臨近空間慢速飛行器載荷概述

張凱華 蔣祎 廖俊

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臨近空間慢速飛行器載荷概述

張凱華1蔣祎2廖俊2

（1 上海航天技術研究院，上海 201100）（2 中南大學航空航天學院，長沙 410006）

隨著經(jīng)濟需求與軍事需求的牽引和科學技術的進步，臨近空間慢速飛行器因其良好的駐留能力和適用于對地觀測、通信、打擊的大視野和駐留高度，受到廣泛關注。文章結合臨近空間平流層不受云、雨、雪、霧干擾的氣象特點和距離地表高度20~100 km之間的高度特征，分析了臨近空間慢速飛行器在有效工作時間、成本、設備工作效果相對于衛(wèi)星和飛機的優(yōu)勢，以及臨近空間慢速飛行器的在飛行速度和飛行高度上的參數(shù)約束和目前臨近空間慢速飛行器的具體分類。根據(jù)臨近空間慢速飛行器的負載能力和運動特性對比當前衛(wèi)星和飛機上實際應用有效載荷種類和有效載荷性能需求，對臨近空間慢速飛行器有效載荷進行了討論。文章著重論證了合成孔徑雷達（SAR）有效載荷、可見光有效載荷、紅外有效載荷、通信中繼有效載荷、武器有效載荷在臨近空間慢速飛行器上的可行性和應用優(yōu)勢，分析了臨近空間慢速飛行器有效載荷的發(fā)展趨勢，為臨近空間慢速飛行器有效載荷的發(fā)展和有效載荷的應用選擇提供了參考。

通信中繼 合成孔徑雷達 電子攻防 臨近空間飛行器

0 引言

臨近空間是指高于航空飛機飛行的最高高度且低于航天衛(wèi)星運行的最低高度的一段區(qū)域，一般指的是距離地面20~100 km高的一段空間，由平流層的大部分、中間層、熱層的底部組成[1]。平流層由于距離地面較遠，重力作用受到抑制，達到靜力平衡，大氣垂直運動不明顯，以水平運動為主，不受云、雨、雪、霧天氣的影響，能見度高。臨近空間慢速飛行器主要分布在50 km以下的平流層，可以通過控制實現(xiàn)臨近空間慢速飛行器在空中的長時間駐留,在對地觀測、通信、打擊等方面有良好的應用前景[2]。

臨近空間飛行器按照其飛行速度可分為兩大類：一類是臨近空間超聲速飛行器和臨近空間高超聲速飛行器；另一類是臨近空間慢速飛行器，指飛行速度小于30 m/s的在臨近空間做“準靜止”運動的飛行器[3-4]。臨近空間慢速飛行器按照其形態(tài)特點、飛行高度等特性可以分為高空氣球、平流層飛艇、長航時太陽能無人機三類。高空氣球，是一種無動力浮空器，依靠輕于空氣的氣體（如氫氣、氦氣）提供升力，根據(jù)球體材質和氣球體積的不同，負載能力從幾千克到數(shù)噸不等，典型的高空氣球有西班牙研制的“Diameter Balloon”，印度軍方研制的“Akashdeep Aerostat”氣球觀測平臺等；平流層飛艇，主要依靠輕于空氣的氣體提供升力，攜帶動力裝置用于平流層抗風和水平運動，尺寸可達幾十米甚至上百米，大型載重飛艇的運載能力可達500 t以上，負載能力大，在地形測繪、放線及軍事上都有一定的應用，如美國DARPA主持研究的HAA飛艇等；太陽能無人機，依靠太陽能電池供電和大面積機翼產(chǎn)生的浮力提供升力，飛行在200km以上的高空，生存能力較強，如NASA的Helios太陽能無人機[5]等。臨近空間慢速飛行器在高度、視野、駐留能力等方面相對于在軌衛(wèi)星和對流層飛機在對地觀測、通信和作戰(zhàn)打擊等應用上具有優(yōu)勢。

本文針對臨近空間慢速飛行器的應用問題，對比當前在軌衛(wèi)星和對流層飛機有效載荷的種類和特點，分析了臨近空間慢速飛行器民用和軍用可選有效載荷及其發(fā)展現(xiàn)狀（如表1所示），對目前臨近空間慢速飛行器有效載荷研究現(xiàn)狀進行了概述，并對其發(fā)展趨勢進行了分析和討論。

