RU2535661C1 - Способ калибровки радиолокационной станции по миниспутнику с эталонным значением эффективной поверхности рассеяния - Google Patents

Способ калибровки радиолокационной станции по миниспутнику с эталонным значением эффективной поверхности рассеяния Download PDF

Info

Publication number
RU2535661C1
RU2535661C1 RU2013132148/07A RU2013132148A RU2535661C1 RU 2535661 C1 RU2535661 C1 RU 2535661C1 RU 2013132148/07 A RU2013132148/07 A RU 2013132148/07A RU 2013132148 A RU2013132148 A RU 2013132148A RU 2535661 C1 RU2535661 C1 RU 2535661C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radar station
radar
reflector
satellite
mini
Prior art date
Application number
RU2013132148/07A
Other languages
English (en)
Inventor
Виктори Порфирьевич Мисник
Юрий Павлович Кулешов
Александр Петрович Полуян
Наталья Васильевна Рябцева
Владимир Николаевич Тучин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" filed Critical Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета"
Priority to RU2013132148/07A priority Critical patent/RU2535661C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2535661C1 publication Critical patent/RU2535661C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение может быть использовано для калибровки радиолокационных станций (РЛС) по величине эффективной поверхности рассеяния (ЭПР). Достигаемый технический результат - повышение точности калибровки РЛС. Предлагаемый способ включает запуск на орбиту искусственного спутника Земли отражателя с известной величиной ЭПР, облучение отражателя сигналами РЛС, прием и измерение амплитуды отраженных сигналов. В качестве эталона ЭПР на орбиту искусственного спутника Земли транспортируют миниспутник (МС), содержащий корпус в виде прямой призмы и двух плоских радиоотражающих шарнирно связанных граней, при этом грани разворачивают относительно друг друга так, что они образуют двугранный уголковый отражатель (УО), ребро которого параллельно боковому ребру прямой призмы, причем угол α между гранями УО задают в определенном диапазоне градусов. В процессе полета с помощью приемников навигационной системы типа «ГЛОНАСС» и/или GPS и бортовой вычислительной машины (БВМ) по заданной программе выбирают РЛС, в зоне радиовидимости которой находится МС. Определяют положение центра масс МС относительно местоположения выбранной РЛС, а также ориентацию осей связанной системы координат МС относительно линии визирования РЛС. Одновременно БВМ производят расчет и определяют пространственное положение биссектрисы угла двугранного УО относительно линии визирования калибруемой РЛС, а затем системой ориентации МС осуществляют их совмещение, далее при помощи системы ориентации МС удерживают совмещение биссектрисы угла УО с линией визирования калибруемой РЛС до окончания сеанса калибровки, в результате максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния УО совпадает с линией визирования калибруемой РЛС. 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для калибровки радиолокационных станций (РЛС) по величине эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) при проведении динамических измерений ЭПР баллистических и космических объектов [1, стр.144], [2].
Известен способ калибровки радиолокационной станции, который заключается в следующем: запускают искусственный спутник Земли (ИСЗ) сферической формы, облучают его сигналами калибруемой РЛС, принимают и измеряют амплитуды отраженных от ИСЗ сигналов, которые используют как соответствующие эталонному значению ЭПР отражателя [1, стр.204-213].
Недостатком данного способа является невозможность его использования для калибровки по величине ЭПР радиолокаторов, работающих на волнах круговой поляризации при параллельном приеме отраженных сигналов, так как для таких радиолокаторов отражатель сферической формы невидим [3, стр.103]. Другим недостатком способа с использованием сферического отражателя как эталона ЭПР для РЛС, работающих на волнах горизонтальной, вертикальной, а также круговой поляризации при ортогональном приеме отраженных сигналов, является малая ЭПР сферы [3, стр.235]. Кроме того, изготовить сферу больших размеров с высокой точностью чрезвычайно сложно, а вывести на орбиту почти невозможно [4, стр.51].
Наиболее близким аналогом изобретения является способ, в котором в качестве эталонного рассеивателя используется прямой круговой цилиндр [1, стр.206]. Такой цилиндр выводится на околоземную орбиту и ему задается «кувыркательное» движение таким образом, чтобы его продольная ось 1 была ориентирована перпендикулярно линии визирования 2 радиолокационной станции (см. фиг.1). Цилиндр облучают сигналами калибруемой РЛС, принимают отраженные сигналы и при ориентации прямого кругового цилиндра вблизи от этого направления проводят измерения амплитуд отраженных сигналов, которые могут позволить уточнить калибровку радиолокационной станции [1, стр.206-213]. Однако такой способ имеет невысокую точность, так как в направлении, нормальном оси цилиндра, прямой круговой цилиндр обладает узким лепестком индикатрисы рассеяния [1, стр.19-20], [3, стр.235]. При этом сектор углов, используемый для калибровки РЛС по величине ЭПР, вблизи максимума лепестка индикатрисы рассеяния прямого кругового цилиндра не превышает долей градуса. Вследствие этого, даже достаточно малое отклонение оси прямого кругового цилиндра от нормального по отношению к линии визирования РЛС влечет за собой резкое уменьшение мощности и, соответственно, амплитуды сигналов, отраженных от прямого кругового цилиндра, что приводит к ошибкам калибровки РЛС по величине ЭПР. Так, например, ошибка ориентации направления, нормального оси прямого кругового цилиндра диаметром 1,2 м и длиной 3 м относительно линии визирования РЛС, на 1,5 градуса в дециметровом диапазоне работы РЛС приводит к ошибкам калибровки по величине ЭПР на 5 дБ [1, стр.211]. С уменьшением длины волны РЛС, при тех же размерах цилиндра, происходит существенное сужение основного лепестка индикатрисы рассеяния в направлении, перпендикулярном оси прямого кругового цилиндра [5, стр.75-77]. В результате чего ошибка ориентации продольной оси прямого кругового цилиндра в направлении, перпендикулярном линии визирования РЛС, в сантиметровом диапазоне работы РЛС приводит к еще более значительным ошибкам калибровки РЛС по величине ЭПР.
