Спутниковая измерительная система

Упрощение измерительной системы достигается использованием следующей схемы: излучаемый сигнал принимается другим объектом, усиливается и снова переизлучается в обратную сторону, где принимается приемным устройством. Здесь же фиксируется время двукратного прохождения сигналом расстояния между объектами и вычисляется дальность между ними. В этом случае система измерения времени устанавливается только на передающем объекте и отпадает необходимость высокоточной синхронизации временных Устройств. Существенно понижается требование к скорости ’’ухода” показаний датчика времени из-за кратковременности измерений и снижается масса аппаратуры на одном из объектов.
Принципиально возможно еще большее упрощение состава оборудования одного из объектов за счет отказа от приемопередающей аппаратуры и использования пассивного отражения приходящего сигнала. Но в этом случае существенно возрастают размеры отражающих поверхностей, а следовательно, и их масса, а также возрастает требуемая мощность передающих устройств.
На точность измерения временной задержки оказывает существенное влияние форма импульса и его протяженность. Она должна быть по возможности короткой (и с крутым передним фронтом порядка 10 “9 с по времени при требованиях к точности измерения дальности порядка нескольких метров).
Импульс должен быть опознан приемным устройством и потому должен содержать несколько периодов. Чем меньше длина волны используемого излучения, тем более коротким и крутым можно сформировать импульс и тем точнее измерить время его посылки и приема. Особенно большая точность (порядка нескольких метров) обеспечивается при использовании лазеров, в которых обеспечивается высокая компактность импульсов и точность их фиксации. На спутнике доставленным с помощью услуг ВЭД может быть установлен только отражатель, на наземных пунктах — передающее и приемное устройства.
Измерение разности фаз приходящего от спутника на наземные пункты радиосигнала позволяет определить разность расстояний от этих пунктов до спутника или направление его линии визирования относительно базы, соединяющей пункты. Для этого на спутнике устанавливается источник стабильного радиоизлучения, а на наземных пунктах - приемные устройства, позволяющие определить фазу сигнала по времени. Измерив разность фаз, можно определить разность дальностей или ее проекцию на линию базы. В тех случаях, когда на линии базы укладывается несколько длин волн, производится их вычитание на основе априорной информации о примерном расположении определяемых пунктов.
Точность работы такой фазометрической системы определяется точностью синхронизации временных устройств на пунктах и точностью определения фазы сигнала. Требование по синхронизации здесь совпадает с аналогичным требованием по импульсному измерению дальности (примерно 10"9 с). Для точного измерения разности времени по разности фазы сигнала требуется меньшая длина волны. Вместо с тем это ведет к большим погрешностям в ликвидации неопределенности при вычитании целых периодов. С этой точки зрения, чем точнее известно априорное положение пунктов, тем длина волны может быть взята меньшей.
Использование эффекта Доплера позволяет весьма простой по конструкции аппаратурой измерять радиальную скорость распространения сигнала между наземным пунктом и спутником. При этом источник когерентного излучения устанавливается на спутнике, а на наземных пунктах устанавливается приемное устройство с фиксацией изменений частоты приходящего сигнала относительно опорной.