用GEOS-3卫星校准C波段雷达的研究

一、前言本报告详细介绍了美国无线电公司(RCA)根据NAS6-2637号合同为航空航天局(NA-SA)沃劳普斯飞行中心(WFC)用GEOS-3卫星校准C波段雷达所进行的研究工作。参考文献[1]介绍了GEOS-3 C波段雷达试验计划的目的;参考文献[2]进一步陈述了该计划的目的,并且介绍了为达此目的需遵循的标准化C波段雷达操作和校准方法。整个试验有多项目的,但其主要目的是,“更好地确定测量雷达系统的绝对精度,找出校准这些系统的精确方法以及改进处理有关数据所采用的方法”。所有其它目的则取决于是否     

GEOS-3相参C波段跟踪数据的处理和分析

一、引言 1975年4月10日号发射的GEOS-3号卫星是第一个载有相参C波段应答机的轨道飞行器。GEOS序列中前面的卫星都装载非相参C波段应答机,这种应答机不适合于双程多卜勒距离变化率测量。用于GEOS-3任务的现有C波段雷达中,大约三分之一的雷达具有相参工作的能力,即雷达备有相参信号处理器(CSP)或者速度信息提取分系统(VESS)。这些分系统能输出目标距离变化率(沿斜距矢量方向)的数字量。这种测量分系统做成Ⅱ型伺服系统(其模型项为R和R),由正比于回波信号频率相对于本振频率偏移的误差信号来驱动,并备有相应的消除谐波模糊的措施。     

用新的雷达校准和性能监视方法改善飞行试验的数据

性能更高的现代武器系统的飞行试验,要求靶场提供更加精确而一致的测量数据。外测系统测量导弹的位置和速度,是一种独立的外部数据源,用以鉴定武器系统符合设计指标的程度。虽然新的测量系统(例如GPS全球定位系统)提供弹道数据的作用在日益增加,但在最近一段时间,跟踪雷达和光测系统仍将是主要的数据源。按目前西部导弹卫星试验中心(以下简称西试验中心)所用的方法,测定雷达系统的误差并予以修正,是可以改善雷达的数据的。在测定雷达系统的误差和监视C波段雷达总性能方面,GEOS-3和安排在1984年发射的GEOSAT这类卫星起着重要的作用。利用GEOS卫星已经发现了许多问题,如果不予解决,将会大大降低保障导弹和飞机试验用的雷达数据的质量。     

《飞行器测控技术》1985年总目录

浦控总体远站跟踪转换方程的推导速度状态参数的最优观测几何试验靶场的GPS转发信号跟踪系统方案利用转发的GPS信号测定弹道 无线电外测一种经济效益很高的校准无线电外测系统的方法—卫星校准法用跟踪卫星的方法对陆上脉冲雷达进行自校准阿里安运载火箭飞行试验用的C波段雷达的卫星校准用GEOS一3卫星校准C波段雷达的研究C波段雷达校准及其在GEOS一I计划中的应用无线电外弹道测量系统校准卫星文献目录双向相干通信系统中的信道误差美国陆军白沙导弹靶场动目标分辨技术的开发模糊距离研究报告用距离游标法提高外测能力白沙导弹靶场的…     

用测地卫星鉴定测量船C波段雷达和测定船位

一、前言 GEOS-B C波段系统计划的附带任务之一是研究利用测地卫星来鉴定船载测量设备和确定海上船位的可能性。这次任务的目的是确定:船载雷达与陆基设备一起跟踪是否能以足够的精度鉴定船载C波段雷达和测定船位。研究中使用了几艘阿波罗测量船特别是NASA先锋号测量船获得的数据。在卡纳维拉尔港和巴哈马水声阵区利用先锋号测量船进行了一系列的试验。这篇资料主要介绍利用这些试验所得数据进行初步研究的结果。假若这种处理技术证明是可行的,雷达数据质量良好,则船载雷达的跟踪在大地测量和     

