МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ИСТОЧНИКА РАДИОСИГНАЛА В СИСТЕМАХ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ

Блюмберг Роман Сергеевич; Сухотин Виталий Владимирович; Сизых Олег Иванович

CC BY

94

24

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Журнал

Космические аппараты и технологии

2023

ВАК

Область наук

Техника и технологии

Ключевые слова

ВИРТУАЛЬНАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА / ГЕОСТАЦИОНАРНАЯ ОРБИТА / СТАЦИОНАРНЫЙ ИСТОЧНИК РАДИОСИГНАЛА / СИСТЕМА ЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ / VIRTUAL ANTENNA ARRAY / GEOSTATIONARY ORBIT / STATIONARY RADIO SIGNAL SOURCE / SYSTEM OF LINEAR EQUATIONS

Аннотация научной статьи по технике и технологии, автор научной работы — Блюмберг Роман Сергеевич, Сухотин Виталий Владимирович, Сизых Олег Иванович

Телекоммуникации глубоко проникли во все сферы деятельности человека. В связи с применением цифровых технологий стало возможным в одном потоке (не раздельно) передавать и принимать информацию различного рода. Для обеспечения передачи данных из любой точки земного шара в другую точку с использованием искусственных спутников Земли достаточно трех геостационарных спутников. Системы передачи данных с использованием искусственных спутников Земли должны содержать как минимум две земные станции и ретранслятор коммуникационного искусственного спутника Земли. В аппаратуре земной станции нет средств борьбы с любыми типами искусственных помех. Постановщик помехи (нелегитимный пользователь) может излучать сигнал из любой точки пространства в пределах телекоммуникационной спутниковой системы. В работе приведен анализ существующих методов определения координат источника радиосигнала, описан метод определения координат источника радиосигнала (нелегитимного пользователя) в системах спутниковых телекоммуникаций с использованием геостационарного космического аппарата. В основе разработки рассматривалась трехпозиционная виртуальная антенная решетка, позиции которой определяли основание неправильного тетраэдра, а сам источник радиосигнала являлся его вершиной. В ходе решения были составлены канонические уравнения прямых в пространстве, в точке пересечения которых находится источник радиосигнала. Координатами источника радиосигнала явились корни системы уравнений при нахождении единичных векторов, лежащих на этих прямых.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

METHOD OF DETERMINING THE COORDINATES OF THE RADIO SIGNAL SOURCE IN SATELLITE COMMUNICATION SYSTEMS

Telecommunications have penetrated deeply into all spheres of human activity. Due to the use of digital technologies, it has become possible to transmit and receive information of various kinds in one stream (not separately). Three geostationary satellites are sufficient to provide data transmission from anywhere in the world to another point using artificial Earth satellites. Data transmission systems using the satellite should contain at least two Earth Stations and a repeater of the communication satellite. There are no means of combating any types of artificial interference in the Earth Stations equipment. The jammer, an illegitimate user, can emit a signal from any point in space within a telecommunications satellite system. The paper provides an analysis of existing methods for determining the coordinates of a radio signal source, describes a method for determining the coordinates of an radio signal source (illegitimate user) in satellite telecommunications systems using a geostationary spacecraft. The development was based on a three-position virtual antenna array, the positions of which determined the base of an irregular tetrahedron, and the radio signal source itself was its vertex. In the course of the solution, canonical equations of straight lines in space were compiled, at the intersection point of which the source of the radio signal is located. The coordinates of the radio signal source were the roots of the system, when finding the unit vectors lying on these lines.

Текст научной работы на тему «МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ИСТОЧНИКА РАДИОСИГНАЛА В СИСТЕМАХ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ»

�� 621.396.946:51-74

��

�. �. ��, �. �. ��, �. �. ��

�� ,

�. ��, ��

�� . � �� (�� ) �� . �� . �� . � �� . �� (�� ) �� . � �� , �� (�� ) � �� . � �� , �� , � �� . � �� , � �� . �� , �� .

