SATRACK/GPS三叉戟导弹跟踪系统的性能

SATRACK是一种专用系统,它是专门为美国海军战略系统计划局(SSPO)研制的,用作三叉戟精度提高计划的靶场测量设备。 SATRACK已经建成,它能为三叉戟Ⅰ型导弹飞行试验服务,给出精密的事后弹道。在被试导弹上接收全球定位系统(GPS)的信号,将其频率变换到遥测下行频率,在数据收集站进行宽波段记录,供事后重放和处理之用。从1978年中开始,最后几发三叉戟Ⅰ型研制弹从卡纳维拉尔角发射,对该系统进行了试验。从1979年起,又利用几发汘艇发射的导弹进行了试验。本文先介绍提出本系统的背景以及系统本身的情况,接着介绍本系统试测头七发导弹弹道的性能。     

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。     

用于GPS外测的数字转发器

目前,在许多导弹跟踪测量中,例如三叉导弹和ERLS(大气层外再入体拦截器系统)试验,使用几种模拟转发器。安装在导弹上的转发器将接收到的L波段信号变为S波段再发送到地面的转发处理系统(TPS),对飞行器进行定位。这种方法较之使用GPS靶场测量吊仓分系统的优点在于飞行硬件体积小、重量轻以及造价低。此外,在TPS中采用专门的跟踪环,可以在50g加速度和50g/s加加速度这样极高动态条件下跟踪GPS信号。此外,在TPS中使用用户专门研究的信号处理技术可在几秒钟之内快速捕获转发信号。靶场应用计划联合办公室的弹道导弹转发器体积为655立方厘米,重量为2.27公斤。以现有技术采用数字转发器设计方案完全可生产出体积更小巧的设备。正如本文所指出的那样,对于某些应用,数字方案可大大改善跟踪性能,并增加许多其它功能,例如保密计划中可对信号加密。用现行技术制造的数字转发器可以封装于一个82立方厘米的模块中。本文叙述了这种设备的设计,讨论了在追求比模拟设计方案体积更小、性能更好场合的应用。     

用于靶场安全的GPS转发跟踪系统性能的实时评价

GPS转发跟踪系统用作靶场安全的主跟踪系统越来越普遍。这种系统的费用低于C波段雷达系统,并且试验场地的选择更加灵活。用于靶场安全,在飞行器上接收GPS信号,变换到S频段,转发到地面站。地面站处理该信号,估计出飞行器的位置和速度。利用该信息评价飞行器是否在靶场上空安全飞行。在靶场安全判决过程中必须知道所估计飞行弹道的精度。本文介绍了一种软件包一性能实时评价(PAR),它能计算出GPS转发跟踪系统状态矢量(位置和速度)估计精度的实时边界。该PAR已安装到一台GPS转发跟踪系统内,现已投入运行。本文介绍了几次靶场安全跟踪的结果。     

试验靶场的GPS转发信号跟踪系统方案

本文介绍了基于下述原理的跟踪系统方案,即由试验飞行器转发各GPS卫星信号,而由地面的靶场设备完成信号跟踪和弹道确定。叙述了两种飞行器用的变频转发器,提出了几种修正转发器本振误差的技术,并建议采用IRIG标准遥测设备进行接收、记录和传送转发信号的几种可用技术     

《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…     

SATRACK-Ⅰ和SATRACK-Ⅱ导弹跟踪系统的工作经验与设计指标

SATRACK-I是为美国海军战略系统计划局研制的,用来跟踪试飞的“三叉戟-I”型导弹。该系统利用GPS的L_1频率信号、弹载变频转发器、地基接收/记录站以及一套专用的事后处理设备(该设备设在约翰·霍普金斯大学的应用物理实验室),用以对导弹初始状态、弹道及制导系统误差作最优估计。该系统从1978年沿用至今,进行了50多发试飞导弹的性能估计。本文评价了SATRACK-I系统的性能,其设计精度指标为12.2米和0.015米/秒(1σ/每轴)。由于SATRACK-I的卫星—导弹间是单频线路,所以要用电子密度数学模型来修正电离层的距离及多卜勒误差。本文讨论了所用模型的特点及其性能。目前正在设计的SATRACK-Ⅱ系统将用来跟踪和鉴定“三叉戟-Ⅱ”型试飞导弹。该系统的精度指标为6.1米和0.03米/秒(1σ/每轴)。为达到这些指标,必须使用双频卫星一导弹间线路,并作其它一些系统改进。已选定GPS的L_3频率信号作为第二个频率,这一选择的原因以及其它系统改进将在下面介绍。     

