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

一、鉴定和校准的重要性和紧迫性导弹武器系统和航天器的运载火箭在研制过程中,需要经过靶场飞行试验的全面鉴定。弹道式导弹(运载火箭)制导系统的鉴定,航天器的指挥控制,都需要靶场测量设备和跟踪网站提供精确的位置和速度数据。可以说,导弹武器系统和航天器的实际效能在很大程度上取决于靶场外测数据的质量。而高精度的外测数据在很大程度上又取决于外测系统本身的鉴定和校准工作。因为,确保规定的测量精度,是对外测系统提出的最重要的要求之一,而对一切     

《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…     

吉尔南再入测量站在美国战略武器试验中的作用

吉尔南再入测量站(KREMS)是一个雷达测量站,位于马绍尔群岛中夸贾林珊瑚礁的罗伊—纳慕岛。该站是夸贾林导弹靶场的一部份,为各种导弹试验和空间跟踪任务收集雷达测量数据。这些数据可供各有关部门用来鉴定弹道导弹再入系统、防御系统以及美国和外国的卫星系统。本文对吉尔南再入测量站、测量能力及其在弹道导弹试验和空间跟踪活动中的作用等方面做了介绍。     

利用遥测信号无线电干涉仪的初始段安全系统

靶场安全问题随导弹性能的提高日趋重要。在发射场附近这一问题更为突出，因为这里导弹爆炸能量最大。诸如雷达、ＧＰＳ外测系统和光测因多种原因在这里用得不多，故需要一种设备能在导弹起飞后几秒内提供有用的外测数据，该设备能提供从发射台起飞直到１２０秒内的导弹偏离理论弹道的数据。本文叙述的外测系统利用了无线电干涉仪的原理，从两个精密间隔的天线提取相位差测量值。这些测量值送往“试验显示设施”，转换成常用的角偏差     

利用遥测信号无线电干涉仪的初始段安全系统

靶场安全问题随导弹性能的提高日趋重要。在发射场附近这一问题更为突出,因为这里导弹爆炸能量最大。诸如雷达、GPS外测系统和光测因多种原因在这里用得不多,故需要一种设备能在导弹起飞后头几秒内提供有用的外测数据。该设备能提供从发射台起飞直到120秒内的导弹偏离理论弹道的数据。 本文叙述的外测系统利用了无线电干涉仪的原理,从两个精密间隔的天线提取相位差测量值。这些测量值送往“试验显示设施”,转换成常用的角偏差曲线,供靶场安全人负使用。 本文介绍了无线电干涉仪系统的基本概念,这种特殊外测系统的设置和使用情况。并详细介绍了这种设备的射前演练、设置以及实时显示的设置和最终数据产品的输出。     

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。     

主动雷达型空空导弹截获概率分析

误差是影响主动雷达型中远距空空导弹武器系统截获得性能的重要因素，通过引入截获目标时间的经验分布函数，提出了基于蒙特卡洛仿真计算导弹截获概率，以及定量评估误差对截获概率影响的方法。仿真结果表明，该方法能够有效分析误差因素对导弹截获得概率的影响，为武器系统误差配置提供计算参考。     

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。     

利用自回归模型拟合外测系统误差的方法

本文针对实际测量中外测系统误差难以准确作模,而影响“EMBE T”的系统误差自校准效果,提出利用AR(P)模型来描述和代替外测系统误差模型的思想。采用AR(P)模型拟合仿真连续波雷达系统误差,结果表明非常吻合,拟合结果明显优于利用时间多项式的结果。     

大气水平不均匀性对电波折射误差修正精度的影响

本文首次提出了根据导弹外测系统中雷达电波射线经过的区域进行大气结构探测的新方法,并分析了下垫面复杂地区高精度连续波干涉仪外测系统中大气水平不均匀性对电波折射误差修正精度的影响,这对提高外测系统测量精度具有很重要的实用意义。     

全球定位系统用作洲际导弹制导系统鉴定工具的测量性能

八十年代初期,在两次民兵Ⅲ型导弹发射中(编号为PVM-18,19),试飞了一种四信道全球定位系统(GPS)接收机——弹载接收设备(MBRS)。这两次发射试验是称为“飞-2”系列飞行中的一部分。每次带两个NS20惯性测量装置。这两次试验的主要目的是在洲际导弹实际飞行环境中验证、测定全球定位系统的性能。本文概括了这两次飞行中GPS性能的分析结果。由此验证了如何利用这种质量的数据来高精度地鉴定制导误差,并用该数据来识别出飞行过程中各种制导误差。这两次试飞所得到的GPS数据证实了短期精度达到了预期能力。典型的随机误差为2英尺~*和0.01英尺/秒(一秒平均)。有了这一精度就可利用GPS作为外部测量仪器,对自由段中摆式积分陀螺加速度表(PIGA)的磁敏感效应进行直接观测。实现这种观测还是第一次。由于缺乏合适的标准,尚不容易进行绝对精度鉴定。显然,GPS的精度比同时参与导弹跟踪的雷达(多台)的好,拟合后残差非常一致,说明总精度很高。因此可得出结论,GPS的总精度达到了预期性能指标。 (本文常用缩略语AIRS——高级惯性基准球,BREW——民兵导弹上装的第二惯性测量装置,CSDL——Charles Stark Draper实验室,ECI——地心惯性座标系,GPS——全球定位系统,MBRS——导弹装载的GPS接收机,MISTRAM——米斯特拉姆,高精度无线电外测系统,PIGA——摆式积分陀螺加速度表,PVB——民兵导弹试验编号,TI——德克萨斯仪器公司)     

