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     

C波段雷达校准及其在GEOS-Ⅱ计划中的应用

一、绪言本报告是六份GEOS-ⅡC波段雷达系统计划最终报告之一,它详述了如何将C波段测量用于GEOS-Ⅱ的计划之中。这份材料包括了雷达操作的各个方面,其中有: 1)本计划前的规划 (a)雷达误差源的识别 (b)误差大小的预测 2)跟踪操作标准要求的研究 (a)进行事前与事后校准,将系统误差减至最小。 3)在分析跟踪数据的基础上修订原操作要求。 4)对专门的卫星跟踪试验进行研究与分析。 5)与GEOS有关的雷达研究计划。     

《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…     

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。     

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。     

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。     

比相测距系统的天、地零值校准（下）

4 比相测距系统相位匹配(相位色散值)的校准 比相测距系统,不论采用伪码或侧音测距,都是将测距信号按一定方式(调相或调频)调制在载波上经天线发射到空间,再由目标应答机转发回地面接收系统,最后用测量收、发测距信号(伪码或侧音)的相位移(时延)来测定空间目标的距离。由于这种比相测距系统是以测相来实现测距的,测距信号在传输过程(地面→空间→应答机→空间→地面)任何一个环节上所产生的相移都将直接转换为距离测量值。因此,必须采用前节所述的方法首先将应     

飞行试验鉴定用的测量、控制和估计的新方法

现代导弹武器系统飞行试验鉴定中所用的制导系统的精度不断提高,促使西部导弹航天试验中心关心和要求采用新的测量、控制和精度估计方案。由于采用了在相位(即距离)域采集和处理雷达多卜勒测量值的方法,外测精度和估计精度比起传统的在频率(即距离变化率)域进行测量有了很大的提高。这种多卜勒技术已经用到了C波段雷达上,但也可以应用到其它系统,尤其是GPS系统。通过应用测量噪声去相关方法,消除了控制和估计功能间的相互影响,从而实现了每一种功能的各自独立优化。采用了在数字计算中具有极好数值特性的平方根估计算法,确保了充分发挥愈益精确的测量设备和制导系统的潜力。这里所介绍的已在西试验中心得到了检验的方法,预期在未来的试验鉴定工作中将发挥重大的作用。     

哥达德距离和距离率系统与并置的激光系统跟踪测地卫星的相互比较

NASA正在进行测地卫星1号(GEOS—A)卫星观测系统的相互比较研究。作为该项研究的一部分,用并置的哥达德距离和距离变化率(GRARR)系统及哥达德激光跟踪系统对GEOS—A卫星进行了跟踪。从1966年7月至11月,北卡罗莱纳州罗斯曼的GRARR站对该卫星的17次过境做了观测,并对其中的10次做了鉴定。在该项研究中,激光系统的跟踪轨道用作GRARR系统的基准轨道。激光数据用GEOS—A数据调整程序(GDAP)进行了平滑,以笛卡尔座标位置和速度矢量的形式给出所选历元时刻的基准轨道。数据鉴定表明,可用激光跟踪轨道来检测距离和离变化率中的系统误差,其精度分别可达2米和1厘米/秒。利用所测的GRARR数据和激光轨道数据,由GDAP计算出每次过境(10次中的7次)中的平均距离零位偏倚误差为-5.3米,标准偏差为±2.5米。其他3次过境均被剔除,因为其偏离均值的偏差高达30米。测距-定时误差确定为-2.1±1.2毫秒。消除系统误差后,未经平滑的距离数据的均方根噪声分量为6.8米。认为应答机延迟曲线的误差导致了GRARR的距离偏倚和定时误差。对GDAP的距离变化率残差做了折射修正,并用序贯最小二乘回归程序估计了各距离变化率误差模型的系数。没有发现明显的距离变化率零位偏倚。观察到距离变化率总有-0.20±0.02毫秒的定时误差,但其原因不详。发现的频率换算因子误差为10~(-5)。消除了这些系统误差之后,未经平滑的距离变化率数据的均方根误差分量为1厘米/秒。     

基于梳状谱发生器的毫米波相参脉压模拟器

研制了一种基于梳状谱发生器的全相参脉冲压缩毫米波雷达目标射频回波模拟器。通过与被测雷达共用基准频率参考信号,结合梳状谱发生器及DDS,保证了输出信号和雷达发射信号的相参性和快速频率跳变,实现较好的相位噪声性能和杂散抑制。该系统输出为Ka波段,带宽2GHz,步进100kHz,相位噪声小于一80dBc@1kHz,跳频时间小于2μs。     