При этом сам сеанс калибровки очень непродолжителен. Например, если период «кувыркания» прямого кругового цилиндра составляет 10 минут (600 секунд) [1, стр.213], то время, в течение которого можно проводить сеанс калибровки вблизи направления ориентации оси цилиндра перпендикулярно направлению на калибруемую РЛС, в дециметровом диапазоне длин волн составит менее двух секунд, а в сантиметровом - менее одной секунды. Такой временной интервал сеанса калибровки не позволяет осуществить достаточное количество единичных измерений отраженного сигнала от прямого кругового цилиндра для проведения статистической обработки результатов измерений, что также снижает точность калибровки РЛС по величине ЭПР.
Кроме того, использовать прямой круговой цилиндр в качестве эталона не всегда возможно, так как такой эталон имеет значительные размеры и вес [4, стр.37], что не позволяет транспортировать его на околоземную орбиту попутными запусками [1, стр.211].
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении точности калибровки РЛС по величине ЭПР за счет исключения ошибки, вызванной отклонением максимума ЭПР эталонного отражателя от линии визирования РЛС.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе калибровки РЛС по миниспутнику с эталонным значением эффективной поверхности рассеяния, включающем в себя: запуск отражателя с известной величиной ЭПР на орбиту вокруг Земли, облучение отражателя сигналами калибруемой РЛС, прием и измерение амплитуды отраженных сигналов от отражателя, находящегося в дальней зоне антенны РЛС, новым является то, что для калибровки РЛС по величине ЭПР в качестве эталона эффективной поверхности рассеяния на орбиту вокруг Земли транспортируют миниспутник, содержащий корпус в виде прямой призмы 3 и двух плоских радиоотражающих шарнирно связанных граней 4 и 5, при этом радиоотражающие грани шарнирно закрепляют на смежных боковых гранях прямой призмы (см. фиг.2).
Кроме того, радиоотражающие грани 4 и 5 разворачивают относительно друг друга так, что они образуют двугранный уголковый отражатель 6, ребро которого параллельно боковому ребру 7 прямой призмы 3, причем угол α между гранями уголкового отражателя задают в диапазоне от (90-Δ) градусов до (90+Δ) градусов, где Δ - определяется из соотношения:
0<Δ<18λ/а,
λ - длина волны калибруемой РЛС;
а - размер грани уголкового отражателя (см. фиг.2, фиг.3).
Уголковый отражатель ориентируют так, что биссектриса угла 8 двугранного уголкового отражателя находится на одной прямой с биссектрисой угла 9 многоугольника, образованного перпендикулярным сечением прямой призмы 10, проходящим через середину бокового ребра призмы 11. Причем вершина угла двугранного уголкового отражателя и вершина угла многоугольника, образованного перпендикулярным сечением прямой призмы, лежат на одной прямой (см. фиг.2, фиг.4).
Предварительно, до запуска миниспутника на орбиту вокруг Земли, определяют координаты середины ребра 11 и положение биссектрисы угла 8 двугранного уголкового отражателя в связанной системе координат миниспутника, затем вводят их в память бортовой вычислительной машины. Наряду с этим в память бортовой вычислительной машины вводят данные о координатах j-x радиолокационных станций, подлежащих калибровке по величине эффективной поверхности рассеяния, в геодезической системе координат, где j - целое число, равное или большее единицы.
До запуска миниспутника на орбиту вокруг Земли плоские радиоотражающие грани 4, 5 уголкового отражателя складывают параллельно смежным боковым граням прямой призмы и фиксируют в сложенном положении (см. фиг.5).
После выведения миниспутника на целевую орбиту в процессе полета с помощью приемников навигационной системы типа «ГЛОНАСС» и/или GPS и бортовой вычислительной машины программно выбирают РЛС, в зоне радиовидимости которой находится миниспутник.
Определяют положение центра масс миниспутника относительно местоположения выбранной калибруемой радиолокационной станции, а также ориентацию осей связанной системы координат миниспутника относительно линии визирования калибруемой радиолокационной станции. Одновременно бортовой вычислительной машиной производят расчет и определяют пространственное положение биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя относительно линии визирования калибруемой радиолокационной станции на текущий момент времени. По расчетным данным бортовой вычислительной машины системой ориентации миниспутника осуществляют совмещение занесенного в память бортовой вычислительной машины положения биссектрисы угла 8 двугранного уголкового отражателя с линией визирования 2 калибруемой радиолокационной станции 12 (см. фиг.6). При их совмещении по сигналу, вырабатываемому бортовой вычислительной машиной, освобождают грани уголкового отражателя от фиксации и разворачивают относительно друг друга на угол α, величина которого лежит в диапазоне от (90-Δ) градусов до (90+Δ) градусов, где Δ - определяется из соотношения:
0<Δ<18λ/а,
λ - длина волны калибруемой радиолокационной станции;
а - размер грани уголкового отражателя (см. фиг.7).
