Способ определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями

Способ определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к области космической навигации и геодезии, а более точно к способам измерения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями.

Настоящее изобретение может быть использовано для навигационной привязки космических аппаратов по отношению к измерительным станциям слежения, которые могут быть стационарными, мобильными, наземными, космическими и т.д.

Кроме того, настоящее изобретение с наибольшим успехом может быть использовано для определения местонахождения вышеуказанных измерительных станций, в том числе, как указывалось, наземных измерительных станций.

Также, настоящее изобретение может быть использовано для взаимной навигационной привязки космических аппаратов, используемых в системах глобального позиционирования объектов (GPS, Gallileo, ГЛОНАСС и др.), с целью уточнения орбит этих космических аппаратов, их взаимного положения и повышения, тем самым, точности позиционирования определяемых объектов.

В настоящее время большое внимание уделяется решению задач геодезии и геофизики, как, например, прогнозированию землетрясений, определению «подвижек» литосферных плит Земли, определению параметров ее вращения и так далее. В связи с этим все большее применение находит космическая техника, в частности, космические аппараты, используемые для определения местонахождения измерительных станций в текущий момент времени с помощью определения расстояний от измерительных станций до этих космических аппаратов. При этом предъявляются высокие требования к ограничению времени определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями и к повышению точности измерения этих расстояний.

Известен способ измерения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями (В.Н.Баранов, Б.Г.Бойко, И.И.Краснорылов и другие "Космическая геодезия" опубликована 1986 г., Москва, издательство "Недра", стр.86-92), заключающийся в том, что излучают лазерный сигнал с основной измерительной станции в направлении на космический аппарат, отражают его с помощью уголкового отражателя, установленного на космическом аппарате, в направлении на измерительную станцию, принимают его на измерительной станции, измеряют интервал времени между моментами излучения и приема сигнала и по нему определяют расстояние между космическим аппаратом и измерительными станциями.

Известен способ измерения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями (В.Н.Баранов, Б.Г.Бойко, И.И.Краснорылов и другие "Космическая геодезия" опубликована 1986 г., Москва, издательство "Недра", стр.93-94) путем излучения первичного радиосигнала с основной измерительной станции в направлении на космический аппарат, приема первичного радиосигнала на космическом аппарате, ретрансляции первичного радиосигнала с космического аппарата в направлении на основную измерительную станцию, приема первичного радиосигнала на основной измерительной станции, осуществления радиосвязи конечным радиосигналом космического аппарата с по меньшей мере одной дополнительной измерительной станции, измерения моментов излучения и приема первичного радиосигналов на основной измерительной станции, измерения интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и основной измерительной станцией, и измерения интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и дополнительной измерительной станцией. По данному способу радиосвязь между космическим аппаратом и дополнительной измерительной станцией осуществляют излучением конечного радиосигнала с дополнительной измерительной станции в направлении на космический аппарат, приема конечного радиосигнала на космическом аппарате, ретрансляцией его в направлении на дополнительную измерительную станцию, приемом конечного радиосигнала на дополнительной измерительной станции, а определение расстояний между космическим аппаратом и соответственно основной и дополнительной измерительными станциями по измеренному интервалу времени между моментами излучения и приема радиосигналов осуществляют измерением интервала времени между моментами излучения и приема конечного радиосигнала на дополнительной измерительной станции.

Однако по данному способу осуществление непосредственной радиосвязи между космическим аппаратом и дополнительной измерительной станцией приводит к тому, что измерение интервалов времени между моментами излучения и приема радиосигналов осуществляют на каждой из основной и дополнительных измерительных станций раздельно и последовательно, что приводит к увеличению времени определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями.

Кроме того, по данному способу измерения интервалов времени между моментами излучения и приема радиосигналов на каждой из основной и дополнительной измерительных станций раздельно могут соответствовать местоположению космического аппарата в различных точках орбиты, что уменьшает точность определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями.

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является разработка способа определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями, позволяющего уменьшить время определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями.

