激光测距经纬仪跟踪运载火箭的部位修正

一、问题的提出一般说,激光测距电影经纬仪可以单站测得目标的位置。但是由于激光波束的跟踪部位是箭体外面的合作目标,而角度跟踪部位是火焰前端(或称箭尾),跟踪大型运载火箭时,两个跟踪部位的最大间距可达几十米。所以在数据处理中,必须将测距和测角的跟踪部位修正到同一点,否则将会影响测量精度。本文提出了三种部位修正方法:①将距离测量量修正到火焰前端;②将角度测量量修正到合作目标处;③最小二乘联合求解斜距的部位修正量。其中第一种方法已付诸实用。     

单站发射多站接收的空间目标激光测距技术

激光测距作为空间目标测定轨精度最高的技术,对非合作目标的测量精度比微波雷达、光电探测等技术高1～2个数量级,非常有利于非合作目标的精密定位、轨道复核及精确编目,保障在轨空间飞行器的安全。激光在非合作目标表面会发生漫反射,返回光斑弥散、回波微弱,采用大口径望远镜接收系统是必要的。鉴于大口径望远镜研制难度大,提出基于单站发射多站接收的空间目标激光测距新方法,即采用多接收望远镜增加接收面积,实现目标测量能力提升。通过分析单站发射多站接收的激光测距技术特点,基于双望远镜系统开展空间合作目标测量实验,验证了多望远镜接收激光信号的可行性,为该测距技术发展奠定了实验基础。     

激光自动跟踪技术的应用及其发展前景

本文首先简要介绍了国外激光自动跟踪技术在靶场测量中的应用情况,接着介绍了我国第一台应用于靶场测量的激光自动跟踪系统的工作原理,并给出了该系统的静态、动态精度的检验结果。最后,探讨了激光自动跟踪技术在我国靶场测量的应用前景。     

高速摄影机用于靶场测量

前言高速摄影机是一种靶场实况记录设备,它具有拍摄频率高、直观、操作简便的优点,常用于实况记录和故障分析。但受其总体设计和精密程度的限制,不能承担较高精度的测量任务。本靶场由于受山区地形限制,经纬仪无法直接测量火箭初始段弹道,且又无其它近距离测量的专用测量设备,我们从1979年起先后利用西安光机所生产的GS-240/35高速摄影机成功地测量了火箭井下漂移量及初始段姿态。本文从分析高速摄影机的误差源入手,总结了几年来为提高其测量精度所采取的一系列技术措施和解决的技术难点,评述了高速摄影机在靶场测量方面的应用,提出了进一步发展的设想。     

光电跟踪测量工程的发展

一、前言二十余年来,我国靶场光电跟踪测量设备——以光电经纬仪为主要代表,已经发展到第四代。今天的光电经纬仪,除了具备摄影这一基本测量记录手段外,通常还具有电视跟踪测量、红外跟踪测量、激光跟踪测量及激光测距等技术。测角、测距精度,自动跟踪性能及仪器自动化程度日趋提高完善,并广泛采用微机来提高整机及各分系统的性能,与国外近年来发展的同类产品相比,性能相差无几。与此同时,由于抗电子干扰的需要,我国也开始发展光电火控系统,光电制导系统。尽     

