全空域测控系统数字波束形成技术研究

随着我国航空航天事业的飞速发展,无人机集群和卫星星座的出现给地面测控站提出了更高的要求。全空域多目标测控系统的建设提上日程。和其他波束形成方式相比,基于软件无线电的数字多波束形成技术在全空域测控系统中具有独特的优势,值得深入研究。介绍了全空域测控系统对波束形成设备的需求,进而提出了基于射频采样的波束形成模块的实现,并对共形球面阵数字波束形成技术进行了分析。实测结果验证了基于射频采样的数字波束形成方案的可行性。     

基于相控阵的全空域多目标测控天线分析

基于抛物面天线的测控系统,已经不能满足全空域内同时多目标测控的需求。针对单站全空域多目标测控中存在的问题,提出了基于球面相控阵的全空域多目标测控天线体制。比较了全空域多目标相控阵测控天线形式,在研究球面相控阵天线原理的基础上,对辐射单元及子阵布局进行了分析与设计,对波束合成后的天线方向图进行了仿真。结果表明:基于球面相控阵的全空域多目标测控天线能够有效解决未来全空域多目标同时测控的需求。     

全空域球面数字多波束天线波束控制方法研究

为适应全空域导航星座的管理需求,提出了一种全空域球面数字多波束天线系统的方案,在全空域内同时形成多个波束,实现同时多目标测控。针对球面阵列天线波束控制问题,提出了"波束滑动扫描"算法,研究了球面阵波束交叉过渡、功率增强的方法。通过对波束方向图的仿真分析,验证了波束控制方法的可行性和正确性。     

全空域相控阵测控系统波束形成分析

全空域相控阵测控系统作为下一代地基航天测控系统发展趋势,其系统架构和波束形成等关键技术值得深入研究。介绍了全空域相控阵测控系统实现方案,分析比较了3种备选波束形成方法。在此基础上,对共形球面阵波束形成技术进行了分析与仿真,仿真结果验证了系统波束形成设计思路。     

球面全空域多波束天线的分析与验证

针对多星测控和高精度测量的需求,介绍了“半球面+柱面+全数字波束形成、收发一体的球形全空域多波束天线实现方案”的比较分析过程和实验验证结果。实验结果表明,采用该天线的测控系统能在实现多目标同时遥测遥控的同时大幅提高跟踪性能,测量精度与传统测控站相当,满足未来多星环境下全空域高可靠跟踪、高精度测量的要求。     

全空域多目标测控天线波束合成的频响特性

为了控制全空域多目标测控天线波束合成对全空域多目标系统设计的影响，研究了数字波束合成后的信号频响特性。通过分别对天线子阵以及所组成的球面阵进行数学建模，仿真得到相应波束的幅频特性、相频特性与群延迟特性，并分析了其变化原理。分析结果表明，全空域多目标测控天线波束合成频响特性与阵列流形、相控方式和扫描方式有关。研究结论可用于指导全空域多目标测控系统的设计。     

全空域多目标测控天线零点约束方向图综合方法

针对全空域多目标测控天线相互干扰的问题,提出了一种基于零点约束的全空域多目标测控天线方向图综合方法.该方法对多个干扰目标方向进行零点约束,求取逼近给定方向图的最优权矢量的闭合解,生成具有干扰抑制能力的优化波束方向图.仿真结果表明,所提方向图综合方法在维持原有给定方向图特性的前提下,可在多个方向形成有效零点.在等效2m口径全空域多目标测控实物天线对该方法开展试验验证,结果表明在干扰方向抑制能力大于60 dB,证明了方法的正确性.     

天地一体化测控网中的随遇接入测控方法

为应对未来航天测控资源不足以及规划调度复杂度高的情况,基于我国当前测控网建设现状和天地一体化航天测控网建设需求构建了基本框架;借鉴地面蜂窝移动通信系统随机接入机制,设计了以随遇接入测控技术为核心的新型测控模式,介绍了其基本思路,给出了新形态下测控实施流程实例,设计了随遇接入测控协议栈体系,并对随遇接入技术用于天地一体化测控网方案中涉及的航天器接入最优化选择策略、全景（空域）多波束多目标同时测控技术研究等关键技术进行了探讨,供后续相关研究参考。     

探月返回器再入目标搜索捕获研究

探月返回器再入段目标角动态大,可见弧段短。针对该问题,分析返回器再入目标捕获难点及关键技术,利用多波束测控系统波束指向控制灵活迅速的特点,通过对空域成像覆盖、捕获时间及流程设计进行研究,可以完成多波束同时覆盖预定空域进行目标搜索、大范围高动态目标的快速检测和捕获跟踪,从而实现探月返回器再入搜索捕获。仿真结果表明,所提方法能够实现信号快速检测,完成大动态目标角捕获以及大动态弱信号的快速捕获。     

