一种简化的火焰夹角计算方法及其遥测布站应用

火箭尾焰造成的信号衰减是运载火箭设计及地面测量点位选择重点考虑的问题之一。针对遥测设备人员难以知悉目标飞行姿态参数,无法采用传统方法计算火焰夹角的问题,在推导测站位置、火焰夹角及火箭飞行过程俯仰角间数学关系的基础上,提出了一种采用空间两向量夹角余弦反算火焰夹角的方法并进行实测数据验证。简化方法不需要目标飞行姿态参数,与传统方法比较计算结果误差小于0.1°,满足设备布站分析的精度要求。在设备布站前,应用此方法对目标跟踪过程中的火焰夹角进行计算,进一步对火焰影响信号接收情况进行预估,提高了设备站址选择的合理性。     

宽带k分布模型计算液体火箭尾焰辐射信号

快速计算火箭尾焰辐射信号对导弹的识别和跟踪具有重要意义。先利用工程经验公式计算得到尾焰的流场,采用宽带k分布模型计算液体火箭尾焰的辐射信号,并与逐线计算基准解比较,发现宽带k分布模型在探测器工作光谱区域内的相对计算误差基本都小于10 %。利用该模型研究飞行参数对尾焰辐射信号的影响,计算结果表明:喷管出口温度、马赫数、非计算度增大,液体火箭尾焰的辐射强度增大;海拔高度升高,不同探测器工作光谱区域尾焰辐射强度变化趋势有所不同。     

尾焰微波衰减试验验证技术研究

固体火箭发动机的尾焰是一个弱电等离子体,会对穿越其中的微波信号电磁特性产生影响。考虑等离子体中带电粒子之间的碰撞和充电过程,得出固体火箭发动机尾焰微波衰减系数的影响因素。最后通过对固体火箭发动机尾焰的测量,得到影响微波衰减系数的各种因素。     

数字接收机抗干扰性能分析研究

模拟锁相环灵敏度高、测量误差小,因而大量地应用于干涉仪、连续波雷达、遥测等设备接收机中,但其存在环路跟踪稳定性的问题。固体发动机尾焰的等离子体,对测控信号能产生很大的信号衰减和相位干扰,使绝大多数的测控设备接收信号误差超差或失锁。为解决此问题,设计了一种新型数字接收机,在靶场某干涉仪上进行了搭载实验,通过大量飞行试验数据处理结果表明取得了很好的效果。     

遥测技术在火箭发动机过载试验中的应用

详细介绍火箭发动机过载试验台遥测系统的设计方法和设计内容。针对过载试验台遥测信道的特点,通过科学布局、合理分配系统参数,并采用适合的天线类型和信道编码技术,成功解决了火箭喷焰和多径衰落对无线电遥测信号的影响,实现了火箭发动机过载试验37种传感器参数非接触测量。     

尾焰红外辐射特性的反向蒙特卡罗法模拟

以发动机尾焰的红外探测为主要应用背景,利用反向蒙特卡罗法计算了液体火箭发动机尾焰红外辐射特性。首先计算了尾焰红外辐射在2.7μm下的轴向分布特性及空间不同角度分布特性,计算结果较为合理。重点计算了尾焰2~5μm的光谱辐射特性,并考虑了大气衰减的影响,与TheAerodyne Radiation Code的计算结果趋势吻合良好。实际探测时,探测器只能接收到尾焰辐射的小部分能量,因此对一定距离下探测器接收辐射进行计算,进而获得尾焰在探测器视场内的红外光谱辐射分布特性,具有重要的理论意义和实际应用前景。     

运载火箭喷焰的等离子区对信号传输的影响

本文叙述了在传输介质中存在火箭喷焰等离子区引起地面站与火箭之间传输干扰特性的理论和实验结果。其目的是提供有关等离子区对传输影响的定量数据,这对于设计宇宙遥控遥测设备和通讯系统是相当重要的。讨论了基本的传输影响。包括多径散射、前向散射和后向散射,给出并叙述了重要的全部信号传输参数的定义。在叙述和讨论了从“土星”试验系列得到的典型测量结果之后,对信道特性作了概括的讨论。着重讨论了喷焰等离子区对信号传输的三种主要影响,这就是:接收信号电平大幅度下降的可能性,时(间离变散)多径引起的相干带宽的严重減少,以及非常高的衰落速度。讨论了这些影响对运载火箭终端或中继飞行器的信号设计和解调的关系。     

