导弹预警卫星系统功能仿真建模

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收 稿 日期 :0 1 7 4 修 回 日期 :0 1 9—0 2 1 —0 —0 ; 2 1 —0 2
外传感器通过施密特望远镜搜集导弹发射时的尾 焰红外辐射来监视导弹发射 , 采用 自 旋稳定方式 , 以大约每分钟 6圈的转速绕其指向地面的主轴旋
作者简介 : 沈阳(9 8 )男 , 17一 , 在站博士后 , 讲师 , 研究方 向为电子对抗 、 计算机作 战模拟 与效能评估等 。
式中1 。 为光学系统入射孑径 的直径(m)( A D L c ;N )
为光学 系统数 值孔 径 ( 无量 纲 )D ; 表示探 测器单 位 面积 、 单位 带宽 的探测 度 (m・z w)J为 目 c H / ;
行中继通信 , 其中包括美 国空军卫星控制 网( F A. SN) FC C 。A S N分 为 公 共 网 和 专 用 网 两 部 分 。公
S EN n H Ya g
( l tn ni ei ste H f 307 C ia Ee r i E g er gI tu , e i 03 ,h ) coc n n n it e2 n
Ab t a t E r a i g s tl t i o e o mp r n o o e t f mis e d fn e s se ,w o e s r c : a l w r n a el e s n f i o t t c mp n n s o s i ee c y tm y n i a l h s e l r i g i fr t n i ey i o t n o h l p b l si s i u c s f l r a ywa n n n omai s v r mp r tt o d u al t m sl s c e su l o a i ci e y.T e f n t n o h u c i f o
兼顾预警卫星功能的扩展 , 成为亟待解决的问题 。
本 文研S BR
能仿真建模 问题 , 建立了红外探测 、 数传链路和信 息处 理 功能模 型 , 最 终构 建 了预 警 卫 星 系 统仿 并
真成 员 。对 导 弹预 警 卫 星 系 统 的 功 能仿 真 , 论 无 是导 弹 防御 系统研 究还 是导 弹 突 防研 究都 具有 重
息数据。另一种方法是在模板库和信息库的基础 上 , 括导 弹尾焰 红外 辐射 强度 的时 间函数 、 包 主动
段飞行 中各 时刻 飞行 高程 和飞行距 离 的标 准值 组 成的 四次样条 函数 , 估算 精 度 取 决 于模 板 库 的 其
完备程 度 。关 机 点 的状 态特征 对导 弹最后 落点 的 精 确预 报影 响很 大 。

/ R o
( 2 )
式 中 :L/ )i 红外接 收 系统 正 常工作所 需 的 ( 为 最 小信 噪 比 , 可取值 为 10 .。 () 2 预警卫 星探测 概率 对 于 D P预警卫 星 的扫描 探 测 方式 , 扫描 S 当 运 动使 瞬时视 场 扫 过来 袭 导 弹 时产 生一 个 脉 冲 , 因此它属 于 脉 冲型 搜 索 系统 。对 于 这种 系 统 , 当
点。
2 1 目标 探 测 功 能 分 析 .
预 警卫 星 的 目标 探测 功能 主要是 由其 星载红
D P预 警 卫 星而 言 ,BR S S IS预警 卫 星 在 轨 道 、 测 探 器 、 面站 等方 面有 所改 进 _ 地 0 1 J 如何全 面模 拟 导 弹 预 警 卫 星 的基 本 功 能 , 并
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沈 阳 导弹预警卫星系统功 能仿真建模
投 稿 邮 箱 :zxks 16 cr dxdj@ 2 .ol f e @m i .cb cl w e 9 sg .o 2 a
转, 以保 持正 确 的取 向 。其 红 外 望 远镜 轴 线 与 卫 星主轴成 75的 夹 角 , .。 随着 卫 星 自旋 形 成 一 个 圆 锥 扫描 区域 , 大约 每 1 0秒对 所监视 的地 面进 行 一 次 扫描 。每 次扫描 可测 出导 弹发动 机尾焰 红外 辐 射 强度和 二维 角 度 坐标 , 连续 扫 描 可测 出红 外 辐 射 源 的移 动方 向。 为 了 提 高 D P红 外 传 感 器 的扫 描 精 度 和 数 S 据率 ,BR S IS预 警 卫 星 对其 星 载红 外 探 测 器 进 行 了技术 改进 。S IS高 轨 道预 警 卫 星都 装有 高速 BR
共 网可 支持 多种 军 用 卫 星 系统 , 星 之 间可 共 享 卫
标的红外辐射强度 ;Ⅱ Z为传感器至 目标的红外透 I 过 率 ( 有烟幕 气溶 胶干扰 时 , 过率 随之变 化 ) 若 透 ; "为传感器的红外透过率; E 0 7为脉 冲能见度系数 ,
数值 大致 在 02 —07 间 ; .5 . 5之 C为 单个 探 测 器元 件 的数 目, 比如 D P卫 星 为 60 S 00个 ; 为 搜索 视 Q 场 大小 ( 球面度 ) T为帧时 间 , ; 即卫 星扫 描整个 搜
1 1
行链路链 接 和状 态 信 息 的传 输 ; 旦 探 测器 发 现 一
[DNDJ 号。A () r
) 1 ( )
目标 , 则连续以每秒 1 2 ~ 帧的速率将 目 标尾焰图 像传递到地面站_ 。 2 J
目前 ,S 警 卫 星 主要 依 赖 国外 地 面 站 进 D P预
星功能 仿真 系统 并描 述 了系统仿 真流 程 。
关 键词 : 弹预 警卫 星 系统 ; 真 导 仿
Fu cin lSm u ai n M o l g o ry W a n n a el e S se n to a i lto dei fEa l n r i g S tlt y tm i
卫星 系统 ( H / ) U FF O 。专 用 网只用 于 支持 一个 卫 星 系统 , 的设 备 不 与 其 它卫 星 系 统共 享 。专 用 它 网控制 的 卫 星 系 统 目前 包 括 国 防气 象卫 星 计 划


