航天测量船测控设备自主标定与校准技术pdf/txt下载_在线阅读全文

内容简介

本书主要介绍了航天测量船测控设备的自主标定与校准技术。
测控设备的标定与校准分为轴系误差和非轴系误差的标定与校准，本书主要介绍非轴系误差的标定与校准，包括无线电测控设备利用利用自带标校设备模拟器、微波自检系统、偏馈系统、副面馈电系统、信标球及固有标校设备标校塔、同步卫星射电星等进行相位、定向灵敏度、距离零值等的标定与校准的原理和方法及船姿船位系统姿态角电气零位、陀螺标度因素、加速度计零位标定的原理和方法。
本书主要适合海上测控总体技术人员阅读，可用于相关岗位技术人员培训，也可作为其他人员的参考。

目　　录

第1章绪论
1.1标定与校准的目的
1.2标定与校准的内容
1.3标定与校准的方法
第2章统一系统标定与校准技术
2.1概述
2.2统一系统角度标校原理
2.2.1反射面天线技术
2.2.2馈源技术
2.2.3统一系统角误差电压形成及归一化
2.2.4微波统一测控系统接收机校相原理
2.3标校塔标定与校准技术
2.3.1标校塔设备组成及工作原理
2.3.2标校塔角度标定与校准的方法

<table width="530" cellspacing="0" cellpadding="0" border="0">
<tbody>
<tr height="63">
<td width="530" class="xl65" height="63">第1章绪论 
 1.1标定与校准的目的 
 1.2标定与校准的内容 
 1.3标定与校准的方法 
 第2章统一系统标定与校准技术 
 2.1概述 
 2.2统一系统角度标校原理 
 2.2.1反射面天线技术 
 2.2.2馈源技术 
 2.2.3统一系统角误差电压形成及归一化 
 2.2.4微波统一测控系统接收机校相原理 
 2.3标校塔标定与校准技术 
 2.3.1标校塔设备组成及工作原理 
 2.3.2标校塔角度标定与校准的方法 
 2.3.3标校塔距离零值标定方法 
 2.3.4近场条件下角度标定与校准的影响 
 2.3.5小结 
 2.4偏馈标定与校准技术 
 2.4.1偏馈标定与校准的原理 
 2.4.2偏馈角度标定与校准的方法 
 2.4.3偏馈距离零值标定的方法 
 2.4.4小结 
 2.5微波自检标定与校准技术 
 2.5.1微波自检标定与校准的原理 
 2.5.2微波自检角度标定与校准的方法 
 2.5.3小结 
 2.6信标球标定与校准技术 
 2.6.1信标球标定与校准的原理 
 2.6.2信标球角度标定与校准的方法 
 2.6.3交叉耦合度及定向灵敏度的计算 
 2.6.4小结 
 2.7同步卫星标定与校准技术 
 2.7.1同步卫星标定与校准的原理 
 2.7.2同步卫星角度标定与校准的方法 
 2.7.3小结 
 第3章脉冲雷达标定与校准技术 
 3.1概述 
 3.2脉冲雷达角度标校原理 
 3.2.1反射面天线技术 
 3.2.2馈源技术 
 3.2.3脉冲雷达角误差的形成及归一化 
 3.2.4脉冲雷达接收机角度标校原理 
 3.3标校塔标定与校准技术 
 3.3.1标校塔角度标定与校准的原理 
 3.3.2标校塔角度标定与校准的方法 
 3.3.3小结 
 3.4模拟器标定与校准技术 
 3.4.1目标模拟器组成及工作原理 
 3.4.2目标模拟器角度标定与校准的方法 
 3.4.3模拟器与标校塔幅相修正参数的关系 
 3.4.4小结 
 3.5标定球标定与校准技术 
 3.5.1标定球角度标定与校准的原理及方法 
 3.5.2标定球距离零值标定的方法 
 3.5.3小结 
 第4章船姿船位系统标定与校准技术 
 4.1概述 
 4.2方位陀螺标度动态标定 
 4.2.1陀螺标度的含义及影响 
 4.2.2方位陀螺标度坞内标定方法和精度要求 
 4.2.3方位陀螺标度码头标定方法和精度分析 
 4.2.4方位陀螺标度码头标定试验 
 4.3加速度计标度动态标定 
 4.3.1加速度计标度含义及影响 
 4.3.2加速度计标度的坞内标定方法 
 4.3.3加速度计标度的码头标定方法 
 4.3.4加速度计标度码头标定试验 
 4.4加速度计零位动态标定 
 4.4.1加速度计零位含义及影响 
 4.4.2加速度计零位的坞内标定方法 
 4.4.3加速度计零位动态标定原理 
 4.4.4加速度计零位动态标定试验 
 4.5姿态角电气零位动态标定 
 4.5.1姿态角电气零位含义及影响 
 4.5.2经纬仪测星标定惯导姿态角电气零位数学模型 
 4.5.3经纬仪测星标定惯导姿态角误差解算精度分析 
 4.5.4姿态角电气零位动态标定试验 
 第5章标定与校准新技术 
 5.1副面馈电标定与校准技术 
 5.1.1副面馈电标定与校准的原理 
 5.1.2副面馈电角度标定与校准的方法 
 5.1.3副面馈电距离零值标定的方法 
 5.1.4小结 
 5.2射电星标定与校准技术 
 5.2.1射电星标定与校准原理 
 5.2.2射电星标定与校准方法 
 5.2.3小结 
 5.3程序快速标定与校准技术 
 5.3.1程序快速标定与校准的原理 
 5.3.2程序快速标定与校准的方法 
 5.3.3小结 
 5.4窄波束天线标定与校准技术 
 5.4.1对“塔”标定与校准 
 5.4.2对地近场校相 
 5.4.3小结 
 参考文献 
 </td>
</tr>
</tbody>
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前　　言