游标测距数据在导弹事后精度鉴定中的应用

Rockwell公司为奥基丹(Ogden)空军后勤中心对选定的民兵导弹试验飞行进行了精度鉴定。其中一部份工作是对“制导-雷达”斜距比对进行回归分析。一般有六或七部雷达跟踪装有C波段相干应答机的被动段飞行器(PBV)。这些雷达中有几部还能测得距离变化率数据。最近的民兵Ⅲ试验飞行中,Rockwell可以得到联邦电子公司录取的实验性距离游标器磁带。该磁带只记录了一个站的数据,在事后鉴定中与标准的雷达磁带联合使用。本报告以实例叙述了采用游标测距数据的作用。     

阿里安运载火箭飞行试验用的C波段雷达的卫星校准

在欧洲阿里安运载火箭试射以前,法国国家航天研究中心对设置在法属圭亚那库鲁发射场和巴西纳塔尔站的雷达组织了一次校准会战。本文首先介绍校准用的设备并说明选择这些设备的理由。我们用了以下设备: (1)美国GEOS-3卫星上的三个有关设备;C波段雷达应答机、激光反射器、供多普勒测量用的162-324兆赫发射机; (2)设在库鲁、纳塔尔和图卢兹的多普勒接收机; (3)美国的激光测量结果; (4)法国国家航天研究中心的计算设施(图卢兹和库鲁的计算中心)。其次介绍一下在初校、设备同步和操作协调等阶段所遇到的各种问题。接着介绍所做的处理工作: ——用多普勒测量值求得质量好的当地轨道根数集; ——将此轨道同激光测量值进行比较; ——鉴定各种雷达误差模型(垂直度、正交度、对准度、偏倚……); ——在同一处理过程中分离出雷达模型和轨道根数; ——进行自校准文章的最后部分介绍了处理的结果和这次校准会战的经验教训。所达到的鉴定精度为:对误差模型的参数来说为10-20微弧度,距离为几米,角度约几微弧度(此为最后处理所得的精度)。主要的经验教训有: ——做好校准会战的准备工作——做好设备的同步——选择一种好的雷达参数和轨道根数的处理方法(求解法) ——建议用精度较低但便于实现的简便的自校准方法。     

日本数据中继卫星计划

本文介绍了空间站时代日本的一种可能的数据中继卫星系统方案。该数据中继和跟踪卫星系统(DRTSS)将为高达300Mb/s数传速率的轨道航天器提供S波段和Ka波段通信及跟踪勤务。本方讨论了DRTSS的任务要求并进行了分析,还介绍了有关ETS-Ⅵ实验计划的情况。     

航天飞机的通信和测控系统

航天飞机轨道器的射频系统和数据业务包括以下内容:一台S波段相位调制(PM)发射/接收机、一台Ku波段发射/接收机、两台独立的S波段调频(FM)发射机,一台S波段载荷询问发射/接收机以及一台Ku波段交会雷达。另外,轨道器通信设备和数据系统还包括:一个计算机系统(作为载荷和射频系统之间接口的专用处理器)以及电视和磁带记录系统。地面保障系统包括地面航天跟踪和数据网(STDN)、航天指控中心(MCC)和载荷操作控制中心(POCC)。轨道器处于再入飞行轨道时,用五台雷达进行跟踪,用国内通信卫星将NASA跟踪系统连接起来。建立的话音通信系统可同时提供两条独立的双向话路,“测站会议和监视装置”可以在遍布世界的370个话音终端之间完成交换任务。航天飞机要经过四次飞行试验,进行约1100项实验。试验结束后,航天飞机将进入实用阶段:为付款的用户把卫星和其它设备送入太空。     

旋转变频频率捷变雷达本振跟踪误差的分析

 本文从旋转变频磁控管式频率捷变雷达的本振频率跟踪原理出发,分析了产生本振频率跟踪误差的主要因素。文中着重讨论了本振频率冷跟踪误差问题。同时也提出了热跟踪后本振频率跟踪误差项。分析前者,可以决定热跟踪电路应予修正的频率范围,而后者则是跟踪本振最终的误差。以上分析对如何采取措施提高系统的跟踪精度是有参考作用的。     