Далее жестко фиксируют грани уголкового отражателя при данном значении угла α. Затем при помощи системы ориентации миниспутника удерживают совмещение биссектрисы угла 8 двугранного уголкового отражателя 6 с линией визирования 2 калибруемой радиолокационной станции 12 до момента окончания сеанса калибровки. При этом основной лепесток индикатрисы рассеяния 13 двугранного уголкового отражателя 6 направлен на калибруемую радиолокационную станцию 12, а максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния 14 двугранного уголкового отражателя совпадает с линией визирования 2 калибруемой радиолокационной станции 12 (см. фиг.7).
Перед сеансом калибровки радиолокационной станции по величине эффективной поверхности рассеяния или во время сеанса проводят калибровку приемников радиолокационной станции с помощью калиброванных генераторов, подключаемых к высокочастотному входу приемников радиолокационной станции. Регистрируют зависимость значений амплитуд сигнала на выходе приемников радиолокационной станции от относительного значения мощности сигнала, представляющего собой отношение сигнал/шум, на входе приемников радиолокационной станции и получают калибровочный график (см. фиг.8).
Осуществляют калибровку радиолокационной станции по величине эффективной поверхности рассеяния, а именно, выполняют сеанс калибровки на интервале времени ΔT:
ΔT=t2j-t1j,
где t1j - время начала сеанса калибровки j-й радиолокационной станции;
t2j - время окончания сеанса калибровки j-й радиолокационной станции;
j - целое число, равное или большее единицы, причем ΔТ определяется временем нахождения миниспутника в зоне радиовидимости калибруемой радиолокационной станции.
Измеренные амплитуды отраженных сигналов от уголкового отражателя регистрируют, а потом по калибровочному графику зависимости значений амплитуд сигнала на выходе приемников радиолокационной станции от относительного значения мощности на входе приемников радиолокационной станции пересчитывают в значения относительной мощности сигналов, отраженных от уголкового отражателя.
Кроме того, с помощью калибруемой радиолокационной станции измеряют наклонную дальность до миниспутника.
Кроме того, значения относительной мощности отраженных от уголкового отражателя сигналов приводят к фиксированной дальности, например 100 км, путем перерасчета по формуле:
Pi=Bi+40Log Ri/100,
где Bi - единичное измеренное значение относительной мощности отраженного сигнала от двугранного уголкового отражателя;
Ri - единичное измеренное калибруемой радиолокационной станцией значение наклонной дальности до миниспутника, соответствующее данному Bi.
Кроме того, приведенные к фиксированной дальности единичные значения относительной мощности отраженных сигналов от двугранного уголкового отражателя усредняют по формуле:
P c p = 1 / n i = 1 n P i
Figure 00000001
,
где n - число результатов единичных измерений на интервале времени ΔТ.
Кроме того, усредненное значение Рср используют как значение относительной мощности отраженных сигналов, соответствующее эталонному значению эффективной поверхности рассеяния двугранного уголкового отражателя.
Кроме того, радиоотражающие грани шарнирно закрепляют на одной из боковых граней прямой призмы.
Кроме того, до запуска миниспутника на орбиту вокруг Земли плоские радиоотражающие грани уголкового отражателя складывают параллельно одной из боковых граней прямой призмы.
Кроме того, по окончании сеанса калибровки выбранной j-й радиолокационной станции по заданной программе с помощью бортовой вычислительной машины выбирают следующую находящуюся по трассе полета миниспутника (j+1) радиолокационную станцию, в зоне радиовидимости которой находится миниспутник, определяют положение центра масс миниспутника относительно местоположения (j+1) радиолокационной станции, а также ориентацию осей связанной системы координат миниспутника относительно линии визирования (j+1) радиолокационной станции, бортовой вычислительной машиной производят расчет и определяют пространственное положение биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя относительно линии визирования (j+1) радиолокационной станции на текущий момент времени, по расчетным данным бортовой вычислительной машины системой ориентации миниспутника осуществляют совмещение положения биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя с линией визирования (j+1) радиолокационной станции и повторяют сеанс калибровки.
Предлагаемый способ поясняется чертежами фиг.2 - фиг.9.
Фиг.2 - миниспутник с развернутыми радиоотражающими гранями.
Фиг.3 - двугранный уголковый отражатель с гранями, развернутыми на угол α.
Фиг.4 - положение биссектрисы угла 8 двугранного уголкового отражателя 6 относительно биссектрисы угла 9 многоугольника, образованного перпендикулярным сечением прямой призмы 10 при различных формах основания призмы.
Фиг.5 - миниспутник со сложенными гранями перед запуском на орбиту вокруг Земли.
Фиг.6 - относительное положение миниспутника и калибруемой РЛС до раскрытия граней.
Фиг.7 - относительное положение миниспутника и калибруемой РЛС 12 после раскрытия граней уголкового отражателя 6, где 8 - биссектриса угла двугранного уголкового отражателя 6, 13 - основной лепесток индикатрисы рассеяния уголкового отражателя 6, а 14 - максимум основного лепестка индикатрисы УО.
Фиг.8 - калибровочный график зависимости значений амплитуд сигнала Ai на выходе приемников РЛС от относительного значения мощности Bi сигнала на входе приемников РЛС.
Фиг.9 - схема проведения сеанса калибровки РЛС, где 2 - линия визирования калибруемой РЛС, 14 - максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния уголкового отражателя, позиция 15 - положение калибровочного миниспутника в момент времени, соответствующий началу сеанса калибровки j-й РЛС, а позиция 16 - положение калибровочного миниспутника, соответствующее моменту времени окончания сеанса калибровки j-й РЛС, позиция 17 - положение калибровочного миниспутника в момент времени, соответствующий началу сеанса калибровки РЛСj+1.
