§ 6. Допплеровские наблюдения

Из радиоэлектронных методов наблюдений искусственных

сiiутников наибольшее распространение получил метод, осно­ ванный на использовании эффекта Допплера. Применяющаяся

г;ри этом аппаратура является сравнительно простой и обес­

печивает более nысокую точность по сравнению с радиоин­ тсрференционным методом и непосредственным измерением

расстояний.

При допплеровских наблюдениях различают запросный и Gсззапросный способы, а также системы, работающие· по от­ раженному от поверхности объекта сигналу.

Взапросном способе сравнивают частоты излучаемого и

переизлучаемого с помощью помещенного на спутнике приемо-

лонного генератора. В случае равномерного и прямолинейного перемещения передатчика относительно пункта наблюдений

соотношение м~жду f1 (частота бортового передатчика) и f2 (при­

нп:viаемая на пункте частота) будет выражаться формулой

(IV.25)

dr

где Vr= --~радиальная скорость персмещения передатчика,

dt

с - скорость света в вакууме.

В случае ускоренного движения объекта с передатчиком на

·борту, а также учитывая разность гравитационных потенциа­

лов, едедует вместо (IV.25) использовать

(IV.26)

ое Rffi --радиус Земли. Так как ИСЗ движутся сравни­

тельно близко от Земли и наблюдения происходят на корот­

I\0~1 интервале времени, не возникает необходимости исполь­

зовать (IV.26).

123

членами разложения в ряд, получаем так называемый доппле­

ровский сдвиг частоты

блюдениях спутников, но успешно применяется при наблюде­

ниях дадеких KJIA.

мере «траверзного» л.tетода. «Траверзный» метод был разра-

124

сти к системе координат х,у, то нетрудно сообразить, что надо

положить

125-

Таким образом, в рассматриваемом мето;1,е по измеренному

лопп.r1ероnскому с;I.вигу частоты можно получить значение

относите.r1ьной скорости спутню<а V0 и расстояние до него r 0

n момент пrс~~ждения траверза.

Графическое решение задачи выполняется с.1е:I.ующим обра.

зом. Пусть имеем систему координат, n которой по осп абсцисс

uтк.1а.1.ыnаем время, а по оси ординатчастоту прпнпмаемых

в пункте наб.1юдсний сигналов f2, причем f2 =f• +N (рис. 40).

Дву:vtя п~следними В.'!ияниями часто прснебрегают. Д.1я ос.1аб­

..'!снпя В.'Jияния ионосферной рефракции передачу сигналов со

126

спутника ведут на двух когерентных частотах. Частоты, r1ринимаемые на пункте, можно записать в виде

riЛеровский сдвиг частоты, :'lпоправки- за аппаратурные и rшешние вю1яния, fl/F- поправки за ионосферную рефракцию.

После выравнивания частот в приемной аппаратуре на ре-

Для ослабления влияния тропосферной рефракции вк.:~юча­

конце счетного интерва.тrа т.

В результаты доп11:rсровских из:\'!ерений вiзодится также rюправка за счет так назьшаемой ошибки «частотной под­ папки». которая обус.rювлена характером работы бортовой н IIаземной аппаратуры (нсстаби.'!Ьность работы генераторов,

различные «шумы» и т. д.).

Отметим. что частотной подставкой называется разность r:астот опорных сигналов f0 , которые вырабатываются на пунк~

те наб.1юдений высокостабильным генератором, 11 сигналов, по­

сы.lае:\IЫХ на Землю бортовым персдатчиком fr-

127

станциях наблю;tсний начинаются пос.'lе понн.тения спутника

над горюонтом и ве:tутсн через каж:tые 2-4 сек, таким обра.

зом за 0.1.110 прохож.'J,ение пu.тучают нсско.1ько сотен из:-.н~ре.

ний. ЭксперИ!\1снтальная оценка метода пuказа.та, что коор;щ­

ний связано с совершенствованием аппаратуры и методики на­

б.тюденнй. В.1ияние ионосферной рефракции можно исключить

практически по.'lностью, если организовать передачу со спут­

ника на трех когерентных частотах. Для ос.·Iабпения ~лияния тропосферной рефракции следует наблюдать спутники на вы­ сотах бо.тее 10", а также переходить к работе на более вьiсо­

ких частотах (например, допплеровский передатчик ИСЗ

G EOS работа.т на частотах 162, 324. 972 МГц).

В настоящее время при измерении рал.иа.rrьной скорости .10-

стигают точности 1-·-3 С':-1/сек, в перспектине возмож.ю ее

ПОВЫШСН!IС на ПОрЯДОК.

Допп.теровский ':.tетол. находит широкое применевне при rrзученни Луны и .1\t\apca с помощью космических аппаратов.

Ценная информация получена по наблю.т.ениям ИСЗ этим ме­

тодом л:.1я изучения движения земных по.r1юсов.

Если считать, что измеренной ве.1ичиной в л.опплеровском

:vrстоде яв.1яется разность расстояний ~~ то получаемая при

этом поперхrюсть положения

М - [(Х- xi)2 + (У- YI)2 -j (Z- zi)2]';,-

будет яп.тяться гиперболоидом вращения.

§ 7. ИнтерференционныИ метод наблюдений спутников

Интерферсrrционные системы согtержат бортовой передатчик 11 неско.тько наземных фазовых пеленгаторов. Пусть в точках

А 1 11 А2 земной поверхности. нахо.т.нщихся на расстоянии d,

установ.теньr антенны, на которые пршrимаютсн сигналы от

передатчика спутника (рис. 42). Пере.1атчик ИСЗ наводит в

антеннах э.тектродвнжущую силу со СдiШГО:\1 фаз

(IV.37)

1~8

Таким образом, измеряя сдвиг фаз, пс.тtешатор позволяет

определить угловую координату, характеризующую направление

'iil спутник,

фиксирует и д.1я опреде.1ения которых испо.1ьзуют другой ин­

Iсрферо:'v!етр, обычно с меньшей базой, k - показания фазо­

~Iстра. Для определения О можно также использовать предва­

:Iснгатор с двумя парами антенн, уста­

J!ОВ.lенными ПО ВОЗ:'v!ОЖIIОСТИ В пер­

Jit'НДИКУJIЯрНЫХ П.10СКОСТЯХ (СМ. рИС.

!:? ). Основываясь на прнведенных вы­

'IJС рассуждениях 11 в соответствии с

Н']Нежом на рис. 42, :vюжно записать

111 уг:ювых координат спутника, обус.'!овленная ошибкой изме­

рения разности фаз, равна

Учитывая, что разность фаз измеряется однозначно в ин-

1Срва.lе от О до 180°, находим зону однозначного определения

угловых координат