脈沖雷達(dá)大氣探測

對飛行器進(jìn)行跟蹤和精密測量的無線電設(shè)備。它為航天器定軌和目標(biāo)特性測量提供測量信息。常用的脈沖測量雷達(dá)有圓錐掃描雷達(dá)和單脈沖雷達(dá)。

脈沖雷達(dá)工作原理

脈沖測量雷達(dá)通過測量脈沖電磁波往返時(shí)間延遲得到目標(biāo)的距離信息，根據(jù)接收脈沖載波中的多普勒頻率測量目標(biāo)的徑向速度，利用等信號法獲得目標(biāo)的方位角和俯仰角數(shù)據(jù)。圓錐掃描雷達(dá)的跟蹤原理是：天線波束偏離雷達(dá)瞄準(zhǔn)軸(等信號軸)一個(gè)小的角度，并繞瞄準(zhǔn)軸快速旋轉(zhuǎn)，在波束最大增益方向掃成一個(gè)圓錐體，使目標(biāo)回波幅度呈正弦調(diào)制。對信號解調(diào)和鑒相可得到瞄準(zhǔn)軸與目標(biāo)之間的角誤差信號，用以控制天線向減小目標(biāo)偏角的方向轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)角度跟蹤。單脈沖雷達(dá)則用4個(gè)相對于等信號軸對稱配置的接收□叭同時(shí)接收回波，上、下對與左、右對□叭所接收到的信號進(jìn)行比較，得到誤差信號,用以控制天線轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到兩對□叭接收到的信號相等時(shí)就完成了角度跟蹤。在雷達(dá)跟蹤的同時(shí)，可從天線座的角編碼器讀出方位角和俯仰角數(shù)據(jù)。單脈沖比圓錐掃描方式測角精度高、數(shù)據(jù)率高、抗干擾能力強(qiáng)。對目標(biāo)回波信號波形的測量、分析和處理可以得到有關(guān)目標(biāo)反射截面、翻滾速度、極化特性等信息。

脈沖雷達(dá)工作方式

脈沖測量雷達(dá)有三種工作方式：①反射式：雷達(dá)接收目標(biāo)的反射信號。這種工作方式常用于近距離目標(biāo)的跟蹤，獲得火箭動(dòng)力段信息和再入目標(biāo)的特性數(shù)據(jù)。②應(yīng)答式：雷達(dá)接收飛行器上應(yīng)答機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的信號。這種方式轉(zhuǎn)發(fā)信號強(qiáng)，雷達(dá)作用距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，用于遠(yuǎn)距離目標(biāo)的測量。應(yīng)答式工作又可分為相參應(yīng)答式和非相參應(yīng)答式兩種。采用相參應(yīng)答式工作時(shí)，應(yīng)答機(jī)的收、發(fā)頻率之間保持嚴(yán)格的倍數(shù)關(guān)系。③信標(biāo)式：雷達(dá)只接收飛行器上信標(biāo)機(jī)發(fā)射的信號，不能測距，只用于捕獲目標(biāo)。

為了擴(kuò)大航區(qū)測量范圍，常沿航區(qū)縱列配置多臺(tái)雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的接力跟蹤測量，稱為雷達(dá)鏈，即當(dāng)前一站雷達(dá)在不能繼續(xù)跟蹤或“看不見”目標(biāo)之前，后一站雷達(dá)已將其捕獲。各臺(tái)雷達(dá)同步工作，給出實(shí)時(shí)截獲數(shù)據(jù)。

雷達(dá)是Radar（RadioDetectionAndRanging）的音譯詞，意為“無線電檢測和測距”，即利用無線電波來檢測目標(biāo)并測定目標(biāo)的位置，這也是雷達(dá)設(shè)備在最初階段的功能[1]。典型的雷達(dá)系統(tǒng)主要由發(fā)射機(jī)，天線，接收機(jī)，數(shù)據(jù)處理，定時(shí)控制，顯示等設(shè)備組成。利用雷達(dá)可以獲知目標(biāo)的有無，目標(biāo)斜距，目標(biāo)角位置，目標(biāo)相對速度等。現(xiàn)代高分辨雷達(dá)擴(kuò)展了原始雷達(dá)概念，使它具有對運(yùn)動(dòng)目標(biāo)(飛機(jī)，導(dǎo)彈等)和區(qū)域目標(biāo)(地面等)成像和識(shí)別的能力。雷達(dá)的應(yīng)用越來越廣泛。

