美国GEO预警卫星覆盖性能分析

鉴于导弹预警卫星是导弹防御系统的重要组成部分和战略预警的有效手段,分析了美国面临的弹道导弹威胁态势和地球静止轨道(GEO)预警卫星的发展历程,利用卫星工具包(STK)软件对美国不同时期国防支援计划(DSP)星座的变化和覆盖性能进行了仿真分析,总结了美国DSP星座部署策略.在此基础上,根据我国实际情况,提出了我国发展GEO预警卫星星座的对策与建议.     

SBIRS-GEO卫星预警探测流程及信噪比阈值建模分析

美国天基红外系统静止轨道预警(space based infrared systemgeostationary early warning orbit)卫星是反导体系中探测导弹助推段的早期预警卫星,将逐步替代其国防支援计划(defense support program,DSP)静止轨道预警卫星,并为反导提供更多的准备时间和更高的拦截精度。对比分析了SBIRS-GEO卫星相对DSP卫星的先进技术,细化了该卫星的常规工作流程和超常规工作流程,并且对预警卫星探测基准——信噪比阈值进行了研究,在仿真的基础上提出了预警卫星信噪比阈值设定准则。     

美国天基红外预警卫星系统

美国天基红外预警卫星系统由低轨道卫星和高轨道卫星组成。低轨道卫星主要用于导弹途中阶段和着落前的跟踪和鉴别，同时也可提供导弹发射场和其他技术情报。高轨道卫星主要用于导弹点火阶段的侦察和跟踪。低轨道卫星计划是天基红外系统的核心，至少由21颗低轨道卫星组成，分布在3个轨道平面上。     

美空军透露下一代导弹预警系统发展计划

据航天新闻网站2014年10月10日报道,美国空军官员称,美国空军在仔细考虑其导弹预警卫星星座发展,包括增强的能力或可精简的能力在内的多种方案。据相关文件和工业官员表示,今年,有关实验型导弹预警传感器的工作已经全面展开,空军还在密切关注先进的数据处理技术。目前空军主要依靠"天基红外系统"(SBIRS)和遗留的"国防支援计划"(DSP)卫星,提供战略和战区导弹预警。一旦全部部署,SBIRS将包括4颗地球同步轨道专用卫星、4个搭载在大椭圆轨道秘密卫星上的红外载荷以及一个地面站网络用于接收、     

导弹预警卫星探测效能评估指标体系构建

为了正确评估导弹预警卫星探测效能,分析了导弹预警卫星的作战流程,明确了其探测效能评估准则;依据指标体系构建原则,构建了一个由探测能力、识别能力、跟踪定位能力以及预报能力等组成的多层次导弹预警卫星探测效能评估指标体系,并对各指标进行了定义与分析。这为系统全面地评估导弹预警卫星探测效能奠定了基础。     

低轨卫星星座在导弹预警中的应用研究

为了提高潜射弹道导弹早期预警能力,设计了一种低轨道Walker卫星星座。该星座利用低轨卫星对导弹预警卫星系统进行补充,实现对应急任务的快速响应。以预警探测系统的连续覆盖能力为指标,利用STK软件对该设计进行了建模仿真,并就卫星轨道参数、星座构型和覆盖性能等方面进行了详细分析。仿真分析结果表明,该星座可对我国周边局部威胁海域实现97%以上的连续覆盖,并对该区域北纬26°以下的部分实现严格连续覆盖。     

导弹预警卫星的可对抗性研究综述

讨论了导弹预警卫星对抗的必要性,从探测器易达到饱和、干扰诱饵影响探测效果2方面讨论了有源对抗的技术可行性,并从探测器灵敏度出发探讨了无源对抗的技术可行性。在此基础上提出了进行导弹预警卫星对抗的技术途径,并介绍了一些已经进行的基础研究,如导弹预警卫星可对抗性研究,强光对空间光电系统的干扰实验分析,污染效应对空间光学系统的影响分析和其他相关工作。     