多波束测控系统目标快速切换方法研究

多波束测控系统是航天测控的发展方向,可实现多个目标的同时控制。针对当前多波束测控系统跟踪能力不足、多目标跟踪异常处置效率低的问题,提出了一种多波束测控系统目标快速切换跟踪的方法。在分析现有测控体制基础上,研究多通道标校、参数快速配置,并进行了跟踪验证,结果表明,该方法可在保证多波束测控系统多目标跟踪能力的基础上提高目标切换效率,为后续同类设备的工程建设提供参考。     

全空域球面相控阵测控系统角跟踪方法概论

全空域球面相控阵测控系统是一类新的测控系统.在介绍该系统角跟踪技术特点的基础上,概述了角跟踪系统设计方法以及单脉冲角跟踪、圆锥扫描跟踪、变口径跟踪、多目标跟踪和过顶跟踪等技术,可供该领域相关人员参考.     

基于多样本GA-PSO算法的发射入轨段测控设备优化部署

针对当前航天器发射入轨段地基测控设备部署中存在的效率不高、灵活性不足等问题,考虑最高仰角、地形遮蔽等约束条件,以定轨精度、测控覆盖、资源占用为优化目标,建立给定弹道下测控设备部署优化模型。提出基于多样本遗传-粒子群(Genetic-Particle Swarm Optimization, GA-PSO)算法的发射入轨段测控设备部署优化方法,通过目标权重自适应变换和一定强度的蒙特卡洛仿真实验获取Pareto最优解集,统计分析确定全局最优解。仿真结果表明,该方法可进一步提高发射入轨段定轨精度和测控覆盖率,减少设备冗余,为测控方案制定提供有效数据参考。     

全空域电扫共形天线阵设计

探讨了全空域电扫共形天线阵的系统组成,分析了电扫天线阵的设计方式,计算了电扫天线阵的辐射特性。 通过计算表明,该全空域电扫天线阵能有效覆盖方位面00~3600 和俯仰面00~900,可广泛应用于全球宽带电信、导航、 多目标测控、遥感、以及空间监视等领域。     

测控通信系统球面相控阵的全空域覆盖波位设计

针对现有测控通信系统球面相控阵的波位设计方法难以满足大空域或全空域条件下的高效波位编排问题,从波束覆盖模型入手,研究了波束以及相邻波位在空域覆盖上的若干几何性质,并以此为基础提出了一种用于球面相控阵的波位设计方法。该方法以天顶方向为起始,自顶向下分圈实现设计,利用波位覆盖的几何性质以及最大化波束利用率准则计算各圈次的具体波位,从而实现全空域无缝覆盖条件下的高效波位编排。最后给出仿真示例说明波位设计方法的有效性。     

一种全空域球面相控阵天线对非协同目标的过顶跟踪方法

针对天线对非协同目标过顶跟踪时天线角跟踪动态过大的问题,提出了一种应用于全空域球面相控阵天线的角跟踪方法。应用该方法,在球面阵天线对非协同目标的整个跟踪过程中可实现角跟踪系统全程低仰角跟踪,从而避免了球面阵天线在对目标跟踪过程中出现的高仰角过顶跟踪的问题。该方法在航天或航空测控领域有广泛的应用前景。     

S/X/Ka三频段天线电轴不一致性对天线性能的影响

为满足测量船未来深空探测测控任务的需求,设计了三频段合用的波束波导天线。通过计算各频段在4种情况下的波束不一致及增益损失,分析了多频同时工作时电轴不一致对天线性能的影响,提出了天线尽量跟踪在高频段的使用建议,对实际应用具有极大意义。     

在轨航天器多目标测控现状与发展趋势

随着在轨航天器数量增加,多目标同时测控成为天/地基航天测控网建设发展的重要方面.对各类多目标测控方法进行了总结,认为多波束天线技术是实现多目标测控的主流方向.分别从天基、地基两个方面综述了现行基于多波束的多目标测控方法及其未来研究方向,分析了国外巨型星座基于馈电链路的多目标测控管理方式,讨论了随遇接入测控模式的概念及发展情况.在对天地一体化信息网络发展现状概述的基础上,分析了天地一体化信息网络中多目标测控管理特征.     

高动态临近空间飞行器海上组网测控方案设计

为解决高动态临近空间飞行器海上测控对测量船数量需求较多、现有船队规模无法满足的难题,在分析测控需求特点的基础上,提出了一种基于测量船与临近空间飞艇组网测控的新模式。结合近中程、远程飞行试验分别进行了测控总体方案设计,并讨论了海上组网测控需要研究的关键技术。相关研究对我国后续开展高动态临近空间飞行器海上测控系统建设具有一定的参考价值。