�� : �� , �� , �� , �� .

��

�� . �� (��) �� [1, �. 478].

�� (��) � �� . � �� [2, �. 156]. �� [3, �. 3] (�� ) �� , �� .

�� , �� (��). �� , �� [1?3; 4, �. 10?14].

�� (��) � �� .

�� : �� .

1. ��

�� , �� , �� , �� :

* ��-�� (��);

* �� (��);

* �� (��), � ��:

* �� (�);

* ��;

* ��-�� (��).

�� . 1 � �� [5, �. 50].

��. 1. ��

�� , � �� , �� (��, ��), � � �� (��), �� . � �� .

�� .

�� , �� . �. �. � �� , �� . �� , � �� , �� . �� [6, �. 24].

�� -�� . �� (�� VSAT-��) �� -�� [7, �. 4]. � [7] �� , �� , � �� . �� , � �� , �� (��) �� [7, �. 8].

�� VSAT-�� . 2. � �� : �� (��), ��, ��, �� (��), �� (��). �� , �� . �� , �� . �� (��) �� (��) �� VSAT-�� [7, �. 8].

��. 2. �� VSAT-��

�� VSAT-��, �� , �� , �� , � ��, �� , � �� .

�� 3 ��. �� , ��-�� , �� . �� , �� , �� , �� (��) �� . �� , �� , ��-�� , �� . � [8] �� , �� , �� , �� , �� [8, �. 5], �� .

�� . 3 �� [8, �. 13]. �� , �� : ��(t1), ��(t2), ��(t3).

��. 3. ��

�� , �� , �� 36 ��. ��. ��-�� (��) �� , � ��, �� . � ��, �� , �� , �� .

�� [4]. �� (��), �� . �� , �� , �� , �� [4], �� , � �� . � �� -��, �� . �� [4].

2. ��

�� . 4 �� A, B � C �� , �� O. �� O � �� A?B �� ?, B?C ? �� ? � C?A ? �� ?. �� , �� . �� ?? �� , �� , �� ? �� d �� [2, �. 157]. �� A, B � C ��, ��, � �� . � �� O �� OABC.

��. 4. ��

�� f0.

�� ?0 ��:

(1)

�� c � �� .

�� . 5 �� A�B. �� c � �� A � B [5; 6; 7, �. 6]. � �� B � B� �� , �. �. �� .

��. 5. �� A�B

�� . 5 ��, �� ?, �� cos(?) ��:

(2)

�� (2) �� ? ��:

(3)

�� ?? � �� , d � �� .

�� x0, y0 � z0 � �� O �� , �� :

* ��: OAB(?), OBC(?) � OCA(?);

* �� A, B � C.

�� O �� OAB. �� AO � BO �� O, �� , �� .

�� AO � BO �� [9, �. 11]:

(4)

�� x1, y1 � z1 � �� A; ax, ay � az � ��

(5)

�� x2, y2 � z2 � �� B; bx, by � bz � ��

�� AO � BO. �� (6) �� O.

(6)

� (7) �� (6):

(7)

�� x0 �� , �� :

(8)

�� (8) � �� y0 ��:

(9)

�� (7) x0 � �� (9), ��:

(10)

�� y0 �� (7), �� :

(11)

�� (11) �� z0 ��:

(12)

� ��, �� O ��:

(13)

� (13) � �� ax, ay, az, bx, by � bz, �� . �� . � ��. 1 �� .

�� 1 � ��

��

�� . 4. �� . 6 �� . 1. �� OAB. �. �. �� ? �� , �� , �� .

�� [10, �. 17]:

(14)

��. 6. ��

�� , �� , �� [10, �. 7]. �� :

(15) �� ax, ay, az. �� , �� (20), ��:

(16) � �� , �� [10, �. 16], �. �.:

(17) �� (16) � (17), �� z-�� :

(18) �� [10, �. 17]:

(19) �. �. �� 1 � �� , ��:

(20) �� (18) � (20), � �� ay, �� 2 �� ay(?)(ax) � �� . �� ay �� Y. �� . 6 �� , �� ay �� ?�.