卫星轨道参数对北斗GEO卫星多径效应影响的分析

在我国的北斗导航系统以及其他国家的星基导航系统中,地球同步轨道(GEO)卫星不仅用于播发增强信号,还作为测距源使用。同时GEO卫星多径干扰是制约卫星导航系统整体性能的一个不可忽略的因素。通过建立多径衰落数学模型,详细分析了GEO卫星多径衰落的机理,深入研究了卫星轨道参数对多径衰落的影响。通过对不同监测站实测数据的分析,北斗系统中倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星和中地球轨道(MEO)卫星的多径衰落特性与其相应卫星的高度角存在相关性,但并未发现GEO卫星的多径衰落也拥有类似的特征。通过分析开普勒多径衰落因子KMPF的第一和第二零陷点的衰落特性,可在一定程度上反映出GEO卫星多径误差的变化。最后通过仿真实验证明了开普勒多径衰落因子对分析GEO卫星多径误差提供了重要的研究手段。     

乘波体高超声速导弹的天基红外可探测性分析

以轨道高度1500 km的近地轨道红外探测平台为例,对天基红外在临界探测模式下乘波体高超声速导弹探测性能进行了模型量化分析．首先分析了乘波体高超声速导弹的气动特性和红外辐射特性;然后结合大气传输模型和探测器模型,分析了天基红外临界观测模式下不同极限探测距离和极限信噪比的天基红外乘波体高超声速导弹预警探测能力;最后以美国STSS LEO星座参数为例,对临界探测模式下的模拟成像进行分析,给出在最接近其真实极限信噪比条件下的探测盲区分布．分析结果表明：在临界观测模式下,当探测器的极限信噪比为5时,速度为10 Ma、高度为40km的乘波体高超声速导弹逃脱近地轨道天基红外探测的概率高达67%.     

异构预警卫星星座设计与分析

针对北半球预警卫星的应用背景和设计要求,结合椭圆轨道的覆盖特点,提出了一种由中椭圆轨道卫星和赤道圆轨道卫星组成的异构预警卫星星座设计方案,并对该预警星座的预警性能进行了仿真分析。仿真结果表明,这种异构星座构形具有很好的区域覆盖性能。     

双GEO预警卫星覆盖范围影响因素分析

地球静止轨道预警卫星可以探测到处于助推段飞行的弹道导弹,建立相应的预警卫星星座可以实现对全球范围内的弹道导弹进行探测和监视,随着预警卫星技术的不断发展和反导预警的需求,星座组网将成为预警卫星重要的作战方式。为此,对双GEO预警卫星的覆盖范围进行了分析,通过构建双星探测模型,表明了双星覆盖范围主要由双星间的夹角与星载探测器的视场决定;在不同探测器视场情况下,对双星覆盖范围随双星间夹角变化情况进行了仿真,结合预警卫星的探测任务区域,得到双星探测条件下夹角的最优选取,可为星座组网提供参考。     

STK及其在卫星组网仿真演示中的应用研究

卫星工具包(STK)是广泛用于航天工程全过程的先进的卫星系统分析软件.在介绍该软件特性和功能模块的基础上,着重利用STK部分功能对卫星侦察预警网的轨道设计、遥感器配备、目标侦察、信息接收及军事应用等方面的仿真演示进行了设计和实现.     

电子侦察卫星

目前,美国正研制第5代电子侦察卫星“入侵者”(Intruder)。这种大卫星是美国“集成化”过顶信号侦察体系(IOSA)的组成部分,是利用天基网的发展思路和新的设计理念研制的,目的是提高电子侦察质量,降低系统成本。它具有多轨道能力,可代替当今静止轨道和大椭圆轨道的卫星,并集通信情报和电子情报侦察于一身。美国还在研制具有一定隐身特征的“徘徊者”静止轨道电子侦察卫星和“奥林匹亚”低轨道电子侦察卫星,前者用于侦察并定位战略目标,后者用于实施集海军、安全局等单位的电子侦察一体化计划。在研制新型电子侦察卫星的过程中,重点是要不断…     

基于RBF网络上界自适应学习的预警卫星滑模控制

分析了RBF(径向基函数)神经网络的基本结构和数学特性,对于预警卫星动力学系统的不确定性上界值无法测量和未知的情况,采用RBF神经网络可以对较强干扰上界进行自适应学习,并可降低控制和动力学带来的抖振。针对带有摆镜的预警卫星姿态控制问题,提出了一种基于神经网络扰动补偿的姿态滑模控制方法。针对RBF网络正交最小二乘(OLS)学习算法,采用RBF神经网络来学习不确定因素的上界值,并设计了预警卫星的姿态控制规律,解决了预警卫星动力学扰动补偿问题。利用数值仿真估算了基于RBF网络上界自适应学习滑模控制的预警卫星姿态控制系统的性能指标。     

