[科普中国]-弹道测量体制-

弹道测量体制（Ballistic measurement system）是指能完成弹道参数测量的测量元素的组合形式。弹道参数测量是间接测量，它是由测最设备观测到的若下个测量量（也叫测量元秦）组合构成的能对空中月标定位的测最体制1。

简介弹道测量体制（Ballistic measurement system）能完成弹道参数测量的测量元素的组合形式。弹道参数测量是间接测量，它是由测最设备观测到的若下个测量量（也叫测量元秦）组合构成的能对空中月标定位的测最体制1。

背景弹道导弹飞行试验需要高精度、远距离的外弹道测量，这--使命通常由多台套雷达组成的高精度外测系统完成。这种系统典型的体制是:以中基线干涉仪为主干，在弹道沿线布置多台套连续波测距测速雷达组成良好的测量几何,利用足够的测量冗余获得高精度弹道测量。例如美国的MISTRAM、GLOTRAC系统、我国的高精度外弹道测量系统等都采用这一-体制。这种体制的问题是:考忠到测量误差传播引起的精度问题，一般地，它应至少包含有三个高精度的测距元素所以，它通常以具有高精度测距的干涉仪作为主干设备。但由于干涉仪的复杂性，使得系统庞大，操作、维护困难，机动性差，电磁环境复杂，效费比低，并且影响了系统的稳定性、可靠性和测量精度。因此，随着航天测量技术的发展，美国从70年代开始，已经逐步关闭了MISTRAMGLOTRAC等连续波雷达系统，取而代之的是CPS等机动性强、维护简单的测量系统。

比较而言,测速雷达采用多普勒原理，可以单载频或双载颐无调制发射，大大简化了地面系统组成、提高了系统机动能力，同时，测量误差源少,精度高。另外,由于设备规模的缩小，维护管理工作大大简化，费用降低。因此，如果舍弃测距雷达，只采用多台测速雷达是否可以组成一个高精度测量系统呢?

这一设想也与未来靶场建设和导弹飞行试验的发展趋势相适应。新型导弹试验有以下特点:第一,采用固体燃料、远程机动飞行。导弹发动机喷焰对测量信号的显著影响和机动飞行弹道设计的多样性都要求测量，系统能够根据不同的飞行弹道灵活布站。第二，弹体、弹头小型化。因此，必须简化弹上系统组成，减少弹.上测控合作设备，改善弹上电磁环境。第三，导弹命中精度、制导精度进一步提高,外弹道测量精度要求也将更高。第四，随着计算机仿真技术的迅速发展,导弹试验将逐步以仿真试验为主，实弹飞行试验次数将减少。因此，靶场保留常年分散在偏远地区的大量设备和技术人员是得不偿失的。从上可以看出，设备规模小、机动性强、维护简化、精度高的多测速雷达体制应是一个理想的选择。

研制这样的一套测量系统在硬件上并不存在大的困难,关键在于这样的测量系统能否实现高精度测量。从理论上讲，在合理布站条件下，六个以上测速方程是可以解出六个弹道参数的,但由于测量误差的传播，在采用传统的弹道计算方法时,弹道参数解的精度是非常差的,这就是需要测距雷达的原因2。

系统组成设想采用多测速雷达弹道测量体制将给地面测量系统的设计带来根本性的变化。地面设备不设计测距通道后，由于设备量的减少以及载波功率集中用于测速通道，使天线口径有可能减小,测量设备可实现一车一站制，从而大大提高机动能力。同时,没有测距，配套设备也将简化,无需建造高塔和进行繁琐的校零，操作维护性、工作可靠性都将提高。下面从系统的频段选择、工作模式和组成等方面构建-一个多测速雷达弹道测量系统的基本轮廓。

频段选择如果考虑无线电传播特性、测量精度、火箭喷焰影响、高频器件制作水平、地面接收机信噪比以及全天候工作的需要等因素，用于高精度测量系统的频段主要有C频段和x频段，它们各有长处3。

选择C频段的好处是:可以和靶场现有高精度测速雷达的频率兼容，只需新研制-台测速雷达站即可以和现有的系统构成多测速雷达弹道测量系统;可以分期投资，研制机动性强的新设备，逐步取代靶场现有高精度测速雷达;大功率微波器件等关键技术是成熟的，无需新研制。

选择X频段的优越性是:测速分辨率高，测速精度高;同样尺寸天线的波束宽度窄，由热噪声和多径传播造成的角误差小;等离子体衰减小，电离层折射误差小，火箭喷焰的影响小;波导尺寸小，同样增益天线尺寸小，利于减小体积质量,对提高机动能力有益。

选择X频段的不足之处是:需要预研的专题多;需要集中资金一次性投资研制6套以上才能构成完整的多测速雷达测量体制。

C频段和x频段的选择问题还需要更深入的论证，在工程实现时，根据未来试验任务的需求综合论证后确定。

工作模式多测速雷达弹道测量系统可由6-8套测速雷达站组成，根据试验任务情况合理布站。系统的工作模式可考虑以下三种可能性:信标模式、单发多收模式、双发多收模式。

信标模式信标模式是指在地面不设置发射站，弹上工作在信标状态，下发一个或两个频率(可以双本振工作)的连续波信号，地面布置6个以上接收站，同时接收两路下行信号，测量多普勒频率,获得多个单程距离变化率测量值。信标模式的优点是减少了信号发射站，地面设备更简单。缺点是弹上频率的高准确度、稳定度较难保证，对测速精度有较大影响。消除非相干测速对精度影响的办法有两个:一个从数据处理方法上解决，即事后用冗余信息解出频率偏差。由于频率偏差对所有测速站的精度影响是一样的，所以每个速度测量数据中均带有本振造成的偏差量，易于解出。另一个，仿效GPS转发测量系统的方法,弹上在测量频率的附近再传送一个频率,作为导频信号，地面解调后进行导频消除2。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所