Предложенный способ реализуется следующим образом. На этапе подготовки к запуску миниспутника на орбиту вокруг Земли плоские грани уголкового отражателя из радиоотражающего материала разворачивают относительно друг друга на заданный угол α в диапазоне от (90-Δ) градусов до (90+Δ) градусов, где Δ - определяется из соотношения:
0<Δ<18λ/а,
λ - длина волны калибруемой РЛС;
а - размер грани уголкового отражателя.
При этом уголковый отражатель ориентируют так, что биссектриса угла двугранного уголкового отражателя находится на одной прямой с биссектрисой угла многоугольника, образованного перпендикулярным сечением прямой призмы, проходящим через середину бокового ребра призмы. Причем вершина угла двугранного уголкового отражателя и вершина угла многоугольника, образованного перпендикулярным сечением прямой призмы, лежат на одной прямой.
Определяют координаты середины ребра и положение биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя в связанной системе координат миниспутника. Затем вводят их в память бортовой вычислительной машины. Наряду с этим в память бортовой вычислительной машины вводят данные о координатах j-x радиолокационных станций, подлежащих калибровке по величине эффективной поверхности рассеяния, в геодезической системе координат, где j - целое число, равное или большее единицы.
Кроме того, до запуска миниспутника на орбиту плоские радиоотражающие грани уголкового отражателя складывают параллельно смежным боковым граням прямой призмы и фиксируют в сложенном положении. Таким образом, обеспечивается минимальный объем, занимаемый миниспутником перед выводом на целевую орбиту.
В дальнейшем миниспутник выводится на целевую орбиту. Так как местоположение калибруемых радиолокационных станций на поверхности Земли априорно известно, то для обеспечения калибровки радиолокационных станций параметры орбиты миниспутника рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить «пролет» миниспутника в зоне радиовидимости калибруемых радиолокационных станций. Эта задача решается организационными методами при планировании запуска калибровочного миниспутника путем задания необходимых значений наклонения и высоты орбиты. Так, например, для регулярного наблюдения калибровочных космических аппаратов всеми радиолокационными станциями ракетно-космической обороны (РКО), расположенными на территории России, наклонение орбит должно быть не меньше 80 градусов [8].
После выведения миниспутника на целевую орбиту с помощью приемников навигационной системы типа «ГЛОНАСС» и/или GPS и бортовой вычислительной машины по заранее заданной программе выбирают РЛС, в зоне радиовидимости которой находится миниспутник. Определяют положение центра масс миниспутника относительно местоположения выбранной калибруемой радиолокационной станции, а также ориентацию осей связанной системы координат миниспутника относительно линии визирования калибруемой радиолокационной станции. Одновременно бортовой вычислительной машиной производят расчет и определяют пространственное положение биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя относительно линии визирования калибруемой радиолокационной станции на текущий момент времени.
По расчетным данным бортовой вычислительной машины системой ориентации миниспутника осуществляют совмещение положения биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя в связанной системе координат миниспутника, введенного в память бортовой вычислительной машины, с линией визирования калибруемой радиолокационной станции. При их совмещении по сигналу, вырабатываемому бортовой вычислительной машиной, освобождают грани уголкового отражателя от фиксации и разворачивают относительно друг друга на угол α, величина которого лежит в диапазоне от (90-Δ) градусов до (90+Δ) градусов, где Δ - определяется из соотношения:
0<Δ<18λ/а,
λ - длина волны калибруемой радиолокационной станции;
а - размер грани уголкового отражателя.
В дальнейшем жестко фиксируют грани уголкового отражателя при данном значении угла α.
Затем при помощи системы ориентации миниспутника удерживают совмещение биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя с линией визирования калибруемой радиолокационной станции до момента окончания сеанса калибровки. При этом основной лепесток индикатрисы рассеяния двугранного уголкового отражателя направлен на калибруемую радиолокационную станцию, а максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния двугранного уголкового отражателя совпадает с линией визирования калибруемой радиолокационной станции.
Перед сеансом калибровки радиолокационной станции по величине эффективной поверхности рассеяния или во время сеанса проводят калибровку приемников радиолокационной станции одним из известных методов калибровки радиотехнических устройств [1, стр.194], [8] с помощью калиброванных генераторов, подключаемых к высокочастотному входу приемников радиолокационной станции [2]. Регистрируют зависимость значений амплитуд сигнала на выходе приемников радиолокационной станции от относительного значения мощности сигнала, представляющего собой отношение сигнал/шум, на входе приемников радиолокационной станции и получают калибровочный график.
Осуществляют калибровку радиолокационной станции по величине эффективной поверхности рассеяния, а именно, выполняют сеанс калибровки на интервале времени ΔТ:
ΔТ=t2j-t1j,
где t1j - время начала сеанса калибровки j-й радиолокационной станции;
t2j - время окончания сеанса калибровки j-й радиолокационной станции;
j - целое число, равное или большее единицы, причем ΔТ определяется временем нахождения миниспутника в зоне радиовидимости калибруемой радиолокационной станции.
При этом измеренные амплитуды отраженных сигналов от уголкового отражателя регистрируют и измеряют.
В дальнейшем по калибровочному графику зависимости значений амплитуд сигнала на выходе приемников радиолокационной станции от относительного значения мощности на входе приемников радиолокационной станции пересчитывают в значения относительной мощности (отношения сигнал/шум) отраженных от уголкового отражателя сигналов с помощью известных формул интерполяции [6, стр.14-19].
