[發(fā)明專利]一種高速臨近空間飛行器的探測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910406491.2
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110031801B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周晨;王翔;趙正予
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

本發(fā)明提供了一種高速臨近空間飛行器的探測方法及系統(tǒng)，將飛行器自身產(chǎn)生的等離子體鞘套中發(fā)生的物理過程產(chǎn)生的信號用于對飛行器的探測，包括獲取針對所述高速臨近空間飛行器的等離子體輻射的電磁波；根據(jù)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。應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案，可以實現(xiàn)臨近空間飛行器的有效探測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高速臨近空間飛行器的探測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

臨近空間是指距地面高度為20-100公里的空域，目前，以美國為主的世界各航天大國掀起了臨近空間開發(fā)熱，以爭取在未來的軍事對抗中獲取優(yōu)勢及主動地位。美國、俄羅斯、英國、德國、以色列等國都制定了本國的臨近空間開發(fā)計劃，并紛紛投入巨資進行臨近空間飛行器的研制。臨近空間飛行器是指在臨近空間內(nèi)飛行并完成相關(guān)任務(wù)的飛行器。臨近空間飛行器具有普通航空、航天飛行器所不具有的優(yōu)勢，特別在通信保障、情報收集、電子壓制、預(yù)警、民用等方面極具發(fā)展?jié)摿?。臨近空間飛行器中的高速臨近空間飛行器更具明顯的優(yōu)勢，高速臨近空間飛行器是指飛行速度不小于馬赫數(shù)3的一類臨近空間飛行器，具有飛行速度快、機動性能強、隱身性能好等特點，是一種兼?zhèn)鋺?zhàn)略威懾和實際應(yīng)用能力的新概念飛行器。對于懾止強敵和控制危機具有重要作用，是美俄等國競相發(fā)展的利器。

在其他國家競相發(fā)展高速臨近空間飛行器時，研發(fā)針對高速臨近空間飛行器的預(yù)警方法及系統(tǒng)是十分必要的。對臨近空間飛行器的有效反制依賴于對高精度飛行器的檢測、身份的識別和跟蹤。因此，飛行器檢測、識別與跟蹤是臨近空間飛行器反制需要解決的核心關(guān)鍵問題之一，也是臨近空間飛行器實際應(yīng)用中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在空天平臺中起著不可或缺的作用。但是，高速臨近空間飛行器在大氣層內(nèi)做高超聲速飛行時，飛行器表面會與大氣發(fā)生強烈作用，形成“高溫效應(yīng)”，引起流體中的空氣分子的離解反應(yīng)和電離反應(yīng)。離解電離反應(yīng)生成的粒子再次相互作用，從而形成了復(fù)雜的擾流流場。不僅如此，在飛行器的表面涂覆的熱防護燒蝕材料在高熱流和高溫的作用下發(fā)生燒蝕反應(yīng)，生成的產(chǎn)物釋放到飛行器周圍流場中，使得繞流流場中產(chǎn)生更多的組分，粒子間的相互作用也變得更加復(fù)雜。此時由于電子和離子的產(chǎn)生，包覆飛行器的繞流流場稱為一團等離子體，稱為等離子包覆流場，也可以稱作等離子體鞘套，這就是“等離子鞘套”現(xiàn)象，也稱為“黑障”現(xiàn)象。由于等離子鞘套對電磁波具有反射、折射及散射的作用，同時，等離子鞘套也會吸收照射到飛行器的電磁波的能量，進而對雷達所發(fā)射的電磁波起到一定的電子干擾作用，進而對飛行器起到隱身作用。因此，如何實現(xiàn)針對臨近空間飛行器的探測是亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高速臨近空間飛行器的探測方法及系統(tǒng)，以實現(xiàn)針對臨近空間飛行器的探測。

本發(fā)明技術(shù)方案提供一種高速臨近空間飛行器的探測方法，將飛行器自身產(chǎn)生的等離子體鞘套中發(fā)生的物理過程產(chǎn)生的信號用于對飛行器的探測，實現(xiàn)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(jù)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。

而且，所述步驟1)包括以下步驟，

11)在接收機的帶寬范圍內(nèi)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(nèi)；

12)根據(jù)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。

而且，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，