SISTEMA Y PROCEDIMIENTO DE ESTIMACIÓN DE POSICIÓN DE NAVE ESPACIAL.

Sistema y procedimiento de estimación de posición de nave espacial [Campo de tecnología] La presente invención se refiere a un sistema para estimar una posición de nave espacial y, especialmente, para estimar la posición de un satélite que orbita la Tierra. La invención también se refiere a un procedimiento para estimar una posición de nave espacial, a una estación receptora y a una estación de procesamiento, para participar en la estimación de una posición de nave espacial, y a un programa de ordenador a ejecutarse en una estación receptora o en una estación de procesamiento, para participar en la estimación de una posición de nave espacial. La invención también se refiere al rastreo de una posición de nave espacial. [Antecedentes] La determinación y el conocimiento de la órbita de un satélite en cualquier momento son de gran importancia para un operador de satélites. La órbita puede obtenerse a partir de estimaciones de posición determinadas por mediciones. Por ejemplo, un satélite geoestacionario está nominalmente localizado (es decir, localizado según un plan o designio) sobre una posición longitudinal asignada en el arco geosíncrono que circula alrededor de la Tierra. Además, un sistema de estimación de posiciones satelitales permite evaluaciones precisas de maniobras. Las evaluaciones de maniobras implican la planificación y monitorización del impacto sobre la órbita de las maniobras ejecutadas, teniendo en mente el objetivo de usar económicamente (es decir, frugalmente) la cantidad limitada de combustible a bordo de un satélite. Las maniobras son obviamente necesarias para mantener un satélite geoestacionario en su longitud asignada. Esto permite la recepción y transmisión fiable de la telecomunicación mediante las antenas no isotrópicas del satélite. Tales maniobras son necesarias ya que una órbita geoestacionaria es inestable, en particular debido a las fuerzas gravitatorias de la Luna y el Sol. Las maniobras también se ejecutan para cambiar la órbita del satélite de manera controlada, a fin de modificar, por ejemplo, su posición longitudinal, que se refiere a una deriva satelital, así como su inclinación o excentricidad. En caso de una colocalización de múltiples satélites en una única longitud orbital, existe una combinación de separación menor longitudinal, de inclinación y de excentricidad entre los diversos satélites. Este escenario es complejo y requiere la estimación continua y casi en tiempo real de la posición y la determinación orbital para cada satélite. Además de los satélites geoestacionarios, la estimación precisa de la posición puede ser vital y aplicable a cualquier tipo de satélites o naves espaciales, cualquiera sea su tipo de misión u órbita. Una posición satelital puede ser determinada por mediciones de retardo de ida y vuelta. Una medición de retardo de ida y vuelta implica la transmisión de una señal desde una estación terrestre transmisora a un satélite y de vuelta desde el satélite a una estación terrestre receptora, y la medición del tiempo transcurrido entre la transmisión de la señal desde la estación terrestre transmisora y su recepción en la estación terrestre receptora. En cualquiera de los siguientes procedimientos, se supone que la posición de cada estación terrestre se conoce con precisión. Un procedimiento conocido, el denominado procedimiento de trilateración, implica tres estaciones terrestres, cada una capaz de transmitir y recibir una señal de referencia. Habitualmente, cada estación mide independientemente el retardo entre la transmisión por sí misma de una señal de referencia al satélite y la recepción de la señal de vuelta desde el satélite después de haber sido retransmitida por el satélite. El conjunto de tres estaciones que realizan esta operación en paralelo proporciona tres mediciones absolutas de distancia desde las tres estaciones al satélite, por lo que su posición es calculable. Alternativamente, el procedimiento de trilateración puede convertirse en un procedimiento de seudo cálculo de distancia. En este procedimiento, los retardos de ida y vuelta no se miden independientemente, sino conjuntamente, entre las estaciones terrestres, de modo tal que sólo una estación terrestre transmita una única señal de referencia. Esta primera estación terrestre recibe la señal de vuelta del satélite. Las otras estaciones también reciben desde el satélite la señal única de referencia que ha sido transmitida por la primera estación terrestre al satélite. Las distancias entre las otras estaciones terrestres y el satélite, por lo tanto, se calculan indirectamente. El procedimiento de seudo cálculo de distancia requiere una referencia temporal común entre las estaciones terrestres, mientras que el procedimiento de trilateración anteriormente descrito no necesariamente requiere una. La estimación de posición satelital puede llevarse a cabo resolviendo un problema de intersección de tres esferas, o usando un algoritmo tal como el descrito en el documento de D. E. Manolakis: Solución eficaz y análisis de prestaciones de la estimación de posiciones tridimensionales por trilateración, transacciones del IEEE en Sistemas Aeroespaciales y Electrónicos, Vol. 32, Nº 4, octubre de 1966, páginas 1239 a 1249. 