UDOP ( UHF ドップラー)マルチスタティック レーダーおよびマルチレーダー システム (MSRS) は、ミサイルの追跡および軌道測定にドップラー レーダーを使用します。ターゲットは 450 MHz で照射されます。基線に沿って 40 ～ 120 km (25 ～ 75 マイル) の長さで配置された 5 つの受信局は、ターゲットのトランスポンダーからの信号を 900 MHz で受信します。これらの 5 つの局は斜距離速度を生成します。距離または位置を計算するには、他の追跡システムからの初期位置が必要です。ランダム誤差は 6 cm (2.4 インチ) ですが、合計誤差には 2.7 m (8.9 フィート) の系統的誤差と初期誤差が含まれます。UDOP は、他の高精度システムと比較してコストが比較的低かったです。米国では、フロリダ本土からインド洋に広がる空軍東部試験場でミサイルの軌道を精密に測定する目的で MSRS が重要な用途になっています。これらのMSRSには、あずさ、ミストラム、UDOPが含まれます。いずれのシステムも、観測対象に設置された協調ビーコントランスポンダーと地上送信局、そして複数の受信局を、それぞれ正確に配置した地点に設置して利用しています。[1] [2]
UDOP は、ジェミニ計画ミッションのためにサターン (ロケット ファミリー)打ち上げロケットに搭載された AN/DRN-11 トランスポンダーを使用しました。
1950年代から運用されているCバンドCW干渉計AZUSAは、1台の送信機と9台の受信機を備え、2本の交差基線に沿って設置されており、基線長は約500メートル（1,600フィート）です。5～50メートル（16～164フィート）間隔で配置された中間受信機は、位相不確定性の解消に使用されます。AZUSAシステムは、搬送波を変調する側波帯周波数の位相測定、ドップラーカウントによるコヒーレント距離、2つの方向余弦、および2つのコサインレートによって距離を測定します。距離誤差は3メートル（9.8フィート）未満、方向余弦誤差は20ppm未満です。[1]
ミサイル軌道測定システム（MISTRAM）は、3～30 km（1.9～18.6マイル）間隔で互いに直交する2本の基線に沿って受信局を配置したCW干渉計システムです。このMSRSは、目標までの距離、4つの距離差、距離変化率、および4つの距離差変化率を測定することができます。距離誤差は0.8 m（2.6フィート）未満です。[1]
動作原理
CW追跡システムを用いてメートル法データを取得することは、特に目新しいことではありません。このシステムは1965年に、従来の数キロメートル以上の基線長を持つUDOPシステムとは対照的に、数メートルから数百メートルの短基線で拡張されました。UDOPシステムは、NASA ジョン・F・ケネディ宇宙センター（NASA-KSC）におけるサターン計画で広く使用されました。[3]
UDOPは、双方向、コヒーレント、連続波の追跡システムです。非常に正確な速度測定を提供する信頼性の高いデータソースです。UDOPシステムは、ドップラー速度位置（DOVAP）の後継システムであり、NASA-KSCによって開発されました。
手術
UDOP は次の 3 つの基本要素で構成されます。
- 地上送信機
- 空中トランスポンダー
- 地上受信機
実際には、中央記録ステーションとデータ処理システムも使用されます。
図は、近接UDOP追跡システムの簡略化された機能ブロック図を示しています。送信機は、一次周波数標準を用いて使用周波数を算出します。この標準周波数は50MHzに逓倍され 、受信局への参照信号としてブロードキャストされます。50MHzは 450MHzに逓倍され、車両に搭載されたトランスポンダー に質問信号として送信されます。トランスポンダーは450MHzの信号を受信し、2倍にして900MHzで再送信します。
地上局は50MHz の基準信号と900MHz のトランスポンダ信号を同時に受信します。50MHz の信号は18倍に逓倍され、900MHz の信号と比較されます。車両がパッド上の場合は差はゼロになりますが、車両が移動している場合はドップラー効果（1秒あたりのサイクル数で測定）が発生します。この効果はループ速度に比例し、その量は送信局、受信局の位置、車両の位置と速度によって異なります。
UDOP地上受信機は、共通の局部発振器を備えたダブル・スーパーヘテロダイン方式のデュアルチャンネル受信機です。ミキシング後のすべての周波数は、ドップラーシフトの影響を受けている周波数を除き、周波数標準と相関しています。したがって、ドップラー効果は測定可能です。
中間オフセットUDOP操作
既存のシステムはオフセットモードで動作し、基準周波数を 900MHzより5kHz高くすることで、車両がパッド上にいる間は5kHzのビート周波数 が発生します。車両が移動すると、ドップラー効果によって5kHzの周波数に加算されます。主な利点は、周波数がゼロではなく5kHzから変化するため、データ処理が簡素化されることです。このオフセット周波数は、位相同期回路技術を用いて導出されます。
データ削減
各受信局から記録されたUDOPデジタルデータはコンピュータに送られ、X、Y、Z座標が計算されました。これらの座標は、1秒間隔で中点移動円弧平滑化を用いて2次多項式にフィッティングされました。この処理により、平滑化された位置、速度、加速度が得られました。
提示されたデータは、地球固定の右手系直交直交座標系に換算された。Y軸は1866年のクラーク回転楕円体に垂直で、上向きが正である。X軸は飛行方位角の方向が正である。UDOPシステムの原点は、機体発射位置にある機体送信アンテナである。[3]
参考文献
- ^ abc VS Chernyak. マルチサイトレーダーシステムの基礎：マルチスタティックレーダーとマルチレーダーシステム. (ロシア語からの翻訳). CRC Press: ニューヨーク, 1998. pp. 26–27.
- ^ Schneid, Daniel L. 『UDOPハンドブック』、National Technical Information Service文書番号AD0609038、1964年7月、214ページ。
- ^ ab 計装システム解析部門（K-ED2）および追跡部門（K-EF4）。CWドップラーによる土星打ち上げ初期段階の追跡。ジョン・F・ケネディ宇宙センター、SP-79、1964年4月13日、NASA文書番号N65-19700、52ページ。