表1 各飛行高度飛行器特點

Tab.1 Characteristics of each flight height vehicle

1 臨近空間慢速飛行器有效載荷

臨近空間慢速飛行器有效載荷按照應用領域不同，可以分為三類：1）對地觀測，掛載合成孔徑雷達(SAR)、可見光攝像機和紅外攝像機對低于臨近空間慢速飛行器高度的動目標進行全天候清晰成像，精確觀測；2）通信，臨近空間慢速飛行器作為通信中繼可以解決大視野和高分辨率沖突的問題，快捷高效地實現(xiàn)區(qū)域中繼通信；3）作戰(zhàn)打擊，掛載武器在超視距作戰(zhàn)方面有重要的戰(zhàn)略優(yōu)勢，彌補了現(xiàn)有臨近空間高度上武器裝備的不足，提高部隊海陸空天一體化作戰(zhàn)的能力。

1.1 合成孔徑SAR有效載荷

合成孔徑SAR是一種利用合成孔徑技術，通過發(fā)射高帶寬脈沖的對地微波成像觀測系統(tǒng)，在衛(wèi)星和對流層飛機上已有廣泛應用[6-7]。

星載合成孔徑SAR作用距離普遍大于100km，數(shù)顆衛(wèi)星組網(wǎng)即可覆蓋整個地球，但是由于單個衛(wèi)星無法定點駐留，衛(wèi)星組網(wǎng)觀測成本過高，并且星載SAR分辨率不足和信號易受干擾等因素限制了星載SAR在精確觀測領域的應用。機載合成孔徑SAR的分辨率可以達到米級，作用距離從幾十千米到上百千米不等，不足之處在于對流層飛機無法長時間定點駐留導致機載SAR在對特定區(qū)域長期觀測方面應用價值較小，平臺飛行高度低導致機載SAR的覆蓋范圍受到限制。如表2和表3所示。

表2 星載SAR的主要指標

Tab.2 The main indicators of space borne SAR

表3 機載SAR的主要指標

Tab.3 The main indicators of airborne SAR

臨近空間慢速飛行器掛載合成孔徑雷達可以有效彌補現(xiàn)有機載SAR和星載SAR留空觀測時間短、成像覆蓋范圍小的缺陷，具有對同一地區(qū)長時間、大場景、高分辨持續(xù)觀測的能力[8]。1999年德國宇航中心（DLR）將SAR應用于飛艇對海平面進行觀測[9]；2005年，美國宇航局DARPA聯(lián)合洛克希德·馬丁公司開展的HAA計劃，利用飛艇搭載SAR監(jiān)視類似阿富汗這樣遠離美國本土的國家和地區(qū)。國內電子科技大學、中國科學院電子研究所、北京航空航天大學、國防科技大學、中國電子科技集團第三十八研究所、中國航天科工集團第二研究院二十三所等單位對在臨近空間慢速飛行器上使用合成孔徑SAR的相關技術進行了研究[10-13]。根據(jù)臨近空間慢速飛行器運動特性，在該平臺上應用合成孔徑SAR應有如下特點：

1）部署速度快，高分辨率與寬測繪帶的矛盾小。星載SAR由于平臺高度過高，高分辨率與測繪帶寬存在尖銳的矛盾，且對同一地區(qū)連續(xù)觀測時間間隔過長，機載SAR機動性好，部署速度快，受平臺高度、飛行速度的限制，觀測幅寬較窄。臨近空間慢速飛行器部署速度遠快于衛(wèi)星，高度低于衛(wèi)星且遠高于機載SAR平臺，根據(jù)國防科技大學楊海光等對合成孔徑SAR成像的研究，地面雜波的多普勒帶寬與平臺運動速度成正比[14]，臨近空間慢速飛行器的運動速度遠低于常規(guī)的衛(wèi)星和飛機，地面雜波帶寬窄，有利于動目標和靜目標回波分離（如表4所示）。綜合考慮部署速度、分辨率和測繪帶，臨近空間慢速飛行器掛載合成孔徑SAR用于觀測十分有利。

