空间微波交会雷达总体构想

王智平

[摘 要]结合我国的载人航天工程在未来的发展需要，分析国内外微波雷达技术的发展方向，对我国空间微博交会雷达总体进行一定的构想。

[关键词]空间微博；雷达；构想

中图分类号：V526 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0146-01

我国载人航天技术正处在飞速发展的时期，现阶段航天器的空间交会是进行后续工程的重要途径。空间交会对接是指在航天器的既定轨道上进行时间和位置的预订，将另外一个在原本的轨道上正常运转的飞行器进行合并，继续运行。在这个过程中，在预定的位置和预计的时间等待的航天器被称为主动的航天器，空间交会的过程是可进行控制的过程。航天器的交会对接一般可以划分为：远程导引、近程导引、停靠和对接段。远程导引技术是为了将航天器送入到既定的轨道中，实现与其他服务器的对接。近程引导段主要的任务是进行主动航天器的引导，将其带入停靠区，实现航天器的对接。

一、空间微波概述

（一）空间微波概念

微波是指电磁波的频率，其主要的频率在300MHz-300GHz之间，是一种无线电波中带有有限的频带，一般来讲其波长在1毫米-1米之间，是分米波、厘米波、毫米波的统称。微波频率一般来讲比其他的无线电波的频率高，是一种超高频的电磁波。微波的基本性质是在穿透、反射和吸收的方面具有较强的优势。相较于玻璃或者地相关的瓷器产品，微波可以穿透而不吸收，使实物加热或者是进行其他方面的使用。

（二）微波的性质

穿透性：微波是一种辅助加热的电磁波，具有很好的穿透性。微波通过介质的过程中会带来一定的相互作用，使得介质之间的成分产生活动，让介质的温度升高。

似光性：微波的波长是较短的，比一般的物体要小很多，这就使得微波的特点和几何上的光学一致，使用微波可以使电路元件的尺寸减少，系统的结构更加的紧凑，体积减小，可以接收到地面或者是空间的信号，确定物体所在的位置，并将其特征进行分析，这个也是其应用到空间的重要原因。

信息性：因为微波的频率较高，所以其信息容量较大，现代的卫星系统和空间系统的开发和使用都进行微波的使用，而且微波还可以提供相关的相位信息和极化信息以及多普勒的信息，在遥感技术中使用的较多，可以对空间就技术进行一定的技术支持。

二、雷达技术概述

（一）雷达技术的概念

雷达是通过电磁波进行目标探测设备。雷达在进行工作的过程中通过电磁波进行目标的探测，并将信息进行回收，以便获得目标与射点的距离以及波长的变化、方位和内部结构等信息。雷达的用途在各个行业具有不同的作用，但是其基本的形式和组成基本上是一致的，包括：发射机、发射天线、接收机、接收天线，处理部分以及显示器。还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备[1]。

（二）雷达技术特征

雷达在运行中一般是通过发射机进行工作，通过一个特定的频段运行，频率一般比正常的频率高。震荡发射电磁脉冲是通过天线的形式，天线在发射的过程中充当的是介质的作用，产生一个窄射束，将目标进行覆盖。雷达在与目标之间距离是根据发射的脉冲和接收脉冲之间的回波进行确定的，雷达在工作中信号是以光速进行移动的，通过来回之间的发射与接收可以准确的测算出距离。空间航天设备使用雷达技术可以对飞行中的一些障碍进行规避，通过与障碍物之间的回波工作，及时的将航天设备的航道进行转变，或者是通过相互之间的作用测算出主飞行器需要等待的时间，保证航天器的运行准确性和运行的安全性，使航天飞行器的运行与既定的轨道相一致，及时发现运行中的问题，合理的规避风险[2]。

三、我国在空间微波交会雷达中的总体构想

（一）系统的组成和工作方式

雷达主要的工作方式是应答式，如果应答式的方案没有反映，可以通过反射式的备用方式进行工作，确保在空间上的保持距离。测绘角度一般采用的是三通道单脉冲技术，而测绘的距离则采用的是前后波门的方式。在进行远距离的测绘中一般采用的是距离微分的方法进行速度的递减，将雷达的应道和应答机之间进行相对径向速度的交换，而近距离的测速一般采用的是多普勒的计算方法，这种方式可以提供更加精确的信息，对数据的进行细化，从而保证数据的准确完整。

角度的测速一般采用的是速陀螺的方法，对数据的准确度进行把握。在对情报进行截获的阶段，系统采用的是自动扫描的方式，在系统的周围进行一定角度和范围的扫射，雷达天线可以对宇航员和地面的控制系统进行一定的监控，雷达与问答机中间是通过系统中固有的发射机、频率源和下接收器对数据进行接收，提高数据的互换能力和标准化的操作水平，使得系统的使用更加可靠高效[3]。

（二）系统的工作过程

在系统进行工作的过程中，雷达发射的电波和脉冲干扰中的应答机进行关联，将雷达的信号进行接收。雷达在使用中，天线是采用垂直化的方式，其目的是为了保证在飞行中任何姿势下都能够受到信号，而应答机采用的是圆极化的天线。在系统中主要的雷达配置是天线系统，其主要的方式是通过低副瓣、高效率的单脉冲天线和具有敏感出角特征的误差信号进行交流。应答机对得到回复的信号进行转发的过程中，需要借助天线、环形器和俯仰差信号以及方位误差信号，同时还需要借助相关的工具将混频转回到中频的范围内，维持在中频范围内的相位关系。同时在运行的过程中，信号的输出波检和距离跟踪器之间也要进行一定的关联，将经过波门的信号进行监督和控制，保证数据的完整性和灵敏度[4]。

系统在进行距离搜索的过程中主要采用的是宽距离窗的搜索，在地面有雷达进行配合，将目标进行确定。搜索可以在小范围内实现，也可以扩展到较大的范围内，结合雷达系统，如果信噪比符合预警的概率，在这个范围，就会对信息进行闭合，继而进行跟踪。

结束语

微波雷达交会技术在一定程度上提供高精度的数据信息和监控的方案，雷达在其中的作用较为简单，主要是进行在已知轨道上的正常运营，其在应用中也满足了航天应用体积小、可靠高和重量轻的特点，为空间微波交会雷达中的总体构想提供技术支持，促进其更好的发展。

参考文献

[1] 汪绪茂.交会对接雷达信号模拟器的研究与设计[D].南京理工大学，2015.

[2] 樊凯婕.交会对接微波雷达中干涉仪近场测向算法研究[D].西安电子科技大学，2013.

[3] 李九人.空间交会的仅测角相对导航与自主控制方法研究[D].国防科学技术大学，2011.

[4] 谭雪春.激光雷达模拟样机系统与实验研究[D].长春理工大学，2012.