Определение орбиты неизвестного сверхмалого космического аппарата на основе модели кругового возмущенного движения и измерений доплеровского сдвига частоты

В работе исследовано определение орбиты неизвестного сверхмалого космического аппарата на основе доплеровских измерений частоты телеметрического сигнала на нескольких орбитах с ограниченным числом данных на одном пролете. Прием и обработка радиосигналов телеметрии осуществлялась наземной станцией Белорусского государственного университета в диапазоне радиолюбительских частот 435-445 МГц с интервалом 6 мин по два – три пакета за один пролет с промежутками времени между приемами телеметрии на соседних витках в диапазоне от 94 до 102 мин. В модели возмущенного кругового движения проведена обработка радиосигналов малого спутника и определены параметры его орбиты. На основе вероятностной оценки угла места и доплеровского сдвига частоты неизвестного сверхмалого космического аппарата по 10 и 20 измерениям определен набор орбитальных параметров (T, i, u, Omega) для расчетного времени приема сигналов телеметрии. Для антенных систем спрогнозирована динамика изменения угла места, азимута и доплеровского сдвига частоты радиосигналов телеметрии для следующих пролетов сверхмалого космического аппарата. На основе полученных параметров университетская наземная станция успешно приняла и декодировала пакеты телеметрии неизвестного сверхмалого космического аппарата. С помощью базы данных орбитальных параметров NORAD идентифицирован китайский наноспутник формата Cubesat (6U) LUOJIA-1 01 (номер 43485 в системе NORAD). Абсолютные погрешности прогноза высоты и азимута не превышали 3o, а абсолютная погрешность определения доплеровского сдвига частоты не превышала 250 Гц, что достаточно для успешного приема телеметрических радиосигналов и их декодирования.