2 E08013326 03-11-2011   La técnica anterior incluye adicionalmente el documento US 2006 / 0227043 A1, referido a la determinación de la posición de un satélite usando mensajes con sello temporal transmitidos y redifundidos, y el documento US 2008 / 0062043 A1, que se refiere a la determinación de la posición de un objeto de destino midiendo retardos temporales entre pares de señales de radio recibidas desde el objeto de destino por sensores. Hay una necesidad constante de mejorar los sistemas y procedimientos para estimar la posición de una nave espacial, tal como un satélite. [Nota léxica] Antes de resumir la invención, se explica el uso de la frase y / o en el presente documento. En cada caso, el término y / o se usa para indicar que los términos, características o cláusulas unidos por la misma han de tomarse juntos o individualmente, proporcionando así tres realizaciones enumeradas o especificadas. En otras palabras, siendo A y B dos términos, características o cláusulas, la expresión A y / o B abarca tres soluciones alternativas: A y B, A y B. Cuando la expresión A y / o B se usa primero y luego se usa la expresión el A y / o el B (por ejemplo, en una reivindicación, o en una reivindicación y una de sus reivindicaciones dependientes), esto abarca cinco soluciones alternativas: - primero A y B y luego el A y el B; - primero A y B y luego el A; - primero A y B y luego el B; - primero A y luego el A; y - primero B y luego el B. Los usos adicionales del término y / o se entenderán en línea con estos principios, en donde no se abarcan las combinaciones incoherentes. Por ejemplo, cuando A y / o B está seguido por C y / o D, cada expresión abarca tres soluciones alternativas, abarcando así nueve soluciones alternativas. Sin embargo, por ejemplo, cuando C es un una propiedad del A sucedáneo y cuando D es un una propiedad del B sucedáneo, se entenderá que A y / o B, seguido por C y / o D abarca sólo cinco soluciones alternativas. [Resumen] La presente invención pretende satisfacer la necesidad precitada, mejorando los sistemas y el procedimiento para estimar una posición de nave espacial, tal como una posición satelital. Según la invención, se proporciona un sistema para estimar una posición de nave espacial. Incluye una pluralidad de estaciones receptoras dispuestas para recibir señales transmitidas desde la nave espacial, y una estación de procesamiento dispuesta para recibir datos desde la pluralidad de estaciones receptoras. Cada una de las estaciones receptoras está dispuesta para registrar, durante una ventana temporal, mencionada en el presente documento como una ventana de registro, las señales transmitidas desde la nave espacial, y para transmitir a la estación de procesamiento datos que representan las señales registradas durante la ventana de registro. Las ventanas de registro asociadas a cada una de las estaciones receptoras están dispuestas para estar desplazadas y / o ser de distinto tamaño (es decir, distinta longitud o duración) con respecto a las demás. La estación de procesamiento está dispuesta para correlacionar las señales registradas para estimar, para cada una de al menos un par entre la pluralidad de estaciones receptoras, la diferencia de distancia entre la nave espacial y cada estación receptora del par y, en base a ello, la posición de la nave espacial. Así, en una primera solución alternativa, las ventanas de registro asociadas a cada una de las estaciones receptoras se disponen para estar desplazadas entre sí. En una segunda solución alternativa, las ventanas de registro asociadas... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para estimar una posición de nave espacial (6), que incluye una pluralidad de estaciones receptoras (4) dispuestas para recibir señales transmitidas desde la nave espacial (6); y una estación (2) de procesamiento dispuesta para recibir datos desde la pluralidad de estaciones receptoras (4); caracterizado porque cada una de las estaciones receptoras (4) está dispuesta para registrar, durante una ventana temporal (8), mencionada en el presente documento como una ventana (8) de registro, las señales transmitidas desde la nave espacial (6) y para transmitir a la estación (2) de procesamiento datos que representan las señales registradas durante la ventana (8) de registro; las ventanas (8) de registro asociadas a cada una de las estaciones receptoras (4) están dispuestas para desplazarse y / o tener tamaños distintos con respecto a las demás; y la estación (2) de procesamiento está dispuesta para correlacionar las señales registradas a fin de estimar, para cada uno de al menos un par entre la pluralidad de estaciones receptoras (4), la diferencia de distancia entre la nave espacial (6) y cada estación receptora (4) del par y, en base a ello, la posición de la nave espacial (6). 