Кроме того, целью настоящего изобретения является повышение точности определения расстояния между космическим аппаратом и измерительными станциями.

Поставленные цели достигаются тем, что в способе определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями излучают первичный радиосигнал с основной измерительной станции в направлении на космический аппарат, принимают первичный радиосигнал на космическом аппарате, ретранслируют первичный радиосигнал с космического аппарата в направлении на основную измерительную станцию, принимают первичный радиосигнал на основной измерительной станции, ретранслируют первичный радиосигнал с космического аппарата на дополнительную измерительную станцию, принимают первичный радиосигнал на дополнительной измерительной станции, преобразуют его в конечный радиосигнал ретрансляцией в направлении на космический аппарат, принимают конечный радиосигнал на космическом аппарате, ретранслируют конечный радиосигнал с космического аппарата в направлении на основную измерительную станцию, принимают его на основной измерительной станции, измеряют моменты излучения и приема первичного радиосигнала на основной измерительной станции, осуществляют суждение о расстоянии между космическим аппаратом и основной измерительной станцией по следующему соотношению:

l₁=(c/2)(t₁-t₀),

где l₁ - расстояние между космическим аппаратом и основной измерительной станцией;

с - скорость распространения радиоволн;

t₁ - момент приема первичного радиосигнала на основной измерительной станции;

t₀ - момент излучения первичного радиосигнала с основной измерительной станции,

измеряют интервал времени между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной измерительной станции, измеряют доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной измерительной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной измерительной станции, и осуществляют суждение о расстоянии между космическим аппаратом и дополнительной измерительной станцией по следующему соотношению:

l₂=(c/2)(t₂-t₁)/(1+N),

где l₂ - расстояние между космическим аппаратом и дополнительной измерительной станцией;

t₂ - момент приема конечного радиосигнала на основной измерительной станции;

N - доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной измерительной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной измерительной станции.

Задачи, которые должны быть решены посредством изобретения

В основу изобретения была положена задача разработки способа определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями, имеющего такие дополнительные операции, радиосвязь между космическим аппаратом и дополнительной измерительной станцией осуществлялась бы так, а измерение интервалов времени, по которым судят о расстоянии между космическим аппаратом и основной и дополнительной измерительными станциями, осуществлялось между такими моментами, что измерение интервалов времени между моментами излучения и приема радиосигналов с основной и дополнительных измерительных станций осуществлялось бы одновременно и мгновенно и соответствовало бы местоположению космического аппарата в одной и той же точке орбиты.

Метод решения задач

Это достигается тем, что в способе определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями путем излучения первичного радиосигнала с основной измерительной станции в направлении на космический аппарат, ретрансляции первичного радиосигнала с космического аппарата в направлении на основную измерительную станцию, приема первичного радиосигнала на основной измерительной станции, осуществления радиосвязи конечным радиосигналом космического аппарата с по меньшей мере одной дополнительной измерительной станции, измерения моментов излучения и приема первичного радиосигнала на основной измерительной станции, измерения интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и основной измерительной станцией и измерения интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и дополнительной измерительной станцией, согласно изобретению до измерения моментов излучения и приема первичного радиосигнала на основной измерительной станции дополнительно ретранслируют конечный радиосигнал с космического аппарата в направлении на основную измерительную станцию и принимают его на основной измерительной станции, а радиосвязь конечным радиосигналом космического аппарата с по меньшей мере одной дополнительной измерительной станции осуществляют ретрансляцией первичного радиосигнала с космического аппарата на дополнительную измерительную станцию, приемом первичного радиосигнала на дополнительной измерительной станции, преобразованием его в конечный радиосигнал ретрансляцией в направлении на космический аппарат, приемом конечного радиосигнала на космическом аппарате, а измерение интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и основной измерительной станцией, осуществляют измерением интервала времени между моментом излучения и моментом приема первичного радиосигнала на основной измерительной станции и осуществляют суждение о расстоянии между космическим аппаратом и основной измерительной станцией по следующему соотношению:

l₁=(c/2)(t₁-t₀),

где l₁ - расстояние между космическим аппаратом и основной измерительной станцией;

