Wie wird die genaue Zeit der Rundreise aus dem Downlink-Ranging-Signal bestimmt?
Das AFAIK-Ranging-Signal, das zur Bestimmung der Entfernung eines Raumfahrzeugs verwendet wird, ist normalerweise eine modulierte und aufwärts gerichtete Referenzwelle, die durch PLL (Phase Locked Loop) geleitet und somit demoduliert und dann erneut zu einem Downlink-Signal moduliert wird, das von PLL an der empfangenden Bodenstation demoduliert wird.
Was sind die Schritte, die folgen, um die Entfernung des Raumfahrzeugs zu berechnen? Wie genau wird die Zeit der Hin- und Rückfahrt genau berechnet? Wie wird die Zeit mit der Downlink-Welle verknüpft?
Ein kurzer Hinweis auf Radiometric Tracking Techniques for Deep Space Navigation - C Thornton, J Border (Wiley, 2003) hat mir dabei geholfen:
Ein Phasenregelkreis an der Empfangsstation erzeugt ein Referenzsignal, das mit dem empfangenen Signal kohärent ist. Dieses Referenzsignal wird von der Ranging-Baugruppe verwendet, um das Downlink-Signal zu demodulieren. Der empfangene Entfernungscode wird mit einem Modell des gesendeten Entfernungscodes verglichen, um die Hin- und Rücklaufzeit zu bestimmen. Entfernungsmessungen werden in Schritten quantisiert, die als Entfernungseinheiten (RU) bezeichnet werden. Die Größe einer RU hängt von der Häufigkeit der höchsten Codekomponente ab und beträgt derzeit etwa 28 cm. Dopplerdaten werden durch Differenzieren des empfangenen Referenzsignals mit der Stationsfrequenzreferenz erhalten.
Vielleicht verbinde ich die Punkte falsch und kann den Prozess überhaupt nicht verstehen.
Aus Seite 144 von Yuen (1983), „Deep Space Telecommunication Systems Engineering“, Plenum Press ,
Das übertragene Entfernungsmesssignal wird durch kohärente Frequenzteilung aus der Frequenzreferenz erzeugt, die verwendet wird, um den Uplink-Träger zu erzeugen. Üblicherweise wird ein Code erzeugt, der aus einer Folge von Frequenzen besteht, beginnend mit ungefähr 1 MHz und abnehmend um Faktoren von zwei bis hinunter zu ungefähr 1 Hz.
Das Raumschiff sendet diesen aufwärtsgerichteten zeitvariablen Code zurück zur Erde. Dass die höchste Frequenz 1 MHz beträgt, begrenzt die Entfernungsbestimmung auf (bestenfalls) 300 Meter Genauigkeit. Das ist nicht schlecht für ein Raumschiff, das viele astronomische Einheiten von der Erde entfernt ist. Der empfangene Downlink vom Satelliten bildet die Grundlage, anhand derer die Empfangsstation die Entfernung zum Satelliten bestimmt. Suchen Sie einfach nach dem Übergang zwischen den Frequenzen und voila! Die Reichweite wird bestimmt.
Eigentlich ist es nicht so einfach. Das verlinkte Dokument geht detailliert darauf ein, warum es nicht so einfach ist. Aber das ist das Grundkonzept.
Kuldeep Barad
Kuldeep Barad
Pericynthion
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