前言
飛彈試驗靶場測控系統(下面簡稱測控系統或系統)的設計和實現是一項複雜的系統工程，本書論述的是該系統總體設計的原理和方法，這是隨飛彈試驗逐步發展起來的一個新的專業，從起步到現在尚不足60年。“總體”的含義很廣，主要指事物的整體和全局。系統頂層的規劃、分析及協調與管理等巨觀事項在工程上總稱系統總體，20世紀中後期形成的系統工程即是對各類系統總體的科學總結和概括，屬系統科學。
系統科學體系涵蓋四個科學層次，即系統哲學、系統基礎科學、系統方法科學及系統套用科學。系統工程是將系統科學的理論和方法套用於人們的實踐活動，屬於套用科學層次。因系統工程主要是在理論上研究解決系統性問題的原理和方法，它需與實際工程系統結合起來方能產生實效，所以各具體系統還需有自身的系統總體來實現這種理論與實踐的結合。從系統工程角度，可將系統總體視為基於系統工程原理，緊貼工程實體，面向具體工程系統的理論和方法，涵蓋系統的頂層規劃、分析、設計、綜合及協調管理等多方面工作。
“總體”既是觀念也是方法，對於複雜大系統的認識和研究，如果沒有系統總體，必定會“剪不斷，理還亂”。老一輩著名科學家錢學森先生深知靶場測控系統的複雜性和重要性，在事業起步之初即倡導成立專業的研究所，專門主管靶場測控系統總體方面的研究和設計。這個專業經過近半個世紀的發展各方面已基本完善，不僅能全面完成系統規劃、設計、研製、試驗，即系統工程各個環節的任務，而且解決系統性問題的能力也有長足進步，已完成從定性分析為主到定性與定量分析相結合，再到現在的定量分析為主、定性判斷為輔的轉變，依靠積累的專業知識和工程經驗及現代科學技術手段，該領域內的大部分系統性問題均可進行定量分析，保證科學決策。
測控系統總體涉及方方面面，顯得事情較“雜”，加之部分系統總體人員工作中有重實操、輕理論的偏向，致使在部分人的眼中總體工作就是一攬子事務。為建立對測控系統總體的正確認識，更主要的是為促進這個專業的進一步發展，有必要對靶場測控系統總體方面的知識和經驗進行總結、梳理，以提高理論水平、明確其科學定位，這就是編寫本書的初衷。
靶場測控系統總體既包括技術方面的工作，也包括組織與協調管理方面的工作，本書旨在論述技術內容，即圍繞測控系統總體設計，闡述其原理和方法。全書共分11章，按內容可歸納為四大部分： 第一，說明測控系統在飛彈試驗中的地位和作用，總體設計的主要任務、要求與實現過程，以及基本的步驟和方法； 第二，介紹與總體設計分析相關的基礎知識，包括飛彈測控中常用的坐標系統和時間系統、測控目標與環境； 第三，介紹外測、遙測與安控及其他一些主要測控設備的基本原理特徵與主要指標的設計分析方法； 第四，論述系統的綜合集成與關鍵技術指標的分析方法，包括系統接口設計與集成、關鍵性能計算分析、試驗鑑定及最佳化設計等方面的內容。四部分內容相互銜接，既概要介紹了測控系統總體設計的基本原理，又系統地說明了飛彈飛行試驗所需的時空知識，重點闡述了測控系統組成與環境、主要戰技指標論證、系統集成與試驗鑑定、系統最佳化等方面的原理和方法，試圖綜合形成一個完整的專業知識體系。本書比較系統地總結了多年工程實踐經驗，理論結合實際，對於開展測控系統設計工作具有實際參考價值，可供從事本專業的工程技術和研究人員參考，也可作為飛彈航天試驗與測控等相關專業人員和高等院校師生的參考資料。
本書由成求青研究員、李波研究員、余浩章和鄧洛鳳工程師合作而成，其中，李波參與完成了本書第1、2、5、8、10章的編寫及全書的修改校對； 余浩章參與完成了本書的第4章； 鄧洛鳳參與完成了本書的第3章； 成求青負責其餘章節的編寫與全書統稿。本書是在北京跟蹤與通信技術研究所領導和有關部門的大力支持與幫助下完成的，在編寫過程中得到了許多同事的幫助。錢衛平、董光亮、吳正容和朱天林4位研究員對本書的編寫和出版給予了極大的關心和支持，孫威副研究員、馬岩副研究員、陳凌暉工程師給予了具體的指導，做了大量的組織工作，郭軍海研究員、白廣周研究員、李巍研究員、王青偉研究員、杜曼高級工程師等提出了許多寶貴意見和建議，李玉書研究員、王海芳副研究員、趙華工程師、苑剛工程師等提供了一些寶貴的參考資料，陳宜穩工程師、黨宏傑工程師、余文廣工程師分擔了作者的大量煩瑣工作。在此，對他們的熱情幫助和辛勤勞動表示衷心的感謝。
由於編者理論和學術水平有限，書中難免有疏漏或錯誤之處，敬請讀者不吝賜教。
作者
2014年7月於北京
目錄
第1章緒論
1.1飛彈的分類及飛行試驗任務
1.2試驗靶場的組成與功能
1.3測控系統的地位和作用
1.4測控系統的規劃與建設
1.5飛彈測控技術的發展
