再入遙測技術主要是指對飛行器(如飛彈彈頭)在再入大氣層過程中的各種物理參數進行遙測的一項專門技術。它的基本原理與通常的遙測技術相同，相列而言，某些方面比一般遙測還困難得多。再入遙測是一個獨立、強大的國家必須掌握的一門技術。
基本介紹
- 中文名：再入遙測
- 外文名：reentry telemetry
- 簡介：再入大氣層飛行器物理參數的遙測
- 原理：與遙測技術相同
- 特點：4個
- 套用領域：主要用在國防事業
概述,發展,特點,機遇與挑戰,多目標CDMA擴頻統一再入測量系統研製,再入信道仿真研究,觸地信號測量技術研究,彈上預處理與小型化技術研究,展望,
概述
遙測技術起源於19世紀初葉，航空、航天遙測技術則分別開始於20世紀30年代和40年代。此後，遙測廣泛用於飛機、火箭、飛彈和太空飛行器的試驗，也極大地促進了遙測技術的發展。50～60年代，隨著通信理論、通信技術和半導體技術的發展，遙測技術在調製體制、傳輸距離、數據容量、測量精度以及設備小型化等方面都取得了很大的進展。60年代以來，遙測技術發展的顯著特點是：遙測設備的集成化、固態化、模組化和計算機化，出現了可程式序遙測和自適應遙測。
再入遙測技術主要是指對飛行器(如飛彈彈頭)在再入大氣層過程中的各種物理參數進行遙測的一項專門技術。再入遙測技術由於被測參數的特殊性、特殊的彈頭內部環境以及飛行器再入大氣層產生的特殊條件，有別於其他遙測技術。
再入遙測的原理與通常的遙測技術相同，相列而言，某些方面比一般遙測還困難得多。再入遙測是一個獨立、強大的國家必須掌握的一門技術。
發展
我國的再入遙測事業是伴隨著國防事業的發展而從無到有發展起來的。由於它與武器系統相關密切，因此，我國再入遙測技術的發展，是在國外技術封鎖的條件下進行的，因而它的發展帶有相當程度的創造性。
為了不斷滿足武器系統新的測量要求，我們已研製了二代再入微波遙測系統，並交付部隊使用。
第一代WY01微波再入遙測系統是六十年代末開始研製，1978年YDZ01遙測車正式交付部隊使用。WY01再入微波遙測系統最顯著的技術特點是載頻為高s波段；PPM脈衝體制，系統所具有的較大的功率裕量和較寬的頻頻寬度，容易實現常規信號和特快信號測量的兼容；多波束天線、多通道接收機的等待接收方式；邊記邊發的記憶重發方式等。該系統曾獲得國家科技進步一等獎。
隨著武器系統測量要求的提高，我們又研製了第二代WY35再入微波遙測系統。1986年開始總體方案制定並開始設備研製，1992年YJ一34 l地面設備初步交付部隊使用。WY35再入微波遙測系統繼承了WY0l的成功經驗，並有明顯的創新。其中最突出的有：一是採用了共點頻的PCM、PPK雙套遙測系統，主要參數複式並聯測量，優勢互補；二是PPM脈衝遙測系統實現了數位化，創立了PPK遙測系統；三是遙測信道得到了充分利用，和PCM、PPK不同體制遙測系統共用一個點頻、遙測系統與遙控系統分時共用遙測信道、利用遙控信道完成準IRIG—B碼傳送等，大大減少了地面接收設備研製工作量和生產數量；四是首次實現了特快波形的測量；五是首次利用DSP，採用F丌預處理技術完成了速變參數的緩化測量；六是計算機技術得到了廣泛套用。WY35再入微波測量系統多次圓滿完成測量任務，仍繼續在部隊服役。
特點
再入遙測技術具有一系列明顯的特點，歸納起來主要有：
（1）特快信號測量
特快信號泛指那些在很短瞬間突然產物的物理過程，它具有很寬的信號頻帶，有的頻帶可達5MHz以上；它要求有高精度時間測量，有的要求幾十納秒上升沿的波形測量，有的要求測量二個窄脈衝之間的時間間隔精度在幾十納秒以內等；另一個顯著特點是它的單次性，沒有實時重新測量的可能性。
（2）記憶重發技術
彈頭重返大氣層過程中，由於彈頭高速運動和彈頭殼體數千攝氏度的殼體溫度，一般都會產生足以阻止微波傳輸的電漿黑障。電漿黑障區內的主要測量參數，都是採用記憶重發技術完成的。因此，要求再入遙測系統具有較強的記憶重發能力和較大的記憶重發容量。
（3）較高的抗干擾能力
在飛行器的再入測量中，通常要涉及到引爆瞬間所產生的快速脈衝信號(包括波形)的測量問題。在此瞬間，除裝置點火可產生幾千安培量級的高頻雜亂電流外，還可能產生其他的強烈干擾信號，並日這些干擾信號還被彈殼封閉在一個有限的空間裡。這就要求彈上遙測部件具有較高的抗干擾能力。
（4）再入遙測信道是一個變參信道
再入遙測存在著明顯的多徑衰落，它是一個變參信道，這在信道設計中是一個值得特別重視的問題。
（5）再入遙測系統應具備足夠的功率裕量