遥测跟踪系统增加电视使空间位置数据的精度达到雷达质量

通常不要求传统的遥测跟踪天线提供精确的空间位置数据。需要这类数据时,则使用昂贵的雷达或光学设备。目前这样一种飞行试验日益增多,即在没有雷达或光学设备的地区试验,在接收遥测数据的同时还需要精密的空间数据。为了满足这种要求,EMP公司利用现成技术改进了遥测跟踪天线角度输出数据的精度,使其达到精密雷达的水平。瞄准电视摄象机和电视跟踪误差探测器,配合EMP的ACU-6型微处理机天线控制装置,即可自动测量和存贮遥测跟踪系统固有的所有系统偏倚误差。所得到的误差模型用来实时修正各项误差参数。电视跟踪实时提供动态跟踪误差修正量。利用瞄准电视和恒星目标作校准,将动态角度数据误差减小到小于10角秒(均方根值~#)的设计指标看来是完全可能的。     

基于空域特性的低空空域雷达目标检测

为实现基于非相参雷达的低空空域监视,提出一种基于空域特性的杂波抑制算法,通过构造"最优分类面"来区分复杂低空空域雷达图像中的小弱目标和杂波,极大改善了非相参雷达的低空探测能力。首先,采用背景差分与固定阈值分割建立前景和背景统计模型。然后,基于该模型提取空域特性,建立马尔可夫随机场模型,从而自适应地调节"最优分类面"中的阈值。前景模型数据反映了待检测像素的聚集程度,背景模型数据反映了其相对位置。将本算法分别应用于X波段和S波段航海雷达获取的图像序列。检测结果表明:本算法在检测到低空空域小弱目标的同时,能够将虚警率保持在较低的水平,优于恒虚警检测等经典算法。最后,将本算法与已经实现的目标跟踪算法相结合,实现了一整套完整的低空空域雷达目标检测与跟踪算法。     

采用SBR法研究飞机进气道的雷达散射截面

采用弹跳射线法(SBR)对飞机发动机进气道的雷达散射截面(RCS)进行了分析计算.通过光学射线跟踪、场强跟踪及口径积分方法,研究了任意截面和形状的管道电磁散射特性,通过在微波暗室的实际测量,频率在X波段,分别进行垂直极化和水平极化两种方式测试,比较了一实际进气道的计算与实验结果,验证了此方法的有效性,与其他方法相比较,具有物理概念清晰、数学模型容易建立等特点,满足了实际应用的需要.     

军用靶场在航天运输系统任务中的实际应用

军用靶场历来服务于武器和武器系统性能的鉴定以及改进其设计。可那些已经卷入飞行和大气层外活动的靶场也已经具备了保障正在进行的航天和导弹计划的实际能力。本文阐述了军用靶场保障航天运输系统的能力和一些具体的保障工作。主要着重于C波段雷达跟踪和数据流程,而不是较为熟悉的靶场保障问题。     

综合采用GPS和地面雷达测量数据评估制导系统精度

仅用地面雷达跟踪数据评估制导系统的精度,其效果受客观条件限制。研究表明,把GPS(全球定位系统)作为外测资源在精度分析工作中加以利用,则效益显著。本文探讨综合利用GPS和地面雷达测量数据评估制导系统精度的问题。即对飞行试验的导弹,除了采用地面雷达进行跟踪测量外,还假设其装有弹载接收机。该高动态接收机通过弹载天线接收从四颗(以上)卫星发射的信号,该信号提供伪距和伪距变化率数据及广播星历资料。将这些外测数据(GPS数据和雷达数据)与遥测信息结合起来,选定合适的状态参数后,即可建立状态方程和观测方程。本文采用先进的估计技术(尤指U-D型卡尔曼滤波器)可分离出制导系统惯性器件等误差。由于把导弹的遥测速度和位置(修正了已知误差)转化成相应的外测数据并与之求差产生观测量,同时形成相应的测量矩阵。而U-D型卡尔曼滤波器又能将观矢量进行标量化处理,因此综合利用GPS数据和地面跟踪数据,实际上增大了观测矢量的阶数,从而提高了状态估计精度。当仅有其中一种测量手段时,该滤波器仍能正常运算。     

