Salınımlı yörünge haberleşme uydularında 2 eksen düzeltmeli kapsama alanı stabilizasyonu

Year 2023, Volume: 38 Issue: 1, 219 - 230, 21.06.2022

İbrahim Öz

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.960480

Cited By: 1

Abstract

Uydu operatörleri haberleşme uydularının yörüngedeki işletme ömrünü uzatmak için eğim açısı kontrolünü serbest bırakmakta ancak bu durum beraberinde bazı sorunlar meydana getirmektedir. Bu sorunlardan birisi kapsama alanı salınımı ile hedef yayın bölgesi üzerindeki sinyal gücünün belirli zaman aralıklarında zayıflaması ve yayının kesilmesidir. Uydu eğim açısı kontrolünün serbest bırakılması ile uydu kuzey-güney yönünde zamanla artan salınım yapmakta ve uydu yayın alanıda bu harekete bağlı olarak kuzey-güney yönünde uyduyu takip etmektedir. Uydunun 3° eğim açısı ile meydana gelen hedef merkez noktadan sapması Türkiye kapsama alanı üzerinde 2700 km civarındadır. Kapsama alanındaki bu salınımın etkisi yok edilirse veya makul seviyeye indirilirse sinyal gücü zayıflama ve yayın kesilme problemi giderilmiş olacaktır. Bu çalışmada önerilen yöntem ile uydu gövdesi yuvarlanma ve yunuslama açılarına uygulanan dönme açıları ile kapsama alanı tekrar hedef yayın noktasına sabitlenmektedir. Uydu gövdesine uygulanan dönme hareketi tepki tekerleri veya itki sistemi ile gerçekleştirilmekte ve hesaplanan açı değerleri zamanı gelince işletilmek üzere uyduya günlük veya haftalık olarak önceden yüklenmektedir. Böylece haberleşme uydusu kapsama alanı salınımından kaynaklı yayın kesilmesi sorunu çözülmektedir. ITU tavsiyelerine göre ±0,1° kontrol penceresinde işletilen uydularda kuzey-güney ve doğu-batı yönünde 11 km ye kadar kapsama alanı salınımına izin verilmektedir. Salınımlı yörüngede sabitlenen kapsama alanı salınım kararlılık performansı, uydu yuvarlanma ve yunuslama açılarına verilen dönme açısı ile elde edilmekte ve tam kontrollü işletilen bir haberleşme uydusu kapsama alanı salınım kararlılık performansı ile aynı seviyeye ulaşmakta bazı durumlarda daha iyi olabilmektedir. Bu çalışmada önerilen metot ile elde edilen değerler diğer sistemlerin değerleri ile uyumlu sonuçlar üretmektedir. Uydu operatörleri salınımlı yörüngede işlettikleri uyduların yuvarlanma ve yunuslama açılarına uygulayacakları dönme ile kapsama alanını sabitleyerek sinyal değişimini en aza indirilebilir, uydu üzerinden sağlanan servislerde kesintisizliği artırılabilir ve yeni duruma göre müşterilerine ilave servisler sunma imkanı elde edebilir.

Keywords

Salınımlı yörünge haberleşme uyduları, kapsama alanı hareketi, yuvarlanma ve yunuslama açısı döndürme, yayın bölgesi hedefleme, kapsama alanı sabitleme

References

• [1] Soop, E. M., Introduction to Geostationary Orbits”, ESA, France, 1983.
• [2] Oz, I., A Conjoint Analysis of Propellant Budget and Maneuver Life for a Communication Satellite, Sakarya University Journal of Computer and Information Sciences, 4.1, 84-95, 2021. [3] Oz, I., Yılmaz, Ü. C., Determination of Coverage Oscillation for Inclined Communication Satellite, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 24(5), 963-973, 2020.
• [4] International Telecommunication Union, Recommendation ITU-RS.484-3. Station-keeping in longitude of geostationary satellites in the fixed-satellite service, 2004.
• [5] International Telecommunication Union, Recommendation ITU-R S.743-1. The coordination between satellite networks using slightly inclined geostationary-satellite orbits (GSOs) and between such networks and satellite networks using non-inclined GSO satellites, International Telecommunication Union Electronic Publishing, 1994.
• [6] Dai, G., Chen, X., Zuo, M., Peng, L., Wang, M., & Song, Z., The Influence of Orbital Element Error on Satellite Coverage Calculation, International Journal of Aerospace Engineering, 2018.
• [7] Emam, A. E., Victor, J., & Elghany, M., Performance Assessment of GSO Satellite before and after Enhancing Pointing Effect, International Journal of Electronics and Communication Engineering, 9(12), 1434-1440, 2015.
• [8] Sun, C., Jiang, H., Zhang, J., Tao, Y., Li, B., & Zhao, Modeling and Calibrating the Ground-Surface Beam Pointing of GEO Satellite, IEEE Access, 7, 121897-121906, 2019.
• [9] Yılmaz, Ü. C., Uydularda Yörünge eğiklik Açısı ve İletişime Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 2005.
• [10] Cui, J. X., Shi, H. L., & Pang, F., Azimuth and elevation of slightly inclined geostationary-satellite orbits, International Conference on Computer Engineering and Technology , 2, 350-352, 2009.
• [11] Xu, Y., Lian, Z., Tan, Y., Li, J., & He, R., Static and dynamic models of observation toward earth by satellite coverage, 3rd International Symposium on Systems and Control in Aeronautics and Astronautics, 582-587, 2010.
• [12] Zuo, M., Dai, G., Peng, L., & Wang, M., An envelope curve-based theory for the satellite coverage problems, Aerospace Science and Technology, 100, 105750, 2020.
• [13] Yang, C., & Zhou, Q., A Fast Algorithm For Solving Satellite Swing Angle, Chinese Control Conference (CCC), 6281-6285, 2019.
• [14] Ibrahim, M., Zahara, M., Emam, A., & Elghany, M. A., Evaluation of Orbit Determination Using Dual Ranging Method, WSEAS International Conferences, 2007.
• [15] Abacı H., Uydu Yörünge Kestirimi ve Yörünge Benzetimi, Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2008.