探析無(wú)線電跟蹤技術(shù)的應(yīng)用

解慶輝

探析無(wú)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(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，無(wú)線電跟蹤技術(shù)也在各個(gè)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(duì)無(wú)線電跟蹤技術(shù)的發(fā)展歷程以及無(wú)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(duì)無(wú)線電跟蹤技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探析，希望能夠促進(jìn)無(wú)線電跟蹤技術(shù)的持續(xù)、快速、健康發(fā)展。

無(wú)線電跟蹤技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

引言

無(wú)線電跟蹤技術(shù)具有可以被應(yīng)用于跟蹤以及測(cè)量飛行器的運(yùn)動(dòng)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(dú)特優(yōu)勢(shì)，比如監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性、遠(yuǎn)距離探測(cè)、傳送多種信息的便捷性、信息的實(shí)施處理性等。無(wú)線電跟蹤技術(shù)被各個(gè)國(guó)家廣泛地應(yīng)用于武器控制、遠(yuǎn)程警戒、靶場(chǎng)測(cè)量、航天器測(cè)控等方面。

1 無(wú)線電跟蹤技術(shù)的發(fā)展歷程

無(wú)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(cè)量炮彈、火箭和飛機(jī)。為了更好地適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需要，在無(wú)線電跟蹤系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)明了簡(jiǎn)易的多普勒測(cè)速定位系統(tǒng)，以及S波段圓錐掃描自動(dòng)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(cè)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(guó)在無(wú)線電跟蹤技術(shù)上的發(fā)展，為其他國(guó)家無(wú)線電跟蹤技術(shù)的使用與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。比如，中國(guó)在20世紀(jì)60年代末發(fā)明研制成功了單脈沖擊精密測(cè)量雷達(dá)和連續(xù)波短基線干涉儀測(cè)速系統(tǒng)，在70年代中期研制成功了中長(zhǎng)基線干涉儀測(cè)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(shí)際應(yīng)用中。

2 無(wú)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(wú)線電跟蹤技術(shù)的應(yīng)用設(shè)備

無(wú)線電跟蹤技術(shù)的應(yīng)用依托于無(wú)線電跟蹤系統(tǒng)。無(wú)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(wú)線電發(fā)射部分與無(wú)線電接收部分。無(wú)線電發(fā)射部分由無(wú)線電發(fā)射機(jī)、無(wú)線電發(fā)射天線和無(wú)線電發(fā)射機(jī)固定裝置共同組建而成[1]。無(wú)線電接收部分由兩個(gè)部分組成：無(wú)線電接收機(jī)和無(wú)線電接收天線。

2.2 無(wú)線電跟蹤技術(shù)的工作原理

無(wú)線電跟蹤技術(shù)的工作原理可以劃分為四個(gè)步驟。

（1）調(diào)制有關(guān)的信號(hào)，再將信號(hào)傳送到由發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的無(wú)線電載波上，通過(guò)天線將信號(hào)輻射到空間中，被飛行器上安裝的應(yīng)答機(jī)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(guò)飛行器上的信標(biāo)機(jī)發(fā)射無(wú)線電信號(hào)到地面上。地面部分的無(wú)線電接收機(jī)在接收到無(wú)線電信號(hào)后對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)與處理，并把解調(diào)出來(lái)的有角度誤差的信號(hào)和通過(guò)角度編碼器測(cè)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(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。

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

（4）經(jīng)過(guò)調(diào)解得出的距離信號(hào)可以被送到距離跟蹤測(cè)量回路，對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，并將接收信號(hào)在時(shí)間的延遲或者相位差、頻率差測(cè)量出來(lái)，以此獲得監(jiān)測(cè)目標(biāo)的距離，根據(jù)監(jiān)測(cè)跟蹤者的實(shí)際需要有針對(duì)性地提取監(jiān)測(cè)跟蹤對(duì)象的其他信號(hào)。通過(guò)以上工作原理得出的所有測(cè)量數(shù)據(jù)，都需要經(jīng)過(guò)接口錄取，通過(guò)計(jì)算機(jī)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(cè)控中心。

3 無(wú)線電跟蹤技術(shù)的具體應(yīng)用

隨著無(wú)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(wú)線電跟蹤技術(shù)對(duì)飛行器的跟蹤

無(wú)線電跟蹤技術(shù)在探測(cè)目標(biāo)時(shí)，不會(huì)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(guò)程中，可以測(cè)量目標(biāo)的特性參數(shù)。在跟蹤飛行器的過(guò)程中，充分利用無(wú)線電波的特性來(lái)完成飛行器的跟蹤任務(wù)，并精準(zhǔn)地測(cè)量飛行器在飛行過(guò)程中的飛行軌跡參數(shù)。

