Wie funktioniert eine Drei-Wege-Dopplerverschiebungsmessung?

Ich habe mir dieses Dokument angesehen, über dessen Namen ich nur spekulieren kann. Sein Titel und seine Bezeichnung umfassen:

810-005, Rev. E, 201, Rev. B, DSN Telecommunications Link, Design Handbook, 201, Rev. B, Frequency and Channel Assignments, veröffentlicht am 15. Dezember 2009.

Folgender Abschnitt ist mir ins Auge gesprungen:

2.2 Umlaufverhältnisse von Raumfahrzeug-Transpondern

Um die Zwei-Wege- oder Drei-Wege-Dopplerverschiebung zu messen, muss das Raumfahrzeug ein Downlink-Signal senden, das mit dem Uplink-Signal phasenkohärent ist. Tabelle 1 enthält die empfohlenen Transponder-Durchsatzraten für Raumfahrzeuge für verschiedene Uplink- und Downlink-Frequenzbänder. Die Tracking-Ausrüstung an den 34-m- und 70-m-Stationen des DSN kann andere Turnaround-Verhältnisse berücksichtigen, aber diese Unterstützung muss mit dem JPL-Frequenzmanager ausgehandelt werden, der im Plans and Commitments Program Office ansässig ist.

Die Doppler-Verschiebung ist eine wesentliche Technik zum Messen der Flugbahnen von Raumfahrzeugen. Zusammen mit der absoluten Entfernung aus Verzögerungsmessungen liefert die Änderungsrate der Entfernung eine präzise eindimensionale Projektion der Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs. In Kombination mit ausgeklügelten Berechnungen der Orbitalmechanik können diese verwendet werden, um ein Raumschiff in 3D innerhalb des Sonnensystems zu lokalisieren.

Für Zweiwege-Dopplerverschiebungsmessungen wird (normalerweise) ein Signal bekannter Frequenz von der Erde zu einem Raumfahrzeug übertragen. Beim Empfang wird die Uplink-Frequenz um eine stabile, intern generierte Frequenz oder um ein bestimmtes PLL-gesteuertes Teilerverhältnis verschoben, um sie auf eine neue Downlink-Frequenz zu verschieben und zurück zur Erde zu senden. Das Raumschiff verwendet oft (immer?) zwei verschiedene Bänder, damit sein empfindlicher Empfänger nicht durch die gleichzeitige Hochleistungsaussendung der verschobenen Frequenz gesättigt wird.

Während die Entfernungsmessung bei passiven Objekten (z. B. NEO-Asteroiden oder sehr großen Planeten) unter Verwendung von Standardradartechniken und Aufnehmen des schwachen, passiv reflektierten Signals durchgeführt werden kann, sind Raumfahrzeuge in tiefen Weltraumentfernungen zu klein, um eine nützliche Menge an Energie zu reflektieren. Daher ist eine Leistungssteigerung durch den empfindlichen Empfänger des Raumfahrzeugs und eine angetriebene Weiterübertragung erforderlich.

Frage: Wie funktioniert eine Drei-Wege-Dopplerverschiebungsmessung in der Praxis? Ich suche hier nach einem gewissen Maß an technischer Spezifität, nicht nur nach Hypothesen, Verallgemeinerungen oder Handbewegungen.

Ich weiß nicht, ob es 2 oder 3 Wege war, aber das Shuttle verwendete Doppler-Tracking zwischen ihm und dem TDRS, durch das es sprach. Es war eine Menge Mühe, es im Simulator zum Laufen zu bringen.
Eine Bodenstation zum Raumschiff zu einer anderen Bodenstation. Lesen Sie DESCANSO.
@pericynthion Danke; das mag die Topologie sein, aber da Anfangs- und Endziele physisch getrennt sind, können die anfänglich gesendeten und die endgültig empfangenen Frequenzen nicht lokal verglichen werden. Mich interessiert, wie das gemacht wird.
Primäre Frequenzstandards und Zeit-/Frequenzübertragung durch GPS und VLBI. In der frei verfügbaren DESCANSO-Buchreihe ist alles klar beschrieben, darauf könnten Sie eine gute Antwort schreiben.
@pericynthion ok, wenn in ein paar Tagen keine Antworten gepostet werden, werde ich die Buchreihe lesen.

Antworten (1)

Die Drei-Wege-Doppler-Verfolgung wurde entwickelt, wenn das Raumfahrzeug (insbesondere die Voyager) so weit entfernt ist, dass der ursprüngliche Sendekomplex zu dem Zeitpunkt, an dem das Hin- und Rücksignal zur Erde zurückkehrt, außer Sicht gedreht ist. Dann wird das Signal an einem anderen Komplex empfangen. Dann muss es eine dritte Verbindung zwischen den beiden Komplexen für eine Phasenreferenz geben.

Nur um die Dinge zu verwirren, ich habe gesehen, dass sich derselbe Begriff auf etwas ganz anderes bezieht: Zweiweg-Doppler auf einem Komplex gleichzeitig mit Einweg-Doppler zu einem anderen Komplex, zB während der Übergabe von einem Komplex zum anderen während der Überlappung.

Von https://deepspace.jpl.nasa.gov/dsndocs/810-005/201/201B.pdf

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Vielen Dank! Wären GPS + lokale Atomuhren eine Methode für die Synchronisierungsverbindung?
Ich weiß nicht, wie sie das machen. Die Atomuhren des DSN sind viel besser als eine GPS-Atomuhr, also würde ich vermuten, dass sie es nicht so machen wollen.
OK, ich werde einige Sorgfalt darauf verwenden, wie Atomuhren im Allgemeinen synchronisiert werden.
Ist diese Bearbeitung in Ordnung?
Wie funktioniert eine Drei-Wege-Dopplerverschiebungsmessung?
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