1.6本書內容結構
第2章測控系統總體設計概要
2.1系統與總體設計
2.2總體設計主要任務
2.3總體設計主要問題
2.4總體設計的實現
2.4.1測控需求論證
2.4.2系統的綜合與分析
2.4.3台站布局與配置
2.4.4系統集成
2.4.5系統分析評估
2.4.6總體方案擬定
2.4.7設計方案落實
2.4.8試驗驗證
2.5對總體設計的要求
第3章測控時空基準及參數換算
3.1常用時間系統的定義與轉換計算
3.1.1常用時間系統的定義
3.1.2時間系統的轉換計算
3.2常用坐標系的定義與轉換計算
3.2.1常用坐標系的定義
3.2.2坐標系的轉換計算
3.2.3相關參數的轉換計算
3.2.4坐標系間相關歐拉角的計算
第4章大氣與目標特性對測控的影響
4.1大氣影響及其參數估算
4.1.1光信號的大氣傳輸損耗
4.1.2電信號的大氣傳輸損耗
4.1.3大氣折射誤差
4.2光學目標特性參數估算
4.2.1陽光目標有效反射面積
4.2.2雷射目標有效反射面積
4.2.3目標有效輻射面積
4.3雷達目標散射截面積估算
4.3.1簡單形體的RCS
4.3.2組合形體的RCS
第5章外測分系統
5.1光學外測
5.1.1光電經緯儀
5.1.2雷射測量雷達
5.2無線電外測
5.2.1單脈衝測量雷達
5.2.2中長基線干涉儀系統
5.2.3短基線干涉儀系統
5.2.4非相參測速定位多站系統
5.2.5多站聯用
5.2.6多測速系統
5.3GNSS外測
5.3.1GNSS基本情況
5.3.2GNSS外測系統組成與功能
5.3.3彈載轉發器系統彈道參數解算
5.4實況景象記錄
第6章遙測與安控分系統
6.1遙測分系統設計
6.1.1系統組成
6.1.2設計分析
6.2安控分系統設計
6.2.1主要故障及安控方式
6.2.2安控系統的組成與功能
6.2.3系統設計
6.2.4主要指標分析
第7章彈載測控與配套分系統
7.1彈載測控分系統
7.1.1無線電設備
7.1.2雷射合作目標
7.1.3光信標與雷達角反射器
7.2引導分系統
7.2.1概述
7.2.2引導誤差分析
7.2.3引導機率估算
7.3通信系統
7.3.1通信在測控中的作用及要求
7.3.2系統組成與功能
7.3.3幾種基本系統的原理與套用
7.4時統分系統
7.4.1時統在測控中的作用及要求
7.4.2系統組成與功能
7.4.3時統設備
第8章系統集成與接口設計
8.1測控台站組成與配置
8.1.1台站整合
8.1.2布局最佳化
8.1.3台站配置
8.2站址勘選與測量
8.2.1站址勘察
8.2.2站址坐標測量
8.3系統接口設計
8.3.1信息交換關係
8.3.2信息傳輸結構與接口
8.3.3信息傳輸協定
8.3.4信息傳輸內容與格式
8.4設備安裝標校
8.4.1地面站設備的安裝標校
8.4.2船載測控設備的安裝標校
8.4.3機載測控設備的安裝標校
8.4.4星體標校
8.5系統連線匹配
8.5.1測控信息連線
8.5.2指揮調度信息連線
8.5.3時統信號的連線
8.5.4引導信息的連線
第9章關鍵技術性能計算分析
9.1視見距離計算
9.2跟蹤性能計算
9.2.1地面站跟蹤性能
9.2.2機載站跟蹤性能
9.2.3船載站跟蹤性能
9.3非跟蹤設備視見範圍計算
9.3.1地面固定設備視野範圍
9.3.2機載固定設備視野範圍
9.3.3船載固定設備視野範圍
9.4作用距離估算
9.4.1光電設備作用距離
9.4.2雷達設備作用距離
9.4.3雷射雷達作用距離
9.5測量精度分析
9.5.1基本概念
9.5.2誤差源分析
9.5.3各種體制的精度估算方法
9.6測量可靠性分析
9.6.1基本概念
9.6.2系統可靠度預估
9.6.3可靠性指標分配
第10章設計驗證試驗
10.1系統仿真試驗
10.1.1仿真概述
10.1.2系統建模
10.1.3仿真運算
10.2系統聯調試驗
10.2.1傳輸正確性檢查
10.2.2傳輸誤碼和時延測試
10.2.3系統總聯測試
10.3系統校飛試驗
10.3.1系統性能校飛
10.3.2精度鑑定校飛
10.3.3作用距離鑑定校飛
第11章系統最佳化設計
11.1概述
11.2最佳化設計的一般過程
11.3主要模組的設計
11.3.1設計變數
11.3.2數學模型
11.3.3約束條件
11.3.4目標函式
11.3.5最佳化方法
11.4最佳化設計的實現
11.4.1一般原則
11.4.2設計工具
11.4.3測控總體設計專家系統
附錄A正交多項式最小二乘法擬合參數計算
參考文獻
名詞索引
