота сигнала Fi=263,625 МГц, ΔFi=30 кГц, непрерывно несущая. В качестве основного (КА 1) выбран спутник Intelsat 22 (NORAD 38098), а НКА представлен Кубсат (NORAD 57202). Источником сигнала является ЗС с координатами [60,30,0] г. Санкт-Петербург. Длительность геолокации 5 мин, время проведения 23.05.2024 19:20:00-19:25:00 (UTC +3). Количество измерений N=30 (через интервал времени 10 с), интервал анализа 1 с. Отношение сигнал / шум в основном канале приема составило 10 дБ, в канале приема НКА 7 дБ.The efficiency of the proposed method is assessed based on modeling in the Matlab environment (see Fig. 6a, b, c). The UHF range (225-400 MHz) was used in the modeling. The signal frequency is F i = 263.625 MHz, ΔF i = 30 kHz, continuous carrier. The Intelsat 22 (NORAD 38098) satellite was selected as the main one (SC 1), and the CubeSat (NORAD 57202) was used as the NSC. The signal source is the ES with coordinates [60,30,0], St. Petersburg. The geolocation duration is 5 min, the time is 05/23/2024 19:20:00-19:25:00 (UTC +3). The number of measurements is N = 30 (at a time interval of 10 s), the analysis interval is 1 s. The signal-to-noise ratio in the main receiving channel was 10 dB, in the NCA receiving channel 7 dB.

На фиг. 6а представлена зависимость СКО ошибки местоопределения ЗС от количества измерений N. Последний свидетельствует о том, что при N>20 ошибка в определении координат, оцениваемая СКО, составляет сотни метров. Положительный результат в предлагаемом способе достигается благодаря формированию N эллипсов, проходящих через точку с искомыми координатами ЗС под разными углами, часть из которых является наиболее информативными (близким к взаимному углу в 90°). В способе-прототипе формируют два эллипса, пересекающиеся под углом, далеком от 90°. Подобрать другие КА для улучшения геометрии вычислений как правило не представляется возможным.Fig. 6a shows the dependence of the standard deviation of the error in determining the position of the ground station on the number of measurements N. The latter indicates that for N>20, the error in determining the coordinates estimated by the standard deviation is hundreds of meters. A positive result in the proposed method is achieved by forming N ellipses passing through a point with the sought coordinates of the ground station at different angles, some of which are the most informative (close to the mutual angle of 90°). In the prototype method, two ellipses are formed intersecting at an angle far from 90°. It is generally not possible to select other spacecraft to improve the geometry of the calculations.

На фиг. 6б представлена зависимость СКО ошибки местоопределения ЗС от ОСШ в НКА. Последний свидетельствует о существенной зависимости СКО от ОСШ. В связи с тем, что на НКА обеспечивается лучшее ОСШ по сравнению с этим показателем на вспомогательных спутниках КА 2 и КА 3 способа-прототипа в предлагаемом способе достигается положительный эффект по точности определения координат ЗС. Причиной является разная дистанция связи для НКА и КА на геостационарной орбите.Fig. 6b shows the dependence of the standard deviation of the ES positioning error on the SNR in the NSC. The latter indicates a significant dependence of the standard deviation on the SNR. Due to the fact that the NSC provides a better SNR compared to this indicator on the auxiliary satellites KA 2 and KA 3 of the prototype method, a positive effect on the accuracy of determining the coordinates of the ES is achieved in the proposed method. The reason is the different communication distance for the NSC and the SC in geostationary orbit.

На фиг. 6в приведена зависимость СКО ошибки в измерении задержки сигнала от ОСШ на НКА. Уменьшение ОСШ влечет за собой существенные погрешности в измерении задержки сигнала, как следствие - к ошибкам в определении местоположения ЗС.Fig. 6c shows the dependence of the standard deviation of the error in measuring the signal delay on the SNR on the NSC. A decrease in the SNR entails significant errors in measuring the signal delay, and as a consequence, errors in determining the location of the ES.

Таким образом, предлагаемый способ сохраняет свою работоспособность в условиях отсутствия двух вспомогательных КА и обеспечивает повышение точности определения местоположения ЗС за счет увеличения пространственно некоррелируемой статистики измерения задержки сигналов Δτ1,N, N >> 2.Thus, the proposed method maintains its operability in the absence of two auxiliary spacecraft and ensures an increase in the accuracy of determining the location of the ES by increasing the spatially uncorrelated statistics of measuring the signal delay Δτ 1,N , N >> 2.

