解慶輝

探析無線電跟蹤技術(shù)的應(yīng)用

解慶輝

石家莊諾通人力資源有限公司，河北 石家莊 050000

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，無線電跟蹤技術(shù)也在各個行業(yè)與領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。結(jié)合相關(guān)資料，對無線電跟蹤技術(shù)的發(fā)展歷程以及無線電跟蹤技術(shù)的應(yīng)用設(shè)備、工作原理進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上對無線電跟蹤技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢進(jìn)行了探析，希望能夠促進(jìn)無線電跟蹤技術(shù)的持續(xù)、快速、健康發(fā)展。

無線電跟蹤技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

引言

無線電跟蹤技術(shù)具有可以被應(yīng)用于跟蹤以及測量飛行器的運動軌跡的目標(biāo)特性。此技術(shù)之所以被廣泛應(yīng)用，在于其自身的獨特優(yōu)勢，比如監(jiān)測的實時性、遠(yuǎn)距離探測、傳送多種信息的便捷性、信息的實施處理性等。無線電跟蹤技術(shù)被各個國家廣泛地應(yīng)用于武器控制、遠(yuǎn)程警戒、靶場測量、航天器測控等方面。

1 無線電跟蹤技術(shù)的發(fā)展歷程

無線電跟蹤技術(shù)早在第二次世界大戰(zhàn)中就被應(yīng)用于跟蹤測量炮彈、火箭和飛機。為了更好地適應(yīng)現(xiàn)實需要，在無線電跟蹤系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)明了簡易的多普勒測速定位系統(tǒng)，以及S波段圓錐掃描自動跟蹤雷達(dá)。隨著導(dǎo)彈、航空、航天技術(shù)的不斷發(fā)展，20世紀(jì)50年代研制出了單脈沖精密跟蹤測量雷達(dá)與精密干涉儀。20世紀(jì)60年代則研制出了相控陣?yán)走_(dá)和S波段統(tǒng)一系統(tǒng)。

美國在無線電跟蹤技術(shù)上的發(fā)展，為其他國家無線電跟蹤技術(shù)的使用與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。比如，中國在20世紀(jì)60年代末發(fā)明研制成功了單脈沖擊精密測量雷達(dá)和連續(xù)波短基線干涉儀測速系統(tǒng)，在70年代中期研制成功了中長基線干涉儀測量系統(tǒng)和大型相控陣?yán)走_(dá)，在80年代初期微波統(tǒng)一系統(tǒng)正式投入實際應(yīng)用中。

2 無線電跟蹤技術(shù)的應(yīng)用設(shè)備、工作原理、具體應(yīng)用與系統(tǒng)分類

2.1 無線電跟蹤技術(shù)的應(yīng)用設(shè)備

無線電跟蹤技術(shù)的應(yīng)用依托于無線電跟蹤系統(tǒng)。無線電跟蹤系統(tǒng)由飛行器上設(shè)備和地面設(shè)備組成，即無線電發(fā)射部分與無線電接收部分。無線電發(fā)射部分由無線電發(fā)射機、無線電發(fā)射天線和無線電發(fā)射機固定裝置共同組建而成[1]。無線電接收部分由兩個部分組成：無線電接收機和無線電接收天線。

2.2 無線電跟蹤技術(shù)的工作原理

無線電跟蹤技術(shù)的工作原理可以劃分為四個步驟。

（1）調(diào)制有關(guān)的信號，再將信號傳送到由發(fā)射機產(chǎn)生的無線電載波上，通過天線將信號輻射到空間中，被飛行器上安裝的應(yīng)答機接收、轉(zhuǎn)發(fā)，或者被目標(biāo)直接反射，返回到地面。

（2）可以通過飛行器上的信標(biāo)機發(fā)射無線電信號到地面上。地面部分的無線電接收機在接收到無線電信號后對信號進(jìn)行檢測與處理，并把解調(diào)出來的有角度誤差的信號和通過角度編碼器測得的目標(biāo)的方位角、高低角數(shù)據(jù)傳送到角度伺服回路，進(jìn)而在角度上對監(jiān)測目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。

（3）有些信號會包含有多普勒頻移，可以將此種信號傳送到速度跟蹤測量回路，對信號中的多普勒頻移進(jìn)行跟蹤與提取操作，進(jìn)而測量出目標(biāo)的徑向速度。