Одновременно во время сеанса калибровки с помощью калибруемой РЛС измеряют наклонную дальность до миниспутника с УО, а значения относительной мощности отраженных от миниспутника с УО сигналов приводят к фиксированной дальности, например 100 км, путем перерасчета по формуле:
Pi=Bi+40Log Ri/100,
где Bi - единичное измеренное значение относительной мощности отраженного сигнала от уголкового отражателя;
Ri - единичное измеренное значение дальности калибруемой РЛС до отражателя, соответствующее данному Bi.
«Приведенные» к фиксированной дальности значения относительной мощности отраженных сигналов от уголкового отражателя усредняют по формуле:
P c p = 1 / n i = 1 n P i
Figure 00000002
,
где n - число результатов единичных измерений на интервале времени ΔТ.
Полученное усредненное значение Рср используют при измерениях ЭПР баллистических и космических объектов как значение относительной мощности отраженных сигналов, соответствующее эталонному значению ЭПР двугранного уголкового отражателя.
По окончании сеанса калибровки выбранной j-й радиолокационной станции по заданной программе с помощью бортовой вычислительной машины выбирают следующую находящуюся по трассе полета миниспутника (j+1) радиолокационную станцию, в зоне радиовидимости которой находится миниспутник. Определяют положение центра масс миниспутника относительно местоположения (j+1) радиолокационной станции, а также ориентацию осей связанной системы координат миниспутника относительно линии визирования (j+1) радиолокационной станции. Бортовой вычислительной машиной производят расчет и определяют пространственное положение биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя относительно линии визирования (j+1) радиолокационной станции на текущий момент времени. По расчетным данным бортовой вычислительной машины системой ориентации миниспутника осуществляют совмещение положения биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя с линией визирования (j+1) радиолокационной станции и повторяют сеанс калибровки.
Использование миниспутника, элементы конструкции которого образуют на целевой орбите двугранный уголковый отражатель с гранями, развернутыми на заданный угол α в диапазоне от (90-Δ) градусов до (90+Δ) градусов, позволяет достичь «уплощения» формы основного лепестка индикатрисы рассеяния уголкового отражателя в горизонтальной плоскости. При этом сектор углов индикатрисы рассеяния уголкового отражателя в горизонтальной плоскости, в котором его ЭПР практически не меняется, достигает ±10 градусов [3, стр.150, рис.4.7, кривые 2, 3].
Заданная ориентация миниспутника относительно РЛС и последующее удержание совмещения биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя с линией визирования калибруемой радиолокационной станции до момента окончания сеанса калибровки обеспечивает стабильное значение ЭПР миниспутника с УО.
При реально достижимой точности ориентации и стабилизации миниспутника не более 0,5 градуса [10, стр.412], [11, стр.259], изменение ЭПР УО при локации в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния калибровочного миниспутника не превышает 0,5 дБ, что обеспечит требуемую точность измерения ЭПР по отраженному сигналу не хуже 1 дБ [8, стр.9].
Определение пространственного положения биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя относительно линии визирования калибруемой радиолокационной станции с помощью приемников навигационной системы типа «ГЛОНАСС» и/или GPS и бортовой вычислительной машины, а затем с помощью системы ориентации миниспутника совмещение с последующим удержанием биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя с линией визирования РЛС в течение сеанса калибровки по величине ЭПР позволяет сохранить ориентацию максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния УО вдоль линии визирования калибруемой радиолокационной станции и обеспечить постоянное значение ЭПР уголкового отражателя в направлении РЛС.
Проведение пересчета значений относительной мощности к стандартной дальности позволяет исключить зависимость выполняемых измерений от изменения расстояния между РЛС и миниспутником в течение сеанса калибровки РЛС по величине ЭПР.
Полученное в результате статистической обработки единичных измерений Рср существенно точнее единичного значения Pi, а именно: случайные погрешности уменьшатся в n
Figure 00000003
раз, где n - число результатов единичных измерений на интервале времени ΔТ.
Использование в предлагаемом способе миниспутника небольшой массы и объема с отражателем с достаточно большой ЭПР для калибровки РЛС по величине ЭПР позволяет осуществлять его запуск в качестве попутной нагрузки, что снижает стоимость вывода миниспутника на орбиту.
Использование в качестве эталона ЭПР для калибровки РЛС уголкового отражателя, образованного из двух плоских радиоотражающих шарнирно связанных граней, расположенных на корпусе космического аппарата, позволяет реализовать предлагаемый способ с использованием космических аппаратов, имеющих корпус, например, в виде прямоугольного параллелепипеда. Такое техническое решение расширяет функциональные возможности КА и позволяет создавать миниспутники, которые помимо основных задач, к примеру дистанционного зондирования поверхности Земли, будут применяться для калибровки РЛС по величине ЭПР.
Из вышеизложенного следует, что предложенные технические решения имеют преимущества по сравнению с известными способами калибровки РЛС, а именно: позволяют повысить точность калибровки РЛС по величине ЭПР при проведении динамических измерений ЭПР баллистических и космических объектов.
Источники информации
1. Майзельс Е.Н., Торгованов В.А. Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей / Под ред. Колосова М.А. М.: Советское радио. 1972. С.19-20, с.144-145, с.178-179, с.193-194, с.204-213.
2. Олин (I.D.Olin). Динамические измерения радиолокационных поперечных сечений // ТИИЭР. 1965. Т.53. №8.
3. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели / Под ред. Леонтьевского О.Н. М.: Советское радио. 1975. С.103, с.144, с.146, с.150, с.152, с.235.