Claims (1)

Способ определения местоположения земной станции (ЗС) спутниковой связи (СС) по ретранслированному сигналу от космических аппаратов (КА), заключающийся в использовании земной станции определения местоположения (ЗСОМ) в составе антенной системы, многоканального когерентного радиоприемного устройства (РПУ) с блоком расчета координат и радиопередатчика (РПД); формировании и излучении РПД тестового радиосигнала (ТРС) в полосе рабочих частот КА ΔF и когерентном приеме РПУ на интервале времени ΔT, запоминании копий сигнала, ретранслированных от КА, находящимися в зоне электромагнитной доступности ЗСОМ, которые через соответствующие антенны антенной системы поступают на соответствующие входы многоканального когерентного РПУ; компенсации частотной нестабильности каждого из когерентных каналов многоканального РПУ по результатам приема ТРС; вычислении наклонной дальности от ЗСОМ до КА с последующей коррекцией на их основе координат КА, формировании излучений ТРС в заданной полосе частот ΔFi перед каждым очередным определением координат ЗС, устранении текущей частотной нестабильности каждого из когерентного каналов приема, сравнении заранее измеренных и запомненных шумовых уровней Pj(ΔFi), где j - номер КА в i-й полосе частот ΔFi, ΔFi ∈ ΔF, с их текущим уровнем в случае превышения приращения уровня шумов в j-м КА ΔPj(ΔFi) порогового уровня принятии решения о появлении в полосе частот ΔFi сигналов l-й ЗС, ретранслируемых j-м КА, выделении обнаруженных сигналов l-й ЗС Sl(ΔFi) j-го КА путем вычитания из совокупности сигналов j-го КА: где - совокупность сигналов l-й земной станции, координаты которой подлежат определению, и шумов, измерении задержки в приеме сигналов Δτ1,j корреляционным методом, запоминании полученных значений Δτ1,j и определении местоположения l-й ЗС разностно-дальномерным способом, отличающийся тем, что дополнительно используют низкоорбитальный космический аппарат (НКА), пункт управления (ПУ) НКА, а ЗСОМ содержит двухканальное когерентное РПУ с блоком расчета координат и антенную систему из двух антенн, одна из которых Ант. 2 автоматически отслеживает направление на НКА, а другая Ант. 1 ориентирована в направлении «основного» КА 1, находящегося на геостационарной орбите и обеспечивающего ретрансляцию сигналов l-й ЗС по основному лепестку диаграммы направленности, на основе нисходящей линии сигналов КА 1 в блоке расчета координат РПУ ЗСОМ осуществляют обнаружение сигналов 1-й ЗС, демодуляцию, технический анализ, определение центральной частоты Ft и ширины спектра ΔFi, на основе частотного плана КА 1 определяют частотные параметры Fвi и ΔFвi восходящей линии 1-й ЗС, полученные в ЗСОМ значения Fвi и ΔFвi передают на ПУ НКА, в функции которого входит прогноз даты и времени нахождения НКА в зоне электромагнитной доступности (ЭМД) l-й ЗС, ЗСОМ и ПУ, задание НКА по низкоскоростному каналу связи времени включения tвкл и выключения tвык ретранслятора, находящегося на его борту, параметры ретранслируемого сигнала Fi, ΔFi и Fвi, ΔFвi, время передачи сообщений на ПУ о текущих координатах НКА (x,y,z,tn), n=1, 2, …, N, N - количество сообщений за время пролета над районом поиска, N>3, tn - время измерения координат НКА в n-й точке, координатно-временные данные НКА последовательно передает на ПУ и далее на ЗСОМ, своевременную ориентацию Ант. 2 на НКА осуществляют по TLE-параметрам его орбиты, устраняют текущую частотную нестабильность приемных каналов РПУ в полосе частот ΔFi в моменты времени tn, при определении координат l-й ЗС НКА осуществляет прием сигналов 1-й ЗС в полосе частот ΔFвi и их ретрансляцию на ЗСОМ в полосе ΔFi, которые через Ант. 2 поступают на второй вход РПУ, одновременно сигналы 1-й ЗС, ретранслированные КА 1, через Ант. 1 поступают на первый вход РПУ, а на основе координат КА 1 и НКА и ретранслированных ими сигналов 1-й ЗС в фиксированные моменты времени tn корреляционным методом определяют N задержек в приеме сигналов Δτ1,N.A method for determining the location of an earth station (ES) for satellite communications (SC) based on a retransmitted signal from spacecraft (SC), which consists of using an earth station for determining location (ES) as part of an antenna system, a multi-channel coherent radio receiver (RRU) with a coordinate calculation unit, and a radio transmitter (RT); forming and emitting a test radio signal (TRS) by the RRU in the SC operating frequency