只有利用GPS才能满足北约战术战斗机训练中心的测量要求

由于近几年内在西欧地区发生了大量军用飞机事故,而且越来越需要低高度空战飞行训练,因此北约将在欧洲以外建立一个战术战斗机训练中心。面临特殊的测量要求,需要一个独特的靶场测量系统。战术战斗机飞行训练将在65000平方公里地区上空展开,100架飞机将在近地面至30Km的空中飞行。此外,必须在不同的位置至少配35个威胁发射机。整个靶场必须易于重新配置并且机动(非固定地面站)以满足环境变化和各种训练要求。由于这些苛刻的限制条件,只能采用GPS来解决测量问题。在三个基本领域内,要解决面临的测量问题,最理想的是采用靶场应用计划(RAP)的GPS设备及其配套的第二代RAP数据链。这三个领域是目标跟踪、数据传输和威胁发射机的控制。GPS对于其中每个领域都有其长处。 GPS目标跟踪:提高了目标位置和速度精度;能跟踪多达100个目标;能跟踪地面至30Km高的目标;能覆盖整个65000平方公里区域;仅需要少数几个地面站;可使用无需勘测的机动地面站。现代化的数据链路:数据链路独立于定位系统;采用高带宽效率技术;最多能对付100个目标;可远距离传输;采样速率更高;使用机动地面站;经飞机一飞机中继还可扩大覆盖区域。 GPS控制的威胁发射机:成本大大低于人工/雷达控制的威胁发射机;威胁密度可很高;可机动(可自己测定位置);跟踪精度高;目标捕获和自跟踪简单;可程控各类威胁发射机并可模仿现场操作手。用GPS解决靶场测量问题,会带来许多有利后果:可建成全机动靶场,可灵活配置一可大可小;可为100多个目标服务;可配大量威胁发射机;靶场易于重新配置以适应各类训练场面;靶场对环境无特殊要求(不必改造地形)。     

海上靶场测控系统技术特点及应用

随着海上飞行器技术和飞行活动的不断发展,飞行活动对测控系统提出了新的更高的要求,海上靶场测控系统迎来了新的挑战和发展机遇。海上靶场测控系统从单一技术应用到多种测控技术的综合应用,极大地提高了海上靶场测控水平和能力。本文简要介绍了海上靶场测控系统的基本需求,分析了水下测量、出水点捕获跟踪、低仰角跟踪测量、低能见度下的跟踪测量等海上测控技术特点,研究了高精度水下测量、海上低空目标测量等关键技术的解决方法,提出了"优化陆基测控、发展海基测控、构建空基测控、完善水下测量",循序渐进构建空海陆潜一体化测控系统发展途径。     

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。     

低空目标双雷达联合定位方法研究

针对海上靶场雷达对低空、远距离小目标的测量数据中存在大量的地海杂波干扰,陆海结合试验环境复杂,大气参数难以精确测量,电波折射修正困难,多径影响较大,以及自身的开环跟踪模式等因素,导致雷达俯仰角测量误差较大的问题,在充分利用靶场雷达测量网布站特点的基础上,提出了一种利用2台雷达共有段落的方位角和斜距信息,构建双雷达联合定位模型,完成目标弹道解算的方法。实测数据与仿真数据综合测试表明,通过使用该方法可有效解决雷达俯仰角测量信息超差对整体测量结果的影响,同时提高了靶场雷测数据处理的精度和可靠性。     

用于GPS转发跟踪的双模卡尔曼滤波器

自1984年以来,用转发GPS方案对高动态飞行器进行高精度、高效费比跟踪,为导弹飞行近实时提供良好的位置、速度和加速度估计。在东靶场,正用第一代设备对三叉戟导弹飞行进行靶场安全跟踪。第二代设备被称为转发处理系统(TPS),已经部署在马歇尔群岛的USAKA站(夸加林再入场区),目前正用来跟踪各种飞行目标。现正在规划研制第三代新系统。本文主要讨论安装于TPS中的卡尔曼滤波器的设计和调试。这种滤波器的独特之处在于它有两种工作模式,一种用来跟踪动态飞行器,另一种特殊模式用来跟踪弹道飞行器。当滤波器确认飞行器的加速度接近弹道加速度时,模式切换逻辑电路就选择弹道方式。而当探测到非弹道加速度时,滤波器就返回到动态方式。本文综述了近期任务所获得的跟踪数据,证明用双模滤波器所获得的跟踪精度是卓越非凡的。     

高速自旋飞行体的气动加热特性

一种典型的弹箭类高速自旋飞行体为例,选取目标在超声速、跨声速、亚声速飞行状态下的弹道计算数据作为来流条件,结合滑移网格和多坐标系法,采用基于密度的耦合隐式算法、Roe-FDS(flux difference splitting)通量格式和SST(shear stress transfer) k -ω湍流模型,对飞行体的外流场进行了热流模拟研究。重点分析了目标在高速自旋飞行条件下的壁面压力、温度、气流密度、热流率、湍流动能等变化规律,并与不考虑飞行体高速自旋的流场进行了对比研究。研究结果表明:在高速自旋飞行条件下,飞行体表面的流线相互干扰,贴壁气流对飞行体产生的扰动更加剧烈,飞行体尾部的气流集聚效应明显,湍流发展与演化过程更加复杂,飞行体壁面的气流速度、压力、温度、热流率均高于无转速飞行情况,尤其在超声速飞行条件下的差异显著。     

