地基空间目标监视雷达大气折射误差修正方法研究

大气介质垂向非均匀分布会使穿行其中的电磁波发生折射现象,尤其是其中的对流层和电离层,可造成电磁波传播延迟及路径弯曲,进而导致地基空间目标监视雷达测距和测角误差。本文基于射线追踪法实现了大气折射误差建模,推导了雷达测距和测角误差关于大气折射指数垂向分布的精确表达式,并详细阐述了地基空间目标监视雷达大气折射误差修正原理及流程,相比于传统的误差近似模型及修正方法,本文所提出的误差模型更准确、修正方法更有效。基于对流层和电离层模型获取大气折射指数垂向分布特性曲线,进行大气折射误差数值仿真,结果表明,本文方法在大气分层不同间隔取值下的误差补偿精度更高、性能更稳健,特别是在低仰角情况下,其性能优势更加明显。

国外地基空间目标监视雷达装备技术发展及其启示

以发展先进空间态势感雷达,控制和掌握空间资源为导向,首先,给出了近年来国外地基空间目标监视雷达装备发展,介绍了包括美国太空篱笆、美国深空先进雷达、美国低成本太空监视雷达等在内的国外各装备研制背景、主要性能以及体系作战效能;然后,从国外装备介绍中总结了搜索跟踪一体化、分布式收发相参合成等当前国外地基空间目标监视雷达相关关键核心技术及发展趋势;最后,结合我国实际情况,给出了对我国地基空间目标监视雷达装备技术发展的几点启示。

空间目标地基监视雷达的原理分析

文章从发展我国空间目标地基监视雷达的需求出发,根据空间目标的运行机理,对地基监视雷达需要测量的主要参数,即目标的仰角、方位角和多普勒频移与空间目标6个轨道根数之间的关系进行了原理推算。对欧洲LEO空间监视雷达系统探测性能的仿真分析表明,该推算结果与其预测的性能是一致的。

空间目标天基与地基监视系统对比分析

介绍了空间目标监视系统的发展现状,及其在未来军事作战中的主要应用。简要阐明了美国空间目标监视系统的构成、分布。概括了现有空间监视系统(地基雷达系统、地基深空光电监视系统、天基可见光监视系统、天基雷达系统)的主要技术参数。比较分析了各种监视系统的探测性能、优缺点及应用范围。与其它监视系统相比,天基光学监视系统具有在轨运行、大视场、全天候等特性,它能够满足对空间目标的连续监视、跟踪与精确的特征测量要求。

空间目标监视雷达大气折射探测校准方法

分析了大气环境对空间目标监视雷达电波传播的影响,并重点对测距、测角误差进行了分析;然后,对对流层、电离层探测与校准方法进行了综述和总结;最后,利用外场实测数据对基于气象数据和双频全球定位系统(GPS)的对流层、电离层探测与校准方法进行了验证,取得了较好的修正效果。

一种基于STK平台的相控阵雷达空间目标监视模型

建立准确合理的相控阵雷达工作模型是分析其对空间目标监视能力的关键。根据相控阵雷达监视空间目标的机理,该文阐述了一种基于STK平台的相控阵雷达空间目标监视模型的构建思路和过程,并从相控阵雷达对空间目标的截获能力、相控阵雷达对空间目标的观测弧段长度、相控阵雷达空域内同时存在的空间目标数目三个方面给出了应用结果。验证结果表明,该模型能够较为准确地描述相控阵雷达的工作情况及其处理多批目标的能力。

空间目标监视雷达探测低轨卫星效能分析

与光学观测和无线电侦测等手段相比,雷达探测具有全天时、全天候的独特优势。文中详细分析了常用的两种卫星位置计算方法,系统阐述了空间监视雷达模型的性能模型、建模思路与构建过程。以北美防空联合司令部于2008年2月14日更新的在轨运行低轨卫星的轨道参数为基础,从经度和纬度两个方面探讨了探测雷达处于不同位置时其扫描波束的仰角对探测低轨卫星数目和次数的影响,并分析了不同仰角的扫描屏对单颗卫星的探测效能。

基于OpenGL的空间目标监视雷达三维显示系统

空间目标监视雷达探测范围较远,目标高度较高,所以需要三维显示软件来反映目标实际的空间位置信息。基于OpenGL提出了一种雷达三维显示系统的设计框架和模块划分。针对空间目标的辅助显示需求,提出了雷达波束和搜索屏的显示设计,可以实时反映雷达的波束调度情况;提出了一种基于四叉树动态分形的地球纹理管理方法,用于实现高精度的地表纹理显示;提出了一种基于虚拟轨迹球的三维地球旋转设计,实现了灵活的用户视角调整。该系统已在某型空间目标监视雷达上成功应用,画面显示平滑流畅。

我国空间监视地基雷达系统分析

不断增加的空间碎片严重威胁着近地轨道航天器的安全,尤其是载人航天器的安全。由于空间碎片主要分布在低地球轨道(LEO)上,属于地基雷达可探测的范围,而且雷达能全天候全天时工作,因此根据我国的实际情况,大力发展地基监视雷达极具现实意义。文中从空间碎片地基监视对雷达系统的技术需求出发,对雷达探测空间碎片的主要性能进行了分析论证,给出了雷达探测性能的仿真分析结果,最后进行了系统关键技术分析。

空间目标监视雷达技术探讨

本文分析了空间目标分布特性和国外空间目标监视技术发展趋势,提出了我国发展空间目标监视雷达需要注重研究的关键技术.

空间目标监视雷达信号频率的优选准则

随着在轨微小卫星及空间碎片数量不断增加,为保证在轨卫星的运行安全,需要对微小目标进行有效跟踪探测及稳定编目。雷达作为近地空间目标监视的主用设备,在对厘米级小目标进行探测跟踪时,其工作频率是决定其能否可靠探测关键因素,高频有利于探测小目标,并可获得相对稳定的RCS,但高频信号的波束小、搜索能力较低,实现难度大,也使得成本过高。为适于实际工程应用,需从效费比出发,对频率进行优选。本文从目标RCS的角度提出一种空间目标监视雷达信号频率的优选准则,给出该准则下周长波长比ka的取值范围。为了更加清楚地说明该优选准则的应用,给出了直径5 cm和10 cm的目标在该准则下信号频率的取值范围,并与国外工作做了比较,证明该准则可行。

空间目标监视环境研究

针对空间目标监视地基雷达,文中研究的空间目标监视环境主要包括空间目标环境和雷达电波传播环境。对空间目标的特性(如雷达散射截面、倾角、周期和远地点等)和电波传播环境及其效应进行了分析总结,研究成果对空间目标监视地基雷达和监视网的设计具有重要的指导意义。

空间目标监视雷达电波折射修正方法

电波环境造成的电波折射对空间目标监视雷达的探测精度影响非常大。论文对对流层和电离层进行数学建模;提出采用数据驱动模型的方法更新模型,以此提高模型精度;推导了目标位于大气层内和电离层内的电波折射修正公式;采用气象实测数据和电离层探测数据分别驱动对流层和电离层模型,并开展了2种模型精度分析验证。最后对空间目标监视雷达开展了电波环境折射修正仿真验证,实验结果表明:雷达斜距测量误差减小了36.9%,仰角测量误差减小了24.3%。论文提出的方法已在某型雷达进行了工程应用,与原系统经验公式修正相比,修正效果明显。

基于轨道理论的空间目标监视雷达状态实时核验方法

为实现空间目标监视雷达状态的实时监测,提出了一种基于轨道理论的空间目标监视雷达状态实时核验方法.首先基于轨道理论实时计算空间目标每一跟踪弧段的量测值与理论计算值之间的偏差,根据偏差从数据级判断雷达工作状态以及数据质量;然后准实时利用精密星历和雷达量测定量分析雷达跟踪精度.实验分析表明,该方法通过实时和准实时结合,可有效提升数据整合和开发利用能力,为空间作战任务的决策提供数据支持的能力.

空间目标监视装备技术的发展现状及其启示

文中给出了空间目标监视装备的体系结构,概括介绍了美国空间监视网的组成与能力,总结分析了基于雷达探测的空间目标识别技术,最后从空间监视与导弹预警的关系、空间监视专职装备建设、装备协同运用与信息共享、监视识别手段等方面,给出对我国空间目标监视雷达装备技术发展的6点启示。

空间监视雷达工作模式研究

分析和讨论了现有几种空间监视雷达的工作模式、特点及不足,在此基础上,提出利用波束驻留模式进行空间目标探测的思想,从雷达检测性能方面对比了该模式与传统波束扫描模式的潜在探测能力,得出了驻留模式在远距离目标探测方面较传统波束扫描相控阵雷达更具优势的结论。最后,通过理论分析和仿真实验对比了2种模式的检测性能。

空间目标监视仿真系统的设计与实现

设计一个满足空间目标监视工程需求的系统软件。先对软件进行需求分析,然后进行系统总体设计,通过设计原则,给出功能结构设计以及模块划分与类的设计。最后针对各模块,阐述相关理论知识,详细说明实现细节。

雷达技术在深空目标探测中的作用

深空探测是空间技术研究的重要组成部分,通过对深空目标的探测,可以为人类可能面临的太空威胁提供预报,也可为人类的空间活动提供安全保证。雷达已成为深空探测的重要设备。文中分析了空间目标分布特性和国外空间目标探测雷达技术的发展趋势,提出了发展深空目标探测雷达需要注重研究的关键技术。

国外空间目标探测与识别系统发展现状研究

介绍了美国、俄罗斯、欧洲的空间目标探测与识别系统发展现状,例如美国地基新型S频段空间篱笆雷达和利用轨道优势进行探测识别的作战响应空间-5(ORS-5)卫星,俄罗斯具有空间目标识别能力的新型高频沃罗涅日(Voronezh)雷达、雷达光学结合探测识别的树冠(Krona)系统,ESA空间碎片望远镜及德国试验监视与跟踪雷达(GESTRA)等。总结分析了国外空间目标探测与识别系统的发展趋势,例如正在发展高频雷达和大口径大面阵光学探测识别设备,建立天基、地基互补探测识别系统,研究雷达与激光、光学相结合的探测识别技术等,可为我国发展空间目标探测与识别系统提供参考。