2）合成孔徑大，運動誤差大，運動補償問題突出。臨近空間慢速飛行器由于大氣擾動等原因會導致飛行器實際航跡與理想航跡產(chǎn)生偏差，導致合成孔徑SAR天線相位誤差和天線指向誤差。國防科技大學王曉峰[10]提出了針對臨近空間慢速飛行器的基于系統(tǒng)傳輸函數(shù)和傅里葉變換的運動補償系統(tǒng)，處理飛行器理想航跡與實際航跡偏差問題，對臨近空間慢速飛行器進行運動誤差補償，提高合成孔徑SAR的觀測精度。

1.2 可見光有效載荷和紅外有效載荷

光學探測是由探測目標反射或輻射的光線被傳感器接收，得到目標的幾何外形或成分信息，對目標進行識別、探測。光學探測目前研究和應用最廣的主要是可見光探測和紅外探測。可見光和紅外的探測波段如表5所示。

光學探測是目前為止研究最深入、應用最廣泛的探測手段，光學探測設備已廣泛應用于各個行業(yè)，部分在軌衛(wèi)星和對流層飛機掛載光學探測設備的應用實例[15-16]如表6和表7所示。

表4 不同平臺SAR對可分辨動目標速度的要求

表5 太陽光譜分布

Tab.5 Solar spectral distribution

表6 星載光學探測主要指標

表7 機載光學探測應用實例

光學探測設備裝載在衛(wèi)星上具有大視野，其分辨率從幾十米到上千米不等，在低、小、慢目標的觀測上，觀測精度不夠。機載光學探測分辨率高，但平臺駐留時間過短，限制了探測效率。臨近空間慢速飛行器在空中運動緩慢，耗能低，自身輻射小，光學探測頻譜寬，而目前隱身飛機一般是在某個方向上減小雷達反射面，不能在所有頻譜、所有方向都實現(xiàn)隱身，比如飛機背面，因此，飛行高度高于絕大多數(shù)飛機的臨近空間慢速飛行器在對隱身飛機的探測和預警方面大有可為。

國外在臨近空間慢速飛行器上應用光學探測設備的有美國Combat Sky Sat計劃，使用臨近空間高空氣球攜帶光學成像系統(tǒng)對地面進行探測，累計飛行時間已超過25 000h。國內對使用臨近空間慢速飛行器掛載光學傳感器進行探測的研究有：梁國龍等通過分析臨近空間的光譜特性，提出了臨近空間光學探測的硬件指標[17]；顧明劍基于對菲涅爾反射定律的研究構建了一種高分辨率臨近空間偏振成像系統(tǒng)[18]；盧雪分析了使用臨近空間慢速飛行器進行探測時大氣環(huán)境因素和可見光、紅外自身的光譜特性[19]。這些研究對近地目標和低空目標的輻射特性進行了分析，將目標輻射等效為太陽輻射，論證了在臨近空間慢速飛行器上使用可見光相機和紅外相機進行探測可行性。

1.3 通信中繼有效載荷

目前實際應用的通信中繼按照其搭載平臺不同，可以分為星載通信中繼、地面固定通信中繼、車載移動通信中繼和目前新興的無人機通信中繼[20]，其中以星載通信中繼和地面固定通信中繼為主。星載通信中繼，如泰國2005發(fā)射的IPSTAR-1，美國SpaceWay-F3通信衛(wèi)星等,覆蓋范圍廣，為保障區(qū)域全天候通信，需要多衛(wèi)星組網(wǎng)工作；以地面發(fā)射塔為平臺的地面通信，受地形地貌遮擋，單個地面站覆蓋范圍小，需要建造大量地面信號塔，保障信號暢通。兩者均有成本高昂，工程周期長的缺點。

臨近空間慢速飛行器長期駐留、離地面距離適中、飛行平穩(wěn)，是理想的通信中繼平臺，如圖1所示。本文所指的臨近空間慢速飛行器通信中繼平臺主要是指位于平流層的浮空器平臺，這是由于這個高度下氣流平穩(wěn)，風力和風向對平臺影響小，維持平臺穩(wěn)定所需的能量少，太陽輻射低，無需在設備外額外添加保護層，信號不受地形地貌的影響，覆蓋范圍大，信號衰減較小，部署成本低。2011年7月，作為“HAA”項目的驗證艇“HALE-D”的首飛試驗成功，驗證了平流層飛艇用于戰(zhàn)場監(jiān)視及數(shù)據(jù)中繼[21]的一系列技術。

