王智平

[摘 要]結(jié)合我國(guó)的載人航天工程在未來的發(fā)展需要，分析國(guó)內(nèi)外微波雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展方向，對(duì)我國(guó)空間微博交會(huì)雷達(dá)總體進(jìn)行一定的構(gòu)想。

[關(guān)鍵詞]空間微博；雷達(dá)；構(gòu)想

中圖分類號(hào)：V526 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）12-0146-01

我國(guó)載人航天技術(shù)正處在飛速發(fā)展的時(shí)期，現(xiàn)階段航天器的空間交會(huì)是進(jìn)行后續(xù)工程的重要途徑。空間交會(huì)對(duì)接是指在航天器的既定軌道上進(jìn)行時(shí)間和位置的預(yù)訂，將另外一個(gè)在原本的軌道上正常運(yùn)轉(zhuǎn)的飛行器進(jìn)行合并，繼續(xù)運(yùn)行。在這個(gè)過程中，在預(yù)定的位置和預(yù)計(jì)的時(shí)間等待的航天器被稱為主動(dòng)的航天器，空間交會(huì)的過程是可進(jìn)行控制的過程。航天器的交會(huì)對(duì)接一般可以劃分為：遠(yuǎn)程導(dǎo)引、近程導(dǎo)引、?？亢蛯?duì)接段。遠(yuǎn)程導(dǎo)引技術(shù)是為了將航天器送入到既定的軌道中，實(shí)現(xiàn)與其他服務(wù)器的對(duì)接。近程引導(dǎo)段主要的任務(wù)是進(jìn)行主動(dòng)航天器的引導(dǎo)，將其帶入停靠區(qū)，實(shí)現(xiàn)航天器的對(duì)接。

一、空間微波概述

（一）空間微波概念

微波是指電磁波的頻率，其主要的頻率在300MHz-300GHz之間，是一種無線電波中帶有有限的頻帶，一般來講其波長(zhǎng)在1毫米-1米之間，是分米波、厘米波、毫米波的統(tǒng)稱。微波頻率一般來講比其他的無線電波的頻率高，是一種超高頻的電磁波。微波的基本性質(zhì)是在穿透、反射和吸收的方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。相較于玻璃或者地相關(guān)的瓷器產(chǎn)品，微波可以穿透而不吸收，使實(shí)物加熱或者是進(jìn)行其他方面的使用。

（二）微波的性質(zhì)

穿透性：微波是一種輔助加熱的電磁波，具有很好的穿透性。微波通過介質(zhì)的過程中會(huì)帶來一定的相互作用，使得介質(zhì)之間的成分產(chǎn)生活動(dòng)，讓介質(zhì)的溫度升高。

似光性：微波的波長(zhǎng)是較短的，比一般的物體要小很多，這就使得微波的特點(diǎn)和幾何上的光學(xué)一致，使用微波可以使電路元件的尺寸減少，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加的緊湊，體積減小，可以接收到地面或者是空間的信號(hào)，確定物體所在的位置，并將其特征進(jìn)行分析，這個(gè)也是其應(yīng)用到空間的重要原因。

信息性：因?yàn)槲⒉ǖ念l率較高，所以其信息容量較大，現(xiàn)代的衛(wèi)星系統(tǒng)和空間系統(tǒng)的開發(fā)和使用都進(jìn)行微波的使用，而且微波還可以提供相關(guān)的相位信息和極化信息以及多普勒的信息，在遙感技術(shù)中使用的較多，可以對(duì)空間就技術(shù)進(jìn)行一定的技術(shù)支持。

二、雷達(dá)技術(shù)概述

（一）雷達(dá)技術(shù)的概念

雷達(dá)是通過電磁波進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)設(shè)備。雷達(dá)在進(jìn)行工作的過程中通過電磁波進(jìn)行目標(biāo)的探測(cè)，并將信息進(jìn)行回收，以便獲得目標(biāo)與射點(diǎn)的距離以及波長(zhǎng)的變化、方位和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等信息。雷達(dá)的用途在各個(gè)行業(yè)具有不同的作用，但是其基本的形式和組成基本上是一致的，包括：發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線、接收機(jī)、接收天線，處理部分以及顯示器。還有電源設(shè)備、數(shù)據(jù)錄取設(shè)備、抗干擾設(shè)備等輔助設(shè)備[1]。

（二）雷達(dá)技術(shù)特征

雷達(dá)在運(yùn)行中一般是通過發(fā)射機(jī)進(jìn)行工作，通過一個(gè)特定的頻段運(yùn)行，頻率一般比正常的頻率高。震蕩發(fā)射電磁脈沖是通過天線的形式，天線在發(fā)射的過程中充當(dāng)?shù)氖墙橘|(zhì)的作用，產(chǎn)生一個(gè)窄射束，將目標(biāo)進(jìn)行覆蓋。雷達(dá)在與目標(biāo)之間距離是根據(jù)發(fā)射的脈沖和接收脈沖之間的回波進(jìn)行確定的，雷達(dá)在工作中信號(hào)是以光速進(jìn)行移動(dòng)的，通過來回之間的發(fā)射與接收可以準(zhǔn)確的測(cè)算出距離?？臻g航天設(shè)備使用雷達(dá)技術(shù)可以對(duì)飛行中的一些障礙進(jìn)行規(guī)避，通過與障礙物之間的回波工作，及時(shí)的將航天設(shè)備的航道進(jìn)行轉(zhuǎn)變，或者是通過相互之間的作用測(cè)算出主飛行器需要等待的時(shí)間，保證航天器的運(yùn)行準(zhǔn)確性和運(yùn)行的安全性，使航天飛行器的運(yùn)行與既定的軌道相一致，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的問題，合理的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)[2]。

