UDOP - UDOP
Le radar multistatique UDOP ( UHF Doppler ) et le système multiradar (MSRS) utilisent le radar Doppler pour le suivi des missiles et la mesure de la trajectoire. Une cible est éclairée à 450 MHz. Cinq stations de réception, situées le long des lignes de base avec des longueurs de 40 à 120 km (25 à 75 mi), reçoivent les signaux du transpondeur de la cible à 900 MHz. Ces cinq stations donnent un taux de plage oblique . Pour calculer la distance ou la position, une position initiale est requise d'un autre système de suivi. L'erreur aléatoire est de 6 cm (2,4 pouces), mais l'erreur totale comprend l'erreur systématique de 2,7 m (8,9 pieds) plus l'erreur initiale. UDOP avait un coût relativement faible par rapport à d'autres systèmes de haute précision. Aux États-Unis, MSRS a trouvé une application importante dans la mesure de précision des trajectoires de missiles sur le terrain d'essai de l'Air Force Eastern , qui s'étend de la Floride continentale à l'océan Indien. Ces MSRS comprennent l' AZUSA , le MISTRAM et l'UDOP. Tous les systèmes emploient un transpondeur de balise coopératif sur la cible observée et une station de transmission au sol avec plusieurs stations de réception sur des sites séparés et précisément localisés.
L'UDOP a utilisé un transpondeur AN / DRN-11 installé dans le lanceur Saturn (famille de fusées) pour les missions du projet Gemini .
La bande C CW interférométrique AZUSA, en fonctionnement à partir des années 1950, a un émetteur et neuf récepteurs situés le long de deux lignes de base croisées avec des longueurs totales d'environ 500 mètres (1600 pieds). Des récepteurs intermédiaires espacés de 5 à 50 m (16 à 164 pieds) sont utilisés pour la résolution d'ambiguïté de phase. Le système AZUSA mesure la plage par la mesure de phase des fréquences de bande latérale modulant la porteuse, la plage cohérente par compte Doppler, deux cosinus directionnels et deux taux de cosinus. Des erreurs de moins de 3 m (9,8 pieds) dans la plage et de 20 ppm dans le cosinus directionnel peuvent être obtenues.
Missile Trajectory Measurement (MISTRAM) est un système interférométrique CW avec des stations de réception situées le long de deux lignes de base mutuellement perpendiculaires espacées de 3 à 30 km (1,9 à 18,6 mi). Ce MSRS peut mesurer la distance, quatre différences de gamme, le taux de gamme et quatre taux de différence de gamme d'une cible. L'erreur de portée est inférieure à 0,8 m (2,6 pieds).
Principes de fonctionnement
Il n'y a rien de nouveau à utiliser un système de suivi CW pour obtenir des données métriques. Le système a été complété en 1965 par de courtes lignes de base de quelques mètres à quelques centaines de mètres contrairement au système UDOP conventionnel avec des lignes de base de plusieurs kilomètres et plus. Le système de UDOP a été largement utilisé pour le programme Saturn à la NASA John F. Kennedy Space Center (NASA-KSC).
UDOP est un système de suivi bidirectionnel, cohérent et à ondes continues. C'est une source de données très fiable fournissant des mesures de vitesse très précises. Le système UDOP, un descendant de la vitesse et de la position Doppler (DOVAP) a été développé par la NASA-KSC.
Opération
UDOP se compose de trois éléments de base:
- Les émetteurs au sol
- Le transpondeur aéroporté
- Le récepteur au sol
En pratique, une station centrale d'enregistrement et un système de traitement des données sont également utilisés.
Un schéma fonctionnel simplifié du système de suivi UDOP rapproché est illustré sur la figure. Les émetteurs utilisent un étalon de fréquence primaire pour dériver les fréquences utilisées. La norme est multipliée à 50 MHz et diffusée comme signal de référence vers les sites récepteurs. Le 50 MHz est multiplié à 450 MHz et transmis au transpondeur à bord du véhicule en tant que signal d'interrogation. Le transpondeur reçoit le signal 450 MHz, double et retransmet à 900 MHz.
Les stations au sol reçoivent simultanément le signal de référence 50 MHz et le signal du transpondeur 900 MHz. Le signal 50 MHz est multiplié par 18 et comparé au signal 900 MHz. La différence sera nulle pour un véhicule sur le tapis et il y aura un effet Doppler (mesuré en cycles par seconde) si le véhicule est en mouvement. Cet effet sera proportionnel à une vitesse de boucle dont la quantité dépendra de l'emplacement du site de l'émetteur, des sites du récepteur, ainsi que de la position et de la vitesse du véhicule.
Les récepteurs au sol UDOP sont des unités doubles, superhétérodynes , à deux canaux avec des oscillateurs locaux communs. Toutes les fréquences résultantes après mélange sont liées à l'étalon de fréquence, à l'exception de celles subissant un décalage Doppler. Par conséquent, les effets Doppler sont mesurables.
Fonctionnement UDOP à décalage intermédiaire
Le système existant fonctionne dans un mode de décalage où la fréquence de référence est élevée à 5 kHz au-dessus de 900 MHz, provoquant une fréquence de battement de 5 kHz tant que le véhicule est sur le tapis. Lorsque le véhicule se déplace, l'effet Doppler s'ajoute à la fréquence de 5 kHz. Le principal avantage est la simplification du traitement des données car la fréquence varie de 5 kHz au lieu de zéro. Cette fréquence de décalage est dérivée en utilisant des techniques de boucle à verrouillage de phase .
Réduction de donnée
Les données numérisées UDOP enregistrées à partir de chaque station réceptrice ont été transmises à un ordinateur qui a calculé les positions X, Y et Z. Ces positions ont ensuite été ajustées à un polynôme du deuxième degré en utilisant le point médian, le lissage de l'arc mobile sur un intervalle d'une seconde. À partir de ce processus, la position, la vitesse et l'accélération lissées ont été obtenues.
Les données présentées ont été réduites à un système de coordonnées cartésien rectangulaire fixe à la terre, droitier. L'axe Y est normal au sphéroïde de Clarke de 1866 et positif vers le haut. L'axe X est positif dans la direction de l'azimut de vol. L'origine du système UDOP se situe au niveau de l'antenne de transmission du véhicule à la position de lancement du véhicule.