Файл: Лабораторный практикум В. Ф. Говердовский, А. В. Дикинис.pdf

В  зависимости  от вида  орбиты  зона видимости  МСЗ  может 

оставаться неизменной относительно географических  ориентиров 

на  земной  поверхности  (для  геостационарного  спутника,  напри­
мер)  либо  смещаться  относительно  этих  ориентиров  (например, 
для низкоорбитальных спутников на солнечно-синхронных орби­
тах). В последнем случае наблюдается выход географических зем­

ных пунктов (с их зоной радиовидимости) из зоны видимости дан­
ного  спутника  (принято  говорить,  что  ИСЗ  находится  вне  зоны 

радиовидимости того или иного пункта или выходит из нее).

В  случае  сеанса  связи  между  спутником  и земным пунктом 

чаще всего имеют в виду зону взаимной вилимости. то есть зону 
определенного радиуса (например, 

R\

  на рис. 49) вокруг данного 

АППИ, в пределах которой должен находиться МСЗ, для того что­

бы между  ним  и пунктом  приема  на Земле  была  прямая  види­

мость. Радиус такой зоны определяется высотой орбиты спутника.

Количество витков спутника, проходящих в зоне радиовиди­

мости определенного пункта приема информации, зависит от его 

географической  широты:  чем  ближе  к  полюсу  находится  пункт 
приема,  тем  с  большего количества  спутниковых витков  (орбит) 

можно принимать информацию.

Направленность антенны приемной наземной станции опреде­

ляется,  как  известно,  зависимостью  интенсивности  принимаемого 

сигнала  от  направления  его  распространения  (от  направления  на 

спутник), географическое отображение которой называют диаграм­

мой (греч. diagramma - фигура, рисунок) направленности антенны.

Диаграммой направленности  антенны  называют графическую 

характеристику (обычно в полярных координатах) способности ан­

тенны принимать (или излучать) радиоволны в разных направлениях.

Для ненаправленной антенны полярная диаграмма направлен­

ности - окружность, а для направленной имеет сложный многоле­

пестковый вид (рис. 50). Лепесток с наибольшим максимумом на­
зывается главным, а остальные - боковыми.

Диаграмма  направленности  обычно  характеризуется  шири­

ной, определяемой углом между двумя прямыми, пересекающими 

главный  лепесток  по  полю  на  уровне  .0,707  от  максимального. 
Диаграммы направленности различают по полю, когда на ней ото­

бражается напряженность поля электромагнитных колебаний, и по

191

мощности, если отображается плотность потока энергии, измеряе­
мые на одном и том же расстоянии от антенны. В зависимости от 

технических  особенностей  радиоаппаратуры  ширина  диаграммы 

направленности может колебаться в пределах 30-50°.

Направленные  антенны  позволяют  определить  пространст­

венное  положение  источника  радиоизлучения  -  метеорологиче­
ского спутника Земли. Для определения угловых координат в той 
или  иной  плоскости  (рис.  51)  соответствующее  «перемещение» 
диаграммы направленности может быть осуществлено, например, 
путем  использования  двух  поочередно  включаемых  (запитывае- 

мых) антенных систем (в антеннах типа «волновой канал») или за 

счет  смещения  облучателя-  относительно  фокуса  рефлектора 
(в «зеркальных» антеннах). Направление ОО', которому соответст­

вует равенство сигналов цели при двух положениях антенны (см. 
рис. 51), называется равносигнальным. Метод сравнения, или рав­

носигнальный  метод,  обеспечивает  возможность  не  только  авто­

матического  измерения  угловых  координат  МСЗ,  но  и  процесса 

его  сопровождения  (слежение  за  ним)  по  угловым  координатам 

при плавном перемещении антенны в пространстве равносигналь­
ного направления. Следовательно, для слежения за спутником тре­
буется априорная информация (целеуказания) о пространственном 

его  положении,  включающая  момент  времени  входа  (и  выхода) 
МСЗ в зону (из зоны) радиовидимости АППИ,  азимут и угловую 
высоту (угол места) над плоскостью горизонта для всего периода

Вертикальный 

штырь (провод)

а) 

Ненаправленная 

антенна 

(в 

го ри зон та л ьн ой  плоскости)

6] Направленнаяантенна

Рис. 50. Диаграммы направленности антенны

192

нахождения  спутника  (через  определенные  интервалы  времени) 
в зоне радиовидимости наземного.пункта приема информации.

б) Метод сравнения.

Рис. 51. К измерению угловых координат аэрокосмических объектов

Начало и конец сеанса связи со спутником определяются мо­

ментами  времени  пересечения  границы  зоны  радиовидимости 

АППИ проекцией орбиты МСЗ. Участки орбиты, на которых спут­

ник появляется в  зоне радиовидимости пункта приема информа­
ции с юга и летит по направлению к северу, называются восходя­
щими. участки орбиты, на которых спутник появляется в зоне ра­

диовидимости с севера, - нисходящими.