三、我國(guó)在空間微波交會(huì)雷達(dá)中的總體構(gòu)想

（一）系統(tǒng)的組成和工作方式

雷達(dá)主要的工作方式是應(yīng)答式，如果應(yīng)答式的方案沒有反映，可以通過反射式的備用方式進(jìn)行工作，確保在空間上的保持距離。測(cè)繪角度一般采用的是三通道單脈沖技術(shù)，而測(cè)繪的距離則采用的是前后波門的方式。在進(jìn)行遠(yuǎn)距離的測(cè)繪中一般采用的是距離微分的方法進(jìn)行速度的遞減，將雷達(dá)的應(yīng)道和應(yīng)答機(jī)之間進(jìn)行相對(duì)徑向速度的交換，而近距離的測(cè)速一般采用的是多普勒的計(jì)算方法，這種方式可以提供更加精確的信息，對(duì)數(shù)據(jù)的進(jìn)行細(xì)化，從而保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確完整。

角度的測(cè)速一般采用的是速陀螺的方法，對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度進(jìn)行把握。在對(duì)情報(bào)進(jìn)行截獲的階段，系統(tǒng)采用的是自動(dòng)掃描的方式，在系統(tǒng)的周圍進(jìn)行一定角度和范圍的掃射，雷達(dá)天線可以對(duì)宇航員和地面的控制系統(tǒng)進(jìn)行一定的監(jiān)控，雷達(dá)與問答機(jī)中間是通過系統(tǒng)中固有的發(fā)射機(jī)、頻率源和下接收器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，提高數(shù)據(jù)的互換能力和標(biāo)準(zhǔn)化的操作水平，使得系統(tǒng)的使用更加可靠高效[3]。

（二）系統(tǒng)的工作過程

在系統(tǒng)進(jìn)行工作的過程中，雷達(dá)發(fā)射的電波和脈沖干擾中的應(yīng)答機(jī)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將雷達(dá)的信號(hào)進(jìn)行接收。雷達(dá)在使用中，天線是采用垂直化的方式，其目的是為了保證在飛行中任何姿勢(shì)下都能夠受到信號(hào)，而應(yīng)答機(jī)采用的是圓極化的天線。在系統(tǒng)中主要的雷達(dá)配置是天線系統(tǒng)，其主要的方式是通過低副瓣、高效率的單脈沖天線和具有敏感出角特征的誤差信號(hào)進(jìn)行交流。應(yīng)答機(jī)對(duì)得到回復(fù)的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的過程中，需要借助天線、環(huán)形器和俯仰差信號(hào)以及方位誤差信號(hào)，同時(shí)還需要借助相關(guān)的工具將混頻轉(zhuǎn)回到中頻的范圍內(nèi)，維持在中頻范圍內(nèi)的相位關(guān)系。同時(shí)在運(yùn)行的過程中，信號(hào)的輸出波檢和距離跟蹤器之間也要進(jìn)行一定的關(guān)聯(lián)，將經(jīng)過波門的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)督和控制，保證數(shù)據(jù)的完整性和靈敏度[4]。

系統(tǒng)在進(jìn)行距離搜索的過程中主要采用的是寬距離窗的搜索，在地面有雷達(dá)進(jìn)行配合，將目標(biāo)進(jìn)行確定。搜索可以在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)，也可以擴(kuò)展到較大的范圍內(nèi)，結(jié)合雷達(dá)系統(tǒng)，如果信噪比符合預(yù)警的概率，在這個(gè)范圍，就會(huì)對(duì)信息進(jìn)行閉合，繼而進(jìn)行跟蹤。

結(jié)束語(yǔ)

微波雷達(dá)交會(huì)技術(shù)在一定程度上提供高精度的數(shù)據(jù)信息和監(jiān)控的方案，雷達(dá)在其中的作用較為簡(jiǎn)單，主要是進(jìn)行在已知軌道上的正常運(yùn)營(yíng)，其在應(yīng)用中也滿足了航天應(yīng)用體積小、可靠高和重量輕的特點(diǎn)，為空間微波交會(huì)雷達(dá)中的總體構(gòu)想提供技術(shù)支持，促進(jìn)其更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 汪緒茂.交會(huì)對(duì)接雷達(dá)信號(hào)模擬器的研究與設(shè)計(jì)[D].南京理工大學(xué)，2015.

[2] 樊凱婕.交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)中干涉儀近場(chǎng)測(cè)向算法研究[D].西安電子科技大學(xué)，2013.

[3] 李九人.空間交會(huì)的僅測(cè)角相對(duì)導(dǎo)航與自主控制方法研究[D].國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2011.

[4] 譚雪春.激光雷達(dá)模擬樣機(jī)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)研究[D].長(zhǎng)春理工大學(xué)，2012.