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     

激光多周期测距脉冲飞行时间的测量

阐述了脉冲激光测距的工作原理,分析了脉冲激光测距存在的问题,在此基础上介绍了激光多周期测距方法,以及该方法的基本工作原理.设计了基于CPLD的脉冲激光测距飞行时间测量系统.CPLD的使用提高了激光测距的精度.该系统结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能手持式脉冲激光测距仪.     

高速电影经纬仪的计算机控制系统

随着电子技术和计算机技术的发展,微机的应用越来越普遍。在靶场光学测量设备上应用微机进行控制和数据处理已势在必行。今后,靶场光测设备发展的一个重要趋势就是充分发挥计算机的作用,提高设备性能,实现智能化跟踪控制。其中包括信息处理、模式识别、智能控制、误差实时修正及故障自动诊断等。国外从七十年代后期就开始实现光测设备的计算机化。例如,美国的Super RADOT经纬仪采用计算机后,就具有图象实时处理,多种形式的控制,测量误差实时修正,故障自动诊断等功能。     

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。     

《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…     

基于立体像对的目标姿态参数求解技术

在常规靶场刚体飞行目标姿态参数的光学测量中,针对轴对称回转体目标,广泛采用中轴线法求解;而针对非轴对称回转体目标,由于目标成像后中轴线难以准确提取,本文将采用模型匹配法弥补中轴线法对目标适应能力的不足。通过模拟目标实验和数据处理,表明这2种方法能满足靶场制导类刚体目标的测姿精度要求,而模型匹配法的适应性更强,且自动化程度更高。     

提高深空异步激光测距精度方法研究

异步激光测距的作用距离远,有望实现对地球同步轨道以及深空航天器的精确测量。在对相关文献深入研究的基础上,全面分析了异步激光测距基本原理,对其钟差和测距公式进行了重新推导,提出了一种适用于深空异步激光测距的精确公式,并给出了迭代求解方法。通过理论仿真分析,在脉冲时间测量误差5ns时,对匀速飞行目标,该方法距离测量精度可达到5～6m,比其他方法高出2～3个数量级。     

多传感器数据融合在光电经纬仪目标分离段跟踪的应用研究

针对光电经纬仪在目标分离段容易跟踪假目标的问题,提出应用多传感器数据融合方法实现目标分离段的假目标识别。在目标分离前,根据实测的目标轨迹数据通过理论弹道修正算法计算出理论弹道的误差修正量;在目标分离时,利用得出的误差修正量修正目标的理论弹道,并采用模糊聚类关联算法判断各传感器目标测量数据与修正后的目标理论弹道的相关性,从而识别出测量数据是否来自假目标。实验结果表明该方法能够有效地区分出真假目标,判别结果作为跟踪系统及目标识别系统决策依据,有效提高了目标分离段跟踪成功概率。     

用GPS引导电影经纬仪、激光雷达和威胁发射机

三军GPS靶场应用计划中开发的GPS设备已投入使用。在试验和训练靶场一项很有希望的应用就是电影经纬仪、激光雷达和威胁发射机的指向控制。电影经纬仪和激光雷达用于靶场外测精度极高,可是波束捕获范围极窄,需要外部引导。无人值守威胁发射机也需要外部指向信息。在这一应用领域,在被试或训练飞行体上装GPS接收机或转发器,飞行体的位置经下行链路发到跟踪站,在跟踪站上计算出指向角,用来引导或控制电影经纬仪、激光雷达或威胁发射机。由于差分GPS的精度很高,所以这种引导方法很精确。利用高速率直接下行数据链路,指向信息的时间延迟很小,对高动态飞行器仍能提供高精度引导信息。这种方法不需要在跟踪站上配值守人员,所以这种方法是控制这些设备的高效费比方法。