倒GPS外测系统

本文根据美国即将建成的全球定位系统(GPS)基本原理,提出了一种将四个以上伪码调制连续波发射机置于地面而不载于高轨卫星上的倒GPS外测系统设想方案。这种系统用于局部航区测量会有成本低;能进行多目标跟踪、姿态测量,脱靶量测量以及飞行器上设备简单等优点。为了说明其实用性,以假想的空—空导弹靶场为例,分析了其测量能力,并粗略估算了其测量精度。实现本系统的关键之一是地面伪码发射机之间的毫微秒(ns)级时间同步能力,为此专门讨论了几种适用于这种倒GPS的高精度时间同步技术。此外,本文还简要说明了这种倒GPS的不足以及其它应用。     

GPS转发记录和接口系统

15年来,一直在用GPS转发信号跟踪美国海军的三叉戟导弹的试验发射。经检验其实时绝对定位精度总在20米以内,事后在8米以内。为美国陆军“大气层外再入体拦截器分系统”(ERIS)计划已研制出一种40立方英寸的弹载GPS转发器,现已可供美国以及北约盟国政府的各种试验靶场使用。但是,目前用来接收GPS转发信号、计算目标位置和速度的用户地面设备,体积大而昂贵。这就限制了GPS转发器的更广泛使用。为此,美国空军西靶场与“3S”公司订合同,投资设计一种主要利用商品化遥测设备的廉价GPS转发处理器。本文介绍了如何构成工作样机,以验证这种“转发记录和接口系统”(TRIS)的可行性。样机表明该系统可以由下列部件构成,即现有商品化遥测设奋、为美国空军靶场应用联合计划办公室开发的GPS设备以及少量用户设备配件。     

《飞行器测控技术》1988年总目录

测控总体 美国国防部有关GPS在试验和训练靶场的应用计划(一)P .1一4 GPS在弹道导弹跟踪中的应用(一)P .5一8 未来的小型机动式GFS靶场测量设备(一)P .9一10 全球定位系统用于空间超高动态飞行器的跟踪(一)P .11一13 GPS用于试验和训练靶场的误差估算、精度及其有关系问题(一)P .14一66 SATRACK一I和SATRACK一l导弹跟踪系统的工作经验与设计指标(一)P .6了一73 GPS用于MX导弹飞行试验的实时跟踪(一)P .74一80 三叉戟I型导弹利用转发GPS信号进行实时跟踪的现场试验结果(一)P .81一86 跟踪和数据中继卫星系统的近期发展(三)…     

《飞行器测控技术》1982年总目录

浦控总体电子计量测试在空间测控技术中的重要作用“远望一号”测量船上设备联调中的几个问题“菊花二号”跟踪控制系统的可靠性弹道测量精度与误差传播系数的关系(一).P.4一16(三).P.22一26(三).P.ll7一126(四).P .34一50 洲控网跟踪和数据中继卫星系统地面部分跟踪和数据中继卫星系统地面站的软件和数据自动处理装置跟踪和数据中继卫星系统的多址接收相控阵系统利用导航星全球定位系统鉴定下一代远程导弹SATRCK/GPS三叉戟导弹跟踪系统的性能用全球定位系统对导弹进行实时跟踪(一).P.63~68(一).P.69一77(一).P .78一83(二).P .85一9…     

全球定位系统用于空间超高动态飞行器的跟踪

全球定位系统(GPS)将提供非常有吸引力的跟踪空间动能武器的方法,以进行战略防御创新计划的系统试验和鉴定。然而,小体积高动态的武器使GPS的使用复杂化了。本文针对这些问题进行论述并提出解决办法。     

三叉戟Ⅰ型导弹利用转发GPS信号进行实时跟踪的现场试验结果

GPS接收机可以用来跟踪和确定单兵、轰炸机和洲际导弹等一切物体的位置。当体积和成本问题而不宜使用弹载接收机的场合,常利用转发GPS跟踪方案。三叉戟Ⅱ型潜射导弹提出的靶场安全跟踪问题正是这种情况。美国海军签订了一项合同,研制一套验证转发GPS跟踪方案的系统,以此来评价GPS用于靶场安全的技术风险,并检验其跟踪精度。利用预定的三叉戟Ⅰ型(C-4)试验发射,对整个系统进行了现场试验。本文叙述了转发GPS跟踪系统方案,所做的现场试验及其结果。     