基于DDS技术的雷达多普勒频率模拟器

介绍了两种采用直接数字合成(DDS)技术的雷达目标多普勒频率模拟器,在26位数字控制字的控制下,模拟器可以相参地产生高分辨率的多普勒频率信号。     

异地遥测对接可行性探究

针对现有飞行器测控系统遥测对接试验周期长、效率低的不足,提出一种异地遥测对接方法.通过构建异地遥测对接系统结构,得到异地遥测对接信号链路模型.基于系统时钟抖动的频率、相位和采样时间表达形式,对异地遥测对接链路中的信号进行了具体推导.在此基础上,从频率和相位2个方面,定量分析了系统时钟抖动对异地遥测对接信号相参性的影响.分析结果表明：对于Ka频段信号,当应答机端异地遥测对接系统的时钟短期频率稳定度优于1×10^-11时,异地遥测对接系统引入的频率抖动△f≤0.6 Hz,相位抖动△φ≤0.075 rad,可认为异地遥测对接信号的相参性不受影响,异地遥测对接可行.     

基于DDS驱动PLL结构的X波段雷达信号频率综合器

给出了一种基于DDS驱动PLL的频率综合器结构。该结构采用AD9854DDS芯片产生低频的参考信号,然后驱动锁相环和VCO产生X波段射频信号。实验和测量结果表明,该频率综合器具有较宽的工作带宽和较低的相位噪声,可以用来产生连续波、线性调频信号和频率捷变信号用于X波段雷达信号的仿真。     

光纤延时技术在X波段雷达回波信号模拟中的可行性研究

应用光纤延时技术设计了通用的X波段雷达回波信号模拟方案,搭建了测试原理样机。通过原理样机完成了距离速度仿真测试及雷达回波信号的仿真测试,论证了光纤延时技术在X波段雷达信号距离模拟中应用的可行性。     

星锁异常分析方法及处置策略

扩频模式星锁指示是判断上行信号锁定与否的重要参数,它是关系到双捕能否完成的关键.针对地面测控设备跟踪某遥感卫星时星锁异常的问题,采用FTA(故障树分析法)从星地两方面查找原因,找出了造成星锁异常的主要因素是扩频应答机下行测量帧中CRC(交叉冗余码校验)计算错误,诱因归结为扩频应答机FPGA(现场可编程门阵列)存储器中程...     

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     

一种高动态低信噪比下载波快速捕获跟踪方法

针对高动态、低信噪比的接收信号,首先对整个多普勒频率范围进行分段,并在每一段内利用本地产生的带有多普勒频率变化率的复信号来抵消接收信号中多普勒频率变化率的影响,然后在每一段内利用FFT（FastFourierTransform,快速傅里叶变换）进行载波频率并行捕获,从而同时完成载波多普勒频率及其变化率的初步估计。利用载波多普勒频率及其变化率估计信息辅助锁频环快速入锁,进而利用锁频环辅助三阶锁相环完成载波信号的锁频锁相跟踪。使用这种方法,可以快速获取信号的多普勒频率及其变化率信息,并且在极短时间内完成载波的稳定跟踪,使接收设备具备快速捕获跟踪大动态弱信号的能力。     

长征运载火箭将在1997年发射7次

中国长城工业公司计划在1997年用长征火箭进行7次发射,发射次序如下:首次发射是在一季度用三级的长征-3A发射东方红3号国内通信卫星,卫星上载有24个C波段转发机。长征-3B发射马布哈菲律宾卫星公司的马布哈卫星(洛勒尔航天系统公司的FS1300)。     

S模式应答机在飞行中的应用

新航行系统是国际民航组织(ICAO)提出并计划在2010年在全球推广的新一代通信、导航、监视和空中交通管理系统(CNS/ATM).其监视系统的发展方案是二次雷达监视(SSR)和自动相关监视(ADS).虽然A/C模式的二次雷达使用比较广泛,但它存在很多缺陷,ICAO把发展S模式二次雷达作为一种非常重要的监视方案推广,机载应答机也正在逐渐改装为S模式应答机.     

USB与VLBI联合确定“探测一号”卫星轨道

我国绕月探测工程“嫦娥一号”卫星将以统一S波段(USB)为主,辅以甚长基线干涉仪(VLB I)测轨分系统来完成测控任务。由于“探测一号”卫星轨道与“嫦娥一号”调相轨道段相似,有关单位于2005年3月17日—20日进行了USB和VLB I联合跟踪“探测一号”试验。通过对联合测轨数据的处理,研究了USB—VLB I联合定轨方法,分析了联合定轨和预报精度,得出了一些结论。