с - скорость распространения радиоволн;

t₁ - момент приема первичного радиосигнала на основной измерительной станции;

t₂ - момент излучения первичного радиосигнала с основной измерительной станции, а измерение интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и дополнительной измерительной станцией, осуществляют измерением интервала времени между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной измерительной станции, при этом дополнительно измеряют доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной измерительной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной измерительной станции, и осуществляют суждение о расстоянии между космическим аппаратом и дополнительной измерительной станцией по следующему соотношению:

l₂=(c/2)(t₂-t₁)/(1+N),

где l₂ - расстояние между космическим аппаратом и дополнительной измерительной станцией;

t₂ - момент приема конечного радиосигнала на основной измерительной станции;

N - доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной измерительной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной измерительной станции.

Целесообразно, чтобы в способе определения расстояния между космическим аппаратом и измерительными станциями в случае множества дополнительных измерительных станций измерение интервала времени между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной измерительной станции, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и каждой из множества дополнительных измерительных станций, осуществляли бы одновременно.

Желательно, чтобы в способе определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями в случае определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями для по меньшей мере трех точек местонахождения космического аппарата на орбите одновременно с ретрансляцией первичного радиосигнала на дополнительные измерительные станции дополнительно ретранслировали бы его на по меньшей мере одну вспомогательную измерительную станцию, принимали первичный радиосигнал на вспомогательной измерительной станции, преобразовали его в конечной радиосигнал ретрансляцией в направлении на космический аппарат, принимали конечный радиосигнал на космическом аппарате и ретранслировали его в направлении на основную измерительную станцию, принимали конечный радиосигнал на основной измерительной станции и измеряли интервал времени и доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной измерительной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной измерительной станции, и по ним судили о расстоянии между космическим аппаратом в каждом из его местонахождении на соответствующих точках орбиты и вспомогательной измерительной станцией.

Разумно, чтобы в способе определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями измерение интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом в каждом из его местонахождений на соответствующих точках орбиты и вспомогательной измерительной станцией, осуществляли бы измерением интервала времени между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной измерительной станции и осуществляли бы суждение о расстоянии между космическим аппаратом и вспомогательной измерительной станцией по следующему соотношению:

l₃=(c/2)(t₃-t₁)/(1+N),

где l₃ - расстояние между космическим аппаратом и вспомогательной измерительной станцией;

t₃ - момент приема конечного радиосигнала на основной измерительной станции.

Выгодно, чтобы в способе определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной измерительной станции, определяли бы из следующего соотношения:

N=(mf₀-f₂)/2mf₀,

где m - коэффициент преобразования частоты несущей радиосигнала при его когерентной ретрансляции на космическом аппарате;

f₀ - частота несущей первичного радиосигнала, излученного с основной измерительной станции;

f₂ - частота несущей конечного радиосигнала, принятого на основной измерительной станции.

Настоящее изобретение позволяет измерить интервалы времени между моментами излучения и приема радиосигналов с основной и дополнительных измерительных станций одновременно и мгновенно, что уменьшает время определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает соответствие измерения интервалов времени между моментами излучения и приема радиосигналов с основной и дополнительных измерительных станций местоположению космического аппарата в одной и той же точке орбиты, что повышает точность определения расстояния между космическим аппаратом и измерительными станциями.

Подробное описание изобретения

Способ определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями заключается в том, что излучают первичный радиосигнал с основной измерительной станции в направлении на космический аппарат и принимают его на космическом аппарате, затем ретранслируют первичный радиосигнал с космического аппарата в направлении на основную измерительную станцию и принимают его на основной измерительной станции. После ретранслируют первичный радиосигнал с космического аппарата в направлении на по меньшей мере одну дополнительную измерительную станцию, принимают его на дополнительной измерительной станции и преобразуют первичный радиосигнал в конечный радиосигнал ретрансляцией в направлении на космический аппарат. После этого принимают конечный радиосигнал на космическом аппарате, ретранслируют конечный радиосигнал с космического аппарата в направлении на основную измерительную станцию и принимают его на основной измерительной станции, затем измеряют интервал времени между моментами излучения и приема соответственно первичных радиосигналов на основной измерительной станции и осуществляют суждение о расстоянии между космическим аппаратом и основной измерительной станцией по следующему соотношению:

l₁=(c/2)(t₁-t₀),

где l₁ - расстояние между космическим аппаратом и основной измерительной станцией;

