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。     

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。     

GPS在弹道导弹跟踪中的应用

在弹道导弹的试验和鉴定过程中,需要精确测定时空信息(TSPI)。出于靶场安全考虑,试验时要对弹道导弹进行跟踪,炸毁失灵的导弹;为鉴定导弹的制导系统,要精确地确定导弹的弹道。过去,用测量雷达跟踪的TSPI精度不够,对弹道的确定更是如此。如果导弹从远海发射,或是同时要跟踪多个目标,那么,雷达用于靶场安全也会力不从心。对于外测跟踪或精密弹道确定,GPS转发跟踪系统可以记录全程飞行情况,供事后分析,而且还可以根据需要多次重放,以使跟踪滤波器最佳化。     

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…     

《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)…     

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。     

弹道导弹故障弹道计算方法研究

从靶场安全控制对故障弹道的需求出发，给出了弹道简化计算方法，阐述了通过改变发动机动力曲线、飞行程序角参数方式模拟导弹故障模式，并讨论了故障弹道的计算方法，仿真计算的结果满足靶场安全控制演练要求。     

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。     

发射区经纬仪系统

白沙导弹靶场(WSMR)研制了一种“发射区经纬仪(LAT)”光学跟踪系统,该系统可为陆军正在研制的新一代超高速导弹提供更好的时间-空间-位置信息(TSPI)。LAT系统有一个高性能的光学跟踪座,上面安装一个8-12um的前视红外(FLIR)传感器,一个新设计的全帧针定位的35毫米摄影机和一个焦长50英寸的自动聚焦的镜头。RLIR配上白沙靶场自行研制的基于统计的自动视频跟踪器,这样构成一个功能很强的近距离导弹自动跟踪系统。这种LAT设计得可替代短程反坦克导弹试验计划的大量固定式摄影机。新开发的跟踪技术可以使角度跟踪的速度和加速度超过1弧度。开发了一种专门技术可在导弹发射时推动机座使之与目标运动相匹配,一种自适应伺服控制技术允许采用Ⅲ型伺服,补偿沿导弹飞行路径布置LAT跟踪座而产生的高加速度。在导弹通过垂直于机座的点时,使用一种自动化模式选择措施,使跟踪座迅速减速,以使目标始终保持在相机的视场中。本文介绍了由8台LAT组成的光学跟踪网的设计方案,利用FLIR传感器的自动视频跟踪技术和伺服控制算法的结构。这些算法使LAT系统达到了白沙导弹靶场以前从未达到的水平。     

利用GPS的射弹跟踪装置

借助射弹跟踪和弹道模型预测落点,可以大大提高火炮的精度和威力。作为陆军和人机工程实验室及弹道研究实验室合作计划的一部分,Harry Diamond实验室正在研究一种基于GPS的转发器,从此提供射弹跟踪数据。该研究项目包括二项研制任务:安装在射弹上的GPS转发器,确定射弹位置数据的专用接收设备。 Harry Diamond实验室已在对GPS转发器和接收设备的设计和实施方案进行研究。转发器的设计问题有:仔细考虑干扰信号,天线设计要求,元件小型化,高加速度。系统增益极高(120dB)使自干扰问题很突出。选择系统频率,尽量减小来自主频和谐波频率的潜在干扰。为简化系统硬件实施方案也需要作频率选择。转发器设计中首先要考虑高加速度环境下的生存能力。选用合适的主振荡器主要考虑了在16000g(最高)炮射环境下各种振荡器的特性。要在下列因素之间折衷考虑:频率精度及其对系统功率和频带需求的影响,在高8条件下振荡器的特性。这种转发器方案已作成试验电路板并进行了鉴定,然后做了两个样机,于1991年10月试射。需用转发接收设备来处理转发的GPS信号,给出位置数据。由软件完成相关、跟踪和位置求解。飞行时间很短(小于2分钟),可使用随机存取存贮器(RAM)的数据贮存设备。相对于现用系统这种独特的方法大大简化了数据记录系统。做了一套转发接收机试验设备,用来处理现场试验所获得的数据。     

美国无线公司导弹试验队为航天飞机提供的测控服务

一、背景航天飞机的作业带来了许多复杂问题。不仅对于NASA局的飞行器设计工程师带来了新问题,而且RCA公司导弹试验工程承包部(该部为RCA公司常驻东靶场的机构,从1953年以来就承包东靶场导弹和航天试验测控系统的规划、设计和各站测控设备以及数据处现设备的操作维护——译者注)的规划人员和工程师也要负责改进东靶场的跟踪系统、计算机系统、遥控系统和显示系统,以便适应航天飞机作业的一些新情况。     