固体火箭发动机尾焰红外辐射特性预估研究

本文借助于离散颖粒模型对固体火箭发动机尾焰两相流进行了一体化仿真计算与分析,经过系统分析与计算得出了各燃气组分与Al2O3颗粒流场参数分布的相关性规律。仿真结果分析得知：①在光谱波长1.7um~5.0un范围内,固体火箭发动机尾焰气相辐射最大值出现在2.7um以及4.3um波长下,颗粒辐射仍然是固体火箭发动机尾焰总红外辐射中的主导性因素;②固体火箭发动机尾焰红外辐射性能会在一定程度上受到内燃面颗粒尺寸、颗粒速度分布情况的影响。颗粒速度越大,颗粒尺寸越大,则颗粒红外辐射越弱且辐射降低速度越快。     

来流导致的火箭发动机喷焰红外辐射强度不确定度量化分析

在火箭发动机喷焰红外辐射预测过程中,由于弹道参数的不确定性因素存在,会影响喷焰红外辐射信号计算结果的置信度。文中以Atlas-IIA低空喷焰为研究对象,以来流速度、来流温度、来流压力和飞行攻角为不确定性输入变量,采用拉丁超立方试验设计样本,开展喷焰反应流场与红外辐射特性计算,获得各样本点对应的喷焰红外辐射响应值,利用非嵌入混沌多项式(No-intrusive Polynomial Chaos, NIPC)方法构建代理模型,采用响应面法求解NIPC多项式系数,基于统计参量研究各参量对红外辐射信号的不确定度和敏感性。结果表明来流特性引起的辐射强度不确定度与波段的选取有较高的关联度。来流速度对光谱辐射强度的灵敏程度最高,来流压力和攻角次之,来流温度的影响可忽略不计;来流速度对2.5～3.2、2.8～3.0μm谱带内的辐射强度敏感,主Sobol指数占比均在80%左右,来流压力对4.35～4.65μm波段辐射强度的影响占比为70%;各参数间的耦合作用对喷焰红外辐射的影响不高于4%。该研究可为火箭发动机尾喷焰红外辐射准确预估和置信度评估提供理论支撑。     

基于PCM-FM体制下遥测作用距离研究

为了实现靶场试验数据的有效采集、遥测接收和发射系统的设计选择、遥测地面站合理布置等目的,在PCM-FM遥测体制下,采用靶场试验中典型的频点和码速率以及给出相应的遥测地面站的情况下,对遥测作用距离和遥测接收系统门限进行详细的分析和计算。同时对影响遥测作用距离的几个关键因素进行分析讨论,获得了对同一遥测发射和接收系统下,不同码速率的系统接收门限和遥测作用距离的计算结果。遥测作用距离的研究对遥测系统设计中码速率选择、遥测发射和接收机的研制具有重要的指导意义。     

遥测接收站角跟踪信号模拟器的设计与实现

为促进遥测地面站天线系统的研制和改进,检验天线伺服系统的性能,需要对角跟踪信号进行动态模拟。文中在分析了遥测接收站单通道单脉冲跟踪机理的基础上,对天线角跟踪坐标系及馈源角跟踪坐标系间的关系进行了阐述,推导出角跟踪信号的模拟公式,论述了角跟踪信号在遥测设备上模拟的具体实现方法并加以设计实现。最后对角跟踪信号模拟精度进行分析,验证了该角跟踪信号模拟方法符合要求。     

