UDOP

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

يستخدم نظام الرادار متعدد المواقع UDOP ( دوبلر UHF ) ونظام الرادار المتعدد (MSRS) رادار دوبلر لتتبع الصواريخ وقياس مساراتها. يتم تسليط الضوء على الهدف بتردد 450 ميجاهرتز. تستقبل خمس محطات استقبال، موزعة على طول خطوط أساسية تتراوح أطوالها بين 40 و120 كيلومترًا (25 إلى 75 ميلًا) ، إشارات من جهاز الإرسال والاستقبال الخاص بالهدف بتردد 900 ميجاهرتز. توفر هذه المحطات الخمس معدل المدى المائل . لحساب المدى أو الموقع، يلزم تحديد موقع أولي من نظام تتبع آخر. يبلغ الخطأ العشوائي 6 سنتيمترات (2.4 بوصة) ، بينما يشمل الخطأ الكلي الخطأ المنهجي البالغ 2.7 متر (8.9 قدم) بالإضافة إلى الخطأ الأولي. يتميز نظام UDOP بتكلفته المنخفضة نسبيًا مقارنةً بأنظمة أخرى عالية الدقة. في الولايات المتحدة، وجد نظام MSRS تطبيقًا مهمًا في القياس الدقيق لمسارات الصواريخ في ميدان الاختبار الشرقي التابع للقوات الجوية ، والذي يمتد من البر الرئيسي لولاية فلوريدا إلى المحيط الهندي. تشمل هذه الأنظمة متعددة المحطات (MSRS) كلاً من AZUSA و MISTRAM وUDOP. تستخدم جميع الأنظمة جهاز إرسال واستقبال تعاوني على الهدف المرصود ومحطة إرسال أرضية مزودة بعدة محطات استقبال في مواقع منفصلة ومحددة بدقة. [ 1 ] [ 2 ]        

استخدمت وحدة UDOP جهاز إرسال واستقبال AN/DRN-11 مثبتًا في مركبة الإطلاق ساتورن (عائلة الصواريخ) لمهام مشروع جيميني .

يتكون نظام AZUSA التداخلي ذو الموجة المستمرة في النطاق C ، والذي بدأ تشغيله منذ خمسينيات القرن الماضي، من جهاز إرسال واحد وتسعة أجهزة استقبال موزعة على خطين أساسيين متقاطعين بطول إجمالي يبلغ حوالي 500 متر (1600 قدم) . وتُستخدم أجهزة استقبال وسيطة، تفصل بينها مسافات تتراوح من 5 إلى 50 مترًا (من 16 إلى 164 قدمًا)، لحل مشكلة غموض الطور. يقيس نظام AZUSA المدى عن طريق قياس طور ترددات النطاق الجانبي التي تُعدّل الموجة الحاملة، والمدى المتماسك عن طريق عدّ دوبلر، وجيبَي تمام اتجاه، ومعدلَي جيب تمام. ويمكن الحصول على أخطاء أقل من 3 أمتار (9.8 قدم) في المدى و20 جزءًا في المليون في جيب تمام الاتجاه. [ 1 ]     

نظام قياس مسار الصواريخ (MISTRAM) هو نظام تداخلي يعمل بموجة مستمرة، مزود بمحطات استقبال تقع على خطين أساسيين متعامدين، يفصل بينهما مسافة تتراوح من 3 إلى 30 كيلومترًا (1.9 إلى 18.6 ميلًا) . يستطيع هذا النظام قياس مدى الهدف، وأربعة فروق في المدى، ومعدل تغير المدى، وأربعة معدلات لفرق المدى. لا يتجاوز خطأ المدى 0.8 متر (2.6 قدم) . [ 1 ]    

مبادئ التشغيل

ليس هناك جديد في استخدام نظام تتبع الموجات المستمرة للحصول على بيانات مترية. فقد تم تطوير النظام في عام 1965 بإضافة خطوط أساس قصيرة تتراوح أطوالها بين بضعة أمتار وبضع مئات من الأمتار، وذلك على عكس نظام UDOP التقليدي ذي خطوط الأساس التي تمتد لعدة كيلومترات أو أكثر. وقد استُخدم نظام UDOP على نطاق واسع في برنامج ساتورن بمركز جون إف. كينيدي الفضائي التابع لوكالة ناسا (NASA-KSC). [ 3 ]

نظام UDOP هو نظام تتبع ثنائي الاتجاه، متماسك، يعمل بموجة مستمرة. وهو مصدر بيانات عالي الموثوقية يوفر قياسات دقيقة للغاية للسرعة. وقد طُوّر نظام UDOP، وهو امتداد لنظام دوبلر للسرعة والموقع (DOVAP)، بواسطة مركز كينيدي للفضاء التابع لوكالة ناسا.

