UDOP

   Multistatyczny system radarowy i multiradarowy UDOP (UHF Doppler) (MSRS) wykorzystuje radar dopplerowski do śledzenia pocisków i pomiaru trajektorii . Cel jest oświetlany z częstotliwością 450 MHz. Pięć stacji odbiorczych, rozmieszczonych wzdłuż linii bazowych o długości od 40 do 120 km (25 do 75 mil), odbiera sygnały z transpondera celu z częstotliwością 900 MHz . Te pięć stacji daje skośny zasięg wskaźnik. Aby obliczyć zasięg lub pozycję, wymagana jest pozycja początkowa z innego systemu śledzenia. Błąd przypadkowy wynosi 6 cm (2,4 cala), ale błąd całkowity obejmuje błąd systematyczny 2,7 ​​m (8,9 stopy) plus błąd początkowy. UDOP miał stosunkowo niski koszt w porównaniu z innymi systemami o wysokiej dokładności. W Stanach Zjednoczonych MSRS znalazł ważne zastosowanie w precyzyjnych pomiarach trajektorii pocisków na poligonie Air Force Eastern Test Range , który rozciąga się od kontynentalnej części Florydy po Ocean Indyjski. Te MSRS obejmują AZUSA , MISTRAM oraz UDOP. Wszystkie systemy wykorzystują współpracujący transponder radiolatarni na obserwowanym celu oraz naziemną stację nadawczą z kilkoma stacjami odbiorczymi w oddzielnych, precyzyjnie zlokalizowanych miejscach.

UDOP używał transpondera AN / DRN-11 zainstalowanego w pojeździe nośnym Saturn (rodzina rakiet) do misji Projektu Gemini .

Działająca od lat pięćdziesiątych XX wieku interferometryczna CW CW AZUSA ma jeden nadajnik i dziewięć odbiorników rozmieszczonych wzdłuż dwóch skrzyżowanych linii bazowych o łącznej długości około 500 metrów (1600 stóp ) . Odbiorniki pośrednie rozmieszczone w odległości od 5 do 50 m (16 do 164 stóp) są używane do rozdzielczości niejednoznaczności faz. System AZUSA mierzy zakres przez pomiar fazowy częstotliwości wstęg bocznych modulujących nośną, zakres koherentny przez liczbę Dopplera, cosinusy dwukierunkowe i dwa współczynniki cosinusów. Możliwe do uzyskania błędy mniejsze niż 3 m (9,8 stopy) w zakresie i 20 ppm w kierunku cosinus.

Pomiar trajektorii pocisku (MISTRAM) to interferometryczny system CW ze stacjami odbiorczymi rozmieszczonymi wzdłuż dwóch wzajemnie prostopadłych linii podstawowych oddalonych od 3 do 30 km (1,9 do 18,6 mil). Ten MSRS może mierzyć zasięg, cztery różnice zasięgu, współczynnik zasięgu i cztery współczynniki różnicy zasięgu celu. Błąd zasięgu jest mniejszy niż 0,8 m (2,6 stopy).

Zasady działania

Nie ma nic nowego w używaniu systemu śledzenia CW do uzyskiwania danych metrycznych. System został rozszerzony w 1965 roku o krótkie linie bazowe od kilku do kilkuset metrów, w przeciwieństwie do konwencjonalnego systemu UDOP z liniami bazowymi o długości kilku kilometrów i dłuższych. System UDOP był szeroko stosowany w programie Saturn w NASA John F. Kennedy Space Center (NASA-KSC).

UDOP to dwukierunkowy, spójny system śledzenia fali ciągłej. Jest to wysoce wiarygodne źródło danych zapewniające bardzo dokładne pomiary prędkości. System UDOP, potomek systemu Doppler Velocity and Position (DOVAP), został opracowany przez NASA-KSC.

Operacja

Funkcjonalny schemat blokowy systemu śledzenia zbliżeń UDOP

UDOP składa się z trzech podstawowych elementów:

1. Nadajniki naziemne
2. Transponder powietrzny
3. Odbiornik naziemny

W praktyce wykorzystuje się również centralną stację rejestracyjną i system obsługi danych.

      Uproszczony, funkcjonalny schemat blokowy systemu śledzenia UDOP z bliska pokazano na rysunku. Nadajniki wykorzystują podstawowy standard częstotliwości do wyznaczania używanych częstotliwości. Standard jest mnożony do 50 MHz i nadawany jako sygnał odniesienia do miejsc odbioru. Częstotliwość 50 MHz jest mnożona do 450 MHz i przesyłana do transpondera na pokładzie pojazdu jako sygnał zapytania. Transponder odbiera sygnał 450 MHz, podwaja się i retransmituje z częstotliwością 900 MHz.

     Stacje naziemne jednocześnie odbierają sygnał odniesienia 50 MHz i sygnał transpondera 900 MHz. Sygnał 50 MHz jest mnożony przez 18 i porównywany z sygnałem 900 MHz. Różnica wyniesie zero dla pojazdu na podkładce i wystąpi efekt Dopplera (mierzony w cyklach na sekundę), jeśli pojazd jest w ruchu. Efekt ten będzie proporcjonalny do prędkości pętli, której wielkość zależy od położenia nadajnika, odbiorników, a także położenia i prędkości pojazdu.

Odbiorniki naziemne UDOP to podwójne, superheterodynowe , dwukanałowe jednostki ze wspólnymi oscylatorami lokalnymi. Wszystkie otrzymane częstotliwości po zmieszaniu odnoszą się do wzorca częstotliwości, z wyjątkiem tych, w których występuje przesunięcie Dopplera. W konsekwencji efekty Dopplera są mierzalne.

Operacja UDOP z przesunięciem pośrednim

      Istniejący system działa w trybie przesunięcia, w którym częstotliwość odniesienia jest podnoszona do 5 kHz powyżej 900 MHz, powodując dudnienie częstotliwości 5 kHz, dopóki pojazd znajduje się na podkładce. Gdy pojazd się porusza, efekt Dopplera zwiększa częstotliwość 5 kHz. Podstawową zaletą jest uproszczenie obsługi danych, ponieważ częstotliwość waha się od 5 kHz, a nie od zera. Ta częstotliwość przesunięcia jest uzyskiwana przy użyciu pętli synchronizacji fazowej .

Redukcja danych

Zdigitalizowane dane UDOP zarejestrowane z każdej stacji odbiorczej zostały przesłane do komputera, który obliczył pozycje X, Y i Z. Pozycje te zostały następnie dopasowane do wielomianu drugiego stopnia za pomocą punktu środkowego, wygładzając ruchomy łuk w odstępie jednej sekundy. Z tego procesu uzyskano wygładzoną pozycję, prędkość i przyspieszenie.

Przedstawione dane zostały zredukowane do ziemskiego, prawoskrętnego, prostokątnego kartezjańskiego układu współrzędnych. Oś Y jest normalna do sferoidy Clarke'a z 1866 roku i dodatnia w górę. Oś X jest dodatnia w kierunku azymutu lotu. Źródłem systemu UDOP jest antena nadawcza pojazdu w pozycji startowej pojazdu.