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

Использовав результаты выполнения лабораторной работы 7 - 

данные раскодирования телеграммы в кодовой форме TBUS (APT 

PREDICT) - и бланк географической карты (приложение 2) с нане­

сенной  на  ней  проекцией  мерной  орбиты  спутника,  выполнить 
следующее:

1)  рассчитать  и  построить  на  бланке  географической  карты 

зону радиовидимости пункта приема информации (станции слеже­
ния за спутником), указанного преподавателем;

2) на бланке географической карты построить в зоне радиовиди­

мости пункта круговую номограмму диаграммы слежения за спутником;

3) изготовить из прозрачного материала подвижную линейку 

(или круг)  и нанести на нее проекцию  мерной  орбиты  спутника 

(в масштабе используемой географической карты), определив зна­

ком «+» положение  Северного полюса относительно этой проек­

ции орбиты.

Методические указания

1. 

Расчет геоцентрических углов  по  формуле  (8.3)  произво­

дится  для  дискретно  задаваемых  значений  угла  |3  с  шагом  10° 

в  пределах  от  90  до  180°,  а  результаты  вычислений  заносятся 
в таблицу вида:

Порядок выполнения работы

р

о 

! 

О

0

\\

100°

110°

170°

180°

я

Цтах

0

2. На бланке карты стереографической проекции (приложение

2), на которой в ходе выполнения лабораторной работы 7 была на­

несена проекция мерной орбиты спутника, построить границу зо­

ны радиовидимости пункта приема информации (станции слеже­

ния за спутником), указанного преподавателем.

На географической карте  от точки,  соответствующей прием­

ной станции, к северу и югу по меридиану откладываются (в мас­
штабе карты) рассчитанные значения максимальных геоцентриче­

ских углов 

qm

а*. Циркулем из точки АППИ, как из центра, провес­

ти окружность на карте радиусом, равным половине отрезка меж­
ду нанесенными точками. Эта окружность - граница зоны радио­

видимости,  которая  соответствует нулевой угловой высоте  спут-

196

ника (спутник находится на уровне математического или истинно­

го горизонта станции).

3. Построить круговую номограмму диаграммы слежения, для 

чего внутри зоны радиовидимости станции приема откладывают по 
меридиану,  от  её границы  к центру,  отрезки величиной  10  и 20° 

(в масштабе карты). Через каждую пару полученных точек прово­

дится окружность радиусом, равным половине отрезка между соот­

ветствующими  точками*.  Построенные  окружности  диаграммы 

слежения служат для определения угловой высоты спутника.

Внешняя окружность диаграммы слежения (граница зоны ра­

диовидимости) делится с помощью транспортира на десятиградус­

ные интервалы, начиная от северного конца меридиана, проходяще­

го через пункт приема информации, и через каждую точку деления 

из центра зоны (спутника) проводятся радиальные линии.

Оцифровка  полученных  таким  образом  радиальных  линий 

производится от северного направления по часовой стрелке через 
каждые 10°. Семейство радиальных линий используется для опре­

деления азимута антенны (спутника).

4. Подвижная часть диаграммы слежения - линейка (или круг)

- изготавливается из любого прозрачного материала в виде узкой 

(4-5 см), но достаточно длинной (до 30 см) полосы. Вместо линей­
ки можно вырезать круг диаметром 25-30 см. Линейку (или круг) 

положить  на географическую  карту  (приложение  2)  таким  обра­

зом, чтобы ее середина (или центр круга) совмещалась с Северным 
полюсом, а сама линейка покрывала линию проекции мерной ор­

биты, нанесенной на карту по результатам выполнения лаборатор­

ной работы 7. Зафиксировать полоску и скопировать на ней взаим­

ное расположение  Северного  полюса (отметив  его местоположе­
ние  знаком  «+»)  и  проекции  орбиты,  на которой  отмечены под­

спутниковые точки и соответствующие временные метки.

Полученная «линейка» должна иметь возможность вращения 

вокруг точки полюса карты для изменения положения проекции 

орбиты спутника относительно пункта приема информации в пре­

делах его зоны радиовидимости.

Некоторое несоответствие формы орбиты с круговой при построении диаграм­

мы  слежения  за  спутником  не  учитывается,  поскольку  погрешности,  вызванные 
этими допущениями, не оказывают существенного влияния на результаты расчетов.

197

О пределение целеуказаний дл я слеж ения 

за  спутником в  зон е радиовидимости стационарного 

автономного пункта приема информации (АППИ)

Цель работы:  научиться определять оптимальное положение 

прогностической  орбиты  МСЗ  в зоне радиови­

димости  АППИ  и  целеуказания  для  слежения 

за спутником.

В  зоне радиовидимости  автономного  пункта  приема  инфор­

мации, расположенного в средних широтах, в сутки может прохо­

дить несколько  (2-6) витков спутника.  Уверенный прием инфор­

мации возможен со всех витков, для которых угол места (высоты) 

спутника в зоне радиовидимости не менее 5°. Процесс слежения за 

спутником реализуется путем соответствующего поворота (сопро­

вождения)  антенны  по  азимуту  и  угловой  высоте  (углу  места). 