عملية

مخطط الكتلة الوظيفية لنظام التتبع القريب UDOP

يتكون نظام UDOP من ثلاثة عناصر أساسية:

  1. أجهزة الإرسال الأرضية
  2. جهاز الإرسال والاستقبال المحمول جواً
  3. جهاز الاستقبال الأرضي

من الناحية العملية، يتم استخدام محطة تسجيل مركزية ونظام لمعالجة البيانات أيضًا.

يوضح الشكل مخططًا وظيفيًا مبسطًا لنظام التتبع القريب UDOP. تستخدم أجهزة الإرسال معيار تردد أساسي لاستخلاص الترددات المستخدمة. يُضاعف هذا المعيار إلى 50  ميجاهرتز ويُبث كإشارة مرجعية إلى مواقع الاستقبال. ثم  يُضاعف تردد 50 ميجاهرتز إلى 450  ميجاهرتز ويُرسل إلى جهاز الإرسال والاستقبال الموجود على متن المركبة كإشارة استجواب. يستقبل جهاز الإرسال والاستقبال  إشارة 450 ميجاهرتز، ثم يُضاعفها ويعيد إرسالها بتردد 900  ميجاهرتز.

تستقبل المحطات الأرضية في آنٍ واحد  إشارة مرجعية بتردد 50 ميجاهرتز وإشارة جهاز الإرسال والاستقبال بتردد 900  ميجاهرتز.  تُضرب إشارة 50 ميجاهرتز في 18 وتُقارن بإشارة 900  ميجاهرتز. يكون الفرق صفرًا بالنسبة لمركبة على المنصة، بينما يظهر تأثير دوبلر (يُقاس بالدوائر في الثانية) إذا كانت المركبة متحركة. يتناسب هذا التأثير طرديًا مع سرعة الحلقة، وتعتمد قيمته على موقع محطة الإرسال ومحطات الاستقبال، بالإضافة إلى موقع المركبة وسرعتها.

أجهزة الاستقبال الأرضية UDOP هي وحدات مزدوجة، تعمل بتقنية التغاير الفائق، ثنائية القنوات، مزودة بمذبذبات محلية مشتركة. جميع الترددات الناتجة بعد المزج مرتبطة بمعيار التردد باستثناء تلك التي تتأثر بانزياح دوبلر. وبالتالي، يمكن قياس تأثيرات دوبلر.

عملية UDOP المؤقتة ذات الإزاحة

يعمل النظام الحالي بنمط إزاحة، حيث يرتفع تردد المرجع بمقدار 5  كيلوهرتز عن 900  ميجاهرتز، مما يُنتج  تردد خفقان مقداره 5 كيلوهرتز طالما أن المركبة على المنصة. وعندما تتحرك المركبة، يُضاف تأثير دوبلر إلى  تردد 5 كيلوهرتز. وتتمثل الميزة الأساسية في تبسيط معالجة البيانات، حيث يتغير التردد من 5  كيلوهرتز بدلاً من الصفر. ويُستمد تردد الإزاحة هذا باستخدام تقنيات حلقة الطور المقفلة .

تقليل البيانات

تم إدخال البيانات الرقمية المسجلة من كل محطة استقبال (UDOP) إلى جهاز حاسوب قام بحساب المواقع X وY وZ. ثم تم مطابقة هذه المواقع مع دالة كثيرة الحدود من الدرجة الثانية باستخدام تقنية نقطة المنتصف، وتنعيم القوس المتحرك على مدى ثانية واحدة. ومن هذه العملية، تم الحصول على الموقع والسرعة والتسارع بعد التنعيم.

تم تحويل البيانات المعروضة إلى نظام إحداثيات ديكارتية مستطيلة ثابتة بالنسبة للأرض، ذات اتجاه يميني . المحور Y عمودي على سطح كلارك الكروي لعام 1866 وموجب للأعلى. المحور X موجب في اتجاه سمت الطيران. نقطة الأصل لنظام UDOP هي هوائي إرسال المركبة في موقع إطلاقها. [ 3 ]

مراجع

  1. 1 2 3 ف. س. تشيرنياك. أساسيات أنظمة الرادار متعددة المواقع: الرادارات متعددة المواقع وأنظمة الرادار المتعددة. (مترجم من الروسية). دار نشر سي آر سي: نيويورك، 1998. الصفحات 26-27.
  2. ↑ شنايد، دانيال ل. دليل UDOP. وثيقة الخدمة الوطنية للمعلومات التقنية رقم AD0609038، يوليو 1964، 214 صفحة.
  3. 1 2 فرع تحليل أنظمة الأجهزة (K-ED2) وفرع التتبع (K-EF4). تتبع المرحلة المبكرة لإطلاق ساتورن بواسطة دوبلر الموجة المستمرة. مركز جون إف كينيدي للفضاء، SP-79، 13 أبريل 1964، وثيقة ناسا رقم N65-19700، 52 صفحة.