空間微波交會雷達總體構想

王智平

[摘 要]結合我國的載人航天工程在未來的發(fā)展需要，分析國內外微波雷達技術的發(fā)展方向，對我國空間微博交會雷達總體進行一定的構想。

[關鍵詞]空間微博；雷達；構想

中圖分類號：V526 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）12-0146-01

我國載人航天技術正處在飛速發(fā)展的時期，現(xiàn)階段航天器的空間交會是進行后續(xù)工程的重要途徑?？臻g交會對接是指在航天器的既定軌道上進行時間和位置的預訂，將另外一個在原本的軌道上正常運轉的飛行器進行合并，繼續(xù)運行。在這個過程中，在預定的位置和預計的時間等待的航天器被稱為主動的航天器，空間交會的過程是可進行控制的過程。航天器的交會對接一般可以劃分為：遠程導引、近程導引、?？亢蛯佣?。遠程導引技術是為了將航天器送入到既定的軌道中，實現(xiàn)與其他服務器的對接。近程引導段主要的任務是進行主動航天器的引導，將其帶入?？繀^(qū)，實現(xiàn)航天器的對接。

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。微波的基本性質是在穿透、反射和吸收的方面具有較強的優(yōu)勢。相較于玻璃或者地相關的瓷器產品，微波可以穿透而不吸收，使實物加熱或者是進行其他方面的使用。

（二）微波的性質

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

似光性：微波的波長是較短的，比一般的物體要小很多，這就使得微波的特點和幾何上的光學一致，使用微波可以使電路元件的尺寸減少，系統(tǒng)的結構更加的緊湊，體積減小，可以接收到地面或者是空間的信號，確定物體所在的位置，并將其特征進行分析，這個也是其應用到空間的重要原因。

信息性：因為微波的頻率較高，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)和使用都進行微波的使用，而且微波還可以提供相關的相位信息和極化信息以及多普勒的信息，在遙感技術中使用的較多，可以對空間就技術進行一定的技術支持。

二、雷達技術概述

（一）雷達技術的概念

雷達是通過電磁波進行目標探測設備。雷達在進行工作的過程中通過電磁波進行目標的探測，并將信息進行回收，以便獲得目標與射點的距離以及波長的變化、方位和內部結構等信息。雷達的用途在各個行業(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、發(fā)射天線、接收機、接收天線，處理部分以及顯示器。還有電源設備、數(shù)據(jù)錄取設備、抗干擾設備等輔助設備[1]。

（二）雷達技術特征

雷達在運行中一般是通過發(fā)射機進行工作，通過一個特定的頻段運行，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?shù)氖墙橘|的作用，產生一個窄射束，將目標進行覆蓋。雷達在與目標之間距離是根據(jù)發(fā)射的脈沖和接收脈沖之間的回波進行確定的，雷達在工作中信號是以光速進行移動的，通過來回之間的發(fā)射與接收可以準確的測算出距離?？臻g航天設備使用雷達技術可以對飛行中的一些障礙進行規(guī)避，通過與障礙物之間的回波工作，及時的將航天設備的航道進行轉變，或者是通過相互之間的作用測算出主飛行器需要等待的時間，保證航天器的運行準確性和運行的安全性，使航天飛行器的運行與既定的軌道相一致，及時發(fā)現(xiàn)運行中的問題，合理的規(guī)避風險[2]。

三、我國在空間微波交會雷達中的總體構想

（一）系統(tǒng)的組成和工作方式

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

角度的測速一般采用的是速陀螺的方法，對數(shù)據(jù)的準確度進行把握。在對情報進行截獲的階段，系統(tǒng)采用的是自動掃描的方式，在系統(tǒng)的周圍進行一定角度和范圍的掃射，雷達天線可以對宇航員和地面的控制系統(tǒng)進行一定的監(jiān)控，雷達與問答機中間是通過系統(tǒng)中固有的發(fā)射機、頻率源和下接收器對數(shù)據(jù)進行接收，提高數(shù)據(jù)的互換能力和標準化的操作水平，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)進行工作的過程中，雷達發(fā)射的電波和脈沖干擾中的應答機進行關聯(lián)，將雷達的信號進行接收。雷達在使用中，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下都能夠受到信號，而應答機采用的是圓極化的天線。在系統(tǒng)中主要的雷達配置是天線系統(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進行交流。應答機對得到回復的信號進行轉發(fā)的過程中，需要借助天線、環(huán)形器和俯仰差信號以及方位誤差信號，同時還需要借助相關的工具將混頻轉回到中頻的范圍內，維持在中頻范圍內的相位關系。同時在運行的過程中，信號的輸出波檢和距離跟蹤器之間也要進行一定的關聯(lián)，將經過波門的信號進行監(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，在地面有雷達進行配合，將目標進行確定。搜索可以在小范圍內實現(xiàn)，也可以擴展到較大的范圍內，結合雷達系統(tǒng)，如果信噪比符合預警的概率，在這個范圍，就會對信息進行閉合，繼而進行跟蹤。

結束語

微波雷達交會技術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，雷達在其中的作用較為簡單，主要是進行在已知軌道上的正常運營，其在應用中也滿足了航天應用體積小、可靠高和重量輕的特點，為空間微波交會雷達中的總體構想提供技術支持，促進其更好的發(fā)展。

參考文獻

[1] 汪緒茂.交會對接雷達信號模擬器的研究與設計[D].南京理工大學，2015.

[2] 樊凱婕.交會對接微波雷達中干涉儀近場測向算法研究[D].西安電子科技大學，2013.

[3] 李九人.空間交會的僅測角相對導航與自主控制方法研究[D].國防科學技術大學，2011.

[4] 譚雪春.激光雷達模擬樣機系統(tǒng)與實驗研究[D].長春理工大學，2012.