航天测量船队是我国航天测控网中的重要组成部分，为各类航天发射试验任务提供测控支持。航天测量船配备了高精度的测控设备，为达到对航天器实现稳定跟踪和精确定轨的目的，需对船载测控设备进行标定与校准。
本书共5章。第1章主要介绍了航天测量船测控设备标定与校准的目的、内容、方法；第2章介绍了统一系统标定与校准技术，包括角度标校的原理、标校塔、偏馈、微波自检、信标球、同步卫星标定与校准的原理和方法；第3章介绍了脉冲雷达标定与校准技术，包括角度标校的原理、标校塔、模拟器、标定球标定与校准的原理和方法；第4章介绍了船姿船位系统标定与校准技术的原理和方法；第5章介绍了标定与校准的新技术，包括副面馈电标校技术、射电星标校技术、窄波束天线的标校技术。
本书第1章由周云德撰写；第2章由毛南平、孙永江、周云德、周江撰写；第3章由周云德、蒋知彧、苏、万胜辉撰写；第4章由潘良撰写；第5章由毛南平、孙永江、周云德撰写；标校塔组成与原理由潘高峰、薛军撰写；全书统稿工作由周云德完成。
中国电子科技集团集团第39研究所沈泉和中国卫星海上测控部刘冰对本书进提出了许多宝贵意见，在此表示衷心感谢。

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在线试读部分章节

第3章脉冲雷达标定与校准技术〖*1〗
31概述

航天测量船安装的脉冲雷达是一部精密跟踪雷达，它采用单脉冲跟踪体制，主要用于目标再入弹道测量、运载火箭和卫星任务的上升段，尤其是星箭分离与入轨段外弹道测量任务，实时提供被测目标的轨道测量信息。从原理上讲，单脉冲雷达只需接收到一个回波脉冲就能获得目标的全部信息，并能以较高的精度实现对目标的自动跟踪。为实现这一原理，单脉冲雷达的天线系统必须以同时多波束方式工作，将成对波束所收到的回波信号加以比较，提取目标的角度信息。根据提取目标角度信息的方式和特点，可以将单脉冲定向技术分为两大类，即振幅比较法和相位比较法，由此可以构成各种形式的单脉冲雷达系统，如振幅式、相位式、和差式等。目前,航天测量船安装的脉冲雷达都采用振幅和、差式单脉冲雷达。

脉冲雷达测量精度上的反映就是通过雷达输出数据误差大小来表示的。从统计学的角度出发，可以把雷达的测量误差分为系统误差和随机误差。对于系统误差一般都可以通过适当的标校得到误差值并加以修正，而随机误差都不能通过标校的方式得到误差值进行修正，只能通过一些方法来减小误差。由于脉冲雷达主要反映的是目标的空间方面的信息，因此对测量精度的影响也就是通过角度跟踪测量误差和距离测量误差两个方面。

脉冲雷达角度跟踪测量误差分为随机误差和系统误差，其中系统误差主要包括动态滞后误差、大气传播差、电轴漂移、零点对准误差、轴系正交误差等。大气传播差通过数据处理方式进行修正，轴系正交误差通过坞内标校得到误差值并加以修正，零点对准误差是由于脉冲雷达接收系统和差幅相不一致导致的。

第4章船姿船位系统标定与校准技术〖*1〗

<table width="530" cellspacing="0" cellpadding="0" border="0">
<tbody>
<tr height="26">
<td width="530" class="xl65" height="26">第3章脉冲雷达标定与校准技术〖*1〗 
 31概述 
 
 
 航天测量船安装的脉冲雷达是一部精密跟踪雷达，它采用单脉冲跟踪体制，主要用于目标再入弹道测量、运载火箭和卫星任务的上升段，尤其是星箭分离与入轨段外弹道测量任务，实时提供被测目标的轨道测量信息。从原理上讲，单脉冲雷达只需接收到一个回波脉冲就能获得目标的全部信息，并能以较高的精度实现对目标的自动跟踪。为实现这一原理，单脉冲雷达的天线系统必须以同时多波束方式工作，将成对波束所收到的回波信号加以比较，提取目标的角度信息。根据提取目标角度信息的方式和特点，可以将单脉冲定向技术分为两大类，即振幅比较法和相位比较法，由此可以构成各种形式的单脉冲雷达系统，如振幅式、相位式、和差式等。目前,航天测量船安装的脉冲雷达都采用振幅和、差式单脉冲雷达。 
 