band ΔF and coherently receiving it by the RRU over a time interval ΔT, storing copies of the signal retransmitted from the SC located in the electromagnetic availability zone of the ES, which are fed through the corresponding antennas of the antenna system to the corresponding inputs of the multi-channel coherent RRU; compensating for the frequency instability of each of the coherent channels of the multi-channel RRU based on the results of TRS reception; calculation of the slant range from the ES to the spacecraft with subsequent correction of the spacecraft coordinates based on them, formation of TRS emissions in a given frequency band ΔF i before each subsequent determination of the ES coordinates, elimination of the current frequency instability of each of the coherent receiving channels, comparison of previously measured and stored noise levels P j (ΔF i ), where j is the spacecraft number in the i-th frequency band ΔF i , ΔF i ∈ ΔF, with their current level in case of exceeding the threshold level of the noise level in the j-th spacecraft ΔP j (ΔF i ) making a decision on the appearance in the frequency band ΔF i of signals of the l-th ES, retransmitted by the j-th spacecraft, identifying the detected signals of the l-th ES S l (ΔF i ) of the j-th spacecraft by subtracting from the set signals of the j-th spacecraft: Where - a set of signals from the l-th earth station, the coordinates of which are to be determined, and noise, measuring the delay in receiving signals Δτ 1,j by the correlation method, storing the obtained values Δτ 1,j and determining the location of the l-th ES by the difference-ranging method, characterized in that a low-orbit spacecraft (LOS), a control post (CP) of the LOS are additionally used, and the LSOM contains a two-channel coherent RPU with a coordinate calculation unit and an antenna system of two antennas, one of which Ant. 2 automatically tracks the direction to the LOS, and the other Ant. 1 is oriented in the direction of the "main" SC 1, located in geostationary orbit and providing retransmission of signals of the l-th ES along the main lobe of the radiation pattern, based on the downlink of signals of SC 1 in the coordinate calculation unit of the RPU ZSOM, detection of signals of the 1st ES, demodulation, technical analysis, determination of the central frequency F t and the spectrum width ΔF i are carried out, based on the frequency plan of SC 1, frequency parameters F вi and ΔF вi of the uplink of the 1st ES are determined, the values of F вi and ΔF вi obtained in the ZSOM are transmitted to the NCSC PU, the functions of which include forecasting the date and time of the NCSC location in the electromagnetic availability zone (EMA) of the l-th ES, the ZSOM and the PU, assignment of the NCSC via a low-speed communication channel of the time of switching on t on and switching off t вык of the repeater located on its board, parameters of the retransmitted signal F i , ΔF i and F вi , ΔF вi , the time of transmission of messages to the PU about the current coordinates of the NSC (x, y, z, t n ), n = 1, 2, …, N, N is the number of messages during the flight over the search area, N> 3, t n is the time of measuring the coordinates of the NSC at the n-th point, the NSC sequentially transmits coordinate-time data to the PU and then to the ESOM, the timely orientation of Ant. 2 on the NSC is carried out according to the TLE parameters of its orbit, the current frequency instability of the receiving channels of the RPU in the frequency band ΔF i at times t n is eliminated, when determining the coordinates of the l-th ES, the NSC receives signals from the 1st ES in the frequency band ΔF вi and retransmits them to the ESOM in the band ΔF i , which through Ant. 2 arrive at the second input of the RPU, simultaneously the signals of the 1st ES, retransmitted by the spacecraft 1, arrive at the first input of the RPU through Ant. 1, and based on the coordinates of the spacecraft 1 and the NSA and the signals of the 1st ES retransmitted by them at fixed moments of time t n , the correlation method is used to determine N delays in the reception of signals Δτ 1,N .
RU2024119115A 2024-07-09 Method of locating satellite communication earth station from relayed signal RU2834416C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2834416C1 true RU2834416C1 (en) 2025-02-07

