Odhad parametrů dráhy satelitu pomocí signálů pozemních FM sítí

Ing. Richard LINHART

Doctoral thesis

Estimation of Satellite Orbit Parameters Using FM Radio Networks

Abstract:

Práce se zabývá možnostmi určení parametrů dráhy pikosatelitu, ke zjištění jeho aktuální polohy, na základě příjmu signálů z pozemních FM sítí. Tento druh signálů má standardní, pevně definovanou strukturu, velmi dobře popsanou pro všechny země světa. Lze využít databáze unikátních identifikátorů zemí, stejně jako unikátních identifikátorů jednotlivých stanic, kde je možné získat zeměpisnou polohu každého vysílače. Signály jsou přijímány miniaturním úsporným přijímačem a dekódovány za účelem získání základních dat spojených s polohou pikosatelitu. Parametry dráhy pikosatelitu a jeho okamžitá poloha na oběžné dráze jsou poté odhadovány na základě znalosti historie těchto základních dat. Na přijímač a přijímací anténu jsou kladeny zvláštní nároky z pohledu minimalizace rozměrů, hmotnosti a spotřeby. Obzvláště komplikované je řešení přijímací antény, vzhledem k velké vlnové délce zpracovávaných signálů. Jednotka implementující odhad parametrů dráhy pikosatelitu pomocí signálů pozemních stanic může být u malých satelitních projektů použita jako levnější náhrada za nedostupný palubní přijímač GPS. Přesnost určení polohy je sice mnohem nižší, ale pro malé projekty na bázi pikosatelitu plně postačí.

Abstract:

In this thesis, possibilities of picosatellite track parameters determination is discussed, using terrestrial FM broadcast in-orbit reception. These signals, has standardized structure which is well defined in all countries in the world. Databases of unique country identifiers or unique stations identifiers are available, while the geographic position of all transmitters can be obtained. Signals are received by a miniature low-power receiver and decoded to basic data concerned in picosatellite position. Orbital parameters of the picosatellite and its actual position in the orbit are then estimated from history records of those basic data. There are special requirements on the receiver and on the receiving antenna. These subsystems, has to have a minimal size, weight and power consumption. This is very difficult to solve, in the case of the antenna, because of big wave length used. The subsystem equipped with track parameters estimation based on terrestrial signals reception can be used as a low-budget replacement of an unavailable GPS receiver onboard. The accuracy of the position estimate is much lower in this case, but the solution is still useable for small picosatellite projects.

Keywords

satelit, pikosatelit, FM rozhlas, oběžná dráha, příjem signálu oběžné dráze, poloha satelitu, parametry dráhy satelitu, FM přijímač, identifikace rozhlasové stanice, odhad parametrů dráhy satelitu

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 10. 2011

Accessible from:: 5. 10. 2011

Thesis defence

• Supervisor: Doc. Ing. Jiří Masopust, CSc.

University of West Bohemia

Fakulty of Electrical Engineering

Doctoral programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Electronics