基于MATLAB的探空火箭测控系统仿真

针对探空火箭发射高风险、不可逆等特点,设计出一种基于MATLAB的探空火箭测控系统仿真方案,有助于探空火箭任务总体设计。首先建立了地面站对火箭跟踪模型和箭载天线设备天线安装角模型,然后通过对模型的求解,计算出地面站对火箭跟踪俯仰角和天线安装角。通过编写MATLAB程序,实现了对火箭发射过程的跟踪,产生测控性能报告。经火箭发射任务检验,仿真结果表明,基于MATLAB的探空火箭测控系统仿真方案在分析测控性能具有较高的可靠性和准确性,提高了试验任务效果和试验任务成功率。     

S频段微波统一测控系统双点频跟踪链路的设计

月球探测卫星的飞行姿态和轨道特点决定了卫星天线有交替覆盖测控站的现象。为了保证下行遥测信号的连续接收,本文提出了S频段微波统一测控系统（简称USB）双TT＆C点频跟踪链路设计的若干方案并进行了分析比较。     

基于web技术的探空火箭试验任务可视化设计

为了帮助科研人员理解探空火箭试验任务中获取的抽象数据,直观地了解火箭的飞行状况,本文利用SketchUP创建火箭模型,采用GoogleEarth浏览器插件作为开发平台,利用GoogleEarthAPI驱动火箭模型,直观生动地表达了火箭的姿态、弹道数据。系统采用B／S架构,利用WebSocket前端技术实现了遥测站到web页面的数据传输,解决了传统实时web应用网络实际利用率低下的问题。实验结果表明系统开发部署的成本较低,系统构建的火箭发射场景更为逼真,再现火箭飞行状态的准确性和实时性较好。     

一种基于小波变换的遥测图像编码新方法

为了实现火箭遥测图像的高效处理,优化火箭遥测图像的编码流程,提出了一种基于小波变换的火箭遥测图像编码新方法。在图像小波变换的基础上,以空间方向树为编码单位,采用改进的分层树集合分割(SPIHT)算法实现图像重要小波系数的比特平面编码,并采用联合码率优化截取方法,优先截取和传输重要比特平面的遥测图像数据。通过系统测试,结果表明：与传统的火箭遥测图像编码方法相比,新的遥测图像编码方法具有丢帧率低、重构图像质量好、编码效率高等优点,满足运载火箭遥测图像处理和传输的工程需求。     

一种空间目标遥测信号轨迹跟踪方法研究

卫星等高速空间目标遥测信号侦收是电子对抗领域重要的任务.传统的轨迹跟踪方法不能很好的适应相控阵侦察设备对于高速目标的跟踪.提出了一种空间目标遥测信号轨迹跟踪方法.该方法基于卡尔曼滤波Singer模型,推导了完成自动起始阶段各参数应满足的关系,并进行了实际实验.实验结果表明本文方法可以完成对于观测目标的全程稳定跟踪,具有一定的鲁棒性,便于工程实现.     

基于分包体制的卫星遥测信息流设计

随着FPGA、ASIC技术在卫星遥控遥测领域的广泛应用,使得地面对卫星遥测的动态性能得到很大改善的同时,地面接收到的遥测数据量也急剧增加,目前基于PCM的遥测信息流体制已经逐渐不能满足现行卫星遥测的需求,提出了基于CCSDS标准下的分包体制的遥测信息流设计思想,在详细分析分包遥测特点的基础上,结合卫星动态管理实现的要求,给出了分包遥测的具体设计方案及应用方法.     

CCSDS分包遥测在航天器通信中的设计及应用

天地通信链路是航天器与地面测控站之间的数据通道,数据的安全性对航天器非常重要。针对航天器天地通信链路长、易受干扰、数据量大的特点,提出了一种适于航天器天地通信用的CCSDS分包遥测策略。结合空间通信协议规范,设计了可用于航天器空间网络和地面环境通信的方法,并在天地通信链路中进行试验验证。结果表明,采用CCSDS分包遥测策略,通过空间通信网络下传的遥测数据可被地面正确的获取和解析。同时,通过模块化的软件设计,可方便地将CCSDS分包遥测策略移植于多种航天器型号中。