 
 脉冲雷达测量精度上的反映就是通过雷达输出数据误差大小来表示的。从统计学的角度出发，可以把雷达的测量误差分为系统误差和随机误差。对于系统误差一般都可以通过适当的标校得到误差值并加以修正，而随机误差都不能通过标校的方式得到误差值进行修正，只能通过一些方法来减小误差。由于脉冲雷达主要反映的是目标的空间方面的信息，因此对测量精度的影响也就是通过角度跟踪测量误差和距离测量误差两个方面。 
 
 
 脉冲雷达角度跟踪测量误差分为随机误差和系统误差，其中系统误差主要包括动态滞后误差、大气传播差、电轴漂移、零点对准误差、轴系正交误差等。大气传播差通过数据处理方式进行修正，轴系正交误差通过坞内标校得到误差值并加以修正，零点对准误差是由于脉冲雷达接收系统和差幅相不一致导致的。 
 
 
 
 第4章船姿船位系统标定与校准技术〖*1〗 
 41概述 
 
 
 船姿船位系统包括惯性导航设备、卫星导航接收机、变形测量设备和标校经纬仪。惯性导航设备实时提供连续的航向、纵摇、姿态等姿态角信息；卫星导航系统主要提供位置信息；标校经纬仪主要通过观测恒星解算惯导的航向误差，为惯导提供航向校准信息；变形测量设备主要提供测控设备天线座至惯导 
 平台的船体变形信息。 
 
 船姿船位系统标定与校准包括惯性导航设备、卫星导航接收机、变形测量设备和标校经纬仪4套设备的标定与校准。卫星导航接机不存在严格意义上的标定与校准问题，坞内标校时，仅进行静态定位结果与大地测量结果比较，检查其静态定位精度。变形测量设备的标定与校准也相对简单，在坞内标校的水平、方位坐标取齐时刻，记录变形测量值，并将其清零。标校经纬仪虽然标定项目较多，但由于精度要求高，大多数标定项目需要坞内静基座条件，部分项目可在码头状态检查，具体内容在《航天测量船测控通信设备标校与校飞技术》（钟德安·国防工业出版社，
 2009）一书中都有详细的介绍。本章主要讨论航天测量船惯性导航系统的动态标定与校准问题。 
 
 安装远望3号、远望5号、远望6号航天测量船的惯性导航（简称惯导）系统都是平台式惯导系统，其惯性元件（包括陀螺仪、加速度计）的标度、漂移、零位等参数标定和校准过程复杂，一般需要静基座（即干船坞坞内标校）条件。惯导系统坞内标校项目如表4-1所列。 
 
 
 第5章标定与校准新技术 
 
 测控设备的常规标校方法通过建设标校塔，在塔上安装应答机或信标机，系统对应答机或信标机的跟踪测量，进行设备的标校，此方法简单，技术成熟。但需要较高精度的大地测量成果和标校测试场，对于有些站址会受到一定限制，不能满足标校条件。随着电子器件的发展，模拟目标的仿真度的提高，使用模拟方式进行标校得到广泛应用，随着数字化技术发展及信号处理能量的提高，自动标校也已得到成熟应用，随着航天测量船测控设备频段及天线口径的增大，对标校提出了新的需求。 
 
 
 前面介绍了航天测量船已成熟使用的几种标校技术，本章主要介绍标校技术新的研究成果，如副面馈电标校技术；新的标校方法，如射电星标校技术、程序快速标校技术；新的标校需求，如窄波束天线的标校技术。 
 
 51副面馈电标定与校准技术〖*2〗 
 511副面馈电标定与校准的原理 
 
 副面馈电角度标校是通过在天线副反射面增设若干个信号耦合器模拟不同角度方向的目标，实现雷达角度标校。其标校原理如下。 
 
 
 根据天线微波辐射原理、电磁波传播理论及角度标校理论，要完成角度标校必须满足如下条件：一个处于天线远场位置的射频信号点源（图5-1中的A点），且该信号相对雷达天线可以形成方位、俯仰角度定值偏置。由于船载雷达天线的主天线口径较大（一般大于10m），根据公式远场距离R=2D2/λ计算，要求远场距离至少大于1km，而整个航天测量船长度远小于这个值，因此在船上直接对大口径天线进行标校不具备条件。但天线馈源喇叭口径较小，雷达天线的副反射面近似处于馈源喇叭天线的远场位置，因此在天线副反射面适当位置安装信号耦合器馈出射频信号，该信号直接（不经过天线主副反射面二次反射）进入馈源喇叭，通过对此射频信号耦合器安装位置的调整，找到对馈源喇叭天线形成满足远场标校条件的偏置信号点（图5-1中的B点），确保该点信号在跟踪接收机产生的下行方位、俯仰误差信号与处于大天线远场点的A点在跟踪接收机产生的下行方位、俯仰误差信号相同，因此可以等效为A点偏置信号完成对整个雷达天线系统角度标校。信号耦合器安装在天线副面具体位置可以根据天线实测方向图及天线主副反射面口径、馈源喇叭口径等参数计算出。 
 </td>
</tr>
</tbody>
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