CC BY
23
METHOD OF CONSTRUCTION CONSTELLATIONS SATELLITE
COMMUNICATION SYSTEM
DOI 10.24411/2072-8735-2018-10324
Alexey V. Korobchak,
Military Academy of Strategic Rocket Troops after Peter the Great, Balashikha, Russia, reznik_77@list.ru
Alexander S. Nekrasov,
Military Academy of Strategic Rocket Troops after Peter the Great, Balashikha, Russia, sanya.nekrasov.1992@mail.ru
Pavel G. Berdikov,
Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia, palber96@gmail.com
Keywords: communication satellite net, spacecraft, geostationary orbit, geosynchronous orbit, non-GEO orbits, satellite.
In article some world satellite communication systems on the basis of not geostationary spacecrafts are considered. New international superinformative LEO-HTS systems are specified. Shortcomings of use of spacecraft in a geostationary orbit against the background of which advantage of use of not geostationary orbits to spacecraft of communication is visible are revealed. The effective solution of the specified shortcomings is specified. Characteristics of a sun-synchronous orbit are considered. The provision of an orbit of the satellite of Cosmos-2492 GLONASS system for one and a half years of service where it is visible an orbit plane turn is shown as an example. The provision of an orbit of the DZZ Yaogan-27 satellite for two months of service where it is visible as far as the plane of an orbit was developed during this time is also submitted. The most energetically capacious orbital maneuvers are specified. Characteristics of an orbit "Lightning" and its modified orbit "Centaur" are given. Movement spacecraft routes in these orbits are shown. Separately characteristics of a geosynchronous high-elliptic orbit of Tundra are considered. Routes spacecraft in this orbit are also shown. Comparison of two orbits is given: Tundra and "Lightning". Positive properties of an orbit Tundra which indicate advantage of use of this orbit are considered. One of the specified advantages is that on the working site for this orbit in smaller limits the delay distribution of radio signal changes. The analysis of characteristics, the considered orbits in this article and also, considering obligatory assumptions and features of use of orbital groups, are necessary at their expansion and maintaining in operating state both for civil, and for military.
Information about authors:
Alexey V. Korobchak, postgraduate in a military college, research fellow of he Military Academy of Strategic Rocket Troops after Peter the Great, Balashikha, Russia
Alexander S. Nekrasov, educator, research fellow of he Military Academy of Strategic Rocket Troops after Peter the Great, Balashikha, Russia Pavel G. Berdikov, student of the Bauman Moscow State Technical University of faculty "Informatics and control systems", Department" information Protection", Moscow, Russia
Для цитирования:
Коробчак А.В., Некрасов А.С., Бердиков П.Г. Методика построения орбитальных группировок систем спутниковой связи // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Том 13. №11. С. 38-42.
For citation:
Korobchak A.V., Nekrasov A.S., Berdikov P.G. (2019). Method of construction constellations satellite communication system. T-Comm, vol. 13, no.11, pр. 38-42. (in Russian)
■
COMMUNICATIONS
The unique features of communication systems with a quasi-GEO orbit provide work of the terrestrial stations on (he territory of the Russian Federation with the elevation angle no less than 38 degrees. In certain cases there is also a chance to use the radio-frequency range together with GEO-satellites [4]. The possibility of establishing a mobile satellite communication system with satellites on GEO orbits and highly elliptical orbits [7] with subscriber loops in the S-frequency range is currently being considered by the "Reshetnyov ISS" Public Joint-Stock Company. Therefore, the use of large-size aperture board antenna system is necessary for establishing appropriate power supply of the subscriber radio lines of mobile satellite terminals.
In the class of GEO satellites large-size aperture board antennas arc currently used in TURAYA system. However, in case of highly elliptical orbits specific features of satellite guidance systems, which provide the necessary orientation of the satellite in the effective range, should be taken into consideration.
"Tundra^-class orbit. As well as "Molniya" orbit, another well-known geo-synchronous orbit is highly elliptical orbit "Tundra". This orbit has an inclination of 63,4 degrees and a 24hour period (fig. 8a), The altitude of the satellite trajectory on this orbit is more than the altitude of the satellite trajectory on "Molniya" orbit. In particular, this orbit has both higher apogee and perigee.