с - скорость распространения радиоволн;

t₁ - момент приема первичного радиосигнала на основной измерительной станции;

t₀ - момент излучения первичного радиосигнала с основной измерительной станции;

и, наконец, измеряют интервал времени между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной измерительной станции, измеряют доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной измерительной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной измерительной станции, и осуществляют суждение о расстоянии между космическим аппаратом и дополнительной измерительной станцией по следующему соотношению:

l₂=(c/2)(t₂-t₀)/(1+N),

где l₂ - расстояние между космическим аппаратом и дополнительной измерительной станцией;

t₂ - момент приема конечного радиосигнала на основной измерительной станции;

N - доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной измерительной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной измерительной станции.

По патентуемому способу определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями в случае множества дополнительных измерительных станций для определения местонахождения космического аппарата измеряют интервал времени между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной измерительной станции, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом и каждой из множества дополнительных измерительных станций, осуществляют одновременно.

В случае определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями для по меньшей мере трех точек местонахождения космического аппарата на орбите по патентуемому способу определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями одновременно с ретрансляцией, первичного радиосигнала на дополнительные измерительные станции дополнительно ретранслируют его на по меньшей мере одну вспомогательную измерительную станцию, принимают первичный радиосигнал на вспомогательной измерительной станции и преобразуют его в конечный радиосигнал ретрансляцией в направлении на космический аппарат. Затем принимают конечный радиосигнал на космическом аппарате, ретранслируют его в направлении на основную измерительную станцию и принимают конечный радиосигнал на основной измерительной станции. После этого измеряют интервал времени и доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной измерительной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной измерительной станции, и по ним судят о расстоянии между космическим аппаратом в каждом из его местонахождений (местоположений) на соответствующих точках орбиты и вспомогательной измерительной станцией.

По патентуемому способу определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями измерение интервала времени, по которому судят о расстоянии между космическим аппаратом в каждом из его местонахождений на соответствующих точках орбиты и вспомогательной измерительной станцией осуществляют измерением интервала времени между моментом приема первичного радиосигнала и моментом приема конечного радиосигнала на основной измерительной станции и осуществляют суждение о расстоянии между космическим аппаратом и вспомогательной измерительной станцией по следующему соотношению:

l₃=(c/2)(t₃-t₁)/(1+N₁),

где l₃ - расстояние между космическим аппаратом и вспомогательной измерительной станцией;

t₃ - момент приема конечного радиосигнала на основной измерительной станции.

По патентуемому способу определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями доплеровский сдвиг частоты несущей конечного радиосигнала, принятого на основной измерительной станции, относительно частоты несущей первичного радиосигнала, излученного с основной измерительной станции, определяют из следующего соотношения:

N₁=(mf₀-f₃)/(2mf₀),

где m - коэффициент преобразования частоты несущей радиосигнала при его когерентной ретрансляции на космическом аппарате;

f₀ - частота несущей первичного радиосигнала, излученного с основной измерительной станции;

f₃ - частота несущей конечного радиосигнала, принятого на основной измерительной станции.

Краткое описание чертежей

Другие цели и преимущества настоящего изобретения будут показаны ниже при рассмотрении описания примеров его конкретного выполнения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 изображает структурную схему известной геодезической системы, реализующей патентуемый способ определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями;

фиг.2 изображает структурную схему известной геодезической системы, реализующей патентуемый способ определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями, по фиг.1 для определения местонахождения космического аппарата согласно изобретению;

фиг.3 изображает структурную схему известной геодезической системы, реализующей патентуемый способ определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями, по фиг.3 для определения местонахождения вспомогательной измерительной станции, находящейся в районе повышенной сейсмичности согласно изобретению;

фиг.4 изображает структурную схему известной геодезической системы, реализующей патентуемый способ определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями, по фиг.3 для трех точек местонахождения космического аппарата на орбите согласно изобретению.