利用导航星全球定位系统鉴定下一代远程导弹

导航星(NAVSTAR)全球定位系统是一项三军联合计划,目前正在作方案验证。该计划由空军掌管,并有海军、陆军、海军陆战队和国防测绘局参加。当该系统全面投入工作后,它将为各种用户提供高精度定位和测速能力。美乐华(Mag-navox)公司先进产品部根据数个有偿合同,参与了几种用户设备的研制工作,并参与了其它部门应用全球定位系统的研究工作。本文介绍了为航天和导弹试验中心(SAMTEC)范登堡空军基地(西靶场)进行研究的结果,该项研究是要确定导航星全球定位系统用作下一代弹道导弹的外测和制导鉴定系统的可能性和能力。本文研究了利用全球导航系统跟踪导弹的三种主要方法,基于对导弹飞行方案、环境因素、系统要求和约束条件以及布局分析等方面的研究,提出了一些有关导弹外测的建议。     

统一S波段测控系统的发展及现状

统一S波段测控系统(USB)是在Apollo任务中发展起来的一种综合测控体制。它将跟踪、遥测、遥控、话音信号调制在同一无线电载波上,从而大大减少了星载设备的数量和重量,简化了测控操作。由于统一S波段测控系统所具备的显著优点,Apollo任务之后该体制迅速为各国航天测控系统所采用。到了八十年代,欧空局、法国、日本、德国等相继建立了自己的统一S波段测控网,并能同美国的统一S波段地面网络联网。八十年代以后,随着跟踪与数据中继卫星系统的不断完善以及航天器自主程度的不断提高,地面站存在的价值曾一度为人们所怀疑。然而事实证明,地面测控系统在航天任务保障中仍占有不可取代的重要地位。国内外已有大量文献介绍了Apollo统一S波段测控系统,因而本文重点介绍继Apollo任务之后统一S波段测控系统的发展以及现状。着重论述自动化程度的提高,硬件的改造及小型化,可移动地面站的出现等几个方面。并简要分析了今后可能的发展动向。     

GPS用于MX导弹飞行试验的实时跟踪

霍普金斯大学应用物理实验室最近完成了一项MX导弹(和平卫士)试验飞行的实时GPS跟踪研究。因为飞向夸贾林环礁所需靶场安全提出了严格的精度要求,故分析了各种跟踪方案。本文简述了导弹跟踪的经验之后,介绍了各种系统方案。讨论了各种远站处理方案,接着专门研究了电离层误差修正方法和接收机锁相环路热噪声。最后,叙述了瞬时落点(IIP)时间协方差仿真结果。     

GPS与GLONASS

本文叙述全球定位系统(GPS)在世界导航中的地位和GPS转为民用的背景。美和前苏联研制GPS/GLONASS系统的全过程。还谈到GPS工作,特别提及GPS精度与同时接收4颗卫星的导航信号的关系。     

GPS在时间频率测量中的应用简介

介绍了怎样将GPS(全球定位系统)的卫星信号应用在时间和频率计量中,讨论了GPS接收机如何实现时间同步和频率校准,阐明了GPS在时间和频率测量中应用的几种类型.     

用于NASA局TDRSS第二地面终端站的综合接收机的设计与性能

Interstate电子公司正在开发一种综合接收机,准备用于TDRSS第二地面终端站(STGT,NASA天基测控网的一个重要组成部分)的S波段多址、S波段单址、K波段单址、S波段航天飞机返向链路(SSHR)和K波段航天飞机返向链路(KSHR)。广泛采用甚大规模集成/专用集成电路(VLSI/VSIC)设计方案,该综合接收机(IR)将解调器、符号同步器、伪码跟踪、载波恢复和数据提取功能结合到一个集成单元内。本文介绍该接收机的总体设计及研制,突出了解调和跟踪环的功能。给出了实验室测量结果,证明了良好的误码率特性。     

加州差分修正公司准备在全球开展差分修正业务

美国加里福尼亚州的“差分修正”公司打算很快建立一个全球性地基接收机网,以便为用户提供极精确的导航和定位信息。已在8个美国城市投入运行的系统,通过调频无线电台向用户发送信号。利用这些信号来修正用GPS卫星直接确定的位置数据。以往,只有美国军方才能接收GPS卫星发送的高精度信号。军方将高精度信号加密,防止敌方利用该信号精确引导导弹打击目标。卖给民间用户的GPS接收机只能接收低精度信