无线电跟踪测量系统

生物科学2023-02-02 20:00:59百科

无线电跟踪测量系统

利用无线电波的特性对飞行器跟踪并测量其飞行轨迹参数的系统。无线电跟踪测量系统能进行远距离探测并能测量目标的特性参数,不受气象条件的限制,而且无线电信道便于传送多种信息,因此它在航空和航天活动中被广泛应用于靶场测量、指挥控制、远程警戒、航天器的跟踪测轨等方面。它的探测距离、测量精度、抗干扰性能不断提高,工作波段越来越宽。各种无线电测量系统所采用的技术虽有很大不同,但基本原理并无多大变化。

无线电跟踪测量系统用无线电波在地面和飞行器之间传递各种信息。地面向飞行器发送的信号称上行信号;飞行器向地面发送的信号称下行信号。无线电跟踪测量系统一般由飞行器上设备和地面设备两部分组成。飞行器上的设备是信标机(发送下行信号的发信机)或应答机(包括接收上行信号的接收机和发送下行应答信号的发射机)。地面设备有发射机、接收机、天线、数据终端、计算机和记录显示设备等。它的工作原理是:发射机产生的无线电信号由天线定向辐射到目标所在的空间,再由地面接收天线接收飞行器转发或发送的下行信号,经接收机检测,比较上、下行信号或下行信号的变化,即可测出飞行器相对于地面测控站的角度、距离和距离变化率等参数,确定飞行器的空间位置和速度。连续进行这样的跟踪测量即可得出飞行器的弹道或轨道。测量系统对于各种不同的目标所测量的基本参数是相同的,不过对于有动力作用的飞行器(火箭、导弹、飞机等),测量系统应有瞬时定位和适应速度变化的能力;而对于人造地球卫星和空间探测器一类的航天器,则因轨道变化较为缓慢,一般可用较少参数和较长测量时间来完成测量任务。

无线电跟踪测量系统主要有脉冲测量系统和连续波测量系统两类。

脉冲测量系统

以测量无线电波在空间传播的时间间隔为基础的定位测量系统。它通常由地面脉冲测量雷达和飞行器上的应答机组成。地面雷达以很高的射频功率对准目标发射射频脉冲,应答机收到脉冲信号后立即应答,向地面发射应答脉冲,地面测控站测出发射脉冲时刻与应答脉冲到达时刻之间的时间间隔,就可得到目标至测控站的距离;雷达天线跟踪应答机信号,指示出目标相对测控站的方位角和俯仰角。

脉冲测量系统分为单站雷达系统(采用以雷达站为基准的极坐标方式来测量距离和角度)和多站雷达系统(以整个系统组合的坐标为基准的三角定位法来测量角度和距离)。后一种系统可获得高精度数据。为扩大对低轨道航天器的跟踪测量范围,常使用雷达链系统(见脉冲测量雷达)。

连续波测量系统

分为多普勒频移系统、距离和距离变化率测量系统、相位比较系统和这些系统的多种变化类型。

(1)多普勒频移系统:利用多普勒效应测定飞行器径向速度,借以测量其飞行轨迹(见多普勒测速系统)。

(2)距离和距离变化率测量系统:也称为连续波雷达系统,它主要用于人造地球卫星轨道测定。在航天器应答机配合工作时,可同时得到航天器相对测控站的距离、距离变化率和角度数据(见连续波多站系统)。

(3)相位比较系统:利用无线电波的相位关系测量角度和角度变化率。这种系统的比相精度取决于两个天线之间的距离(基线长度)和基线的稳定性(见无线电干涉仪系统)。

现代无线电跟踪测量系统已开始将轨道测量、遥测、遥控、数据传输、话音通信综合在一起,用一个无线电载波传输。还建成了跟踪和数据中继卫星及其地面设备所组成的新型航天无线电测量系统,利用两颗分开约 140°经度的卫星和一个地面控制接收站,就能对多颗低轨道卫星进行全球性的跟踪测控和数据中继。为解决高、低轨道卫星间信号的相互截获和对多颗低轨道卫星的测量、控制等问题,应用了多种新技术。

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