（4）經(jīng)過調(diào)解得出的距離信號可以被送到距離跟蹤測量回路，對目標(biāo)的距離進(jìn)行實時跟蹤，并將接收信號在時間的延遲或者相位差、頻率差測量出來，以此獲得監(jiān)測目標(biāo)的距離，根據(jù)監(jiān)測跟蹤者的實際需要有針對性地提取監(jiān)測跟蹤對象的其他信號。通過以上工作原理得出的所有測量數(shù)據(jù)，都需要經(jīng)過接口錄取，通過計算機進(jìn)行深度數(shù)據(jù)處理得出所需的參數(shù)，并將數(shù)據(jù)參數(shù)送往測控中心。

3 無線電跟蹤技術(shù)的具體應(yīng)用

隨著無線電跟蹤技術(shù)的不斷發(fā)展，此技術(shù)在諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。具體的應(yīng)用情況如下。

3.1 無線電跟蹤技術(shù)對飛行器的跟蹤

無線電跟蹤技術(shù)在探測目標(biāo)時，不會受到跟蹤距離與氣象變化的影響，因此在跟蹤目標(biāo)飛行器的過程中，可以測量目標(biāo)的特性參數(shù)。在跟蹤飛行器的過程中，充分利用無線電波的特性來完成飛行器的跟蹤任務(wù)，并精準(zhǔn)地測量飛行器在飛行過程中的飛行軌跡參數(shù)。

3.2 無線電跟蹤技術(shù)在廣電行業(yè)中的應(yīng)用

無線電跟蹤技術(shù)在廣電行業(yè)中的應(yīng)用多是集中于中短波頻段，尤其是短波頻段應(yīng)用最為廣泛[1]。無線電跟蹤技術(shù)在廣電行業(yè)中應(yīng)用時多是依靠著天波進(jìn)行傳播，且在傳播的過程中具有傳播距離遠(yuǎn)、不受地域限制等特點。因此，此技術(shù)往往會在廣電行業(yè)作為測向的重要技術(shù)手段。在跟蹤、定位中短波信號時，為了保證跟蹤測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，會啟用不少于3個或更多的調(diào)用測向站，同時會將不同的測向站分布在距離相隔較遠(yuǎn)的地理位置上。通過對系統(tǒng)累積進(jìn)行100頻次的聯(lián)網(wǎng)測試，統(tǒng)計出同頻多址且包括欲測部分臺址率為83.87%；單頻單址且包含欲測部分的臺址率為95.65%?？傮w包含欲測部分的臺址率則達(dá)到了92%，成為中短波廣播監(jiān)測工作的重要助手。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，無線電跟蹤技術(shù)探測距離、測量精度、抗干擾性能上也得到了快速提升，且此技術(shù)的工作波段也得到了逐步加寬。

3.3 無線電跟蹤技術(shù)在航天活動中的應(yīng)用

無線電信道在信息傳輸過程中可以方便快捷地對多種信息進(jìn)行傳送，也正是由于此優(yōu)勢，使得無線電跟蹤技術(shù)在航天或者航天活動中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。比如常見的靶場測量、指揮控制、遠(yuǎn)程警戒、航天器的跟蹤測軌等均用到了無線電跟蹤技術(shù)。

4 無線電跟蹤系統(tǒng)的兩大分類

隨著無線電跟蹤技術(shù)的不斷發(fā)展，此技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)被劃分為了兩大類，即脈沖跟蹤測量系統(tǒng)與連續(xù)波跟蹤測量系統(tǒng)。

4.1 脈沖跟蹤測量系統(tǒng)

脈沖跟蹤測量系統(tǒng)利用射頻脈沖信號來進(jìn)行具體的操作。

脈沖跟蹤測量系統(tǒng)可以使無線電跟蹤技術(shù)完成測距、多目標(biāo)的跟蹤、目標(biāo)特性測量與反射式工作。此系統(tǒng)又可以劃分為圓錐掃描與單脈沖跟蹤兩類。通過此系統(tǒng)可以實現(xiàn)單站、單站鏈?zhǔn)交蛘叨嗾局g同時進(jìn)行監(jiān)測跟蹤工作。比如，美國1980年在夸賈林靶場建成了主副站式脈沖測量系統(tǒng)，通過此系統(tǒng)測量的精度得到了大大提高。

