[發明專利]一種高速臨近空間飛行器的探測方法及系統

有效

• 申請號: 201910406491.2
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110031801B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 周晨;王翔;趙正予
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

1.一種高速臨近空間飛行器的探測方法，其特征在于：將飛行器自身產生的等離子體鞘套中發生的物理過程產生的信號用于對飛行器的探測，實現過程包括以下步驟，

1)獲取針對高速臨近空間飛行器的等離子體輻射的電磁波；

2)根據所述等離子體輻射的電磁波所攜帶的電磁特征，獲取所述高速臨近空間飛行器的飛行特征，其中，所述電磁特征包括頻率、時延以及多普勒信息中的一種或組合；所述飛行特征包括距離、方位角、高度角、速度中的一種或組合；

在所述1)之前還包括：預先設置雷達接收機，具體為：

預先利用公式

在預設的條件下，計算高速臨近空間飛行器產生的等離子體輻射的強度；其中，

P()為高速臨近空間飛行器產生的等離子體輻射的強度；ω_pe為電子等離子體頻率；v_Te是電子熱運動速度；c為真空中的光速；E₀為等離子體輻射的電場強度；γ_i為離子絕熱指數；T_i是離子溫度；T_e是電子溫度，k為波速，中間變量ω是等離子體輻射頻率；θ是電波傳播方向與磁場的夾角；ω_ce是電子磁旋頻率；ln為以自然底數為底的對數函數；

利用公式，L＝32.44+20lg(D)+20lg(F)，計算等離子輻射的信號衰減，其中，

L為信號衰減，單位dB；D為等離子體輻射信號的傳播距離，單位km；F為信號頻率，單位MHz；lg為以10為底的對數函數；

高速臨近空間飛行器產生的等離子體輻射的強度大于雷達接收機的背景噪聲強度，等離子體輻射的信號衰減小于雷達接收機與信號之間的距離為D時，雷達接收機所能分辨出等離子體輻射出的信號時對應的衰減。

2.根據權利要求1所述的一種高速臨近空間飛行器的探測方法，其特征在于：所述步驟1)包括以下步驟，

11)在接收機的帶寬范圍內接收電磁波信號，且所述高速臨近空間飛行器的等離子體輻射的電磁波的頻率范圍位于所接收機的工作帶寬范圍內；

12)根據所述等離子體輻射的電磁波的強度特征，從所述電磁波信號中分離出所述高速臨近空間飛行器的等離子體輻射的電磁波。

3.根據權利要求1所述的一種高速臨近空間飛行器的探測方法，其特征在于：所述步驟2)利用三個接收天線的相位差進行飛行器的定位，包括以下步驟，

A21)測量所述等離子體輻射的電磁波到達各個接收天線的相位，進而獲取各個接收天線之間的目標相位差；

A22)根據所述等離子體輻射的電磁波的波長與所述等離子體輻射的電磁波的相位差的積，計算各個接收天線到飛行器的距離；

A23)根據各個接收天線到飛行器的距離，利用空間幾何坐標法獲取飛行器的空間坐標；根據飛行器的空間坐標求解飛行器相對于設定坐標點的高度角、方位角以及斜距。

4.根據權利要求1所述的一種高速臨近空間飛行器的探測方法，其特征在于：所述步驟2)利用三個接收天線的時間差進行飛行器的定位，包括以下步驟，

B21)測量所述等離子體輻射的電磁波到達各個接收天線的時刻，進而獲取各個接收天線之間的時差；

B22)根據所述各個接收天線之間的時差、以及各個接收天線之間的距離，計算各個接收天線到飛行器的距離；

B23)根據各個接收天線到飛行器的距離，計算飛行器相對于設定坐標點的高度角、方位角以及斜距。

5.根據權利要求1所述的一種高速臨近空間飛行器的探測方法，其特征在于：所述步驟2)利用五個接收天線構成的十字干涉陣列進行飛行器的定位。

6.一種高速臨近空間飛行器的探測系統，其特征在于：用于執行如權利要求1至5任一項所述高速臨近空間飛行器的探測方法。