Figure 8. a) "Girlus" ground tracks: b) QZS-I ground tracks
The ground track of the other orbit (fig. 8b) strongly resembles the ground track of a satellite on the orbit "Tundra". QZS-1 (MICHIBIK.I) GPS satellite of the Japanese space agency JAXA Quasi-Zenith Satellites System operates on this orbit. Nevertheless, this one is a subcircular orbit (eccentricity 0,075) with the inclination 40,7 degrees, the apogee being located on the territory of the Japanese archipclago (fig, 8b).
Unlike "Molniya" orbit, the perigee of "Tundra" orbit can vary from 18000 to 21000 km depending on the configuration of the orbit group, which means that satellites on such an orbit are ¡ess vulnerable to radiation. Earth gravity anomalies also have less impact. This allows to use orbit inclination, slightly different from the critical one, with no notable decline of orbit group stability.
However, efficiency of use in the systems in the systems discharging Earth magnet field is considerably lower than in case of "Molniya" orbit. On the other hand, the eccentricity of "Tundra" orbit is far lower than that of "Molniya" orbit. Therefore, gyrodyne load in the satellite orientation system reduces.
Lower rate of the satellite altitude in the apogee for the "Tundra" orbit also leads to lower Doppler frequency shift [9], and the range of radio signal propagation delay also reduces.
Conclusion
Satellite orbit group is the element, determining the type and the cost of space systems. Principles and ideas, accepted in the process of design, should take into consideration a variety of different and often controversial factors.
Based on the given ways of orbit group constructions, these data can be used for designing an orbit group CCC for military purposes, taking into consideration ail the necessary peculiarities of using orbit groups by the Armed Forces and providing nation's military capability.
Reference
1. Anpilogov V.R, (2015). Efficiency of low-orbit satellite communication systems on the basis of small spacecrafts. Technologies and means of communication. No. 4, pp. 62-66.
2. Communication systems on the basis of not geostationary satellites of KA range. (2009). Technologies and means of communication. No. 6-2. Special release "Satellite communication and broadcasting -2010". Under the general editorial office Anpilogov V.R., pp. 42-43.
3. Chernov A.A., Chernavsky G.M. (2004). Orbits of satellites of remote sensing of Earth. Lectures and exercises. Moscow: Prod, Radio and communication.
4. Cantor L. Ya„ Heifetz of V.N. (2001 ). Kvazigeostatsionamaya orbit. Telecommunication. No. 4.
5. Wind B. B., Gritscnko A.A. Sistema of satellites in elliptic orbits emulating features of the system of satellites oil a geostationary earth orbit. Patent of the Russian Federation No. 2223205. Request of 28.03.2002.
6. Wind B, B„ Lipatov A.A., Gritsenko A.A., etc. (2001). Virtual and pseudo-stationary orbits in regional satellite communication systems and broadcastings. Technologies and means of communication. No. 5.
7. Tcstoycdov N.A., Vygonsky Yu.G., Kuzovnikov A.V. (2015). The domestic system of personal mobile satellite communication with spacecrafts on a geostationary and high-elliptic earth orbit. High technologies. Vol. 16. No. 3.
8. RD 45.041-99. Norms on electric parameters of digital channels and paths of satellite transmission systems. It is approved by the Order of Gostelekom of Russia of September 28, 1999 No. 48.
9. Tsimbal M., Panko S. (2015). Features of the UEO Satellite Communication Systems, International Siberian Conference on Control and Communications.
10. Shalaginov A. (2013), Projects of multifunction satellite systems for the Arctic regions of Russia Technologies and means of communication. No. 6(2), Special release "Satellite communication and broadcasting—2014", pp. 16-17.
11. Lokshin B. (2013), About one possibility of the organization of mobile communication with VEO in Ru-diapazone. Technologies and means of communication. No. 6(2). Special release "Satellite communication and broadcasting - 2014", pp. 18-20.
12. Anpilogov V. (20!3). About problems of satellite communication and broadcasting in the Arctic. Technologies and means of communication. No. 6(2). Special release "Satellite communication and broadcasting - 2014", pp. 24-3 i.
МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ОРБИТАЛЬНЫХ ГРУППИРОВОК СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Коробчак Алексей Валерьевич, Военная академия РВСН им. Петра Великого, г. Балашиха, Россия, reznik_77@list.ru Некрасов Александр Сергеевич, Военная академия РВСН им. Петра Великого, г. Балашиха, Россия, sanya.nekrasov.1992@mail.ru Бердиков Павел Геннадьевич, МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия, palber96@gmail.com
Аннотация
Рассмотрены некоторые мировые спутниковые системы связи на основе негеостационарных космических аппаратов (КА). Указаны новые международные сверхинформативные системы типа LEO-HTS. Выявлены недостатки использования КА на геостационарной орбите, на фоне которых видно преимущество использования негеостационарных орбит для КА связи. Указано эффективное решение указанных недостатков. Рассмотрены характеристики солнечно-синхронной орбиты. Показано в качестве примера положение орбиты спутника системы ГЛОНАСС Cosmos-2492 на протяжении полутора лет службы, где видно разворот плоскости орбиты. Также представлено положение орбиты спутника ДЗЗ Yaogan-27 на протяжении двух месяцев службы, где видно насколько плоскость орбиты развернулась за это время. Указаны наиболее энергетически емкие орбитальные маневры. Описаны, чем определяются конструктивные особенности орбитальных группировок систем связи. Приведены характеристики орбиты "Молния" и ее модифицированной орбиты "Кентавр". Показаны трассы движения КА на данных орбитах. Отдельно рассмотрены характеристики геосинхронной высокоэллиптической орбиты Tundra. Также показаны трассы КА на данной орбите. Приведено сравнение двух орбит: Tundra и "Молния". Рассмотрены положительные свойства орбиты Tundra, которые указывают на преимущество использования данной орбиты. Одно из указанных преимуществ - это то, что на рабочем участке для данной орбиты в меньших пределах изменяется задержка распространения радиосигнала. Анализ характеристик, рассмотренных орбит в этой статье, а также, учитывая обязательные допущения и особенности использования орбитальных группировок, необходимы при их развертывании и поддержании в работоспособном состоянии как для гражданского, так и для военного назначения.
Ключевые слова: система спутниковой связи, космический аппарат, геостационарная орбита, геосинхронная орбита, негеостационарная орбита, спутник.
Литература
1. Анпилогов В.Р. Эффективность низкоорбитальных систем спутниковой связи на основе малых космических аппаратов // Технологии и средства связи. 2015. № 4. С.62-66.
2. Системы связи на основе негеостационарных спутников Ка-диапазона // Технологии и средства связи. 2009. №6-2. Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание - 2010". Под общей редакцией Анпилогова В.Р. С. 42-43.
3. Чернов А.А., Чернавский Г.М. Орбиты спутников дистанционного зондирования Земли. Лекции и упражнения. М.: Радио и связь, 2004.
4. Кантор Л.Я., Хейфец В.Н. Квазигеостационарная орбита // Электросвязь. №4. 2001.
5. Витер В.В., Гриценко А.А. Система спутников на эллиптических орбитах, эмулирующая характеристики системы спутников на геостационарной орбите. Патент РФ №2223205. Заявка от 28.03.2002.
6. Витер В.В., Липатов А.А., Гриценко А.А. и др. Виртуальные и псевдостационарные орбиты в региональных системах спутниковой связи и вещания // Технологии и средства связи. №5. 2001.
7. Тестоедов Н.А., Выгонский Ю.Г., Кузовников А.В. Отечественная система персональной подвижной спутниковой связи с космическими аппаратами на геостационарной и высокоэллиптической орбите // Наукоёмкие технологии. Т. 16. №3. М., 2015.
8. РД 45.041-99. Нормы на электрические параметры цифровых каналов и трактов спутниковых систем передачи. Утверждён Приказом Гостелекома России от 28 сентября 1999 г. №48.
9. TsimbalM., Panko S. Features of the HEO Satellite Communication Systems, International Siberian Conference on Control and Communications, 2015.
10. А. Шалагинов. Проекты многофункциональных спутниковых систем для Арктических регионов России // Технологии и средства связи. № 6(2). 2013. Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание - 2014". С. 16-17.
11. Локшин Б. Об одной возможности организации подвижной связи с ВЭО в ^-диапазоне // Технологии и средства связи. №6(2). 2013. Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание - 2014". С. 18-20.
12. Анпилогов В. О проблемах спутниковой связи и вещания в Арктике // Технологии и средства связи. № 6(2). 2013. Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание - 2014". С. 24-31.
Информация об авторах:
Коробчак Алексей Валерьевич, адъюнкт, научный сотрудник, Военная академия РВСН им. Петра Великого, г. Балашиха, Россия Некрасов Александр Сергеевич, преподаватель, научный сотрудник, Военная академия РВСН им. Петра Великого, г. Балашиха, Россия Бердиков Павел Геннадьевич, студент МГТУ им. Н.Э. Баумана факультета "Информатика и системы управления", кафедры "Защита информации", Москва, Россия