Способ реализован на известной геодезической системе (В.Н.Баранов, Е.Г.Бойко, И.И.Краснорылов и другие "Космическая геодезия", §18, "Радиодальномерные наблюдения ИСЗ", Москва, Недра, 1986 г., стр.93-94).

Известная геодезическая система содержит основную 1 (фиг.1) и дополнительную 2 измерительные станции, каждая из которых имеет соответственно антенну 3, 4. По орбите 5, условно показанной пунктиром, указано перемещение космического аппарата 6, имеющего антенну 7 через ее точки 8 (B₁) и 9 (В₂). По траектории 15, условно показанной пунктиром, указано перемещение дополнительной измерительной станции 2 через ее точки 16 (D₁) и 17 (D₂). На фигуре 1 также даны условно обозначенные радиосигналы. Первичный радиосигнал 10, излученный с основной измерительной станции 1, находящейся в точке А, в направлении на космический аппарат 6, первичный радиосигнал 11, ретранслированный с космического аппарата 6 в направлении на основную измерительную станцию 1 и первичный радиосигнал 12, ретранслированный с космического аппарата 6 в направлении на дополнительную измерительную станцию 2.

Конечный радиосигнал 13, ретранслированный с дополнительной измерительной станции 2 в направлении на космический аппарат 6, и конечный радиосигнал 14, ретранслированный с космического аппарата 6 в направлении на основную измерительную станцию 1.

Первичные радиосигналы 10, 11, 12 определены при нахождении космического аппарата 6 в точке 8 (B₁) орбиты 5.

Конечные радиосигналы 13 и 14 определены соответственно при нахождении космического аппарата 6 в точке 9 (В₂) орбиты 5 и дополнительной измерительной станции 2 в точке 17 (D₂) траектории 15.

По другому варианту выполнения известная геодезическая система, реализующая способ определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями, аналогична геодезической системе по фиг.1. Отличие заключается в том, что она содержит еще одну дополнительную измерительную станцию 18 (фиг.2).

Орбита 5 имеет еще одну точку 19 (В₃), расположенную между ее точками 8 (B₁) и 9 (В₂).

На фиг.2 дополнительно даны условно обозначенные радиосигналы. Первичный радиосигнал 20, ретранслированный с космического аппарата 6, находящегося в точке 8 (B₁) орбиты 5, в направлении на вторую дополнительную измерительную станцию 18 и принятый ею при нахождении в точке 21 (Е₂). Конечный радиосигнал 23, ретранслированный со второй дополнительной измерительной станции 18 в направлении на космический аппарат 6, и конечный радиосигнал 24, ретранслированный с космического аппарата 6 в направлении на основную измерительную станцию 1. Конечные радиосигналы 23, 24 определены при нахождении второй дополнительной измерительной станции 18 в положении 21 (Е₂) и космического аппарата 6 в точке 19 (В₃) орбиты 5.

Еще по одному варианту выполнения известная геодезическая система, реализующая способ определения расстояния между космическим аппаратом и измерительными станциями, аналогична геодезической системе по фиг.2. Отличие заключается в том, что она содержит находящуюся в точке F вспомогательную измерительную станцию 26 (фиг.3). Орбита 5 имеет еще одну точку 27 (B₄), расположенную между ее точками 19 (В₃) и 9 (В₂).

На фиг.3 дополнительно даны условно обозначенные радиосигналы. Первичный радиосигнал 28, ретранслированный с космического аппарата 6, находящегося в точке 8 (B₁) орбиты 5, в направлении на вспомогательную измерительную станцию 26. Конечный радиосигнал 29, ретранслированный с вспомогательной измерительной станции 26 в направлении на космический аппарат 6, и конечный радиосигнал 30, ретранслированный с космического аппарата 6 в направлении на основную измерительную станцию 1. Конечные радиосигналы 29 и 30 определены при нахождении космического аппарата 6 в точке 27 (В₄) орбиты 5. Для упрощения дополнительная станция 18 и вспомогательная измерительная станция 26 условно показаны неподвижными.