在臨近空間慢速飛行器上部署通信中繼設備，單個慢速飛行器上的通信中繼可保障某一定范圍內的通信，部署在多個慢速飛行器上通信中繼組網(wǎng)，可實現(xiàn)較大區(qū)域的通信覆蓋，綜合化中繼系統(tǒng)如圖2所示。以成本較低的高空氣球為代表的臨近空間慢速飛行器作為通信中繼平臺，考慮到其載質量能力，要求有效載荷質量輕，通信中繼的集成化對于臨近空間通信中繼的廣泛使用，有重要的意義。臨近空間慢速飛行器使用綜合化中繼系統(tǒng)，將通信中繼的天線、信號處理、信號傳輸?shù)饶K集成化，節(jié)省能量的消耗，以便通信中繼和供電電池體積和質量最小化。

圖1 臨近空間慢速飛行器通信中繼示意

圖2 綜合化中繼系統(tǒng)

相比以地面基站為平臺的通信中繼,臨近空間慢速飛行器通信中繼具有通信距離遠、覆蓋范圍廣、受地面遮擋影響小等優(yōu)勢[22]。

1.4 武器有效載荷

現(xiàn)代戰(zhàn)爭由軟殺傷和硬殺傷兩個部分構成，軟殺傷主要是指對敵進行電子攻防，削弱敵方戰(zhàn)斗力，硬殺傷是指對敵進行物理上的直接打擊，消滅敵方戰(zhàn)斗力。

電子攻防包括干擾、防護、欺騙、致盲、警告、電磁摧毀等方面。通過攜帶電子干擾設備，發(fā)射電磁信號，干擾敵方的通信信號和制導定位信號，發(fā)送欺騙信號、警告信號甚至直接摧毀敵方電磁系統(tǒng)，降低敵作戰(zhàn)效能，如2012年伊朗宣布捕獲美無人機[23]是典型的電子攻防應用。

機載電子干擾吊艙作用頻率為2～20GHz，響應時間短，當飛機高度為500m時，有效干擾范圍可達一百千米至數(shù)百千米，可以大幅度削弱敵方戰(zhàn)斗力[24]。飛機從接收到敵方來犯的信息到飛機起飛開啟電子攻防系統(tǒng)需要一定的響應時間。典型機載電子干擾吊艙如表8所示。

表8 典型機載電子干擾吊艙

Tab.8 Typical airborne electronic jamming pod

臨近空間慢速飛行器在空中長期駐留，掛載電子干擾吊艙可在戰(zhàn)爭開始的第一時間啟動電子攻防，且平臺高度是臨近空間慢速飛行器天然的防護盾牌，干擾吊艙遭到破壞的概率小，有低成本、長壽命、高可靠的優(yōu)勢?？紤]到電子吊艙機構復雜，質量從幾十千克到數(shù)百千克不等，尺寸較大，電子干擾吊艙在臨近空間適用于部分負載能力較大的高空氣球的臨近空間飛艇。

直接打擊敵方目標，對敵進行物理上的傷害是作戰(zhàn)的主要手段。隨著無人機的發(fā)展，一系列小型化、輕型化武器快速發(fā)展[25]，機載制導彈藥如表9所示。

表9 機載制導彈藥

Tab.9 Airborne guided munitions

臨近空間慢速飛行器掛載武器作戰(zhàn)相對于航天武器更具有及時性、經(jīng)濟性、便捷性[26]，作為地面和機載武器的高空支援，有力地完善了海陸空天一體化攻防體系。美軍聯(lián)合司令部實施的“阿爾法”計劃和“施里弗”模擬演習,就是利用臨近空間飛行器的高度優(yōu)勢，將其應用于一體化作戰(zhàn)的典型代表。臨近空間慢速飛行器作為直接殺傷性武器的搭載平臺，可以攜帶小型炸彈、反導導彈、臨近空間慢速飛行器激光武器和地基激光武器中繼鏡等。