美STSS的功能特性及薄弱环节研究

＂空间跟踪和监视系统＂（space tracking and surveillance system,STSS）被美军视作未来导弹预警与防御体系十分重要的组成部分,对其深入研究具有重大现实意义。分析归纳了STSS的功能特点、工作方式;根据其基本任务推测星座构形及轨道特性,并通过仿真计算,分析了该星座对包括我国全境的亚太地区的覆盖情况,给出了STSS对典型导弹目标的弹道空间覆盖仿真实例;从防护角度出发研究提出了STSS的薄弱环节。     

一种有效的中椭圆轨道卫星星座设计与分析

利用椭圆轨道远地点特性和对地覆盖性能曲线，提出了一种纬度带连续覆盖中椭圆轨道卫星星座设计方法，并设计了一个覆盖我国所在纬度区域的具有三链路的中椭圆轨道卫星星座。通过仿真分析发现，中椭圆轨道星座具有覆盖率高、覆盖重数多等特点，在未来军事通信、导航、预警等领域具有广阔的应用前景。     

对SAR卫星天线旁瓣信号侦察研究

对合成孔径雷达(syntheticapertureradar,SAR)卫星旁瓣侦察和跟踪的目的是:为地面对SAR的干扰系统提供SAR卫星过顶的预警,引导地面干扰天线对准SAR卫星,提高干扰系统的效能。针对SAR卫星天线的工作特点,重点研究了SAR卫星天线旁瓣增益变化的范围及趋势,推导了对SAR卫星旁瓣进行侦察的侦察方程;建立了SAR卫星过顶的场景模型,仿真分析中利用了真实SAR卫星的天线参数及轨道参数,计算了天线跟踪角速度、SAR卫星在侦察天线处的功率密度等参数随时间变化的关系;分析了对SAR卫星旁瓣信号进行侦察跟踪的若干问题,为地面侦察跟踪系统各指标的研制提供参考。     

BDS开普勒轨道参数时变特性分析

卫星轨道参数特性分析对卫星轨道状态评估、运行维护等具有重要参考价值。针对利用北斗广播星历进行轨道特性分析存在的不足,提出基于北斗精密轨道的开普勒轨道参数分析新思路。该思路将地固系下北斗精密坐标与速度转换至空固系并反演开普勒6参数,进而通过时频分析方法获取开普勒参数时变特征。应用该思路对2014—2017年北斗卫星轨道特性分析,结果表明:静止轨道卫星的偏心率、倾角、升交点赤经、近地点角距和倾斜同步轨道卫星的长半轴、平近点角均存在跳变;3类卫星的倾角、偏心率、升交点赤经和倾斜同步轨道卫星的长半轴、近地点角距、平近点角以及中圆轨道卫星的近地点角距、平近点角均有显著线性趋势;3类卫星开普勒6参数均有显著周期特性。     

低轨预警卫星对抗研究

低轨预警卫星能够对弹道导弹中段进行监视与跟踪,对敌方的低轨预警卫星实施对抗。针对低轨预警卫星飞行轨道低、传感器灵敏度高、信息传输实时性要求高、平台脆弱难修复和星座组网等薄弱环节,分析了实施对抗的可能性。从硬摧毁和软杀伤的角度,可以采用反卫星导弹、红外诱饵弹、地基激光武器、反卫星卫星和空天飞机武器5种对抗方式;利用层次分析法对这5种对抗方式进行比较,比较结果表明,反卫星卫星和空天飞机武器是未来实施卫星对抗的最佳方式。     

低轨预警卫星对抗研究

低轨预警卫星能够对弹道导弹中段进行监视与跟踪,对敌方的低轨预警卫星实施对抗.针对低轨预警卫星飞行轨道低、传感器灵敏度高、信息传输实时性要求高、平台脆弱难修复和星座组网等薄弱环节,分析了实施对抗的可能性.从硬摧毁和软杀伤的角度,可以采用反卫星导弹、红外诱饵弹、地基激光武器、反卫星卫星和空天飞机武器5种对抗方式;利用层次分析法对这5种对抗方式进行比较,比较结果表明,反卫星卫星和空天飞机武器是未来实施卫星对抗的最佳方式.