4. Леонов А.И., Леонов С.А., Нагулинко Ф.В. и др. Испытания РЛС / Под ред. Леонова А.И. М.: Радио и связь. 1990. С.37, с.51.
5. Методы исследования радиолокационных характеристик объектов / Под ред. Ягольникова С.В. М.: Радиотехника. 2012. С.75-77.
6. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. М.: Мир. 1980. С.14-19.
7. Сколник М. Справочник по радиолокации Т.1 / Под ред. Ицхоки Я.С. М.: - Советское радио. 1976. С.356-397.
8. Бондаренко А.П., Курикша А.А., Суханов С.А., Фатеев В.Ф. К вопросу о создании группировки легких космических аппаратов для калибровки РЛС РКО // Успехи современной радиоэлектроники. 2010. №3. С.5-9.
9. Проверка радиоизмерительных приборов. Сборник инструкций, издание официальное. Стандартгиз. 1961.
10. Бакитько Р.В., Болденков Е.Н., Булавский Н.Т. и др. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. Перова А.И., Харисова В.Н. М.: Радиотехника. 2010. С.412.
11. Малые космические аппараты информационного обеспечения / Под ред. Фатеева В.Ф. М.: Радиотехника. 2010. С.259.
12. Майсеня Л.И. Справочник по математике: основные понятия и формулы. Минск: Выш. шк. 2011. С.190-195.

Claims (8)

1. Способ калибровки радиолокационной станции по миниспутнику с эталонным значением эффективной поверхности рассеяния, заключающийся в том, что на орбиту вокруг Земли запускают отражатель с известной величиной эффективной поверхности рассеяния, облучают его сигналами калибруемой радиолокационной станции, принимают отраженные сигналы от отражателя, находящегося в дальней зоне антенны радиолокационной станции, измеряют амплитуды отраженных сигналов, отличающийся тем, что в качестве эталона эффективной поверхности рассеяния на орбиту вокруг Земли транспортируют миниспутник, содержащий корпус в виде прямой призмы и двух плоских радиоотражающих шарнирно связанных граней, при этом радиоотражающие грани шарнирно закрепляют на смежных боковых гранях прямой призмы, кроме того, радиоотражающие грани разворачивают относительно друг друга так, что они образуют двугранный уголковый отражатель, ребро которого параллельно боковому ребру прямой призмы, причем угол α между гранями уголкового отражателя задают в диапазоне от (90-Δ) градусов до (90+Δ) градусов, где Δ - определяется из соотношения:
0<Δ<18λ/а,
λ - длина волны калибруемой РЛС;
а - размер грани уголкового отражателя,
при этом уголковый отражатель ориентируют так, что биссектриса угла двугранного уголкового отражателя находится на одной прямой с биссектрисой угла многоугольника, образованного перпендикулярным сечением прямой призмы, проходящим через середину ее бокового ребра, причем вершина угла двугранного уголкового отражателя и вершина угла многоугольника, образованного перпендикулярным сечением прямой призмы, лежат на одной прямой, предварительно, до запуска миниспутника на орбиту вокруг Земли определяют координаты середины ребра двугранного уголкового отражателя и положение биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя в связанной системе координат миниспутника, затем вводят их в память бортовой вычислительной машины, наряду с этим в память бортовой вычислительной машины вводят данные о координатах j-x радиолокационных станций, подлежащих калибровке по величине эффективной поверхности рассеяния, в геодезической системе координат, где j - целое число, равное или большее единицы, кроме того, до запуска миниспутника на орбиту, плоские радиоотражающие грани уголкового отражателя складывают параллельно смежным боковым граням прямой призмы и фиксируют в сложенном положении, после выведения миниспутника на целевую орбиту с помощью приемников навигационной системы типа «ГЛОНАСС» и/или GPS и бортовой вычислительной машины программно выбирают радиолокационную станцию, в зоне радиовидимости которой находится миниспутник, определяют положение центра масс миниспутника относительно местоположения выбранной калибруемой радиолокационной станции, а также ориентацию осей связанной системы координат миниспутника относительно линии визирования калибруемой радиолокационной станции, одновременно бортовой вычислительной машиной производят расчет и определяют пространственное положение биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя относительно линии визирования калибруемой радиолокационной станции на текущий момент времени, по расчетным данным бортовой вычислительной машины системой ориентации миниспутника осуществляют совмещение положения биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя в связанной системе координат миниспутника, введенного в память бортовой вычислительной машины, с линией визирования калибруемой радиолокационной станции и при их совмещении по сигналу, вырабатываемому бортовой вычислительной машиной, освобождают грани уголкового отражателя от фиксации и разворачивают относительно друг друга на угол α, величина которого лежит в диапазоне от (90-Δ) градусов до (90+Δ) градусов, где Δ - определяется из соотношения:
0<Δ<18λ/а,
λ - длина волны калибруемой радиолокационной станции;
а - размер грани уголкового отражателя,
далее жестко фиксируют грани уголкового отражателя при данном значении угла α, затем при помощи системы ориентации миниспутника удерживают совмещение биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя с линией визирования калибруемой радиолокационной станции до момента окончания сеанса калибровки, при этом основной лепесток индикатрисы рассеяния двугранного уголкового отражателя направлен на калибруемую радиолокационную станцию, а максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния двугранного уголкового отражателя совпадает с линией визирования калибруемой радиолокационной станции, кроме того, перед сеансом калибровки радиолокационной станции по величине эффективной поверхности рассеяния или во время сеанса проводят калибровку приемников радиолокационной станции с помощью калиброванных генераторов, подключаемых к высокочастотному входу приемников радиолокационной станции, регистрируют зависимость значений амплитуд сигнала на выходе приемников радиолокационной станции от относительного значения мощности сигнала, представляющего собой отношение сигнал/шум, на входе приемников радиолокационной станции и получают калибровочный график, осуществляют калибровку радиолокационной станции по величине эффективной поверхности рассеяния, а именно, выполняют сеанс калибровки на интервале времени ΔT:
ΔT=t2j-t1j,
где t1j - время начала сеанса калибровки j-й радиолокационной станции;
t2j - время окончания сеанса калибровки j-й радиолокационной станции;
j - целое число, равное или большее единицы, причем ΔТ определяется временем нахождения миниспутника в зоне радиовидимости калибруемой радиолокационной станции, при этом измеренные амплитуды отраженных сигналов от уголкового отражателя регистрируют, а потом по калибровочному графику зависимости значений амплитуд сигнала на выходе приемников радиолокационной станции от относительного значения мощности на входе приемников радиолокационной станции пересчитывают в значения относительной мощности сигналов, отраженных от уголкового отражателя.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что с помощью калибруемой радиолокационной станции измеряют наклонную дальность до миниспутника.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что значения относительной мощности отраженных от уголкового отражателя сигналов приводят к фиксированной дальности, например 100 км, путем перерасчета по формуле:
Pi=Bi+40Log Ri/100,
где Bi - единичное измеренное значение относительной мощности отраженного сигнала от двугранного уголкового отражателя;
Ri - единичное измеренное калибруемой радиолокационной станцией значение наклонной дальности до миниспутника, соответствующее данному Bi.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что приведенные к фиксированной дальности единичные значения относительной мощности отраженных сигналов от двугранного уголкового отражателя усредняют по формуле:
P c p = 1 / n i = 1 n P i
Figure 00000001
,
где n - число результатов единичных измерений на интервале времени ΔТ.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что усредненное значение Рср используют как значение относительной мощности отраженных сигналов, соответствующее эталонному значению эффективной поверхности рассеяния двугранного уголкового отражателя.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что радиоотражающие грани шарнирно закрепляют на одной из боковых граней прямой призмы.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что до запуска миниспутника на орбиту вокруг Земли плоские радиоотражающие грани уголкового отражателя складывают параллельно одной из боковых граней прямой призмы.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что по окончании сеанса калибровки выбранной j-й радиолокационной станции по заданной программе с помощью бортовой вычислительной машины выбирают следующую находящуюся по трассе полета миниспутника (j+1) радиолокационную станцию, в зоне радиовидимости которой находится миниспутник, определяют положение центра масс миниспутника относительно местоположения (j+1) калибруемой радиолокационной станции, а также ориентацию осей связанной системы координат миниспутника относительно линии визирования (j+1) калибруемой радиолокационной станции, одновременно бортовой вычислительной машиной производят расчет и определяют пространственное положение биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя относительно линии визирования (j+1) калибруемой радиолокационной станции на текущий момент времени, по расчетным данным бортовой вычислительной машины системой ориентации миниспутника осуществляют совмещение положения биссектрисы угла двугранного уголкового отражателя с линией визирования (j+1) калибруемой радиолокационной станции и повторяют сеанс калибровки.
RU2013132148/07A 2013-07-11 2013-07-11 Способ калибровки радиолокационной станции по миниспутнику с эталонным значением эффективной поверхности рассеяния RU2535661C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013132148/07A RU2535661C1 (ru) 2013-07-11 2013-07-11 Способ калибровки радиолокационной станции по миниспутнику с эталонным значением эффективной поверхности рассеяния

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013132148/07A RU2535661C1 (ru) 2013-07-11 2013-07-11 Способ калибровки радиолокационной станции по миниспутнику с эталонным значением эффективной поверхности рассеяния

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2535661C1 true RU2535661C1 (ru) 2014-12-20

Family

ID=53286070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013132148/07A RU2535661C1 (ru) 2013-07-11 2013-07-11 Способ калибровки радиолокационной станции по миниспутнику с эталонным значением эффективной поверхности рассеяния

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2535661C1 (ru)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573420C1 (ru) * 2015-01-20 2016-01-20 Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" Способ калибровки радиолокационной станции с использованием космического аппарата с эталонными отражательными характеристиками
RU2596194C1 (ru) * 2015-04-07 2016-08-27 Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" Космический аппарат для калибровки радиолокационных станций
RU2674432C1 (ru) * 2018-02-08 2018-12-10 Акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" Способ калибровки радиолокационной станции с активной фазированной антенной решёткой
CN109459736A (zh) * 2019-01-04 2019-03-12 北京环境特性研究所 一种雷达靶标设计方法和装置