1）小型炸彈。高空氣球等臨近空間慢速飛行器受負載能力的限制，可以攜帶質量較輕的小型炸彈直接打擊目標。目前應用于無人機上的美國雷錫恩公司研制的小型炸彈“怪獸”、魔爪火箭彈，洛克希德·馬丁公司生產(chǎn)的SSW，以及2007年出現(xiàn)在伊拉克戰(zhàn)場的蝰蛇打擊滑翔炸彈，質量均不超過20 kg，攻擊距離大于10 km。滿足臨近空間慢速飛行器的作戰(zhàn)需求，適用于臨近空間慢速飛行器對低于臨近空間的飛行器、導彈進行攔截、打擊。

2）反導導彈。武器打擊能力與其戰(zhàn)斗部質量密切相關，戰(zhàn)斗部質量越大，打擊能力越強，在飛行器負載能力允許的情況下，應盡量選擇打擊能力強的武器。臨近空間飛艇體積和負載能力遠大于浮空氣球，可裝備反導導彈武器。裝備在大中型無人機上的以色列長釘增程型、Mikholit導彈、LAHAT導彈、中程激光制導炸彈（MLGB），美國的海爾法、聯(lián)合空地導彈（JAGM）等戰(zhàn)斗部質量大于小型炸彈，作戰(zhàn)能力強于小型炸彈，作用距離滿足臨近空間飛艇等臨近空間慢速飛行器的作戰(zhàn)需求，可以實現(xiàn)對敵的有效打擊。

3）激光武器。臨近空間激光武器是空中作戰(zhàn)和防御的有效手段[27]。臨近空間慢速飛行器搭載激光瞄準裝置，跟蹤和測距，攜帶化學激光器用于直接攻擊目標，如圖3所示。

當臨近空間慢速飛行器負載能力較低時，無法搭載直接攻擊目標的化學激光武器，可以在慢速飛行器上攜帶用于瞄準和測距的紅外裝置和激光中繼裝置，使用激光中繼鏡，反射地面激光武器發(fā)射的激光用于打擊敵方目標，如圖4所示。

圖3 激光武器直接打擊目標

圖4 激光武器間接打擊目標

目前美軍正在研究的應用于機載的激光計劃(ABL)是能實現(xiàn)對目標直接物理摧毀的武器系統(tǒng)，實現(xiàn)在12 km高空、對前方90 km的正方一側巡航,預定射程為300~580 km?？梢宰鳛榕R近空間慢速飛行器激光武器的借鑒。

臨近空間慢速飛行器有效載荷，相對于衛(wèi)星和飛機，由于其搭載平臺具有高于對流層飛機、低于衛(wèi)星的理想高度和在運動速度慢、固定區(qū)域長期駐留的特點，有效載荷作用距離需滿足臨近空間的高度，作用距離適中；對于隨慢速飛行器駐留長時間工作的載荷，如觀測、通信類載荷，還應具有耗能較低，能夠長時間工作的特點；對于應用于高空氣球這類負載能力小的臨近空間慢速飛行器，有效載荷應具有集成化和小型化的特點。

2 發(fā)展趨勢

近年來對臨近空間的開發(fā)越來越重視，從臨近空間慢速飛行器的位置條件和負載能力的角度看，臨近空間慢速飛行器有效載荷在設計、生產(chǎn)時其發(fā)展方向應有以下幾個趨勢：

1）有效載荷作用距離更遠。相比應用在地面和對流層飛機上的同類型設備，由于臨近空間與地面的距離大于20 km，臨近空間慢速飛行器上掛載的對地面或低空目標進行觀測、通信或打擊時，臨近空間慢速飛行器有效載荷如雷達、光學相機、通信中繼、武器等有效載荷的作用距離應滿足其掛載的臨近空間慢速飛行器所處高度的應用需求，保障觀測的分辨率、保障信號經(jīng)遠距離傳播后強度和保障武器裝備的打擊距離和打擊精度。

2）有效載荷能耗更低。臨近空間慢速飛行器有效載荷隨高空氣球、飛艇等臨近空間慢速飛行器擁有長期駐留在固定區(qū)域，在平臺攜帶能源和平臺對環(huán)境能源利用能力有限的情況下，能耗越低的有效載荷隨長時間駐留的臨近空間慢速飛行器有效工作時間越久，實用價值越大。

