1 坐标系构建
2 低轨卫星红外传感器方位和俯仰探测范围计算
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表1 低轨卫星红外传感器方位和俯仰探测范围计算算法流程Tab.1 Algorithm flow for calculating the azimuth and pitch detection ranges of the infrared sensor of the low-orbit satellite |
| 算法:单颗地球同步轨道卫星引导下的低轨卫星红外传感器方位和俯仰探测范围计算算法 |
|---|
| 输入:地球同步轨道卫星O1的经度、纬度、高度(LG, 0, HG),方位测角标准差σa、俯仰测角标准差σe;地球半径R;地球同步轨道卫星O1报出的弹道导弹T在地球表面的经纬度(L0, B0);低轨卫星O2的经度、纬度、高度(LL, BL, HL);弹道导弹T在发射及主动段飞行中产生红外辐射特性的飞行高度范围[hmin, hmax]。 输出:低轨卫星O2的红外传感器的方位探测范围[amin, amax]、俯仰探测范围[emin, emax]。 1、根据式(1)-(3),计算出地球同步轨道卫星O1对弹道导弹T观测的方位角a和俯仰角e; 2、利用3σ准则,分别令h=hmin和h=hmax、a=a-3σa和a=a+3σa、e=e-3σe和e=e+3σe,得到h、a、e的8种取值组合,依次执行如下计算: 2.1、根据式(5),计算出∠TOO1; 2.2、根据式(4),计算出λ; 2.3、根据式(6),计算出弹道导弹T的经度LT、纬度BT; 2.4、根据式(7)-(8),计算出aT-L、eT-L; |
| 3、根据h、a、e的8种取值组合,得到aT-L、eT-L各8个值,分别对方位和俯仰取最小值和最大值,得到低轨卫星O2的红外传感器的方位探测范围[amin, amax]、俯仰探测范围[emin, emax]。 |
3 低轨卫星红外传感器探测距离建模和计算
4 仿真验证
表2 地球同步轨道卫星仿真参数Tab.2 Simulation parameters of the geosynchronous orbit satellite |
| 经度、纬度、高度 | 81°E,0°,36 000 km |
|---|---|
| 方位测角标准差 | 0.005° |
| 俯仰测角标准差 | 0.005° |
表3 弹道导弹仿真参数Tab.3 Simulation parameters of the ballistic missile |
| 发点位置 | 80°E,29°N |
|---|---|
| 落点位置 | 120°E,34°N |
| 射高 | 1 200 km |
| 辐射投影面积 | 1 m2 |
| 温度 | 900 K |
| 目标发射率 | 0.6 |
| 关机点时间 | 150 s |
表4 低轨卫星仿真参数Tab.4 Simulation parameters of the low-orbit satellite |
| 半长轴 | 7 978.14 km |
|---|---|
| 偏心率 | 0 |
| 轨道倾角 | 45° |
| 近地点幅角 | 0° |
| 升交点赤经 | 0° |
| 真近点角 | 52° |
表5 红外传感器仿真参数Tab.5 Simulation parameters of the infrared sensor |
| 波段 | 3.7 μm~4.8 μm |
|---|---|
| 大气透过率 | 0.339 5 |
| 光学透过率 | 0.5 |
| 光学系统入瞳接收面积 | 0.7 m2 |
| 探测器比探测度 | 5×1010 cm·Hz0.5·W-1 |
| 探测器像元面积 | 15 μm×15 μm |
| 目标所占像元数 | 9 |
| 噪声带宽 | 785 Hz |
| 信噪比 | 6 dB |
图3 弹道导弹运动轨迹随时间变化曲线图Fig.3 Curve of the trajectory of the ballistic missile over time |
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表6 低轨卫星红外传感器探测方位角和俯仰角计算结果Tab.6 Calculation results of the detection azimuth and pitch angles of the infrared sensor of the low-orbit satellite |
| h | a | e | λ | aT-L | eT-L |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 km | -0.027° | 4.928° | -0.177 6° | 8.548 8° | -18.063 8° |
| 0 km | -0.027° | 4.958° | -0.183 3° | 8.542 4° | -17.343 0° |
| 0 km | 0.003° | 4.928° | 0.020 0° | 7.890 2° | -18.113 8° |
| 0 km | 0.003° | 4.958° | 0.020 1° | 7.882 7° | -17.391 9° |
| 500.5 km | -0.027° | 4.928° | -0.160 4° | 12.958 4° | -37.427 5° |
| 500.5 km | -0.027° | 4.958° | -0.160 4° | 12.971 0° | -36.821 9° |
| 500.5 km | 0.003° | 4.928° | 0.017 8° | 12.082 9° | -37.551 0° |
| 500.5 km | 0.003° | 4.958° | 0.017 8° | 12.093 1° | -36.945 4° |
表7 低轨卫星红外传感器方位和俯仰探测范围Tab.7 Azimuth and pitch detection ranges of the infrared sensor of the low-orbit satellite |
| 方位探测范围 | 7.882 7°,12.971 0° |
|---|---|
| 俯仰探测范围 | -37.551 0°,-17.343 0° |
中国指挥与控制学会会刊 