第1章　概論

1.1　脈沖雷達(dá)在航天測控網(wǎng)中的作用

1.2　脈沖雷達(dá)跟蹤測量與數(shù)據(jù)處理的研究內(nèi)容

1.3　本書的體系結(jié)構(gòu)和特色

第2章　脈沖雷達(dá)的跟蹤測量與數(shù)據(jù)獲取

2.1　雷達(dá)測量原理與實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.1.1　脈沖雷達(dá)的測距技術(shù)

2.1.2　測角原理與實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.1.3　測速原理與實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.2　脈沖雷達(dá)的數(shù)據(jù)獲取與格式轉(zhuǎn)換

2.2.1　幾種典型脈沖雷達(dá)的測量數(shù)據(jù)記錄格式

2.2.2　脈沖雷達(dá)測量數(shù)據(jù)的量綱復(fù)原

2.3　雷達(dá)數(shù)據(jù)預(yù)處理接口子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

第3章　雷測數(shù)據(jù)的誤差源分析與數(shù)學(xué)建模

3.1　誤差分類與誤差處理的典型方法

3.2　雷測數(shù)據(jù)的誤差源

3.2.1　測距誤差

3.2.2　測角誤差

3.2.3　測速誤差

3.3　雷測數(shù)據(jù)系統(tǒng)誤差的數(shù)學(xué)建模

3.3.1　設(shè)備系統(tǒng)誤差的數(shù)學(xué)模型

3.3.2　過程誤差的數(shù)學(xué)模型

3.4　隨機(jī)誤差的數(shù)學(xué)建模

3.5　過失誤差與野值點(diǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)建模

3.5.1　野值點(diǎn)的定義與成因分析

3.5.2　野值點(diǎn)的分類

3.5.3　野值點(diǎn)的模型描述

3.6　雷測數(shù)據(jù)設(shè)備系統(tǒng)誤差修正的應(yīng)用

第4章　雷達(dá)跟蹤過程的誤差修正

4.1　電波折射誤差的分層實(shí)測修正

4.1.1　折射誤差基本模型

4.1.2　折射誤差修正的球形分層假定與計(jì)算方法

4.1.3　應(yīng)用實(shí)例

4.2　電波折射誤差的經(jīng)驗(yàn)一分層修正

4.2.1　電波折射指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式修正

4.2.2　仰角數(shù)據(jù)折射經(jīng)驗(yàn)一分層修正

4.2.3　測距數(shù)據(jù)折射經(jīng)驗(yàn)一分層修正

4.2.4　經(jīng)驗(yàn)一分層修正方法的仿真

4.3　雷達(dá)測量數(shù)據(jù)時(shí)間誤差的修正

4.4　跟蹤部位修正算法

第5章　雷測數(shù)據(jù)隨機(jī)誤差的滑動(dòng)平滑技術(shù)

5.1　數(shù)據(jù)平滑技術(shù)概論

5.2　滑動(dòng)多項(xiàng)式平滑與穩(wěn)健平滑

5.3　線性最優(yōu)正交多項(xiàng)式滑動(dòng)平滑

5.4　雙重中值容錯(cuò)平滑算法

5.4.1　平滑算法的設(shè)計(jì)

5.4.2　無異常數(shù)據(jù)情況下平滑效果的仿真分析

5.4.3　含異常數(shù)據(jù)情況下平滑算法的容錯(cuò)能力分析

第6章　雷測數(shù)據(jù)野值點(diǎn)的檢測與修復(fù)

6.1　野值點(diǎn)差分檢測法

6.2　野值點(diǎn)擬合外推檢測法

6.3　野值點(diǎn)的管道檢測法

6.4　無需建模的容錯(cuò)平滑器檢測法

……

第7章　航天器彈道與軌道動(dòng)力學(xué)建模

第8章　彈道與軌道的單站確定技術(shù)

第9章　多臺(tái)雷達(dá)聯(lián)測數(shù)據(jù)融合處理技術(shù)及應(yīng)用

第10章　脈沖雷多站聯(lián)測EMBET技術(shù)及其應(yīng)用

第11章　脈沖雷達(dá)與其他信息的融合處理

參考文獻(xiàn)2100433B