Способ интерферометрического определения взаимных временных задержек

 

Использование: решение основных астрономических задач радиоинтерферометрическими методами. Сущность изобретения: принимают радиоизлучение внезапного радиоисточника в N пунктах приема и не менее чем в 2-х косметических пунктах приема, определяют взаимную временную задержку сигналов, принимаемых в первом космическом пункте приема, относительно сигналов. принимаемых во втором космическом пункте приема, что позволяет исключить влияние атмосферы. 1 ил.

Изобретение относится к области радиоастрометрии и может использоваться при решении широкого класса радиоастрометрических задач, требующих высокого разрешения параметров, например, при определении положений радиоисточников и т.п.

Известен способ интерферометрического определения взаимных временных задержек (В. С. Губанов, А. М. Финкельштейн и П.А.Фридман. Введение в радиоастрометрию. М. : Наука, 1983, с.205), по которому принимают радиоизлучение от исследуемого внеземного радиоисточника в двух разнесенных пунктах приема, расположенных на Земле. Поскольку точность измерений возрастает при увеличении базы радиоинтерферометра, приемные пункты разнесены на значительное расстояние. При этом становится невозможной непосредственная синхронизация местных шкал времени в указанных пунктах, поэтому применяется независимая синхронизация. Для измерений в таких системах используется метод радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ). Взаимные временные задержки по этому способу определяют методом РСДБ путем кросскорреляционной обработки сигналов, принимаемых антеннами, расположенными в указанных пунктах. Недостатком способа является то, что разрешающая способность наземного интерферометра ограничена конечностью максимально возможной базы, равной диаметру Земли.

Известен способ определения взаимных временных задержек, известный по проекту "Радиоастрон" (Эскизный проект, книга 1, номер рег. 01860095452 ст. 12,21). Указанный проект разработан для решения астрометрических задач с помощью радиоинтерферометров со сверхдлинными базами на основе кросскорреляционной обработки принимаемых в разнесенных интерферометрических пунктах радиосигналов от исследуемых радиоисточников. По спосо- бу-прототипу радиоизлучение внеземного радиоисточника принимают в n (n=1, 2, 3, ...) наземных разнесенных пунктах приема и в одном космическом пункте приема и методом РСДБ определяют взаимные временные задержки _i1и сигналов, принимаемых в космическом пункте приема относительно сигналов, принимаемых в каждом i-м наземном пункте приема.

Однако в реальных условиях величины _i1 оказываются смещенными из-за изменения фазовой и групповой скоростей распространения радиоизлучения в атмосфере Земли, особенно на больших и сверхдлинных базах, превышающих масштабы атмосферных неоднородностей. Причем, когда радиоисточник в разнесенных пунктах наблюдают под разными зенитными углами, эти смещения достигают весьма больших значений. Существенно, что ионизованная часть атмосферы обладает частотно-дисперсионными свойствами, что ограничивает полосу частот приема при измерении взаимной задержки принимаемых сигналов. Кроме того, величины взаимных задержек измеряются с ошибкой , связанной с конечной чувствительностью радиоинтерферометра: =1/ f(ОСШ)^-1, где (ОСШ)-отношение сигнал/шум на выходе интерференционного коррелометра; f - полоса частот приема; при этом (ОСШ), где А₁ - эффективная площадь приема для космического пункта приема; А_i - эффективная площадь приема для i-го наземного пункта приема. На современном этапе уровень технического развития не позволяет выносить в космос антенны диаметром более 10...20 м, что ограничивает максимально возможное разрешение при реализации данного способа.

Целью изобретения является повышение точности за счет исключения влияния атмосферы.

На чертеже представлен вариант упрощенной структурной схемы устройства, с помощью которого может быть реализован предложенный способ.

Устройство содержит пункты приема 1, 2, 3_n, радиотелескопы 4, 5, 6_n, корреляционные приемники 7₁-7_n, 8₁, ..., 8_n и блок обработки 9.