Мерная орбита, как правило, не проходит через зону радиовиди­

мости АППИ, поэтому прогностические расчеты сеанса связи  со 

спутником целесообразно производить для орбиты спутника, про­

екция  которой  в  интересующий  период  (сутки,  через  несколько 

суток) будет занимать оптимальное положение в зоне радиовиди­
мости. Это дает возможность рассчитать целеуказания для двух - 
трех витков спутника, проходящих последовательно один за дру­

гим в заданный период через зону радиовидимости пункта приема 
информации.

Методы расчета целеуказаний для  слежения за спутником

Для  осуществления  слежения  за  спутником  требуется  знать 

момент времени входа МСЗ в зону радиовидимости АППИ и мо­

мент времени выхода из  нее,  а также  азимут и высоту  спутника 

над плоскостью  истинного  горизонта для всего  промежутка вре­
мени его нахождения в зоне радиовидимости. Совокупность пере­

численных параметров  называется целеуказаниями,  а процесс их 
определения - вычислением целеуказаний. Другими словами, сле­
жение за спутником осуществляется на основе сведений о его по­

Лабораторная работа 9

198

ложении относительно  антенны приемной станции в то время, ко­
гда  М С З   находится  в  ее  зоне  радиовидимости.  Прогностическое 
положение  проекции  орбиты  спутника  в  назначенный  период 
должно  быть  оптимальным:  она должна пересекать зону радиови­
димости в правой (восточной) ее части, как можно ближе к грани­

це  зоны,  но  обеспечивая  при  этом  длительность  сеанса  связи  не 

менее  8 мин.  Для решения этой задачи  пункт наблюдения должен 
располагать  эфемеридами  спутника,  которые  регулярно  рассыла­

ются в виде специальных телеграмм.

От  точности  вычисления  целеуказаний  в  значительной  мере 

зависит  качество  принятой  информации  и  ее  пригодность  для 
практического  использования.  Требования  к точности расчета це­
леуказаний  определяются  конструктивными  особенностями  спут­
ника и приемной антенны наземной станции,  а также режимом ра­

боты спутниковой аппаратуры.

Различают два типа наземных комплексов приема и обработки 

спутниковой  информации:  наземный  комплекс,  предназначенный 

для приема и регистрации информации, поступающей как в режи­

ме непосредственной передачи,  так и полученной ранее в режиме 

запоминания  ее  на  борту спутника,  и наземный комплекс,  осуще­

ствляющий  только  прием  данных  спутниковых  наблюдений  в ре­
жиме непосредственной передачи (А П П И  или персональные стан­
ции).  Основная задача последнего - прием, регистрация и первич­
ная  обработка  информации  обзорного  типа,  то  есть  космических 
изображений.

Для  осуществления  уверенного  приема  спутниковой  инфор­

мации  необходимо,  чтобы  метеорологический  спутник  Земли  на­
ходился в поле зрения направленной приемной антенны наземного 
комплекса в течение всего времени  прохождения спутником зоны 

радиовидимости данного пункта приема. Целеуказания для слеже­

ния за спутником могут быть определены различными способами: 
аналитическим, географическим и табличным.

Аналитический  метод  вычисления  предполагает  знание  про­

странственных  координат  спутника  на  каждый  момент  времени. 

Если  обозначить через 

Bt  широту,  а через  L t  - долготу подспут­

никовой точки для 

i -го момента времени,  а через  BN  и  LN  - со­

ответствующие  географические  координаты  пункта  наблюдения,

199

то геоцентрический угол 

qt ,  определяющий на земной сфере рас­

стояние  между  пунктом  приема  информации  и  подспутниковой 
точкой, можно вычислить по формуле:

qt  =  arccos [sin 2?. s in B N + c o s 5 ; cosi?^ x c o s (X ;. - X ^ ) ] . 

(9.1)

Моментом  входа  спутника  в  зону  радиовидимости  будет  не­

который  / -й  момент  времени,  для  которого  справедливо  соотно­
шение:

(9-2)

причем 

q max  - максимальное значение геоцентрического угла, оп­

ределяющее границу зоны радиовидимости пункта приема инфор­
мации.

Моментом  выхода  спутника  из  зоны  радиовидимости  будет 

j  -й момент времени, для которого справедливо соотношение:

Ч Н   ^   Я

 m a x   ^  

Я  Г

( 9 ' 3 )

Определив  момент  времени  входа  и  выхода  спутника  в  зону 

радиовидимости  наземного  пункта  на данном  витке  (то  есть  фак­

тически - сеанс связи), можно вычислить азимут 

Ак  поворота ан­

тенны  и  угловую  высоту 

hK  спутника  над  местным  горизонтом 

для дискретных моментов времени: •

i < k < j .

Дискретность  вычислений  целеуказаний  по  времени  обеспе­

чена  достаточно  большой  шириной  диаграммы  направленности 

приемных  антенн  (30-50°).  Поэтому значения  а з и м у т а ^   и угло­

вой  высоты 

hK  могут  быть  представлены  соответствующими  со­

отношениями:

qK  = arccos [sin В к sin BN + cos BK cos BN cos ( LK - L N)] , 

(9.4)

sin 

BK -  cos qK sin BN

AK

  =  arccos

sin 

qK

 cos 

В

N

(9.5)

2 0 0