[发明专利]火箭整流罩残骸定位跟踪系统

说明书

本发明公开的一种火箭整流罩残骸定位跟踪系统，解决了火箭整流罩残骸的回收问题。本发明通过下述技术方案实现：各个机动式地面雷达站通过北斗/GNSS共视接收机测得自身的位置信息，并实现站间时间同步和接收信号发射装置对外发出的测距信号，计算接收到的测距信号，得到火箭整流罩残骸与地面站的距离；每个副站将自身的位置信息及测得的自身与整流罩残骸的伪距信息，通过短波电台上报到地面雷达主站，主站根据各站的位置和测得的伪距解算出信号发射装置的位置坐标，并发送到无人机解算出探测器到火箭整流罩残骸的方位及俯仰角，传输到云台；无人机介入整流罩残骸掉落的末段进行目标锁定与跟踪，将图像数据回传到地面雷达主站，确定整流罩残骸的最终掉落点。

技术领域

本发明涉及航空航天领域，主要涉及一种适用于火箭整流罩残骸的定位、跟踪系统。

背景技术

火箭整流罩是由高强度、轻质、耐高温，且无线电透波性强的材料制成，位于运载火箭的顶部，在保持火箭气动外形的同时，给有效载荷加以保护。火箭升空前，整流罩在地面保护航天器，保证航天器对温度、湿度、洁净度的要求。整流罩为蜂窝式半罩结构，半罩重约1吨，总重约2吨左右，发射升空一段时间后，火箭一二级分离。随后，火箭飞过平流层和中间层，向大气层边缘靠近。火箭升空穿过大气层时，整流罩分成两片向下坠落，以每秒100米的速度飘落于地面。整流罩可以使航天器免受气动力和气动热影响以致损伤。火箭发射升空后，保护航天器的顶部整流罩，在穿过大气层后会被抛掉，在稀薄大气环境下自由飞行，与芯级飞行器相互干扰，产生非定常流动，气动干扰随时间变化剧烈。爬高段内，受初始角速度和气动力的综合作用，其翻转角速度迅速增大，头部冲前飞行状态为静不稳定状态，姿态迅速发散。整流罩由于分离时刻的速度小于第一宇宙速度，分离体不能进入地球轨道，将再入大气层，气流剪切或飞行速度剧变引起的大过载均可能撕裂陨落体使之解体，强大而复杂的气动力/热作用，会导致助推器残骸解体分成若干碎片。在以尾部冲前的方式返回地中，存在财物的疏散和安全问题。

残骸落区监测工作是一项十分复杂的系统工程，残骸坠落过程时间很短(5min左右)，各监测环节之间都有着密切联系，监测框架内的变化都可能对任务带来巨大的影响。目前整流罩一般均采用无控制的再入返回方式，由于各种随机干扰的影响，落点散步较大。当落区位于陆地时，较大的落区范围将带来人员、财物的疏散和安全问题。

随着我国运载火箭发射任务的日益增多，整流罩落区的安全性已成为影响型号飞行方案及运载能力的关键因素。因此亟需解决整流罩的返回控制问题，提高整流罩落区安全性。如何进行整流罩的返回控制，目前尚处于试验阶段，因此获取真实飞行试验中整流罩抛罩后的下落参数至关重要。