Устройство представляет собой наземно-космический радиоинтерферометрический комплекс и содержит пункты 1, 2, 3₁, 3₂, ..., 3_n приема с радиотелескопами 4, 5, 6₁, 6₂, ..., 6_n соответственно. Пункты 1, 2 располагают в космическом пространстве на искусственных космических объектах (ИКО), пункты 3₁...3_n располагают на Земле. Радиотелескоп 4 космического пункта 1 образует n радиоинтерферометров с радиотелескопами 6₁, ..., 6_n наземных пунктов 3₁, . . ., 3_n. Аналогично радиотелескоп 5 космического пункта 2 образует n радиоинтерферометров с радиотелесопами 6₁...6_n наземных пунктов 3₁, ..., 3_n. Наземные пункты 3₁...3_n оборудованы соответствующими корреляцион- ными приемниками 7₁...7_n и 8₁...8_n. Связь между радиотелескопами 4, 5 и корреляционными приемниками 7₁, ..., 7_n и 8₁...8_n осуществляют с помощью телеметрических каналов связи. Радиотелескопы 6₁, ..., 6_n связаны с соответствующими корреляционными приемниками 7₁, ..., 7_n и 8₁, ..., 8_n линиями связи. Выходы корреляционных приемников 7₁, ..., 7_n и 8₁, ..., 8_n соединены с блоком обработки 9.

Способ интерферометрического определения взаимных временных задержек осуществляют с помощью устройства следующим образом.

Принимают радиоизлучение внеземного радиоисточника в космических пунктах 1, 2 приема с помощью радиотелескопов 4, 5 и по телеметрическим каналам связи передают принятые сигналы на первые входы корреляционных приемников 7₁, . . . , 7_n и 8₁, ..., 8_n соответственно. В то же время принимают радиоизлучение указанного радиоисточника в наземных пунктах 3₁, ..., 3_n и по линиям связи передают сигналы на вторые входы корреляционных приемников 7₁, . . . , 7_n и 8₁, ...., 8_n. Таким образом, на входы каждого корреляционного приемника 7₁, ..., 7_n, например приемника 7₁, подают сигналы с космического пункта 1 и с соответствующего наземного пункта 3₁. Аналогично на входы каждого корреляционного премника 8₁, ..., 8_n, например приемника 8₁, подают сигналы с космического пункта 2 и с соответствующего наземного пункта 3₁. В корреляционных приемниках 7₁, 8₁ перем- ножают сигналы наземного радиотелескопа 6₁ с сигналами космических радиотелескопов 4, 5 соответственно. Затем перемноженные сигналы передают на блок 9 обработки, где определяют взаимные временные задержки ₁₁и ₁₂, где ₁₁ взаимная временная задержка сигналов, принимаемых в космическом пункте 1 относительно сигналов, принимаемых в наземном пункте 3₁; ₁₂ - взаимная временная задержка сигналов, принимаемых в космическом пункте 2 относительно сигналов, принимаемых в наземном пункте 3₁. Аналогично по произведениям сигналов, поданных на каждый i-й корреляционный приемник из 7₁, ..., 7_n и на каждый i-й корреляционный приемник из 8₁, ..., 8_n, определяют 2_n взаимных временных задержек _i1,_i2. После этого в блоке 9 определяют ₁₂ⁱ=_i1-_i2(i=1₁...n) - взаимные временные задержки сигналов, принимаемых в космических пунктах 1, 2. С помощью блока 9 окончательное усредненное значение ₁₂ находят по формуле ₁₂= = , где А_i - эффективная площадь приема каждого i-го наземного пункта.

Формула изобретения

СПОСОБ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЗАИМНЫХ ВРЕМЕННЫХ ЗАДЕРЖЕК, заключающийся в том, что принимают радиоизлучение внеземного радиоисточника в n (n = 1,2,3. ...) наземных пунктах приема и в первом космическом пункте приема методом радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами, определяют n взаимных временных задержек _i1 (i = 1, ... n) сигналов, принимаемых в космическом пункте приема относительно сигналов, принимаемых в каждом из n наземных пунктов приема, отличающийся тем, что одновременно дополнительно принимают радиоизлучение указанного радиоисточника во втором космическом пункте приема и методом радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами определяют n взаимных временных задержек r_i2 (i = 1, ..., n) сигналов, принимаемых во втором космическом пункте приема относительно сигналов, принимаеых в каждом из n наземных пунктов приема, определяют взаимную временную задержку сигналов, принимаемых в первом космическом пункте приема, относительно сигналов, принимаемых во втором космическом пункте приема по формуле ₁₂= , где A_i(i = 1, ... n) - эффективные площади приема каждого i-го наземного пункта приема соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1