Family

ID=

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6166687A (en) * 1995-03-24 2000-12-26 Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha Method for determining position of mobile earth station in satellite communication system
RU2172495C1 (en) * 2000-05-06 2001-08-20 Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского Method for determination of location of satellite communication ground station according to retransmitted signal
RU2442996C1 (en) * 2010-08-27 2012-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Радиочастотный центр Центрального федерального округа" Method for locating satellite communication earth station
RU127199U1 (en) * 2012-05-30 2013-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Радиочастотный центр Центрального федерального округа" DEVICE FOR DETERMINING THE LOCATION OF THE EARTH STATION OF THE SATELLITE COMMUNICATION
RU2640395C1 (en) * 2017-03-27 2018-01-09 Федеральное государственное унитарное предприятие "Главный радиочастотный центр" (ФГУП "ГРЧЦ") Method for determining location of satellite communication earth station
RU2653866C1 (en) * 2017-07-25 2018-05-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Главный радиочастотный центр" (ФГУП "ГРЧЦ") Method of determining the location of satellite earth station
RU2663193C1 (en) * 2017-04-03 2018-08-02 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method of determining location of satellite earth station according to a repeated signal
RU2749456C1 (en) * 2020-08-11 2021-06-11 Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" Method for determining location of satellite earth station using relayed signal
RU2755058C1 (en) * 2020-10-15 2021-09-14 Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" Method for determining the location of a ground satellite communication station by a retransmitted signal

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6166687A (en) * 1995-03-24 2000-12-26 Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha Method for determining position of mobile earth station in satellite communication system
RU2172495C1 (en) * 2000-05-06 2001-08-20 Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского Method for determination of location of satellite communication ground station according to retransmitted signal
RU2442996C1 (en) * 2010-08-27 2012-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Радиочастотный центр Центрального федерального округа" Method for locating satellite communication earth station
RU127199U1 (en) * 2012-05-30 2013-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Радиочастотный центр Центрального федерального округа" DEVICE FOR DETERMINING THE LOCATION OF THE EARTH STATION OF THE SATELLITE COMMUNICATION
RU2640395C1 (en) * 2017-03-27 2018-01-09 Федеральное государственное унитарное предприятие "Главный радиочастотный центр" (ФГУП "ГРЧЦ") Method for determining location of satellite communication earth station
RU2663193C1 (en) * 2017-04-03 2018-08-02 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method of determining location of satellite earth station according to a repeated signal
RU2653866C1 (en) * 2017-07-25 2018-05-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Главный радиочастотный центр" (ФГУП "ГРЧЦ") Method of determining the location of satellite earth station
RU2749456C1 (en) * 2020-08-11 2021-06-11 Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" Method for determining location of satellite earth station using relayed signal
RU2755058C1 (en) * 2020-10-15 2021-09-14 Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" Method for determining the location of a ground satellite communication station by a retransmitted signal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6243648B1 (en) Fast acquisition position reporting system
US6480788B2 (en) System and method for fast acquisition reporting using communication satellite range measurement
KR101223712B1 (en) Method and system for calibration of a radio direction finder
EP2523019B1 (en) Global positioning system signal reception with increased resistance to interference
JPH083522B2 (en) Navigation method using satellite
EP2193387A1 (en) Interference power measurement
US20170264381A1 (en) Systems and methods for measuring terrestrial spectrum from space
Bardelli et al. Interference localisation for the Eutelsat satellite system
US20050171695A1 (en) System and method for fast acquisition position reporting using communication satellite range measurement
US12181587B2 (en) Systems and methods for using a satellite for detecting spoof attempts and geolocating spoofers
EP3363126A1 (en) Method for maintaining signal-to-noise ratio at a user terminal in a satellite system
Khudov et al. The proposals for synchronization positions of MIMO radar system on the basis of surveillance radars
RU2602273C2 (en) System of geographical location of a radio signal transmitter located on the earth&#39;s surface
US10720704B2 (en) Mobile antenna tracking
KR20230060474A (en) Global Navigation Satellite System Receiver
RU2389054C1 (en) Method for collation of time scales and device for its implementation
RU2834416C1 (en) Method of locating satellite communication earth station from relayed signal
RU2663193C1 (en) Method of determining location of satellite earth station according to a repeated signal
Aksenov et al. Analyzing existing applied models of the ionosphere for calculating radio wave propagation and possibility of their use for radar systems. I. Classification of applied models and the main requirements imposed on them for radar aids
Aheieva et al. CubeSat mission for ionosphere mapping and weather forecasting using chip-scale atomic clock
RU2749456C1 (en) Method for determining location of satellite earth station using relayed signal
US12222436B2 (en) Radar method and radar system
Elsanhoury et al. Resilient Navigation in GNSS-Denied Conditions Using Novel LEO-Based Fusion Positioning
Schaire et al. Analysis of Improved Navigation Data for NASA Near Space Network (NSN) Direct-to-Earth (DTE) Ground Stations
RU2218579C2 (en) Technique establishing coordinates of unknown transmitter in satellite communication system and gear for its implementation