在再入低高度，電波傳播受地面的影響較大，特別是在觸地信號測量中，由於發射天線高度極低，甚至低於地面，地面接收天線高度有限，電波傳播條件很差，系統作用距離大大縮短，因此，系統應有足夠的功率裕量。
正是由於這些特點，我們在掌握再入遙測技術過程中，形成了一套獨具特色的學術思想，為我國國防建設作出了應有貢獻。
機遇與挑戰
多目標CDMA擴頻統一再入測量系統研製
多目標再入體的測量已經提到議事日程上。為了提高再入測量系統抗干擾、抗截獲能力，擴頻再入測量系統的研製也是勢在必行。除了明顯的需求牽引之外，這些方面的技術研究也是目前國內外的研究熱點，掌握並套用這些新技術，將會有力推動我們的技術進步。
多目標CDMA擴頻統一再入測量系統研製，有許多技術問題仍需深入研究，我們認為，其中最主要的有以下兩點：
（1）抑制遠近效應和多址干擾的多用戶檢測方法研究
採用CDMA體制是實現多目標再入體測量的最好手段。當目標數較多時，存在較嚴重的多址干擾。測量站離各被測目標的距離不等，由多址干擾引起的“遠近效應”對測量系統性能影響也會很大，這是一個還有待解決又必須解決的一個問題。研製多用戶檢測接收機是抑制遠近效應和多址干擾方法之一。多用戶檢測技術，對每個用戶的檢測不是獨立進行，而是將輸入信號經過一組匹配濾波器後得到多個用戶的充分估計量，共同套用於每個用戶進行聯合檢測。
（2）自適應天線陣數字波束形成技術
一個地面站要同時完成多個再入目標測量，必須要研製出自適應天線陣列。單片微波積體電路、微電子技術、機械工藝等方面技術迅速發展，推動了自適應天線陣數字波束形成技術發展與套用。同時，套用這種技術，還可能提高對多址干擾、多徑干擾的抑制能力。
再入信道仿真研究
從我們進行再入測量研究以來，對再入信道有了一些認識。理論分析和歷次再入遙測的經驗結果均表明，再入遙測信道是一個變參信道，它明顯地存在不同深度和不同速率的衰落現象。造成再入遙測信道衰落的主要原因是彈頭再入所造成的傳輸媒質特性的動態變化。分析表明，。除恆參信道中的加性噪聲外，再入遙測信道還存在乘性噪聲，乘性噪聲將引起遙測數據的突發性錯誤，它對再入遙測系統的設計具有更大的影響。但是，再入信道的數學模型還沒有建立起來，更談不上真正意義上的仿真研究。
觸地信號測量技術研究
觸地信號(觸地信號波形、觸地應力波傳播規律等)的測量的基本方法與規律，應該說我們已經掌握，並且在PPK遙測系統中，已多次完成了觸地信號的測量任務。但在PCM—FM遙測系統中，如何完成觸地信號測量，目前還沒有找到有效的辦法。根據測量總體部門的要求，又希望PCM—FM遙測系統能完成觸地信號測量。為此，有同志提出了採用擴頻技術實現連續波體制(BPSK)常規遙測與特快遙測兼顧。當特快信號到來時，短時間切斷常規遙測信號，二者的切換在擴頻前進行，對偽碼信號不產生任何影響。功率裕量問題，採取在傳輸特快信號時短時間提高發射功率。這些都還需要充分論證，並進行必要的驗證試驗才能確定方案的可行性。
彈上預處理與小型化技術研究
前面已經提到，再入遙測信道是一個變參信道，存在著明顯地多徑衰落。因此，它的傳輸速率受到很大限制。從武器系統進一步深入研究來說，有的參數直接測量就需幾十Mbps的容量；從進一步收集飛行試驗場景參數，為將來作好仿真研究來說，也需要大幅度提高傳輸速率。解決這一矛盾的最好途徑就是採用預處理技術，在彈上將這些被測量進行壓縮、處理，然後傳輸，可大大減小傳輸容量。這也是今後要重點研究的方向之一。
展望
我國的遙測事業，特別是再入遙測，是伴隨著“兩彈”事業共同成長的。在幾十年艱難攀登之中，我們創出了頗具中國特色的再入存貯遙測的理論和技術；形成了脈衝體制數位化傳輸的新遙測體制PCM—PPK遙測體制；基本解決了特快信號測量的高難度課題。
新技術不斷湧現，各種技術在相互滲透融合，測控通信正逐步走向一體，遙測技術將不會成為一個獨立學科。但再入測量，仍然會占有一席之地，並有不少難題有待解決。
儘管我國的再入遙測技術取得了很大成就，但與一些先進已開發國家相比仍存在很大差距，而且面臨的挑戰也越來越多。首先，當前的遙測設備還不能很好地滿足航天、飛彈和常規兵器新型號實驗的需要；其遙測系統數據率低，最高為6Mbps，而國外同類設備已經達到10Mbps以上；最後，與國際先進遙測技術相比，國內遙測技術還存在很大差距，主要存在以下幾個方面：遙測設備功能單一，同時具有遙測、遙控、測試和GPS定位的設備少；設備小型化和可靠性水平比較低，不具備CCSDS標準的測控能力；對低目標的跟蹤能力急待改進，並且不具備多目標的跟蹤能力。近年來隨著電子對抗與偵查技術的發展，再入遙測信息的安全性需求也非常迫切。