�� , �� by. �� OBC.

�� :

(21) �� :

(22) �� (21), ��:

(23) � �� , �� , �. �.:

(24) �� (23) � (24), �� z-�� :

(25) �� :

(26) �. �. �� 1 � �� , ��:

(27) �� (25) � (27), � �� by, �� 2 �� by(?)(bx) � �� . �� by �� Y. �� . 6 �� , �� by �� ?�.

�� OAB �� , �. �. �� . �� , �� [10, �. 24].

�� :

(28) �� (28) ax, �� ax(bx). �� ax(bx) � (20), ��:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(29) �� (29) �� bx. �� bx, �� by(bx), �, �� by(bx), ��

�� ax �� bx, �� ax. �� ax, �� ay(ax), �, �� ay(ax), ��

� �� , �� O(x0, y0, z0) �� (13) ��.

�� , �� ? � ?. �� , � �� .

��

�� , �� . � �� , �� (�� ) � ��.

�� , �. �. � �� , �� , �� [4]. �� , � [4] �� , �� . � �� .

��

1. �� . �., �� . �. �� // �� X ��. ��.-��. ��. �� . ��. 2014. �. 477?479.

2. �� . �., �� . �. �� // �� XXIII ��. ��.-��. ��. � ��. ��, �� 127-� �� . ��. 2022. �. 156?161.

3. �� . �. �� : ��. ��. � ��. ��. ��: 05.12.04. ��, 2003. 24 �.

4. Kamyshnikova A. S., Sukhotin V. V. Determination of the Radio Transmitter Coordinates In Satellite Communication Systems // International Siberian Conference on Control and Communications. Moscow. 2016. pp. 1�4.

5. �� . �., �� . �., �� . �. �� -�� // �� XXII ��. ��.-��. ��. � ��. ��, �� 125-� �� . ��. 2020. �. 50?53.

6. �� . �. �� : ��. ��. �� : �� , 2006. 56 �.

7. �� . �., �� . �. �� VSAT-�� . ��. � 2450284 �� , 2012. ��. � 13.

8. �� . �., �� . �. �� . ��. � 2734108 �� , 2020. ��. � 29.

9. �� . �., �� . �. �� : ��.-��. ��. �� : �� , 2016. 272 �.

10. �� . �. �� : ��. ��. �� : �� , 2008. 31 �.

Method of determining the coordinates of the radio signal source in satellite communication systems

R. S. Blumberg, V. V. Sukhotin, O. I. Sizykh

Siberian Federal University,

Krasnoyarsk, Russian Federation

Telecommunications have penetrated deeply into all spheres of human activity. Due to the use of digital technologies, it has become possible to transmit and receive information of various kinds in one stream (not separately). Three geostationary satellites are sufficient to provide data transmission from anywhere in the world to another point using artificial Earth satellites. Data transmission systems using the satellite should contain at least two Earth Stations and a repeater of the communication satellite. There are no means of combating any types of artificial interference in the Earth Stations equipment. The jammer, an illegitimate user, can emit a signal from any point in space within a telecommunications satellite system. The paper provides an analysis of existing methods for determining the coordinates of a radio signal source, describes a method for determining the coordinates of an radio signal source (illegitimate user) in satellite telecommunications systems using a geostationary spacecraft. The development was based on a three-position virtual antenna array, the positions of which determined the base of an irregular tetrahedron, and the radio signal source itself was its vertex. In the course of the solution, canonical equations of straight lines in space were compiled, at the intersection point of which the source of the radio signal is located. The coordinates of the radio signal source were the roots of the system, when finding the unit vectors lying on these lines.

Keywords: virtual antenna array, geostationary orbit, stationary radio signal source, system of linear equations.