( M P 、 球 定 位 系 统 ( P ) 国 防 支 援 计 划 D s )全 GS 、 ( S ) Mit 卫星通 信 系统 。 D P 和 la sr
2 3 信 息 处 理 功 能 分 析 .
信息处理功能指的是预警卫星地面站对星上 探测信息的初步处理 , 即从探测信息 中估算 出导
弹 的关 机 点特征 。
导弹关机点特征估计方法有两种 : 一种方法 是将最后一个探测点视为导弹关机点, 认为此后 的弹道是椭圆轨道的一部分 , 从而预测从此探测 点开始 到导 弹落 地所 需 时 间 , 以及 导 弹落 点 。利 用双星定位技术 , 目标角位置信息估计 目标的 对
2 2 信息传递功能分析 .
预警卫星的信息传递功能包括上行链路和下
行链路 , 上行 链路 主要 用于 卫星测 控 , 行链 路主 下 要完成 星上 探测信 息 到地面 站 的传 递 。在没 有发
现 目标 时 , S D P卫 星 每 隔 3 0秒 与 地 面 站 联 络 , 进
预警 卫 星上采 用线 阵列探测 器 的红外搜 索 系 统, 其红 外探测 的理 想作用 距离 可用式 () 1计算 J
有 实质 性改 变 。D P预警 卫星 已经 走 过 了漫 长 的 S 服 役 期 , 逐 步 被 S IS预 警 卫 星 替 代 。相 对 正 BR
要 的意义 。
2 导弹预警卫星 系统功能分析
导 弹预警 卫 星 的基 本 功 能包 括 : 目标 探测 和
信 息传递 。作 为功 能 扩 展 , 上信 息 处 理 和地 面 星 站信 息融 合 处 理 成 为 S IS预 警 卫 星 的重 要 特 BR
外传 感器 完成 的 , 主要 是 对 目标 红 外 辐 射 进行 探 测 , 被 动 探 测 方 式 。对 D P预 警 卫 星 而 言 , 属 S 红 外 探测 器配 有 60 00个探 测元 组 成 的硫 化铅 (b) PS 和碲 镉 汞 ( de 焦 平 面 阵 列 探 测 器 , 别 对 H T) 分 27t .b m和 43m谱段 红外 辐射进 行探 测 。它 的红 .t t
沈 阳
( 电子 工程 学院 , 合肥 20 3) 307
摘 要 : 弹预警 卫 星是 导 弹防御 系统 的 重要 组 成部 分 , 的早 期预 警信 息 对成功 拦截 弹道 导弹 导 它
起 着至 关重要 的作 用。分 析 了导 弹预警 卫 星的 功 能并 建 立 了相 应 的数 学模 型 , 建 了预 警卫 构
电子信 息对 抗技术・ 2 卷 第 7 21 02年 1 月第 1 期
沈 阳 导弹预警卫星系统功能仿真建模
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中图分 类号 :N 7 ;P9 . T 9 1T 3 19
文献标 志码 : A
文章编号 :64— 2 02 1 }1 05 5 17 2 3 (02 0 —05 —0
导 弹预 警 卫 星 系统 功 能 仿 真 建模
观测时间等于帧时间, 且搜索视场 内只有单一 目 标时, 则观测间隔内恰好出现一个信号脉冲。探
测 到这种信 号 的单 次 发现 探 测 概率 可 用 式 ( ) 3 拟
扫描 型探测 器和 与之互 补 的凝视 型探测 器 。扫描
运动状 态 实质 上 是一 个 非线 性 状 态估 计 问题 , 在
测量数据点较少 的情况下, 充分利用最小二乘估 计与 卡尔曼 滤波 的收敛 快 、 精度高 的优 点 , 者结 两
合 的非线性 滤波 得到 双星定 位 的 目标空 间运 动信
型探测 器具 有 比 D P快 得 多 的扫 描 速度 , 同高 S 它 分辨 力 凝 视 型 探 测器 相 结 合 , 效 提 高 了 S IS 有 BR 卫星 的灵敏 度与探 测率 。
3 导 弹 预警 卫 星 系统 功 能 建模
3 1 红外 探 测 功 能 建 模 .
() 1 星载红外 探测 器探 测距离
i g s tl t sd s n d a d i gv n. n a el e i e i e n s ie i g Ke r s e l a n n ael e s se ;smu ain y wo d : a y w r i g s tl t y tm r i i lt o
索 视场所 需 的时 间 , S 为 1s D P约 0。 最 大探测距 离 与理想 作用距 离 的关 系是 :
天线 和软件 , 因此 成 本较 低 。公 共 网控制 的军 用 卫 星包括 国防卫 星 通信 系 统 ( SS 、 队卫 星通 D C )舰 信 系统 (LS T 及其 后续 卫星— — u F超 高 频 ) F TA ) H(
1 引言
为了对 付各 种 弹 道 导 弹 的威 胁 , 国不 惜 斥 美 巨资建设 导 弹 防御 系 统 , 中 的导 弹 预 警 卫 星是 其 其重 要组 成 部 分 。从 上 世 纪 6 代 的 国防 支 援 0年 计 划 ( S ) 9 年 代 的天基 红外 系统 (BR )不 DP到 O SIS , 论 怎样 发展 , 警 卫 星 的 功 能定 位 只有 扩 展 而 没 预
e l a igstlt sa aye mah maismo esi s b i e smuain sse o al an r a yw r n ael ei n lz d, te t d l e t l h d,i lt y tm f r yw i - n i c s a s o e
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