3）有效載荷設備小型化。臨近空間慢速飛行器有效載荷由于其平臺負載能力從幾千克到幾十千克不等，無法掛載質量和尺寸過大的設備，而目前性能優(yōu)良的地面設備或機載裝備，質量和尺寸普遍較大，難以作為慢速飛行器有效載荷使用，因此臨近空間慢速飛行器有效載荷研發(fā)時，應慮設備質量的輕型化，設備功能的集成化和設備尺寸的小型化。

3 結束語

臨近空間在高度上和大氣環(huán)境上有著理想的位置優(yōu)勢，臨近空間慢速飛行器因其具有成本低廉、時效快捷、風險較低的特點，在多領域有廣泛的應用價值，越來越受到重視。飛行器掛載合成孔徑SAR、可見光傳感器、紅外傳感器、通訊中繼系統(tǒng)等可以用于探測、通訊和作戰(zhàn)偵查、防御；搭載電子攻防系統(tǒng)和攻擊性武器可以在高角度、大視野下削弱敵方戰(zhàn)斗力。但是由于高空氣球、飛艇等臨近空間慢速飛行器在釋放方式和長期駐留上有諸多技術難關需要攻克，此外，我國幅員遼闊，地形復雜，在臨近空間慢速飛行器有效載荷的跟蹤與回收技術上也需要突破一些關鍵技術。本文通過對國內外應用于飛機和衛(wèi)星上的探測、通信、打擊有效載荷的概述，總結了現(xiàn)有設備在臨近空間慢速飛行器上應用的可行性和優(yōu)勢，分析了臨近空間慢速飛行器有效載荷的發(fā)展趨勢，可為臨近空間慢速飛行器有效載荷的應用和發(fā)展提供參考。

[1] 錢維宏, 林祥. 大氣結構和動力[J]. 現(xiàn)代物理知識, 2011(2):67-74.

QIAN Weihong, LIN Xiang. Atmospheric Structure and Dynamics [J]. Modern Physics, 2011 (2): 67-74.(in Chinese)

[2] 吳耀, 姚偉, 王超, 等. 一種利用自然能飛行的臨近空間浮空器研究[J]. 航天返回與遙感, 2015, 36(3): 20-25.

WU Yao, YAO Wei, WANG Chao, et al. Use of a near Space Vehicle on [J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2015, 36(3): 20-25.(in Chinese)

[3] 李焱, 才滿瑞, 佟艷春. 臨近空間飛行器的種類及軍事應用[J]. 中國航天, 2007(10):39-44.LI Yan, CAI Manrui, TONGYanchun. Near Space Vehicle Types and Military Application of [J]. Aerospace China, 2007 (10): 39-44.(in Chinese)

[4] 張健, 葛新. 高空平臺發(fā)展情況綜述[C].衛(wèi)星通信學術年會, 2016.

ZHANG Jian, GE Xin. Overview of Development of High Altitude Platform [C].Annual Conference on Satellite Communications,2016.(in Chinese)

[5] 吳洋. 臨近空間太陽能無人機飛行平臺的特點及發(fā)展前景[J]. 科技創(chuàng)新導報, 2016, (33): 11-13.

WU Yang. Characteristics and Development Prospects of near Space Solar Powered Unmanned Aerial Vehicle Flight Platform [J]. Science and Technology Innovation Herald, 2016, (33): 11-13.(in Chinese)

[6] 張大煒. 機載SAR實時處理技術和FMCW-SAR成像的研究[D]. 中國科學院研究生院(電子學研究所), 2007.ZHANG Dawei. Research on Airborne SAR Real-time Processing Technology and FMCW-SAR Imaging [D]. Graduate University of Chinese Academy of Sciences (Institute of Electronics), 2007.(in Chinese)

[7] 林曉烘. 星載合成孔徑雷達干擾與抗干擾技術研究[D].國防科學技術大學, 2014.LIN Xiaohong. Research on Jamming and Anti-jamming Technology of Spaceborne SAR [D]. National University of Defense Technology, 2014.(in Chinese)

[8] LI Z, WU J, LI W, et al. One-Stationary Bistatic Side-Looking SAR Imaging Algorithm Based on Extended Keystone Transforms and Nonlinear Chirp Scaling[J]. IEEE Geoscience & Remote Sensing Letters, 2012, 10(2): 211-215.