4.2 連續(xù)波跟蹤測量系統(tǒng)

連續(xù)波跟蹤測量系統(tǒng)采用的是連續(xù)射頻信號。此系統(tǒng)具有較高的測速能力，可以對載波信道進(jìn)行綜合利用。連續(xù)波跟蹤測量系統(tǒng)又可以細(xì)化為多種不同的系統(tǒng)。

4.2.1 多普勒測速系統(tǒng)

多普勒測速系統(tǒng)是在信標(biāo)機與應(yīng)答機的配合下進(jìn)行使用，通過將測量目標(biāo)的多普勒頻移，可以實現(xiàn)對測量目標(biāo)徑向速度的收集。此系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)備比較簡單，但是此系統(tǒng)也有局限性，只能用于測速。目前多普勒測速系統(tǒng)多應(yīng)用于炮彈和中、低軌道的人造衛(wèi)星的測量。

4.2.2 距離和距離變化率測量系統(tǒng)

距離和距離變化率測量系統(tǒng)的成功應(yīng)用需要應(yīng)答機的配合。在二者的相互配合下，可以精確地采集跟蹤測量目標(biāo)的距離、距離變化率以及角度。此系統(tǒng)支持單站與多站工作。目前此系統(tǒng)較多地應(yīng)用于航天器軌道的跟蹤測量。

4.2.3 微波統(tǒng)一系統(tǒng)

微波統(tǒng)一系統(tǒng)是將微波信道、一套天線進(jìn)行共用。無線電跟蹤技術(shù)通過應(yīng)用此系統(tǒng)可以對航天器進(jìn)行測軌、遙測、遙控、通信等多種操作。此系統(tǒng)使得無線電技術(shù)的跟蹤測量與遙測、遙控、通信等多種功能進(jìn)行了有機的結(jié)合，因此此系統(tǒng)在航天器的測控和通信中得到了廣泛的應(yīng)用。

5 無線電跟蹤技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

無線電跟蹤技術(shù)的不斷發(fā)展使無線電跟蹤測量系統(tǒng)逐漸從陸基轉(zhuǎn)向天基。在應(yīng)用無線電跟蹤技術(shù)時，逐漸整合了軌道測量、遙測、遙控、數(shù)據(jù)傳輸、語音通信，使以上操作通過一個無線電載波就可以實現(xiàn)共同傳輸。通過將跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星以及相應(yīng)的地面設(shè)備相結(jié)合，可以建成新型航天無線電測量系統(tǒng)，并充分利用衛(wèi)星和地面控制接收站，對多顆低軌道的衛(wèi)星展開全球性的跟蹤測控與數(shù)據(jù)中繼。另外，為了有效地規(guī)避低軌道衛(wèi)星間信號的相互截獲等問題，多種新技術(shù)被不斷發(fā)明與應(yīng)用。

在未來的無線電跟蹤技術(shù)發(fā)展過程中，將會逐漸實現(xiàn)信息的綜合利用與多種功能的統(tǒng)一。無線電跟蹤設(shè)備也會逐漸采用固態(tài)器件、集成電路，實現(xiàn)無線電跟蹤技術(shù)設(shè)備的數(shù)字化、功能軟件與模塊化。

[1]馬樂. 無線電信號跟蹤定位系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J]. 數(shù)字傳媒研究，2016，33（11）：20-23.

[2]高紅梅. 無線電技術(shù)在航天航空上的應(yīng)用研究[J]. 科技傳播，2016（10）：30-32.

Exploring the Application of Radio Tracking Technology

Xie Qinghui

Shijiazhuang Nuotong Human Resources Co., Ltd., Hebei Shijiazhuang 050000

With the rapid development of social economy, radio tracking technology has been widely used in various industries and fields. Combined with relevant data, the paper analyzes the development history of radio tracking technology, as well as the application equipment and working principle of radio tracking technology. Based on this, the application and development trend of radio tracking technology are analyzed, hoping to promote the sustained, rapid and healthy development of radio tracking technology.

radio tracking technology; application; development trend

TN925

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