外测数据系统误差及弹道的估计

一、引言飞行器飞行过程中,常用多站和不同测量系统进行观测。如何充分综合和利用这些跟踪数据,以便给出真实轨道,无疑是一个重要课题。各种测量系统的数据都含有系统误差和随机误差,它们会影响所估弹道的精度。本文研究了两站外测跟踪情况下,利用卡尔曼滤波方法先估计测量设备系统误差,然后进行补偿并获得弹道估计。这种方法使用线性误差模型,避免了运动方程的非线性,又能分离系统误差,故所估     

美国战略导弹的研制性飞行试验转到西靶场进行

在美国第一代、第二代战略导弹和航天运载火箭的研制中起了很大作用的东靶场,七十年代在任务上发生了很大的变化。1970年4月,空军武器系统部对东、西靶场进行改组,成立了统一的航天和导弹试验中心(SAMTEC),本部设在西靶场范登堡空军基地。从此东靶场成了航天和导弹试验中心的东分场,而且从1972年财政年度起从研制试验鉴定靶场转为应用性靶场。随着高精度弹道测量系统 Mistram X 波段干涉仪在1971年被撤除,从1972年财政年度起,正在试验中的第二代战略导弹的第三个型号即民兵Ⅲ的研制性试验改在西靶场进行。     

带有执行器约束条件的模糊自适应反步控制

针对高超声速飞行器在飞行控制过程中存在外界干扰以及考虑执行器的动态特性等问题,结合飞行器纵向模型的特点,考虑舵的动态特性,分别设计了基于动态逆的速度控制器和基于指令滤波器采用Backstepping控制方法的高度控制器。模糊自适应系统用来在线辨识飞行器模型由于气动参数的变化而引起的不确定性。运用Lyapunov理论分析闭环系统的稳定性,证明了包含跟踪误差在内的所有信号满足半全局一致稳定。最后通过仿真对控制器的控制效果进行验证,得到了较为满意的控制效果。     

飞行器跟踪遥测的现状和发展趋势

跟踪遥测是一种获取飞行物体轨迹信息的方法,飞行物体例如飞机、导弹、卫星、气球或深空探测器等,通过电磁辐射源指示其飞行位置。从成本方面考虑,一种有吸引力的方法是将飞行器上的遥测、跟踪和遥控(TTC)设备组成一个综合的系统,而地面的接收和跟踪设施也综合在一起。本文评述了测距设备(DME)和测角设备(AME)与遥测系统相结合的现状。这方面进一步的发展将主要依赖时频参考源,微波元件和信息处理等技术的进展。本文试图分析这些技术的发展将以何种方式影响各种系统参数。     

用全球定位系统对导弹进行实时跟踪

本文将介绍一套利用全球定位系统(GPS)对远程导弹进行实时跟踪的系统。全球定位系统全面投入工作后(八十年代后期),用它来跟踪导弹、飞机和地面车船正是其英雄用武之地。为了充分利用该系统,必须要有一种高经济效率的跟踪方案。在跟踪导弹这样一些非回收性试验体时,尤其要注意这一点。本文所介绍的这些技术就是跟踪非回收性试验导弹的一种经济实惠的方法。其基本方案是被试导弹接收多个GPS信号,将这些混合信号的频率变换到一个新的S波段频率上、然后再将混合的S波段信号发送到地面接收站。地面站接收经转发的GPS信号,并加以处理,得到该导弹的正常伪距和伪距离率测量值。用卡尔曼滤波器计算出位置和速度解。除了能独立工作之外,本文所介绍的系统还能与现有跟踪系统相结合,提高跟踪精度。     

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。     

国外电影经纬仪

一、引言电影经纬仪是在大地测量经纬仪和摄影机基础上发展起来的一种测量和记录相结合的动态测量仪器。是飞行器飞行试验中的重要测试仪器之一,它能跟踪飞行器,精确给出目标的运动位置、距离、运动轨迹,瞬时状态等信息,并能自动记录目标图象,以便保存和重现飞行器的试验过程。当电影经纬仪和计时系统一起使用时,还可以从位置信息中获得飞行器的角速度、角加速度等信息。     

弹道反舰导弹靶场飞行试验安全分析

反舰导弹靶场飞行试验中,为了确保试验方案可实施,必须进行试验安全性量化分析,以确保故障弹对保护目标的威胁概率最小。根据弹道反舰导弹特点,给出量化分析基本思路,归纳导弹故障模式,分析不同故障模式下导弹落点散布,并给出量化分析计算方法。通过实例,验证计算方法的正确性和科学性。