References

1. Oleynikova M. Yu., Farafontova E. L. Problema pravovogo statusa geostacionarnoj orbity [The problem of the legal status of the geostationary orbit] // Abstracts of the X All-Russian scientific and practical conference of creative youth �Actual problems of aviation and cosmonautics�. Krasnoyarsk, 2014, pp. 477?479. (In Russian)

2. Blumberg R. S., Sukhotin V. V. Issledovanie vliyaniya pogreshnostej na opredelenie uglovoj koordinaty pri fazovom metode radiopelengacii [Investigation of the influence of errors on the determination of the angular coordinate with the phase method of radio direction finding] // Materials of the XXIII All-Russian scientific and technical conference with international participation dedicated to the 127th anniversary of Radio Day �Modern problems of radio electronics�. Krasnoyarsk, 2022, pp. 156?161. (In Russian)

3. Sukhotin V. V. Determination of coordinates of signal sources in satellite communication systems : Cand. Diss. Krasnoyarsk, 2003, 24 p.

4. Kamyshnikova A. S., Sukhotin V. V. Determination of the Radio Transmitter Coordinates In Satellite Communication Systems // International Siberian Conference on Control and Communications. Moscow, 2016, pp. 1�4.

5. Kiryanov V. V., Kopylova A. D., Sukhotin V. V. Razrabotka i issledovanie komp'yuternoj modeli analogo-cifrovogo preobrazovatelya dlya telekommunikacionnoj sistemy [Development and research of a computer model of an analog-to-digital converter for a telecommunications system] // Materials of the XXII All-Russian scientific and technical conference with international participation dedicated to the 125th anniversary of Radio Day �Modern problems of radio electronics�. Krasnoyarsk, 2020, pp. 50?53. (In Russian)

6. Timofeev V. A. Amplitudnye i fazovye metody opredeleniya uglovogo polozheniya istochnika elektromagnitnyh voln [Amplitude and phase methods for determining the angular position of an electromagnetic wave source]. Yaroslavl, Yaroslavl State University, 2006, 56 p. (In Russian)

7. Voronin A. V., Ivanov V. N. Sposob opredeleniya mestopolozheniya VSAT-stancii v sputnikovoj seti [Method for determining the location of a VSAT]. Patent RU 2450284, 2012, bulletin no. 13.

8. Syroelov E. M., Popov P. B. Sposob opredeleniya koordinat istochnikov radioizlucheniya [Method for determining the coordinates of radio emission sources]. Patent RU 2734108, 2020, bulletin no. 29.

9. Demin, S. E., Demina E. L. Analiticheskaya geometriya [Analytical geometry]. Nizhny Tagil, Ural Federal University, 2016, 272 p. (In Russian)

10. Konev V. V. Vektornaya algebra [Vector algebra]. Tomsk, Tomsk Polytechnic University, 2008, 31 p. (In Russian)

��

�� . �� : �� .

�� , ��, �� . �� . �� . �. � 1985 ��. �� : �� .

�� ? �� , ��, �� . �� 1999 ��. �� : �� , �� .

ORCID: 0000-0002-8166-5893

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ИСТОЧНИКА РАДИОСИГНАЛА В СИСТЕМАХ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ Текст научной статьи по специальности «Техника и технологии»

Аннотация научной статьи по технике и технологии, автор научной работы — Блюмберг Роман Сергеевич, Сухотин Виталий Владимирович, Сизых Олег Иванович

Похожие темы научных работ по технике и технологии , автор научной работы — Блюмберг Роман Сергеевич, Сухотин Виталий Владимирович, Сизых Олег Иванович

METHOD OF DETERMINING THE COORDINATES OF THE RADIO SIGNAL SOURCE IN SATELLITE COMMUNICATION SYSTEMS

Текст научной работы на тему «МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ИСТОЧНИКА РАДИОСИГНАЛА В СИСТЕМАХ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ»