单脉冲跟踪接收机技术研究

单脉冲跟踪接收机技术研究
单脉冲跟踪接收机技术研究

卫星和飞船的跟踪测控

Vol.28No.2 Feb.2012 赤峰学院学报(自然科学版)Journal of Chifeng University (Natural Science Edition )1 问题的提出 卫星和飞船在国民经济和国防建设中有着重要的作用,对它们的发射和运行过程进行测控是航天系统的一个重要组成部分,理想的状况是对卫星和飞船(特别是载人飞船)进行全程跟踪测控. 测控设备只能观测到所在点切平面以上的空域,且在与地平面夹角3度的范围内测控效果不好,实际上每个测控站的测控范围只考虑与地平面夹角3度以上的空域,在一个卫星或飞船的发射与运行过程中,往往有多个测控站联合完成测控任务,如神州七号飞船发射和运行过程中测控站的分布如图1所示: 请利用模型分析卫星或飞船的测控情况,具体问题如下: 1.1在所有测控站都与卫星或飞船的运行轨道共面的情况下至少应该建立多少个测控站才能对其进行全程跟踪测控? 1.2如果一个卫星或飞船的运行轨道与地球赤道平面有固定的夹角,且在离地面高度为H 的球面S 上运行,考虑到地球自转时该卫星或飞船在运行过程中相继两圈的经度有一些差异,问至少应该建立多少个测控站才能对该卫星或飞船可能飞行的区域全部覆盖以达到全程跟踪测控的目的?1.3收集我国一个卫星或飞船的运行资料和发射时测控站 点的分布信息,分析这些测控站点对该卫星所能测控的范 围,2问题的分析 2.1 对题1的分析,由题意可建立直观的平面几何图形(图 1),利用已知角α,R ,h 表示出角θ,则2π2θ就为所建的最少 测控站个数.2.2 对题2的分析,尽管按题目的假设,卫星或飞船的运行轨迹形成了球环区域,且与赤道表面有固定夹角,并在球面上运行.但由于地球有自转,从而地球上的测控站也在运动,由运动的相对性可以将地球看做是静止的,那么球面S 相对地球向相反的方向运动.从而卫星或飞船的运行轨道扫过的区域就是球面S 上的一个球环,即球面S 上下各去掉一个球冠的剩余部分.而每一个测控站能监控到的区域是以测控站为顶点,87度角为半顶角的圆锥体与球环相交得到球面S 上的一个球冠.为了用最少测控站对卫星或飞船可能飞 卫星和飞船的跟踪测控 王秀琴 (集宁师范学院 数学系,内蒙古 乌兰察布 012000) 摘要:问题1可化为一个平面几何问题,用简单的计算即可.对于问题2我们做了如下分析:尽管按题目的假设卫星或飞船的运行轨道与地球赤道平面有固定的夹角且在球面S 上运行,但由于地球有自转,从而地球上的测控站也在转动.由于运动是相对的,我们将地球看作是静止的,则球面S 就是以相反的方向作转动,从而卫星或飞船的运行轨道扫过的区域就是球面S 上的一个球环,而球面S 上下各去掉一个球冠的剩余部分,而每一个测控站能监控到的区域是以测控站为顶点,87度为半顶角的一个圆锥体与球环相交得到球面S 上的一个球冠,从而问题归结为用尽量少的球冠来覆盖球环的问题.将问题转化为一个空间解析几何问题经复杂的计算得到了每个测控站监测球环的有效测控角,从而可知需要测控站的最少个数. 关键词:最小覆盖;有效测控角;球环;球冠中图分类号:V556文献标识码:A 文章编号:1673-260X (2012)02-0138- 03 图片来源https://www.360docs.net/doc/4b12329716.html,/jrzg/2008-09/24/con -tent_1104882.htm 图1 第28卷第2期(上) 2012年2月138--

目标跟踪的研究背景意义方法及现状

目标跟踪的研究背景意义方法及现状 1目标跟踪的研究背景及意义 (1) 1.1电视监控 (2) 1.2视频压缩编码 (2) 1.3智能交通系统 (2) 1.4人机交互 (3) 2研究现状及研究面临的问题 (3) 2.1研究现状 (3) 2.2研究面临的难题 (4) 3目标跟踪的主要方法 (4) 3.1基于检测的方法 (5) 3.2基于识别的方法 (5) 1目标跟踪的研究背景及意义 感觉是人类与外界联系的窗口和交流的桥梁,它的主要任务是识别周边物体,判断与这些物体之间的联系,使人类的思维与周围世界建立某种对应的关系。而视觉系统是人类感觉的最主要来源,是获取外界信息的最主要途径,它是一种高清晰度的媒介,为人类提供着丰富的外界资源信息。据统计,大约有80%的外界信息是通过眼睛被人接收的。然而,由于人类的精力毕竟是有限的,人类的视野也是有限的,所以人类的视觉在各种领域的应用都受到很大限制甚至是低效的。 因而,随着数字计算机技术的飞速发展,让计算机能够处理视觉信息、完善人类视觉上的诸多短板就成了一项非常诱人的研究课题,也因此推动了计算机视觉这一学科的产生和发展。计算机视觉是融合了图像处理、计算机图形学、模式识别、人工智能、人工神经网络、计算机、心理学、物理学和数学等领域的一门交叉性很强的学科。计算机视觉研究的目的是使计算机感知环境中的物体的几何信息,包括它的形状、位置、姿态、运动等,并对其进行描述、存储、识别与理解,因此成为当今最热门的课题之一。 运动目标跟踪属于视频分析的内容,而视频分析则融合了计算机视觉研究领域的中层和高层处理阶段,即对图像序列进行处理,从而研究运动目标的规律,或者为系统的决策报警提供语义和非语义的信息支持,包括运动检测、目标分类、目标跟踪、行为理解、事件检测等。视频目标跟踪方法的研究和应用作为计算机视觉领域的一个重要分支,正日益广泛地应用到科学技术、国防建设、航空航天、医药卫生以及国民经济的各个领域,因而研究目标跟踪技术有着重大的实用价值

单脉冲雷达

雷达大作业 单脉冲雷达在测角方面的应用 班级: 1302019 姓名: 指导教师:魏青

一、引言 1、背景 对目标的定向,是雷达的主要任务之一,单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。之所以叫“单脉冲”,是因为这种方法只需要一个目标回波脉冲,就可以给出目标角位置的全部信息。单脉冲技术由于其良好的测角、角跟踪性能和抗干扰能力,因此除了在跟踪雷达中应用之外,还广泛应用到各种武器平台的控制雷达当中。本文分析了标定方法确定天线方向图信息的理论有效性,给出利用标定结果进行宽带单脉冲测角的方法。 2、简介 宽带单脉冲雷达是将传统的单脉冲雷达加载宽带信号。在宽带信号观测下,目标可认为由一系列孤立的散射点组成。从而宽带单脉冲雷达测角实际上是测定一系列散射点的角度。宽带单脉冲雷达测角具有广泛的应用价值,除了标跟踪,还可以应用于三维成像。根据对宽带单脉冲测角的基本原理分析可知,天线方向图在测角中发挥了重要的作用,目前的文献在讨论宽带单脉冲测角时,通常都是采取与文献类似的方法: 根据理论模型,设定方向图函数。对于实际的宽带单脉冲雷达系统,方向图函数通常并不是严格的满足理论模型。此外,精确测量实际雷达系统的方向图际雷达系统进行标定来为测角提供必要的方向图信息。 二、单脉冲雷达的自动测角系统中的优势 1、角度跟踪精度 与圆锥扫描雷达相比,单脉冲雷达的角度跟踪精度要高得多。其主要原因有以下两点: 第一,圆锥扫描雷达至少要经过一个圆锥扫描周期后才能获得角误差信息,在此期间,目标振幅起伏噪声也叠加在圆锥扫描调制信号(角误差信号)上形成干扰,而自动增益控制电路的带宽又不能太宽,以免将频率为圆锥扫描频率的角误差信号也平滑掉,因而不能消除目标振幅起伏噪声的影响,在锥扫频率附近一定带宽内的振幅起伏噪声可以进入角跟踪系统,引起测角误差。而单脉冲雷达是在同一个脉冲内获得角误差信息,且自动增益控制电路的带宽可以较宽,故目标振幅起伏噪声的影响基本可以消除。 第二、圆锥扫描雷达的角误差信号以调制包络的形式出现,它的能量存在于上、下边频的两个频带内,而单脉冲雷达的角误差信息只存在于一个频带内。故圆锥扫描雷达接收机热噪声的影响比单脉冲雷达大一倍。单脉冲雷达的角跟踪精度比圆锥扫描雷达的要高一个量级,约为0.1-0.2密位。

单脉冲雷达理以及应用

单脉冲定向原理 对目标的定向,即测定目标的方向,是雷达的主要任务之一。单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。所谓“单脉冲”,是指使用这种方法时,只需要一个目标回波脉冲,就可以给出目标角位置的全部信息。根据从回波信号中提取目标角信息的特点,可以将单脉冲定向分为两种基本的方法:振幅定向法和相位定向法,分别见于下图。除了上述两种方法外,由它们合成的振幅—相位定向法(或称为综合法)也得到了广泛的应用。 图2-1 单脉冲振幅定向法 图2-2单脉冲相位定向法 2.1 振幅定向法 振幅定向法是用天线接收到的回波信号幅度值来进行角度测量的,该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类,其中等信号法又可以分为比幅法和和差法。 如图所示,平面两波束相互部分交叠,其等强信号轴的方向已知,两波束中心轴与等强信号轴的偏角0θ也已知。假设目标回波信号来向与等强信号轴向的夹角为θ,天线波束方向图函数为F(θ),则两个子波束的方向图函数可分别写成 ()()()???-=+=θθθθθθ02 01)(F F F F (2-1) 两波束接收到的目标回波信号可以表示成:

()()()()()()???-==+==θθθθθθθθ022 011F K F K u F K F K u a a a a (2-2) 其中a K 为回波信号的幅度系数。 对于比幅法,直接计算两回波信号的幅度比值有: ()()()() θθθθθθ-+=0021F F u u (2-3) 根据上式比值的大小可以判断目标回波信号偏角θ的方向,再通过查表就可以估计出θ的大小。 对于和差法,由()θ1u 和()θ2u 可计算得到其和值()θ∑u 及差值()θ?u 分别如下: ()()()()()()()()()()()()???--+=-=-++=+=? ∑θθθθθθθθθθθθθθ00210021F F K u u u F F K u u u a a (2-4) 其中()()()θθθθθ-++=∑00)(F F F 称为和波束方向图; ()()()θθθθθ--+=?00)(F F F 称为差波束方向图。 若θ很小(在等强信号轴附近),根据泰勒公式可以将 ()θθ+0F 和()θθ-0F 展 开近似为: ()()()()()()()()()()()()???'-=+'-=-'+≈+'+=+θ θθθθθθθθθθθθθθθθθ002000002000F F o F F F F F o F F F 进一步可以得到: ()()()()???'≈≈? ∑θθθθθ0022F K u F K u a a (2-5) 归一化和差信号值可得: ()()()() υθθθθθθ='=∑?00F F u u (2-6) 其中()()00θθυF F '= 是天线方向图在波束偏转角0θ处的归一化斜率系数。

单脉冲天线

第十三章单脉冲天线 一、引言 单脉冲雷达体制系统,主要用于高速目标的跟踪定位。如飞机、导弹、火箭、人造卫星的跟踪。单脉冲雷达系统中的天线称为单脉冲天线。单脉冲雷达天线要求产生一个主瓣的和波束,以及具有两个(或四个)主瓣的差波束,如下图13-1所示。差波束的两个峰值之间的最小值称为“零值”。和波束的作用是探测目标的距离(r)并行距离跟踪;差波束的作用是探测目标的方位角和俯仰角信息(,?θ)并行角跟踪。一个目标的距离信息r和角信息,?θ已知,则目标的空间位置就确定了。如果目标正好在和波束最大值方向,则差波束接收到的信号很弱(为零值);当目标移动时,则差波束接收到的信号由弱变强,则可利用差信号来驱动伺服机构,使天线在俯仰或方位上转动,始终使差波束的零值方向对准目标,从而实现跟踪。 图13-1单脉冲天线方向图 二、单脉冲天线组成。 在雷达应用中,单脉冲天线可采用阵列天线,也可采用反射面和单脉冲馈源组成。如果是后者,则馈源一般采用多个(4个)叭或者单口多模喇叭。形成差波束的关键是使用了比较器(和差器)。 三、分类。 根据比较回波信号的幅度和相位,单脉冲分为幅度单脉冲、相位单脉冲和幅相单脉冲,它们的主要区别在于天线。无论是幅度还是相位单脉冲,为了确定目标在某一平面的角度(方位、俯仰),都要求同时产生两个形状相同的波束。这里只讨论幅度单脉冲(比幅)。 四、工作原理。 为了说明问题,先考虑一个平面(俯仰面)内单脉冲技术的工作原理。

当一个横向偏焦的喇叭,置于抛面焦点附近时天线将产生一个偏离天线轴的 θ正比于偏焦距离x。为了获得两个对称于天线轴,并有波瓣,其波束偏移角 s θ的波瓣,可用两个对称于天线轴的横向偏焦喇叭来完成,如图13-2相同偏移角 s 所示。 图13-2 幅度比较单脉冲 若探测到一个目标,来自A方向,这时两波束收到的回波信号,相位相同,但幅度不等。两信号相减形成的差信号是目标方向的函数。这个差信号的大小,表示了目标偏离天线轴向角度的大小,差信号的正负,则表示目标偏向哪一边。由差信号驱动电机使天线转动而对准目标,则差信号为0。从而实现了跟踪。 一般的比幅单脉冲天线的馈源是由四个喇叭和比较电路构成的。假如上图为俯仰面的话,另两个喇叭则构成方位面。四喇叭馈源及比较器电路如图13-3所示。 图13-3 幅度比较单脉冲天线的馈源和比较器

卫星测控

卫星和飞船的跟踪测控模型 摘要:本文研究的是在不同条件下建立最少的卫星或飞船的跟踪测控站,以达到对卫星或飞船实施全程跟踪测控的目的。 问题一中不考虑地球的自转,卫星或飞船的飞行轨迹就是一个固定的圆周。依据得到的图形运用三角函数相关知识建立数学模型一,先计算一个测控站测控范围,再求出测控整个飞行轨迹所需最少的测控站的数目。并计算得出卫星或飞船在即将脱离地球引力的情况下对其测控所需的测控站的数目至少为3,最后又以神舟七号飞船为例检验了该模型,所得此种情况下要想对其全程测控需要12个测控站。 问题二中考虑到地球自转,此时卫星或飞船在运行过程中相继两圈的经度有一些差异,并且卫星或飞船的运行轨道与地球赤道平面有固定的夹角,因而卫星或飞船轨道构成一个环形区域。然后,用圆的最大内接正方形来代替圆对环形区域进行覆盖,得到一个合理的所需测控站个数的一般表达式,并带入神七相关数据得到全程测控神七时所需的测控站的个数为37个。 问题三,用与问题二中类似的方法求出测控站的测控范围在环行区域投影圆的内接正方形的边长,再依据每一个纬度或经度在地球表面的实际跨度长求出测控站所测卫星或飞船在其环绕球面上纬度和经度范围,并用上述在地面上的投影描述测控站的实测范围。 本文中,巧妙之处在于采用易操作的圆内接正方形来代替圆覆盖环形区域,此方法有一定的借鉴和推广意义。 关键词:测控站环形区域投影测控范围

一问题的重述和分析 1.1问题的重述 卫星和飞船在国民经济和国防建设中有着重要的作用,对它们的发射和运行过程进行测控是航天系统的一个重要组成部分。航天测控的理想状况是对卫星和飞船(特别是载人飞船)进行全程跟踪测控。 测控设备只能观测到所在点切平面以上的空域,实际上每个测控站的测控范围只考虑与地平面夹角3度以上的空域。在一个卫星或飞船的发射与运行过程中,往往有多个测控站联合完成测控任务。 请利用模型分析卫星或飞船的测控情况,具体问题如下: 问题1:在所有测控站都与卫星或飞船的运行轨道共面的情况下至少应该建立多少个测控站才能对其进行全程跟踪测控? 问题2:如果一个卫星或飞船的运行轨道与地球赤道平面有固定的夹角,且在离地面高度为H的球面S上运行。考虑到地球自转时该卫星或飞船在运行过程中相继两圈的经度有一些差异,问至少应该建立多少个测控站才能对该卫星或飞船可能飞行的区域全部覆盖以达到全程跟踪测控的目的? 问题3:收集我国一个卫星或飞船的运行资料和发射时测控站点的分布信息,分析这些测控站点对该卫星所能测控的范围。 1.2 问题的分析 对于问题一,由于所有测控站都与卫星或飞船的运行轨道共面,且不考虑地球的自转。那么相对于地球来说,卫星或飞船的轨迹是一个以地球球心为圆周,半径为H R 的固定圆周。只要所有测控站的测控区域将这个圆周覆盖即可达到全程测控的目的。根据题意作出测控站分布图的局部图,然后依据正弦定理和三角函数相关知识可求出每一个测控站的测控区域所对应的圆心角。当测控资源得到充分利用时,卫星轨道恰好经过相邻两个测控站测控区域的交线,卫星的高度越大,测控站测控区域所对的圆心角越大,则所需测控站越少。 对于问题二,需考虑地球自转的影响,而且地球的运行轨道平面与赤道平面有一个固定的夹角。那么相对于地球来说,卫星或飞船的轨迹类似一个螺旋状线圈。这个螺旋状的线圈在卫星或飞船所在轨道的球面上,构成一个环形区域T,此环形区域即为卫星或飞船可能出现的区域。卫星或飞船运动到最高的纬度时,所对应的两条纬度线便是环形区域的两条边界。我们所要做的是在地球表面分布测控站,使得所有测控站的测控区域覆盖这个环形区域。由分析可知,每个测控站的测控区域与卫星或飞船的运行轨道所在的球面S的交面是S上的一个球冠,球冠底为一个圆,从地球上看,此圆完全覆盖球冠面,此时,问题就转换为用一系列的圆来覆盖环状区域T,但是由于用圆来覆盖区域T不易计算。为了便于计算,所以用圆内接正方形来代替圆来覆盖整个环状区域T。最后计算出所需的正方形的个数也就是所需的测控站的个数。 对于问题三,由于地球自转卫星或飞船环绕地球飞行时可能经过的区域在地球表面上垂直投影的位置变化是一个环形域,将环形域展开拉伸成一个矩形的区域由于每一个测控站的测控区域是一个倒置的圆锥域,圆锥域的锥底圆在地球表

振幅和差单脉冲雷达

振幅和差单脉冲雷达振幅和差单脉冲雷达在自动测角中的应用 姓名: 学号: 2014-12-20 西安电子科技大学 信息对抗

摘要: 在雷达系统中,为了确定目标的位置,不仅需要知道距离参量,同时也需要知道目标的空间方位,为此需要知道目标的方位角和俯仰角。雷达测角的物理基础是电磁波在均匀介质中沿直线传播和雷达天线具有方向性。测角的方法可分为振幅法和相位法两大类。在雷达测角中,为了快速地提供目标的精确坐标值,要采用自动测角的方法。自动测角时,天线能自动跟踪目标,同时将目标的坐标数据传送到计算机中。在自动测角系统中,有一种典型的方式——单脉冲自动测角系统。单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法,单脉冲雷达的种类很多,最常用的是振幅和差单脉冲雷达。 关键字:雷达自动测角系统振幅和差单脉冲雷达 一、单脉冲雷达 什么是单脉冲雷达? 单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它每发射一个脉冲,天线能同时形成若干个波束,将各波束回波信号的振幅和相位进行比较,当目标位于天线轴线上时,各波束回波信号的振幅和相位相等,信号差为零;当目标不在天线轴线上时,各波束回波信号的振幅和相位不等,产生信号差,驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标,这样便可测出目标的高低角和方位角,从各波束接收的信号之和,可测出目标的距离,从而实现对目标的测量和跟踪。 单脉冲雷达通常有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类(本次只研究振幅比较法)。它有较高的测角精度、分辨率和数据率,但设备比较复杂。单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。在军事上主要用于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等;在民用上主要用于中交通管制。 二、振幅和差单脉冲雷达 振幅定向法是用天线接收到的回波信号幅度值来进行角度测量的,该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类,其中等信号法又可以分为比幅法和和差法。此次试验只研究和差式雷达。

2009年全国大学生数学建模大赛C题优秀论文要点

2009高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是(从A/B/C/D中选择一项填写): C 我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话): 所属学校(请填写完整的全名): 参赛队员(打印并签名) :1. 2. 3. 指导教师或指导教师组负责人(打印并签名): 日期: 2009 年 9 月 12 日赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):

2009高教社杯全国大学生数学建模培训竞赛 编号专用页 赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号): 赛区评阅记录(可供赛区评阅时使用): 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号):全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):

卫星和飞船的跟踪测控 摘要 卫星和飞船在国民经济和国防建设中有着重要的作用,本文通过对卫星或飞船运行过程中测控站需要的数目进行求解,从而实现能够对卫星或飞船进行全程跟踪测控的目标。 对于问题一,由于测控站都与卫星运行轨道共面,且测控站的测控范围只考虑与地平面夹角3度以上的空域,所以,我们首先考虑将卫星或者飞船的运行轨道理想化成圆形,建立其与地球共心的圆形轨道模型,此时,运用几何知识和正弦定理计算出至少应建立12个测控站。但是,在现实中卫星或飞船的轨道为椭圆形状,接着我们又给出了质点运行轨道为椭圆时的数学模型计算得出需要建立测控站数目的区间为12至16个。 问题二,我们利用每个测控站测控的锥形区域与卫星或飞船轨道曲面相交的圆的内接多边形来覆盖整个卫星轨道曲面,就可以将需要这样内接多边形的个数近似的看作需要建立测控站的最少个数,这里我们只给出内接正四边形和正六边形两种数学模型,此时,计算出需要测控站的最少数目分别为60和67个。 问题三,通过网络查询得到神舟七号的观测站位置和数目,以及飞船运行的倾角和高度等相关数据。通过线性拟合我们发现测控站的位置近似符合正弦曲线。。 最后,我们给出了模型优缺点的分析和评价,并提出了模型的改进的方向。 关键字:卫星或飞船的跟踪测控;圆形轨道模型;圆锥测控模型;测控站点的数目

单脉冲雷达角度跟踪技术研究

单脉冲雷达角度跟踪技术研究 【摘要】简单介绍了单脉冲雷达的特点及工作原理,重点分析了多部干扰机对单脉冲雷达的角度干扰问题,并对相干干扰和非相干干扰的干扰效果进行了讨论,指出两点源非相干干扰是实际工程中一种比较理想的干扰方式。 【关键词】单脉冲雷达、角度跟踪、相干干扰、非相干干扰 一、引言 对雷达进行干扰要对准雷达的四个系统:显示系统、距离跟踪系统、速度跟踪系统和角度跟踪系统。在雷达发展的早期,只要对前三个系统中的一个(或两个)系统进行有效地干扰,就可达到破坏雷达角跟踪系统正常工作的目的。现在随着新体制雷达的出现和抗干扰技术的不断提高,尤其是单脉冲雷达体制的出现,使很多干扰技术难以奏效。本文以振幅和差式单脉冲雷达为例,讨论了用多部干扰机对单脉冲雷达实施干扰的情况。 二、分析 1.单脉冲雷达 ◆定义 单脉冲雷达是指由单个回波脉冲即可获得目标空间角信息的雷达。 ◆特点 单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它有较高的测角精度、分辨率和数据率,但设备比较复杂。单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。美国、英国、法国和日本等国军队大量装备单脉冲雷达,主要用于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等;在民用上主要用于中交通管制。目前使用的单脉冲雷达基本上都实现了模块化、系列化和通用化,具有多目标跟踪、动目标显示、故障自检、维修方便等特点。 ◆分类 根据从回波中获取角信息的方式(测角法)不同,单脉冲雷达可分为振幅法(比幅)、相位法(比相)和综合法(振幅相位)3种。这3种测角法又可用3种角度鉴

别器(振幅式、相位式、和差式)中的任何一种来获得目标的角度信息,因此综合起来有9种形式的单脉冲雷达系统,其中以振幅和差式单脉冲雷达系统用的最多。通常分为有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类。 工作原理 单脉冲雷达每发射一个脉冲,天线能同时形成若干个波束,将各波束回波信号的振幅和相位进行比较,当目标位于天线轴线上时,各波束回波信号的振幅和相位相等,信号差为零;当目标不在天线轴线上时,各波束回波信号的振幅和相位不等,产生信号差,驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标,这样便可测出目标的高低角和方位角,从各波束接收的信号之和,可测出目标的距离,从而实现对目标的测量和跟踪。它具有圆锥扫描雷达所没有的优点:获得角误差信息的时间短(以微秒计算);不受回波振幅起伏变化的影响;测角精度高(0.1~0.5mil);测角支路抗幅度调制干扰(如回答式倒相干扰)的能力强。振幅和差式单脉冲雷达系统的基本工作原理:将两个比幅天线方向图所得的幅度不同的信号经过和差变换器之后,再把和信号(U∑ )、差信号(U△ )加到鉴相器得出差信号。 2 雷达角跟踪技术 2.1 信号处理和测量技术 PD采用一种合适的且可以适当改变的配置方式及数据处理算法,可成功的实现跟踪低仰角目标。假定一种处理算法,地面的反射系数应有一个确定的模型(如镜面反射和几何光学原理),重要的是要估计这样的算法偏离假定的反射模型的灵敏度如何。在一个真实系统中,这样的偏差肯定会发生。即使是光滑的镜面表面(理想的镜面反射),当雷达位于几倍天线直径大的该表面时,由物理光学原理即菲涅尔区,也需要校正。关键的问题是,在反射的雷达信号中有多少是未知量,要确定这些未知量,雷达需要测量的量是多少,很明显,在多路径效应下,未知数的数量会增加。雷达必须做更多的测量才能获得反射平面的信息以鉴别目标的真实仰角。但是更多的工作是需要找到最优的算法,需要确定它们对不同反射系数模型的灵敏度。

Ka波段单脉冲平面和差网络和天线的研究

Ka波段单脉冲平面和差网络和天线的研究 1 引言从20 世纪40 年代后期开始,毫米波单脉冲雷达技术逐步得到发展和应用,尤其是在航空和导弹防御系统中,毫米波单脉冲雷达发挥着重要的作用。毫米波单脉冲天线馈电网络是毫米波雷达的关键技术之一。传统的和差网络由魔T 构成,但结构过于庞大,不易实现平面化、集成化,并且成本较高。随着微带印刷技术的不断发展,微带结构的和差网络被广泛应用,但是毫米波波段的微带电路的损耗很大,并且功率承受能力较低。本文设计的Ka 波段平面和差网络采用波导缝隙耦合结构,具有结构简单、成本低、损耗小、各端口幅度和相位一致性好等优点。 2 和差网络模型及工作原理最早的缝隙耦合式波导和差器是由H.A.Bethe 提出的,它的原理是:在两根平行的矩形波导公共窄壁上开一个耦合裂缝构成 90°混合电桥,如图1 所示。根据3dB 电桥原理,通过改变耦合裂缝的长度可以调整两波导间的耦合度,使直通端口和耦合端口的输出功率相等。由于耦合端口的电场相位滞后直通端口的电场相位90°,所以直通端口和耦合端口存在90°的相位差,可以在输入端口增加四分之一波长的波导段消除相差。图1 中port1 和port4 为输入端口,port2 为和信号输出端口,port3 为差信号输出端口。 图1 缝隙电桥(左)及和差器构成原理图(右) 在图1 所示的结构中,设从输入端口输入电场幅度为E 的TE10 波,其余端口均接匹配负载。选取合适的波导尺寸,使主副波导耦合段内只能传输TE10 和TE20 两种模式的电磁波。根据叠加原理,输入端的电磁波等效于在port1 和port4 同时输入电场幅度为E/2 的偶模波和奇模波的叠加。设波导宽壁的内

单脉冲自动测角系统在导引头中的应用

雷达原理大作业——单脉冲自动测角系统在导引头中的应用 学院:电子工程学院 完成人及学号:

杨超() 王东旭() 韩孟洲() 程荣() 谭宗欣() 于振浩()任课教师:饶鲜

目录: 一、单脉冲自动测角系统简介- 4 - 1.单脉冲雷达- 4 - 2.自动测角系统- 4 - 3.单脉冲自动测角系统- 4 - 二、单脉冲自动测角原理- 5 - 1.振幅定向法- 5 - 2.相位定向法- 7 - 三、单脉冲自动测角系统的特点- 7 - 1.角度跟踪精度- 7 - 2.天线增益和作用距离- 8 - 3.角度信息的数据率- 8 - 4.抗干扰能力- 8 - 5.复杂程度- 8 - 四、单脉冲自动测角系统的仿真- 9 - 五、单脉冲雷达的应用- 12 - 六、总结- 13 -

一、单脉冲自动测角系统简介 1.单脉冲雷达 单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它每发射一个脉冲,天线能同时形成若干个波束,将各波束回波信号的振幅和相位进行比较,当目标位于天线轴线上时,各波束回波信号的振幅和相位相等,信号差为零;当目标不在天线轴线上时,各波束回波信号的振幅和相位不等,产生信号差,驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标,这样便可测出目标的高低角和方位角,从各波束接收的信号之和,可测出目标的距离,从而实现对目标的测量和跟踪。 2.自动测角系统 在火控系统中使用的雷达,必须快速连续地提供单个目标(飞机、导弹等)坐标的精确数值,此外在靶场测量、卫星跟踪、宇宙航行等方面应用时,雷达也是观测一个目标,而且必须精确地提供目标坐标的测量数据。 为了快速地提供目标的精确坐标值,要采用自动测角的方法。自动测角时,天线能自动跟踪目标,同时将目标的坐标数据经数据传递系统送到计算机数据处理系统。 和自动测距需要有一个时间鉴别器一样,自动测角也必须要有一个角误差鉴别器。当目标方向偏离天线轴线(即出现了误差角ε)时,就能产生一误差电压。误差电压的大小正比于误差角,其极性随偏离方向不同而改变。此误差电压经跟踪系统变换、放大、处理后,控制天线向减小误差角的方向运动,使天线轴线对准目标。 用等信号法测角时,在一个角平面内需要两个波束。这两个波束可以交替出现(顺序波瓣法),也可以同时存在(同时波瓣法)。前一种方式以圆锥扫描雷达为典型,后一种是单脉冲雷达。 3.单脉冲自动测角系统 单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法。在一个角平面内,两个相同的波束部分重叠,其交叠方向即为等信号轴。将这两个波束同时接收到的回波信号进行比较,就可取得目标在这个平面上的角误差信号,然后将此误差电压放大变换后加到驱动电动机,控制天线向减小误差的方向运动。因为两个波束同时接收回波,故单脉冲测角获得目标角误差信息的时间可以

卫星测控模型

卫星或飞船测控模型 摘要 本文对通过测控站分布问题进行了简化,建立了数学模型。我们对卫星或飞 船如何运行,如何使测控站合理分布,以及如何使测控站数最少等问题进行了分 析讨论,最终计算出最少的测控站数。 对于问题一,我们先得出每一个测控站的最大测控区域对应的圆心角与卫星 或飞船离地高度的关系式 =2( 180 93 arcsin R 前93 ),因为所有测 R \ H 控站与运行轨道共面且是个圆周,则对卫星或飞船进行全程跟踪测控最少为 N [36?]个测控站。但是对于不同的轨道上的卫星或飞船,则有不同的情况。 为此我们分别对同步卫星、远距离的卫星或飞船、近地轨道的卫星或飞船进行分 类讨序号 出现的情况 所需要测控站个数 1 离地36000km 同步卫星 1 2 远距离超过的卫星 3 3 近地轨道200km 的卫星或飞船 16 对于问题二,由于卫星或飞船的运行轨道与地球赤道平面有固定的夹角 : 所以卫星或飞船的运行轨道只在以球心为中心, 半径为R+H 的球面,去掉上下两 个高度为(H+R (1-sin )的球冠剩余的部分 。 方法一,首先,我们采用测控点测控区域重叠的方式, 以圆的内接正方形的 边为重叠部分的交线,所以得出重叠后能完全监控测控区域所对应的圆心角 42 2arcta n( tan 从而得出需要布控监控点的纬线数及纬度,最后得出总监控点数为 1 2 cos i 1 1 假设卫星或飞船沿固定的轨道运转 n 1后,卫星或飞船又回到了原来的出发点上, 站数也减少了,其测控范围即为一条近似于正弦函数曲线图像。 再运用简化思想 把曲线拉直成为直线I 。以测控站所对应的测控圆的直径 d 截取。最后,得到最 方法二,我们经过公式推导,得出经度差的表达式: 即满足n 1 条件。此时,测控站所要测控的范围, 并且所需要的测控 少所需的测控站数为 关键词:测控面,经度差, sin(87 .Rsin93 arcs in 排布 2

关于中国航天飞船发展史的调查报告

关于中国航天飞船发展史的调查报告 郴州市九中209班贺虹莎 【摘要】 中国航天事业自1956年创建以来,经历了艰苦创业、配套发展、改革振兴和走向世界等几个重要时期,迄今已达到了相当规模和水平:形成了完整配套的研究、设计、生产和试验体系;建立了能发射各类卫星和载人飞船的航天器发射中心和由国内各地面站、远程跟踪测量船组成的测控网;建立了多种卫星应用系统,取得了显著的社会效益和经济效益;建立了具有一定水平的空间科学研究系统,取得了多项创新成果;培育了一支素质好、技术水平高的航天科技队伍。 【关键词】中国航天, 飞船发展史,稳定发展. 【正文】 一、简介中国航天发展史 1956年10月8日,中国第一个火箭导弹研制机构——国防部第五研究院成立,钱学森任院长。 1964年7月19日,中国第一枚内载小白鼠的生物火箭在安徽广德发射成功,中国空间科学探测迈出了第一步。 1968年4月1日,中国航天医学工程研究所成立,开始选训宇航员和进行载人航天医学工程研究。 1970年4月24日,随着第一颗人造地球卫星“东方红”1号在酒泉发射成功,中国成为世界上第五个发射卫星的国家。 1975年11月26日,首颗返回式卫星发射成功,3天后顺利返回,中国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。 1988年9月7日,长征4号运载火箭在太原成功发射了风云1号A气象卫星。

1990年4月7日,“长征3号”运载火箭成功发射美国研制的“亚洲1号”卫星,中国在国际商业卫星发射服务市场中占有了一席之地。 1990年7月16日,“长征”2号捆绑式火箭首次在西昌发射成功,为发射载人航天器打下了基础。 1992年,中国载人飞船正式列入国家计划进行研制,这项工程后来被定名为“神舟”号飞船载人航天工程。 1999年11月20日,中国成功发射第一艘宇宙飞船--“神舟”试验飞船,飞船返回舱于次日在内蒙古自治区中部地区成功着陆。 2001年1月10日,中国成功发射“神舟”2号试验飞船,按照预定计划在太空完成空间科学和技术试验任务后,于1月16日在内蒙古中部地区准确返回。 2002年3月25日,中国成功发射“神舟”3号试验飞船,环绕地球飞行了108圈后,于4月1日准确降落在内蒙古中部地区。 2002年12月30日,中国成功发射“神舟”4号飞船。 载人航天工程又称“921工程”,是党中央国务院1992年1月做出决策并开始实施的重大工程。1999年月11月成功发射了第一艘无人飞船,随后又成功发射了3艘无人飞船,2003年10月15日,航天英雄杨利伟乘坐神舟5号飞船胜利完成了我国首次载人飞行,实现了中华民族“飞天”的千年梦想。 2005年10月12~17日,航天员费俊龙、聂海胜圆满完成神舟六号飞行任务,中国载人航天实现了2人5天、航天员直接参与空间科学实验活动的新跨越,中国成为继俄罗斯和美国之后世界上第三个掌握载人航天技术的国家,这是我们中华民族的骄傲。 2008年9月25日~28日,航天员翟志刚(指令长)、刘伯明和景海鹏圆满完成神舟六号飞行任务。因为有人出舱活动时,必须要有三个人协同完成。2008年9月27日16点30分,景海鹏留守返回舱,另外两人分别穿着中国制造的“飞天”舱外航天服和俄罗斯出品的“海鹰”舱外航天服进入神舟七号载人飞船兼任气闸舱的轨道舱。翟志刚出舱作业,刘伯明在轨道舱内待命,实现了中国人历史上第一次的太空漫步。 2011年11月1日~17日,神舟八号飞船发射。神舟八号无人飞船,是中国“神舟”系列飞船的第八艘飞船,于2011年11月1日5时58分10秒由改进型“长征二号”F遥八火箭顺利发射升空。升空后2天,“神八”与此前发射的“天宫一号”目标飞行器进行了空间交会对接。组合体运行12天后,神舟八号飞船脱离天宫一号并再次与之进行交会对接试验,这标志着我国已经成功突破了空间交会对接及组合体运行等一系列关键技术。2011年11月16日18时30分,神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器成功分离,返回舱于11月17日19时许返回地面。

振幅和差单脉冲雷达

[文档标题] [文档副标题] 姓名: 学号: 摘要: 在雷达系统中,为了确定目标的位置,不仅需要知道距离参量,同时也需要知道目标的空间方位,为此需要知道目标的方位角和俯仰角。雷达测角的物理基础是电磁波在均匀介质中沿直线传播和雷达天线具有方向性。测角的方法可分为振幅法和相位法两大类。在雷达测角中,为了快速地提供目标的精确坐标值,要采用自动测角的方法。自动测角时,天线能自动跟踪目标,同时将目标的坐标数据传送到计算机中。在自动测角系统中,有一种典型的方式——单脉冲自动测角系统。单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法,单脉冲雷达的种类很多,最常用的是振幅和差单脉冲雷达。 关键字:雷达 自动测角系统 振幅和差单脉冲雷达 一、 单脉冲雷达 什么是单脉冲雷达? 单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它每发射一个脉冲,天线能同时形成若干个波束,将各波束回波信号的振幅和相位进行比较,当目标位于天线轴线上时,各波束回波信号的振幅和相位相等,信号差为零;当目标不在天线轴线上时,各波束回波信号的振幅和相位不等,产生信号差,驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标,这样便可测出目标的高低角和方位角,从各波束接收的信号之和,可测出目标的距离,从而实现对目标的测量和跟踪。 单脉冲雷达通常有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类(本次只研究振幅比较法)。它有较 高的测角精度、分辨率和数据率,但设备比较复杂。单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。在军事上主要用 于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等;在民用上主要用于中交通管制。 2014-12-20 信息对抗

极化对单脉冲天线差波束指向的影响分析

第32卷第11期2010年11月 现代雷达 ModernRadar V01.32No.1l Nov.2010 ?天馈伺系统-中图分类号:TN820文献标志码:A文章编号:1004—7859{2010)11—0070—03极化对单脉冲天线差波束指向的影响分析 刘志惠,孙磊 (南京电子技术研究所,南京210039) 摘要:单脉冲雷达天线的差波束指向和灵敏度通常受2个通道的幅相不平衡性影响,通过仿真计算和测试,在某些情况下。天线极化形式也会对差波束指向带来影响,例如斜45。极化。文中对几种典型模型进行了仿真、对比,并结合测试情况,分析了这种现象的成因、产生条件、对雷达性能的影响,最后给出了几种解决方案。 关键词:单脉冲雷达;差波束指向;极化 Polarization7SImpactonOffsetBeamDirectionalityof theMonopulseAntenna LIUZhi—hui,SUNLei (NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology,Nanjing210039,China) Abstract:Theoffsetbeamdirectionalityandsensitivityofthemonopulseradarfiremainlyinfluencedbythegain—phaseimbalanceofthetwochannels.Basedonsimulationandtest,theoffsetbeamdirectionalityCallbealsoinfluencedbythepolarizationofthe antennainsomesituations,suchillsthe45。inclinedpolarization.Inthispapersometypicalmodelsaresimulatedand compared. The genesis,conditionsandthe influenceonradarareanalyzed.Somesolvingmethodsareintroducedintheend.Keywords:monopulseradar;offset beamdirectionality;polarization 0引‘言 单脉冲雷达天线常用的极化形式有水平线极化、 垂直线极化、圆极化¨。4J,某些情况下还会用到斜45。 极化,比如在无源探测领域,经常会用到450斜极化。 对于水平极化和垂直极化,差波束指向主要受幅度和 相位的不平衡性影响。对45。斜极化,差波束指向除 了受幅度和相位的不平衡性影响外,在偏离法平面的 切面上,天线的极化形式还会带来固有的指向偏差,即 空间的三维差零深面不再是呈水平或垂直方向,而是 存在一个小角度的倾斜,倾斜方向和倾斜程度直接受 天线单元在阵中所表现的辐射特性决定。在天线的俯 仰法平面上,差波束指向没有偏差,但偏离俯仰法平面 时,指向将出现偏差,且偏差程度随俯仰方向偏离法平 面角度的增大而增大。 l极化形式对差波束指向影响的仿真分析 对一个2×2排列的振子阵列的方位差特性进行 了仿真计算。 如图1所示,垂直极化单元的方位差零深面呈垂 直方向。如图2所示,斜450极化单元阵列差零深面 则有一个小角度的倾斜,且零深变浅。经过分析,我们 通信作者:刘志惠 收稿日期:2010-06-20??-——70?————Emall:lzh_rat@163.com 修订日期:2010-09-28’ 发现有2个因素导致差零深面的倾斜:(1)阵列单元 的波瓣图不等化,如图3所示:振子单元H面波瓣比E 面波瓣宽,因此在偏离俯仰面法平面的A点,单元l 的场弱于单元2的场,导致在该处的场虽然在相位上 反相,但幅度不同,不能完全抵消,而在离单元2稍远 的B点出现了合成的最小值,但由于相位也出现了偏 差,因此差零深也相应变浅。(2)在阵中环境中,天线 单元的等效相位中心发生了偏移,从而导致差零深面 出现倾斜,如图4所示。 图1垂直极化单元及其波瓣图 差波束指向角的偏差程度随俯仰方向偏离法平面 角度的增大而增大,并受上述2个因素综合影响,当某 个因素占优势时,差零深面呈现相应的倾斜方向。在 该计算频点上,波瓣的不等化的因素占优势,差零深面 呈现如图3所示的倾斜方向。而且当俯仰面波束边窄 (此处我们以俯仰面单元数量的增大来实现)时,差零 深面的倾斜角也增大,如图5所示。 万方数据

雷达机动目标跟踪技术研究精编

雷达机动目标跟踪技术 研究精编 Document number:WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986

1 绪论 课题背景及目的 目标跟踪问题实际上就是目标状态的跟踪滤波问题,即根据传感器已获得的目标量测数据对目标状态进行精确的估计[1]。它是军事和民用领域中一个基本问题,可靠而精确地跟踪目标是目标跟踪系统设计的主要目的。在国防领域,目标跟踪可用于反弹道导弹的防御、空防预警、战场区域监视、精确制导和低空突防等。在民用领域,则用于航空和地面交通管制、机器人的道路规划和障碍躲避、无人驾驶车的跟踪行驶、电子医学等。作为科学技术发展的一个方面,目标跟踪问题可以追溯到第二次世界大战的前夕,即1937年世界上出现第一部跟踪雷达站SCR-28的时候。之后,许多科学家和工程师一直努力于该项课题的研究,各种雷达、红外、声纳和激光等目标跟踪系统相继得到发展并且日趋完善。 运动目标的机动会使跟踪系统的性能恶化,对机动目标进行跟踪是人们多年来一直关注的问题。随着现代航空航天技术的飞速发展,机动目标在空间飞行的速度、角度、加速度等参数不断变化,使得目标的位置具有很强的相关性,因此,提高对这类目标的跟踪性能便成为越来越重要的问题,迫切需要研究更为优越的跟踪滤波方法。机动目标的跟踪研究,已成为当今电子战的研

究热点之一。今天,精密跟踪雷达不仅广泛应用于各类武器控制和各类实验靶场,而且还广泛应用于各种空间探测、跟踪和识别领域,以及最先进的武器控制系统。 跟踪模型和匹配滤波是机动目标跟踪的两个关键部分,机动目标的精确跟踪在过去和现在都是一个难题,最根本原因在于跟踪滤波采用的目标动力学模型和机动目标实际动力学模型不匹配,导致跟踪滤波器发散,跟踪性能严重下降。本文将机动目标作为研究对象,从目标的运动建模和匹配滤波算法入手,提出或修正跟踪算法,从而实现对机动目标的精确跟踪。 机动目标跟踪技术及其发展状况 目标机动是指运动当中的目标,其运动方式在不断地发生变化,从一种形式变化为另一种形式,目标的运动可能从匀速到变速,也可能送直线到转弯,它的运动方式并不会从一而终。通俗地说,就是“目标速度的大小和方向发生变化”。 一般情况下,机动目标跟踪方法概括来讲可以分为以下两类:具有机动检测的跟踪算法和无需机动检测的自适应跟踪算法。机动目标的跟踪需要综合运用统计决策、滤波算法以及其它的数学方法,将传感器所接受到的信号数据进行处理,得到目标的位置、速度、加速度等估计信息。图给出了机动目标跟踪的基本原理图。

相关文档
最新文档