Совместное использование станции активного подсвета и опорных источников сигналов при местоопределении наземных радиопередающих устройств, работающих через геостационарные ретрансляторы

Введение.  В настоящее время часто наблюдаются случаи постановки  помех пользователям спутниковых систем связи, использующих, в частности, космические аппараты-ретрансляторы, расположенные на геостационарной орбите, а также нелегального использования ресурса таких космических аппаратов. Подобные действия могут быть как непреднамеренными, так и  целенаправленными, и, в частности, приводят к несоблюдению  норм электромагнитной совместимости  с  другими пользователями спутниковой системы связи. Для оперативного и качественного реагирования служб радиоконтроля и операторов космических аппаратов на нелегальные действия актуальна  разработка  методов, позволяющих с  необходимой  точностью определять местоположение источника помехового радиоизлучения.

Цель  работы.  Разработка  метода  повышения  точности  определения  координат  наземных  источников радиоизлучения,  работающих  через  геостационарные  спутники-ретрансляторы,  за  счет  совместного использования станции активного подсвета и опорных источников сигналов.

Материалы и методы.  Используются статистическая теория радиотехнических систем, теория  цифровой обработки сигналов и метод имитационного моделирования.

Результаты.  Разработан метод повышения точности местоопределения наземных источников радиоизлучения, работающих через геостационарные ретрансляторы, за счет совместного использования станции  активного подсвета и опорных источников сигналов. Описан метод разрешения неоднозначности относительно истинного корреляционного пика опорного источника сигнала с помощью сигнала станции активного подсвета. Получено выражение для вероятности правильного решения при разрешении неоднозначности. В результате имитационного моделирования получена оценка точности геолокации при  использовании  разработанного  метода  в  сравнении  с  известным  методом,  предполагающим  использование трех реперных станций.

Заключение.  Метод,  описываемый в данной статье, позволяет достичь относительно высокой точности определения местоположения наземных источников радиоизлучения в интересующих регионах Земли, не требуя организационных и финансовых затрат по установке большого количества реперных станций.

1. Ho K. C., Chan Y. T. Geolocation of a known altitude object from TDOA and FDOA measurements // IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems. 1997. Vol. 33, no. 3. P. 770–783. doi: 10.1109/7.599239

2. Musicki D., Koch W. Geolocation using TDOA and FDOA Measurements // 11th Intern. Conf. on Information Fusion, Cologne, Germany, June 30–July 03 2008. Piscataway: IEEE, 2008. P. 1–8.

3. Passive satellite localization using TDOA/FDOA/AOA measurements / Y. Z. Bin, W. Lei, C. P.Qun, L. A. Nan // Proc. of the 2011 IEEE Intern. Conf. on Intelligent Computing and Integrated Systems (ICISS); Guilin, China, 1–8 Jan. 2013. P. 1–5. doi: 10.1109/ANTHOLOGY.2013.6784815

4. Алгоритм определения координат земных станций по сигналам спутников-ретрансляторов / Р. В. Волков, В. Н. Саяпин, В. В. Севидов, Л. М. Севидова // Теория и практика современной науки. 2016. № 10 (16). С. 69–72.

5. Оценка координат источника радиоизлучения на основе решения линеаризованной системы уравнений разностно-дальномерного метода / И. В. Гринь, Р. А. Ершов, О. А. Морозов, В. Р. Фидельман // Изв.высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2014. № 4(32). С. 71–81.

6. Yan H., Cao J. K., Chen L. Study on location accuracy of dual-satellite geolocation system // Proc. of the 10th Intern. Conf. on IEEE ICSP, Beijing, China, 24–28 Oct. 2010. Piscataway: IEEE, 2010. P. 107–110. doi: 10.1109 /ICOSP.2010.5656806

7. Liu C., Yang L., Mihaylova L. S. Dual-Satellite Source Geolocation with Time and Frequency Offsets and Satellite Location Errors // 20th Intern. Conf. on Information Fusion (Fusion), Xi'an, China, 10–13 July 2017. Piscataway: IEEE, 2017. doi: 10.23919/ICIF.2017.8009716

8. New Method about TDOA Measurement for Satellite Interference Location / L. Ying, H. Daochao, H. Yunlei, H. Jianying // 8th Intern. Symp. on Antennas, Propagation and EM Theory, Kunming, China, 2–5 Nov. 2008. P. 1314–1317. doi: 10.1109/ISAPE.2008.4735467

9. Zhang W., Zhang G. Geolocation Algorithm of Interference Sources from FDOA Measurements Using Satellites Based on Taylor Series Expansion // IEEE 83d Vehicular Technology Conference (VTC Spring), Nanjing, China, 15–18 May 2016. Acc. no. 16125476. doi: 10.1109/VTCSpring.2016.7504260

10. Stein S. Differential Delay/Doppler ML Estimation with Unknown Signals // IEEE Trans. on Signal Processing. 1993. Vol. 41, no. 8. P. 2717–2719. doi: 10.1109/78.229901.

11. Stein S. Algorithms for Ambiguity Function Processing // IEEE Trans. Acoust., Speech, Signal Processing. 1981. Vol. 29, no. 3. P. 588–599. doi: 10.1109/TASSP.1981.1163621

12. Hoots F. R., Roehrich R. L. Spacetrack Rep. № 3. Models for propagation of NORAD Element Sets // Aerospace defense center, Peterson air force base. 1980. 91 p. URL:https://celestrak.com/NORAD/documentation/spacetrk.pdf (дата обращения 27.04.2021).

13. Галл Р. Д. Точность местоопределения наземных источников, использующих геостационарные ретрансляторы // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2020. Т. 23, № 6. C. 17–27.

14. Севидов В. В., Чемаров А. О. Определение координат спутников-ретрансляторов в разностно-дальномерной системе геолокации // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2015. № 3. С. 41–47.

15. Определение канонических параметров спутников-ретрансляторов по радиосигналам опорных реперных станций / Р. В. Волков, С. Р. Малышев, В. В. Севидов, А. Н. Симонов // Тр. Военно-космической академии им. А. Ф. Можайского. 2016. № 655. C. 88 –92.