По последнему варианту выполнения (фиг.4) известная геодезическая система, реализующая способ определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями, аналогична геодезической системе по фиг.3. Отличие заключается в том, что орбита 5 имеет еще две точки 31 (B₅) и 32 (В₆).

Геодезическая система, реализующая способ определения расстояний между космическим аппаратом 6 (фиг.1) и основной 1 и дополнительной 2 измерительными станциями, работает следующим образом.

На основной измерительной станции 1(А) формируют и излучают с помощью антенны 3 в направлении движущегося по орбите 5 космического аппарата 6 первичный радиосигнал 10. Этот радиосигнал 10 принимают антенной 7 космического аппарата 6, находящемся в точке 8 (B₁) орбиты 5, и когерентно ретранслируют в направлении на основную 1 и дополнительную 2 измерительные станции соответственно первичными сигналами 11 и 12. При этом дополнительная измерительная станция 2 находится в точке 16 (D₁) траектории 15. Затем принимают первичный радиосигнал 11 на основной измерительной станции 1. Принимают первичный радиосигнал 12 антенной 4 дополнительной измерительной станции 2, переместившейся из точки 16 (D₁) в точку 17 (D₂) траектории 15, когерентно преобразуют его в конечный радиосигнал 13 ретрансляцией в направлении на космический аппарат 6 и принимают конечный радиосигнал 13 на космическом аппарате 6, который за это время переместится из точки 8 (B₁) в точку 9 (В₂) орбиты 5.

Измеряют момент t₀ излучения первичного радиосигнала 10 с основной измерительной станции 1, момент t₁ приема первичного радиосигнала 11 на основной измерительной станции 1 и измеряют интервал (t₁-t₀) времени, определяемый этими моментами t₀ и t₁. Затем по измеренному интервалу (t₁-t₀) времени определяют расстояние l₁ между космическим аппаратом 6, находящемся в точке 8 (B₁) орбиты 5, и основной измерительной станцией 1 из следующего соотношения:

l₁=(c/2)(t₁-t₀),

где с - скорость распространения радиоволн.

Для определения расстояния l₂ между космическим аппаратом 6 и дополнительной измерительной станцией 2 ретранслируют конечный радиосигнал 14 с космического аппарата 6, находящегося в точке 9 (В₂) орбиты 5, в направлении на основную измерительную станцию 1. Принимают конечный радиосигнал 14 на основной измерительной станции 1 и измеряют момент t₂ его приема. После этого измеряют интервал (t₂-t₁) времени, определяемый моментом t₁, измеренным ранее, и моментом t₂. Кроме того, измеряют доплеровский сдвиг N частоты f₂ несущей конечного радиосигнала 14 относительно частоты f₀ несущей первичного радиосигнала 10, излученного с основной измерительной станции 1.

По измеренным интервалу (t₂-t₁) времени и доплеровскому сдвигу N частоты f₂ конечного радиосигнала 14 определяют расстояние l₂ между космическим аппаратом 6, находящемся в точке 8 (B₁) орбиты 5, и дополнительной измерительной станцией 2 из следующего соотношения:

l₂=(c/2)(t₂-t₁)/(1+N),

где N=(mf₀-f₂)/2mf₀,

где m - коэффициент преобразования частоты несущей радиосигнала при его когерентной ретрансляции на космическом аппарате 6.

Найденные значения расстояний l₁ и l₂ соответствуют нахождению космического аппарата 6 в точке 8 (B₁) орбиты 5, то есть моменту Т приема первичного радиосигнала 10 на космическом аппарате 6, определяемому из известного соотношения:

T=(t₁+t₀)/2.

Рассмотрим подробнее соотношения, иллюстрирующие реализацию предлагаемого способа.