关于用近地卫星校准无线电外测设备的数据分析研究

1957年,东靶场首先提出了用近地卫星来校准导弹无线电外测系统的设想。这种方法的主要优点来自下述两个方面:①合作卫星处于自由下落状态,因此具有“平滑”的可预测的轨道;②卫星处于足够的高度,可由许多站进行重迭跟踪。1964年中期,这一计划终于作为一项专款项目来实施。在制定这一计划时,必须详细研究一下东靶场准备用于C波段和连续波雷达的飞行试验事后分析和处理的方法。第一步工作是作出完整的系统模型并尽量找出重要的误差源。找出了11种可能的误差源。对每一误差源开展了具体研究。有些作了深入的研究,有些仅仅浏览了有关文献,选择了校准工作所用的最理想的模型或方法。东靶场主要在下列几方面作了工作:①外测设备测量值及其误差的特性鉴定;②数据压缩和选择;③计算机程序鉴定;④卫星数据最佳区间的选择;⑤站址大地测量。最后将各项研究汇总起来形成初步处理校准卫星数据指导思想的雏型。本文扼要介绍这些研究结果以及初步处理校准卫星数据所得的某些结果。     

先进转发处理系统的试验结果

在商业小革新研究奖金的支持下,研制了一种先进的转发处理系统(ATPS)。这是一种低成本跟踪转发GPS信号的方法。它与目前正在ERLS(大气层外再入体拦截器系统)试验计划中使用的弹道导弹转发器(BMT)后向兼容。NAVSYS公司还研制了一种BMT兼容转发器,正按此计划进行测试。该ATPS的关键部件是前置放大器/下变频器(P/DC)模块。该模块由NAVSYS公司研制,用来调节接收到的转发信号,以便用常规C/A码接收机进行跟踪。该P/DC由装在IBM PC机内的高速数字信号处理卡控制,该PC机还为操作人员提供接口并完成数据采集与分析。目前正在用XR3-PC/A码接收机跟踪转发的GPS信号。然而,本ATPS的设计方案与多种GPS接收机相兼容。按照RAYPO(靶场应用计划联合办公室)弹道导弹和转发处理系统指标对ATPS和NAVSYS公司转发器作了测试。本文报导了这些测试结果,验证了在不同工作条件下转发器和ATPS的性能。     

雷达测量时标误差修正模型研究

研究了任务中出现的雷达测量时标误差现象，用数据比对及差分法对该问题进行分析，采用面积及残差方差最优的方法确定时标误差的采样点数，利用提出的方法分析并解决了跟踪雷达测量数据可能出现的时标误差问题，验证了方法的正确性和有效性。     

MP-RTIP作用范围很广的机载多功能雷达

美国空军正在发展一种不仅能探测飞机和车辆,还能探测和跟踪低飞巡航导弹的MP-RTIP(多平台-雷达技术引入计划)机载监视雷达.这种机载有源相控阵(AESA)雷达将装在正在研发的E-10A广域监视(WAS)飞机和"全球鹰"无人机上.     

雷达低空目标俯仰角跟踪的C2算法研究

在单脉冲测角体制下,由于多径回波信号的干扰,极大地降低了雷达低空目标仰俯角跟踪精度,甚至丢失目标。通过对多路径反射环境模型分析,得出了岸、海基单脉冲雷达低空目标跟踪时仰俯角测量误差的产生原因,提出将传统的多目标分辨算法(C2算法)应用于低角多径环境下目标俯仰角的跟踪测量,并在不同多径反射环境下对不同高度、不同飞行速度和飞行方向的目标进行了仿真,得到良好的仿真结果,表明该算法可较大地提高俯仰角跟踪测量精度。通过对仿真结果的分析,验证了该算法在低空目标跟踪中的有效性和可行性。