2. El sistema de la reivindicación 1, en el cual el desplazamiento entre las ventanas (8) de registro asociadas a dos estaciones receptoras (4) y / o el tamaño de cada una de las ventanas (8) de registro está dispuesto para ser calculado en base a información sobre la posición de la nave espacial (6) y / o al menos dicha diferencia de distancia, y la posición de las dos estaciones receptoras (4). 3. El sistema de la reivindicación 2, en el cual el desplazamiento y / o el tamaño está dispuesto para ser calculado por la estación (2) de procesamiento. 4. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, para estimar y rastrear la posición de la nave espacial (6), en el cual el desplazamiento entre las ventanas (8) de registro asociadas a dos estaciones receptoras (4) y / o el tamaño de cada una de las ventanas (8) de registro está dispuesto para ser calculado en base a, o adicionalmente en base a, información sobre la posición de la nave espacial (6) y / o al menos dicha diferencia de distancia, según lo estimado por la estación (2) de procesamiento. 5. El sistema de la reivindicación 4, en el cual el desplazamiento y / o el tamaño está dispuesto para ser calculado entre una primera operación de registro y una segunda operación de registro, en base a la posición estimada de la nave espacial (6) y / o al menos dicha diferencia de distancia, obtenida de la primera operación de registro. 6. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual al menos una de las estaciones receptoras (4) está situada fuera de la huella del enlace descendente del lóbulo principal de la nave espacial (6). 7. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual cada ventana (8) de registro tiene un tamaño comprendido entre 4 microsegundos y 2 milisegundos. 8. Un procedimiento para estimar una posición de nave espacial (6) usando una pluralidad de estaciones receptoras (4) dispuestas para recibir señales transmitidas desde la nave espacial (6) y una estación (2) de procesamiento dispuesta para recibir datos desde la pluralidad de estaciones receptoras (4), estando el procedimiento caracterizado porque incluye un procedimiento (110) de registro y transmisión que incluye el registro (112), por parte de cada una de las estaciones receptoras (4), durante una ventana temporal (8), mencionada en el presente documento como una ventana (8) de registro, de las señales transmitidas desde la nave espacial (6), y la transmisión (114), por parte de cada una de las estaciones receptoras (4), a la estación (2) de procesamiento, de datos que representan las señales registradas durante la ventana (8) de registro; en el cual las ventanas (8) de registro asociadas a cada una de las estaciones receptoras (4) están desplazadas y / o tienen tamaños distintos con respecto a las demás; y un procedimiento (120) de correlación que incluye la correlación, por parte de la estación (2) de procesamiento, de las señales registradas, para estimar, para cada uno de al menos un par entre la pluralidad de estaciones receptoras (4), la diferencia de distancia entre la nave espacial (6) y cada estación receptora (4) del par y, en base a ello, la posición (6) de la nave espacial. 9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el cual el desplazamiento entre las ventanas (8) de registro asociadas a 16 E08013326 03-11-2011   dos estaciones receptoras (4) y / o el tamaño de cada una de las ventanas (8) de registro se calcula en base a información sobre la posición de la nave espacial (6) y / o al menos dicha diferencia de distancia, y la posición de las dos estaciones receptoras (4). 10. El procedimiento de la reivindicación 9, en el cual el desplazamiento y / o el tamaño es calculado por la estación (2) de procesamiento. 11. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, para estimar y rastrear la posición de la nave espacial (6), en el cual el desplazamiento entre las ventanas (8) de registro asociadas a dos estaciones receptoras (4) y / o el tamaño de cada una de las ventanas (8) de registro se calcula en base a, o adicionalmente en base a, información sobre la posición de la nave espacial (6) y / o al menos dicha diferencia de distancia, según lo estimado por la estación (2) de procesamiento. 12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el cual el desplazamiento y / o el tamaño se calcula entre una primera operación de registro y una segunda operación de registro, en base a la posición estimada de la nave espacial (6) y / o al menos dicha diferencia de distancia, obtenida de la primera operación de registro. 13. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en el cual al menos una de las estaciones receptoras (4) está situada fuera de la huella del enlace descendente del lóbulo principal de la nave espacial (6). 14. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en el cual cada ventana (8) de registro tiene un tamaño comprendido entre 4 microsegundos y 2 milisegundos. 15. Una estación receptora (4) para participar en la estimación de una posición de nave espacial (6), que comprende un primer receptor (44) dispuesto para recibir señales transmitidas desde la nave espacial (6); caracterizada porque la estación receptora (4) incluye adicionalmente: un segundo receptor (46) dispuesto para recibir, desde una estación (2) de procesamiento, una indicación de hora de activación, como una instrucción para el inicio de una ventana temporal (8), y / o una indicación de tamaño de ventana, como una instrucción para el tamaño de la ventana temporal (8); un registrador (48) dispuesto para registrar, durante una ventana temporal (8) iniciada según la indicación recibida de hora de activación, y / o una indicación de tamaño de ventana, las señales transmitidas desde la nave espacial (6), denominándose en el presente documento la ventana temporal (8) ventana (8) de registro; y un transmisor (49) dispuesto para transmitir a la estación (2) de procesamiento datos que representan las señales registradas durante la ventana (8) de registro. 16. La estación receptora (4) de la reivindicación 15, situada fuera de la huella del enlace descendente del lóbulo principal de la nave espacial (6). 17. Una estación (2) de procesamiento para participar en la estimación de la posición de una nave espacial (6), caracterizada porque la estación (2) de procesamiento comprende un transmisor (22) dispuesto para transmitir a cada una entre una pluralidad de estaciones receptoras (4), dispuestas para recibir señales transmitidas desde la nave espacial (6), una indicación de hora de activación referida al inicio de una ventana temporal (8), denominada en el presente documento ventana (8) de registro, y / o una indicación de tamaño de ventana, como una instrucción para el tamaño de la ventana (8) de registro; un receptor (24) dispuesto para recibir, desde cada una entre la pluralidad de estaciones receptoras (4), datos que representan señales registradas transmitidas desde la nave espacial (6) durante la ventana (8) de registro; en la que las ventanas (8) de registro asociadas a cada una de las estaciones receptoras (4) están dispuestas para ser desplazadas y / o tener tamaño distinto con respecto a las demás; y un correlacionador (26) dispuesto para correlacionar las señales registradas a fin de estimar, para cada uno de al menos un par entre la pluralidad de estaciones receptoras (4), la diferencia de distancia entre la nave espacial (6) y cada estación receptora (4) del par y, en base a ello, la posición de la nave espacial (6). 18. La estación (2) de procesamiento de la reivindicación 17, en la cual el desplazamiento entre las ventanas (8) de registro asociadas a dos estaciones receptoras (4) y / o el tamaño de cada una de las ventanas (8) de registro está dispuesto para ser calculado por la estación (2) de procesamiento, en base a 17 E08013326 03-11-2011   información sobre la posición de la nave espacial (6) y / o al menos una diferencia de distancia, y la posición de las dos estaciones receptoras (4). 19. La estación (2) de procesamiento de la reivindicación 17 o 18, para estimar y rastrear la posición de la nave espacial (6), en la cual el desplazamiento de las ventanas (8) de registro asociadas a dos estaciones receptoras (4) y / o el tamaño de cada una de las ventanas (8) de registro está dispuesto para ser calculado por la estación (2) de procesamiento, en base a, o adicionalmente en base a, información sobre la posición de la nave espacial (6) y / o al menos dicha diferencia de distancia, según lo estimado por la estación (2) de procesamiento. 20. La estación (2) de procesamiento de la reivindicación 19, en el cual el desplazamiento y / o el tamaño está dispuesto para ser calculado entre una primera operación de registro y una segunda operación de registro, en base a la posición estimada de la nave espacial (6) y / o al menos dicha diferencia de distancia, obtenida de la primera operación de registro. 21. La estación (2) de procesamiento de una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, en la cual cada ventana (8) de registro tiene un tamaño comprendido entre 4 microsegundos y 2 milisegundos. 22. Un programa de ordenador configurado, cuando es ejecutado en una estación receptora (4) o en una estación (2) de procesamiento, para llevar a cabo, respectivamente, los procedimientos específicos de estaciones receptoras, o los procedimientos específicos de la estación de procesamiento del procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14. 18 E08013326 03-11-2011   19 E08013326 03-11-2011   E08013326 03-11-2011   21 E08013326 03-11-2011   22 E08013326 03-11-2011   23 E08013326 03-11-2011   24 E08013326 03-11-2011   E08013326 03-11-2011