Расстояние AB₁ от основной измерительной станции 1 до космического аппарата 6 и расстояние B₁D₁ от дополнительной измерительной станции 2 до космического аппарата 6 (фиг.1) соответствуют моменту Т (где Т=(t₀+t₁)/2) приема и ретрансляции радиосигнала 10 на космическом аппарате 6 в точке 8 (B₁), при этом дополнительная измерительная станция 2 находится в точке 16 (D₁).

Выразим расстояние В₂А

где V_ab - скорость изменения расстояния между космическим аппаратом 6 и основной измерительной станцией 2;

Выразим расстояние B₂D₂

B₂D₂=B₁D₂+V_bd(B₁D₂/c)+V₄(B₂D₂/c)

или B₂D₂ [1-V₄/c]=[B₁D₂+V_bd(B₁D₂/c)], т.е.

где V_bd - скорость изменения расстояния между космическим аппаратом 6 и дополнительной измерительной станцией 2;

V₄ - скорость перемещения космического аппарата 6 по направлению DB;

Выразим

B₁D₂=B₁D₁+V₃(B₁D₂/c)

или B₁D₂ [1-V₃/с]=B₁D₁, т.е.

V₃ - скорость перемещения дополнительной измерительной станции 2 по направлению BD;

из (1), (2) и (3)

Откуда можно получить с учетом (1)

Далее, с учетом (4) и (5), получим в результате преобразований

Раскрывая скобки и преобразуя (8) получим

Поскольку

[(V_bd/c)(V_bd/c+(V₃/c)(V₄/c))]<7,3·10^-10

получим из(9)

Окончательно получим из (7) и (10)

B₁D₂+D₂B₂=2B₁D₁[1+V_bd/c]=c(t₂-t₁)/(1+V_ab/c)

и тогда

или с учетом того, что

Выразим скорости V_ab и V_bd через доплеровские сдвиги частот несущих сигналов f₁ и f₂ для соответственно конечных радиосигналов 11 и 14, относительно частоты несущей f₀ первичного радиосигнала 10.

f₁=f₀(1-2V_ab/c)

f₂=f₁(1-2V_bd/c)

и тогда с учетом (12)

V_ab/c+V_bd/c≅(f₀-f₂)/2f₀

После преобразований получаем из (13)

С учетом того, что первичный сигнал 10, излученный с измерительной станции 1, при приеме и ретрансляции на космическом аппарате 6 когерентно ретранслируется с коэффициентом преобразования m, а конечный сигнал при приеме и ретрансляции на дополнительной измерительной станции 2 когерентно ретранслируется с коэффициентом преобразования 1/m, окончательно выразим соотношение (13) следующим образом:

где

Таким образом, по измеренным значениям параметров радиосигналов можно определить синхронные расстояния AB₁ и B₁D₁, соответствующие нахождениям космического аппарата 6 в точке 8 (B₁) и дополнительной измерительной станции 2 в точке 16 (D₁) в момент времени Т=(t₁+t₀)/2.

Далее, при прохождении космического аппарата 6 в зоне радиовидимости измерительной станции 1 и дополнительной измерительной станции 2, после определения нескольких или ряда синхронных расстояний AB₁ и B₁D₁ для разных моментов времени Т, определяют траекторию перемещения космического аппарата 6 относительно измерительных станций 1 и 2. Затем, зная траекторию движения дополнительной измерительной станции 2, определяют компоненты скоростей V₃ и V₄. Окончательно, зная компоненты скоростей V_ab, V_bd, V₃ и V₄, по вышеуказанным соотношениям можно уточнить значения расстояний AB₁ и B₁D_1.

В случае, когда необходимо определить местонахождение космического аппарата 6, известная геодезическая система по фиг.2, реализующая способ определения расстояний между космическим аппаратом и измерительными станциями, работает аналогично описанной геодезической системе по фиг.1. Отличие заключается в том, что одновременно с ретрансляцией первичного радиосигнала 10 с космического аппарата 6, находящегося в точке 8 (B₁) орбиты 5, в направлении на дополнительную измерительную станцию 2, ретранслируют первичный радиосигнал 20 в направлении на дополнительную измерительную станц