В  спутниковой  метеорологии  все  прогностические  расчеты 

принято  производить  для  восходящих  участков  орбиты  МСЗ, 

хотя  прием  информации  осуществляется  и  на  нисходящих участ­

ках  орбит,  проходящих  через  зону  радиовидимости  наземного 
пункта приема информации.

Диаграмма  слежения.

  Расчет  целеуказаний  для  слежения  за 

спутником осуществляют, используя специальную диаграмму, ко­

193

торая состоит из двух частей: неподвижной круговой номограммы 

и подвижной линейки (круга).

Неподвижная  круговая  диаграмма для графического  опреде­

ления азимута и угловой высоты спутника над горизонтом в лю­

бой  точке  орбиты  внутри  зоны  радиовидимости  конкретного 

АППИ  строится  на  бланке  географической  карты  полярной  сте­
реографической проекции масштаба 1:30 ООО ООО (или 1:25 ООО ООО).

Азимутом называют угол,  заключенный между северным кон­

цом  меридиана  пункта  наблюдения  и  направлением  на  подспут­
никовую точку.

Угловой  высотой  (углом  м еста)  называется  угол,  заключен­

ный  между  направлением  (лучом  визирования)  на  спутник  о т  
пункта наблюдения и горизонтальной плоскостью.

Диаграмма слежения объединяет два семейства: концентриче­

ских окружностей, построение которых осуществляется от грани­
цы зоны радиовидимости в направлении её центра - АППИ (с дис­

кретностью  10°),  и  радиальных  линий,  проходящих  через  пункт 

наблюдения,  оцифровка  которых  производится  от  северного  на­
правления по часовой стрелке через каждые 10°.

Для построения границы зоны радиовидимости пункта приема 

информации и окружностей диаграммы слежения, по которым оп­

ределяют  угловые  высоты  спутника,  рассчитываются  значения 

геоцентрических углов по формуле:

? = 180°- Р + arcsin

^ 

R

3

 sinp ^

KRl + H cJ

(8.3)

где 

q  -

 геоцентрический угол, град; 

R

3

  -

 радиус Земли, км; #с. - 

средняя высота полета спутника, в км (определяется из телеграм­
мы с эфемеридами МСЗ); |3 - угол между направлением от пункта 

приема информации на спутник и вертикалью (направление к цен­
тру Земли), град.

Максимальное значение геоцентрического угла 

qmiX

  определя­

ет расстояние границы зоны радиовидимости АППИ от ее центра.

Семейство радиальных линий на диаграмме слежения исполь­

зуется для определения азимута спутника.

Подвижная  линейка  (или  круг)  изготавливается  из  любого 

прозрачного  материала  и  закрепляется  на  географической  карте 

194

в  своей середине таким образом, чтобы она могла вращаться во­
круг полюса Земли как вокруг центра. На линейке в масштабе кар­

ты по координатам подспутниковых точек строится проекция мер­

ной орбиты. Линейка используется для определения оптимального 
положения прогностической орбиты метеорологического спутника 

Земли, проходящей через зону радиовидимости АППИ.

В целях длительного и многоразового практического исполь­

зования диаграмму слежения за спутником, построенную на блан­

ке географической карты, и подвижную линейку (или круг) с про­

екцией мерной орбиты объединяют на одном планшете.

Контрольные вопросы

1.  Что называют зоной видимости спутника?

2.  Чем определяется зона радиовидимости пункта приема информации?
3.  Поясните понятие зоны взаимной видимости МСЗ и АППИ.
4.  От чего зависит количество витков спутника, проходящих в зоне радиовиди­

мости определенного пункта приема информации?

5.  Какие  участки  орбиты  в  зоне  радиовидимости  АППИ  называются  восходя­

щими, а какие - нисходящими?

6.  Что такое направленная антенна?
7.  Что называют диаграммой направленности антенны?
8.  Как определяется ширина диаграммы направленности антенны?
9.  Чем определяются начало и конец сеанса связи АППИ со спутником?

10. Что называют азимутом спутника?
11. Что понимают под угловой высотой (углом места) спутника?
12. Поясните назначение и устройство диаграммы слежения за спутником.

Материалы д л я  работы

1. 

Бланк географической карты (приложение 2).

2. 

Лист (размером  30X30  см,  примерно) прозрачной  основы  (калька,  пленка, 
целлулоид, оргстекло и т.п.) для изготовления подвижной линейки (или круга).

3. 

Циркуль, линейка, транспортир.

4. 

Калькулятор (компьютер).

Рекомендуемая литература

1.  Говердовскш В.Ф. Космическая метеорология. Часть I. Спутниковая метеоро­

логия. - СПб.: изд. РГГМУ, 2009.

2.  Руководство  по  использованию  спутниковых  данных  в  анализе  и  прогнозе 

погоды  /  Под  ред.  И.П.  Ветлова,  Н.Ф.  Вельтищева.  - Л.:  Гидрометеоиздат, 

1982.

195