3.2 無(wú)線電跟蹤技術(shù)在廣電行業(yè)中的應(yīng)用

無(wú)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(wú)線電跟蹤技術(shù)在廣電行業(yè)中應(yīng)用時(shí)多是依靠著天波進(jìn)行傳播，且在傳播的過(guò)程中具有傳播距離遠(yuǎn)、不受地域限制等特點(diǎn)。因此，此技術(shù)往往會(huì)在廣電行業(yè)作為測(cè)向的重要技術(shù)手段。在跟蹤、定位中短波信號(hào)時(shí)，為了保證跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，會(huì)啟用不少于3個(gè)或更多的調(diào)用測(cè)向站，同時(shí)會(huì)將不同的測(cè)向站分布在距離相隔較遠(yuǎn)的地理位置上。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)累積進(jìn)行100頻次的聯(lián)網(wǎng)測(cè)試，統(tǒng)計(jì)出同頻多址且包括欲測(cè)部分臺(tái)址率為83.87%；單頻單址且包含欲測(cè)部分的臺(tái)址率為95.65%?？傮w包含欲測(cè)部分的臺(tái)址率則達(dá)到了92%，成為中短波廣播監(jiān)測(cè)工作的重要助手。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，無(wú)線電跟蹤技術(shù)探測(cè)距離、測(cè)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(wú)線電跟蹤技術(shù)在航天活動(dòng)中的應(yīng)用

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

4 無(wú)線電跟蹤系統(tǒng)的兩大分類

隨著無(wú)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(cè)量系統(tǒng)與連續(xù)波跟蹤測(cè)量系統(tǒng)。

4.1 脈沖跟蹤測(cè)量系統(tǒng)

脈沖跟蹤測(cè)量系統(tǒng)利用射頻脈沖信號(hào)來(lái)進(jìn)行具體的操作。

脈沖跟蹤測(cè)量系統(tǒng)可以使無(wú)線電跟蹤技術(shù)完成測(cè)距、多目標(biāo)的跟蹤、目標(biāo)特性測(cè)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(guò)此系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)單站、單站鏈?zhǔn)交蛘叨嗾局g同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)跟蹤工作。比如，美國(guó)1980年在夸賈林靶場(chǎng)建成了主副站式脈沖測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)此系統(tǒng)測(cè)量的精度得到了大大提高。

4.2 連續(xù)波跟蹤測(cè)量系統(tǒng)

連續(xù)波跟蹤測(cè)量系統(tǒng)采用的是連續(xù)射頻信號(hào)。此系統(tǒng)具有較高的測(cè)速能力，可以對(duì)載波信道進(jìn)行綜合利用。連續(xù)波跟蹤測(cè)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(cè)速系統(tǒng)

多普勒測(cè)速系統(tǒng)是在信標(biāo)機(jī)與應(yīng)答機(jī)的配合下進(jìn)行使用，通過(guò)將測(cè)量目標(biāo)的多普勒頻移，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)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(jiǎn)單，但是此系統(tǒng)也有局限性，只能用于測(cè)速。目前多普勒測(cè)速系統(tǒng)多應(yīng)用于炮彈和中、低軌道的人造衛(wèi)星的測(cè)量。

4.2.2 距離和距離變化率測(cè)量系統(tǒng)

距離和距離變化率測(cè)量系統(tǒng)的成功應(yīng)用需要應(yīng)答機(jī)的配合。在二者的相互配合下，可以精確地采集跟蹤測(cè)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(cè)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(wú)線電跟蹤技術(shù)通過(guò)應(yīng)用此系統(tǒng)可以對(duì)航天器進(jìn)行測(cè)軌、遙測(cè)、遙控、通信等多種操作。此系統(tǒng)使得無(wú)線電技術(shù)的跟蹤測(cè)量與遙測(cè)、遙控、通信等多種功能進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，因此此系統(tǒng)在航天器的測(cè)控和通信中得到了廣泛的應(yīng)用。

5 無(wú)線電跟蹤技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

無(wú)線電跟蹤技術(shù)的不斷發(fā)展使無(wú)線電跟蹤測(cè)量系統(tǒng)逐漸從陸基轉(zhuǎn)向天基。在應(yīng)用無(wú)線電跟蹤技術(shù)時(shí)，逐漸整合了軌道測(cè)量、遙測(cè)、遙控、數(shù)據(jù)傳輸、語(yǔ)音通信，使以上操作通過(guò)一個(gè)無(wú)線電載波就可以實(shí)現(xiàn)共同傳輸。通過(guò)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(wú)線電測(cè)量系統(tǒng)，并充分利用衛(wèi)星和地面控制接收站，對(duì)多顆低軌道的衛(wèi)星展開(kāi)全球性的跟蹤測(cè)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(hào)的相互截獲等問(wèn)題，多種新技術(shù)被不斷發(fā)明與應(yīng)用。

在未來(lái)的無(wú)線電跟蹤技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，將會(huì)逐漸實(shí)現(xiàn)信息的綜合利用與多種功能的統(tǒng)一。無(wú)線電跟蹤設(shè)備也會(huì)逐漸采用固態(tài)器件、集成電路，實(shí)現(xiàn)無(wú)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(lè). 無(wú)線電信號(hào)跟蹤定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 數(shù)字傳媒研究，2016，33（11）：20-23.

[2]高紅梅. 無(wú)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

A