[9] GASSON J, HUGHES D, POULTER M, et al. Development of an Ultra Wide-band SAR for Minefield Detection[C]. IEEE 1999 InternationalGeoscience& Remote Sensing, 1999,5(5): 2474-2476.

[10] 王曉峰. 臨近空間慢速平臺SAR運動補償技術研究[J].國防科學技術大學, 2007.

WANGXiaofeng. Research on SAR Motion Compensation Technology in near Space Slow Platform [J]. National University of Defense Technology, 2007.(in Chinese)

[11] 王巖飛, 徐向輝, 劉暢, 等. 用于地面目標微波特性測量的飛艇SAR系統(tǒng)[J]. 電子與信息學報, 2010, 32(1): 28-31.WANGYanfei, XUXianghui, LIU Chang, et al. Airship SAR System for Measuring Microwave Characteristics of Ground Targets [J]. Journal of Electronics &InformationTechnology, 2010, 32 (1): 28-31.(in Chinese)

[12] 楊海光, 易青穎, 李中余,等. 臨近空間慢速平臺SAR地面動目標檢測與成像[J]. 電子科技大學學報, 2014, 43(6): 838-844.

YANGHaiguang, YIQingying, LIZhongyu, et al. Ground Moving Target Detection and Imaging in Slow Space Platform SAR. Journal of [J]. Journal of University Electronic Science and Technology of China, 2014, (6): 838-844.(in Chinese)

[13] 左偉華, 皮亦鳴, 閔銳. 臨近空間慢速平臺SAR快速成像模式研究及算法研究[J]. 信號處理, 2014, (7): 789-796.ZUOWeihua, PI Shengming, MINRui. Research and Algorithm Research of SAR Fast Imaging Mode for near Space Slow Platform [J]. Journalof Signal Processing, 2014, (7): 789-796.(in Chinese)

[14] 楊海光. 臨近空間SAR成像理論與成像方法研究[D]. 電子科技大學, 2014.YANGHaiguang. Research on near Space SAR Imaging Theory and Imaging Method [D]. University of Electronic Science and Technology of China, 2014.(in Chinese)

[15] 李潭,沈中, 寧蔚. 環(huán)境與災害監(jiān)測光學有效載荷發(fā)展綜述[J]. 航天返回與遙感, 2010, 31(6):31-38.LITan, SHEN Zhong, NING Wei. The Development of Environmental and Disaster Monitoring Optical Payload Development [J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2010, 31(6): 31-38.(in Chinese)

[16] 成剛, 楊隨虎. 無人機機載光電系統(tǒng)綜述[J]. 應用光學, 2005, 26(4):1-4.CHENG Gang, YANGSuihu. Overview of UAV Airborne OptoElectronic Systems [J]. Journal ofAppliedOptics, 2005, 26(4): 1-4.(in Chinese)

[17] 梁國龍, 何昕, 魏仲慧,等. 臨近空間目標飛行器地基探測技術研究[J]. 紅外, 2013, 34(7): 1-4.LIANGGuolong, HE Xin, WEIZhonghui, et al. Research on Ground Detection Technology for near Space Target Aircraft [J]. Infrared, 2013, 34 (7): 1-4.(in Chinese)

[18] 顧明劍. 臨近空間高分辨率偏振成像儀[J]. 紅外, 2010, 31(3): 1-5.GUMingjian. The near Space High Resolution Infrared Polarization Imaging Instrument [J].Infrared, 2010, 31 (3): 1-5.(in Chinese)

[19] 盧雪. 臨近空間低速目標光學探測分析[J], 2014.(in Chinese)LUXue. Optical Probing Analysis of Low Velocity Target near Space [J], 2014.