WO2021244495A1 (zh) * 2020-06-05 2021-12-09 武汉大学 用于雷达卫星和gnss卫星的高精度定标定位装置
CN115036703A (zh) * 2022-06-14 2022-09-09 电子科技大学 一种基于相位相消的rcs减缩二面角结构及其设计方法
CN115856967A (zh) * 2022-11-14 2023-03-28 北京卫星信息工程研究所 基于gnss信号的海面舰船多站雷达rcs测量方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2103706C1 (ru) * 1996-07-11 1998-01-27 Научно-исследовательский центр дистанционного зондирования атмосферы (филиал ГГО) Способ калибровки радиолокатора и радиолокатор
US7091906B2 (en) * 2002-09-27 2006-08-15 Thales Method and device for the calibration-equalization of a reception system
US20060220951A1 (en) * 2005-04-04 2006-10-05 Raytheon Company System and method for coherently combining a plurality of radars
RU2353948C1 (ru) * 2007-12-20 2009-04-27 Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации Устройство для двухпозиционных измерений радиолокационных характеристик радиопоглощающих покрытий
JP4827121B2 (ja) * 2005-07-22 2011-11-30 日本無線株式会社 レーダ測距装置におけるオフセット誤差校正方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2103706C1 (ru) * 1996-07-11 1998-01-27 Научно-исследовательский центр дистанционного зондирования атмосферы (филиал ГГО) Способ калибровки радиолокатора и радиолокатор
US7091906B2 (en) * 2002-09-27 2006-08-15 Thales Method and device for the calibration-equalization of a reception system
US20060220951A1 (en) * 2005-04-04 2006-10-05 Raytheon Company System and method for coherently combining a plurality of radars
JP4827121B2 (ja) * 2005-07-22 2011-11-30 日本無線株式会社 レーダ測距装置におけるオフセット誤差校正方法
RU2353948C1 (ru) * 2007-12-20 2009-04-27 Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации Устройство для двухпозиционных измерений радиолокационных характеристик радиопоглощающих покрытий

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей. Под ред. КОЛОСОВА М.А., Москва, Советское радио, 1972, с.19-20, 144-145,178-179, 193-194, 204-213. *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573420C1 (ru) * 2015-01-20 2016-01-20 Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" Способ калибровки радиолокационной станции с использованием космического аппарата с эталонными отражательными характеристиками
RU2596194C1 (ru) * 2015-04-07 2016-08-27 Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" Космический аппарат для калибровки радиолокационных станций
RU2674432C1 (ru) * 2018-02-08 2018-12-10 Акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" Способ калибровки радиолокационной станции с активной фазированной антенной решёткой
CN109459736A (zh) * 2019-01-04 2019-03-12 北京环境特性研究所 一种雷达靶标设计方法和装置
CN109459736B (zh) * 2019-01-04 2020-10-13 北京环境特性研究所 一种雷达靶标设计方法和装置
WO2021244495A1 (zh) * 2020-06-05 2021-12-09 武汉大学 用于雷达卫星和gnss卫星的高精度定标定位装置
CN115036703A (zh) * 2022-06-14 2022-09-09 电子科技大学 一种基于相位相消的rcs减缩二面角结构及其设计方法
CN115036703B (zh) * 2022-06-14 2023-08-25 电子科技大学 一种基于相位相消的rcs减缩二面角结构及其设计方法
CN115856967A (zh) * 2022-11-14 2023-03-28 北京卫星信息工程研究所 基于gnss信号的海面舰船多站雷达rcs测量方法及系统
CN115856967B (zh) * 2022-11-14 2023-12-19 北京卫星信息工程研究所 基于gnss信号的海面舰船多站雷达rcs测量方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2535661C1 (ru) Способ калибровки радиолокационной станции по миниспутнику с эталонным значением эффективной поверхности рассеяния
CN110824510B (zh) 一种提高gnss-r测高卫星接收海面反射信号数量的方法
RU2477495C1 (ru) Способ калибровки радиолокационной станции по величине эффективной поверхности рассеяния при проведении динамических измерений эффективной поверхности рассеяния исследуемых объектов
JP6768299B2 (ja) アンテナ設置角度の校正システム、および、アンテナ設置角度の校正方法
CN106443603B (zh) 带指向测量基准的角反射器与专用指向测量设备
Burch Multifrequency radio observations of 3C 31: a large radio galaxy with jets and peculiar spectra
CN104678369A (zh) 一种基于非固定金属球的双偏振天气雷达标校方法
US20150349419A1 (en) Planar near-field calibration of digital arrays using element plane wave spectra
ES2886478T3 (es) Método y sistema de estimación de la dirección de un satélite en la fase de transferencia de una órbita inicial hacia una órbita de misión
RU2674432C1 (ru) Способ калибровки радиолокационной станции с активной фазированной антенной решёткой
RU2518913C1 (ru) Способ калибровки радиолокационной станции по величине эффективной поверхности рассеяния по миниспутнику с эталонным отражателем
RU2519820C1 (ru) Способ калибровки радиолокационной станции по величине эффективной поверхности рассеяния при динамических измерениях эффективной поверхности рассеяния баллистических и космических объектов
Otsubo et al. GLONASS laser ranging accuracy with satellite signature effect
Parsons et al. Off-nadir radar altimetry
Cecconi Influence of an extended source on goniopolarimetry (or direction finding) with Cassini and Solar Terrestrial Relations Observatory radio receivers
Miller The measurement of antenna group delay
RU2638079C1 (ru) Способ измерения азимутальной диаграммы направленности антенны в составе наземных подвижных объектов больших размеров и устройство для его осуществления
RU2573420C1 (ru) Способ калибровки радиолокационной станции с использованием космического аппарата с эталонными отражательными характеристиками
CN109412710B (zh) 一种天线传输性能评估方法和装置
RU2544908C1 (ru) Космический аппарат для калибровки радиолокационной станции по величине эффективной поверхности рассеяния
Ivonin et al. Simulation of radar signals in the VHF range, taking account of their propagation effects in the troposphere and ionosphere
Onrubia et al. Beamformer characterization of the MIR instrument: The microwave interferometric reflectometer
RU2567240C1 (ru) Способ измерения угла крена летательного аппарата
Bartel Determinations of distances to radio sources with VLBI
RU2807022C1 (ru) Способ измерения ширины диаграммы направленности антенны методом облета

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 6-2014 FOR TAG: (72)

PD4A Correction of name of patent owner