ADS-B用于高精度雷达标定的方法

为了更好地解决高精度雷达标定的问题,提出了基于广播式自动相关监视系统(ADS-B)固定误差及目标回波中心动态修正的雷达标定新方法。首先分析了ADS-B位置数据误差的来源、类型及在雷达坐标系下的特征,同时对民航目标回波中心的变化作了分析建模,在此基础上进一步通过对雷达数据与ADS-B数据之差作动态联合修正,最终估算出雷达系统误差,提高了雷达系统误差标定的精度和稳定性。并利用多批次的实测数据对该标定新方法与其他方法进行了对比验证,结果表明,该方法有效提高了标定的精度和稳定性,并已成功应用于雷达标定设备中。     

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。     

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。     

航空航天技术

以色列成功完成“箭”武器系统发射试验今年９月１４日，以色列飞机工业公司导弹分部在以色列空军导弹试验场又一次成功完成了“箭”武器系统发射试验。被称作“黑麻雀”的试验目标是一模拟的战术导弹。最初的结果表明，包括雷达、火控中心以及“箭”导弹在内的武器系统所有部分都按计划工作正常，且目标被摧毁。这项由以色列和美国共同投资开发的研究项目是由以色列导弹防务组织与美国战略导弹防御组织共同协作管理的。“箭”Ⅱ导弹在前８次试验中，已有７次成功的记录。俄罗斯“和平”号空间站将寿终正寝“和平”号是１９８６年２月发射升…     

提高某型舰空导弹武器系统拦截距离的设想

在分析研究大量试验数据及某型舰空导弹武器系统的工作方式、工作状态基础上,提出了在拦截超低空目标时,先用雷达在方位和距离上对目标进行跟踪,而俯仰上采用定角跟踪,在满足发射条件时,发射导弹并用雷达对导弹进行控制,当红外跟踪器稳跟目标后,武器系统转入红外跟踪制导对目标实施拦截的设想.     

在缺少精确参考基准的条件下两部性能相同雷达的验收

如果缺少由经伟仪提供的用来鉴定单台雷达精度的精确参考基准,那么就可以用具有相似性能的第二部雷达系统和第一部雷达系统一起来相互鉴定各自的精度。校准到瞄准轴线的任何一部雷达都可以证明存在一定的偏差,尽管其测量结果的重复性可能表明其精度是良好的;但是,由这种偏差所产生的误差还可能严重地影响到雷达的测量精度。本文介绍了在没有精确参考基准的情况下两部雷达验收试验中所使用的设备及验收方法。文中说明了雷达的校验步骤以及几次气球放飞校准测量的结果,分析了包括基于同一坐标系中的两部雷达测量结果之差的均方根值而进行了跟踪精度估算。     

再入(返回)测量的自校准α-β-γ滤波

在导弹、航天器试验任务的实时数据处理中,α-β-γ滤波已得到应用。由于外测系统的观测数据中,除含有随机误差外,还含有系统误差,而且系统误差经常大于随机误差。随着对实时处理测量精度要求的日益提高,应用α-β-γ滤波解算弹道参数,必须考虑外测系统误差的修正,否则,在较长测量弧段利用其滤波时,系统误差会造成弹道参数的滤波“发散”。本文基于“EMBET”自校准原理,将其推广到α-β-γ滤波中,完成了具有自校准α-β-γ滤波公式的推导,并给出再入(返回)测量弧段时的常用测量元素下的相应公式。     

设计测取精度信息的导弹飞行试验计划用的统计方法

决定导弹飞行试验计划测得精度能力的因素有:被试系统(即惯性制导系统、天文导航系统等)的误差模型;测量系统(即外测系统、遥测等)的误差模型;数据精度;飞行试验前得到的先验信息;弹道(或轨道)以及数据分析的方法。这些因素可以用数字计算机进行仿真,并且可以借助加权最小二乘回归法对具体的精度值求得定量的统计指标。在设计试验计划阶段,数字仿真和统计分析可用来进行综合研究,以便使弹道、测量系统和飞行前试验计划要求等试验条件达到最佳。通过正确的试验设计,常常可以把飞行试验计划测量精度的能力提高10-100倍。     

光电式向量脱靶量测量系统

本文介绍了太平洋导弹试验中心研究的全电子光电式向量脱靶量测量系统(VSS)。机组编队训练以及武器系统试验和鉴定都需要脱靶量测量系统。利用VSS来确定脱靶距离在60米以内的脱靶距离和弹道数据。为了满足导弹和引信系统的试验和鉴定要求,需要向量脱靶距离。在80财政年度期间,加里福尼亚州戈利塔的圣巴巴拉研究中心(SBRC)为海军设计、制造并试验了一台探索性研制型(EDM)VSS。因为该EDM满足并超过了所有的设计指标,所以海军让SBRC设计、制造、试验更先进的研制型VSS。