[20] 吳飛龍, 林韓, 湯明文, 等. 多種中繼方式在大型無人機輸電線路巡檢中的應用[J]. 中國電力, 2015, 48(2): 104-110.WUFeilong, LIN Han, TANGMingwen, et al. Application of Multiple Relay Methods to Patrol Inspection of Large Unmanned Air Vehicle Transmission Lines [J]. Electric Power, 2015, 48 (2): 104-110.(in Chinese)

[21] 王明月. 美國高空長航時飛艇驗證艇完成首飛[J]. 裝備學院學報, 2011, (5): 29-29.WANGMingyue. American High Altitude Long Endurance Airship. Completed Flight. First Flight. Journal of [J]. JournalofEquipment Academy, 2011, (5): 108-108.(in Chinese)

[22] 楊偉. 一種基于浮空平臺的通信系統(tǒng)應用[J]. 通信與信息技術, 2010, (4): 72-74.YANG Wei. A Floating Platform Communication System Based on [J]. Communication &Information Technology, 2010 (4): 72-74.(in Chinese)

[23] 韓超, 賈劍, 周磊. 從伊朗俘獲美軍無人機事件看GPS干擾[J]. 電信技術研究, 2012(1):60-63. HAN Chao, JIA Jian, ZHOU Lei. View of the American Drone Incident Captured from Iran. GPS Interference, [J]. Research on TelecommunicationTechnology, 2012 (1): 60-63.(in Chinese)

[24] 譚顯裕. 國外機載電子干擾吊艙的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 航空兵器, 2003(6):33-35.TANXianyu. Status and Development of Airborne Electronic Jamming Pod Abroad. [J]. Aero Weaponry, 2003 (6): 33-35.(in Chinese)

[25] 胡冬冬, 何煦虹. 國外新一代機載小型精確制導武器發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]. 飛航導彈, 2010, (8): 17-25.HUDongdong, HEXuhong. The Status Quo and Development Trend of Foreign New Generation of Small Airborne Precision Guided Weapon [J].Aerodynamic Missile Journal, 2010(8): 17-25.(in Chinese)

[26] 劉鵬, 盛懷潔, 廖明飛. 浮空器優(yōu)勢分析及其軍事應用[J]. 飛航導彈, 2011, (9): 84-87.LIU Peng, SHENGHuaijie, LIAOMingfei. Analysis of the Advantages and Application of Military Aerostat [J].Aerodynamic Missile Journal, 2011, (9): 84-87.(in Chinese)

[27] 趙江, 徐世錄. 激光武器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 激光與紅外, 2005, 35(2): 67-70.ZHAO Jiang, XUShilu. The Current Situation and Development Trend of Laser Weapon [J]. Laser & Infrared, 2005, 35 (2): 67-70.(in Chinese)

（編輯：劉穎）

Overview of Near Space Slow Vehicle Loads

ZHANG Kaihua1JIANG Yi2LIAO Jun2

（1 Shanghai Academy of Spaceflight Technology, Shanghai 201100, China）（2 Central South University, School of Aeronautics and Astronautics, Changsha 410006, China）

With the traction of economic and military needs and the progress of science and technology, the near space slow vehicle are pasd extensive attention due to its excellent resident ability and the advantages of ground observation, communication, and strike. This paper analyzed the advantages in the effective working time, cost and equipment work effect of the near space slow vehicle relative to the satellite and the space shuttle according to combining with the stratosphere near space without clouds, rain, snow, fog interference meteorological characteristics and the height between 20 km-100 km from the surface. The near space slow aero craft constraint and near space slow vehicle categories are discussed, according to the payload types and payload performance requirements and motion characteristics of the near space slow vehicle, the load of the near space slow vehicle is demonstrated by comparing the actual application of the current aircraft and satellite loads. This paper focused on feasibility and advantages of the SAR radar, infrared, visible light loading, communication relay loading, weapons on near space slow vehicle, analyzed the development trend of the near space slow spacecraft payload, provided references for the near space slow spacecraft payload and application selection of payload application in near space slow vehicle.

communications relay; SAR; electronic attack and defense; near space

V19

A

1009-8518(2017)06-0001-10

10.3969/j.issn.1009-8518.2017.06.001

張凱華，女，1978年生，工程碩士，高級工程師，主要研究方向為飛行器總體設計與導航制導與控制。E-mail: kaihua_zhang@hotmail.com。

蔣祎，女，1993年生，2015年獲中南大學電子信息科學與技術專業(yè)學士學位，現(xiàn)為中南大學航空宇航科學與技術專業(yè)在讀碩士研究生，研究方向為飛行器總體設計。E-mail:jiangyi_002@163.com。

2016-12-03