MISTRAM

MISTRAM (Medida de la Trayectoria del Misil) era un sistema de rastreo de alta resolución usado por la Fuerza aérea de los Estados Unidos (y NASA posterior) para proporcionar el análisis de la trayectoria muy detallado de lanzamientos del cohete.

Un sistema de variación "clásico" usado desde los años 1960 usa el radar para el tiempo los viajes de la señal de la radio a un objetivo (en este caso, el cohete) y atrás. Esta técnica es exacta a aproximadamente el 1%. La exactitud de esta técnica es limitada por la necesidad de crear un "pulso" agudo de la radio de modo que el principio de la señal se pueda exactamente definir. Hay tanto límites prácticos como teóricos de la agudeza del pulso. Además, el cronometraje de las señales a menudo introducía inexactitudes de su propio hasta la introducción de relojes de precisión altos.

En MISTRAM, esto se evitó transmitiendo una señal continua. El sistema básico usó una estación de la tierra localizada abajo variedad del lugar de lanzamiento (en Valkaria, Florida e Isla de la Eleuthera, Bahamas) y un respondedor en el vehículo. La estación de rastreo transmitió una señal del transportista del X-grupo a la cual el respondedor respondió transmitiéndola de nuevo en otra frecuencia (cambiada). Cambiando despacio la frecuencia de la emisión del transportista de la estación y comparando esto con la fase de la señal devuelta, el control de tierra podría medir la distancia al vehículo muy exactamente. Incluso con la circuitería análoga usada, MISTRAM era exacto a menos de 1 kilómetro a la distancia de la luna.

Para cumplir con requisitos de prueba del proyectil balístico más rigurosos, varios sistemas se diseñaron, se consiguieron y añadieron a las Fuerzas Aéreas de los Estados Unidos la instrumentación de la Variedad del Este en los años 1950 y años 1960. El sistema de rastreo de onda continuo AZUSA se añadió al Cabo a mediados de los años 1950 y Grand Bahama a principios de los años 1960. AN/FPS-16 el sistema del radar se introdujo en el Cabo, Grand Bahama, San Salvador, Ascensión y la Isla del Este de Grand Bahama entre 1958 y 1961. A principios de los años 1960, el MISTRAM (Medida de la Trayectoria del Misil) el sistema se instaló en Valkaria, Florida e isla de la Eleuthera en las Bahamas para apoyar vuelos del misil de Minuteman.

Principios de operación

MISTRAM es un sistema interferometer sofisticado que consiste en un grupo de cinco estaciones de recepción arregladas en una forma de L. Las líneas de fondo son. y. Las estaciones centrales contienen una antena de rastreo simple. La distancia de la estación central a la estación remota lejana es aproximadamente. Las antenas en la estación central y las cuatro estaciones remotas siguen el vuelo de un misil y reciben señales de su radiofaro.

En el sistema MISTRAM, la estación de la tierra transmite a un transportista a la nave espacial y la nave espacial devuelve a este transportista en otra frecuencia. La estación de la tierra barre al transportista uplink y el cambio de la fase del transportista downlink se mide (contado) mientras se está barriendo. Se puede mostrar que el tiempo de la tardanza del viaje de ida y vuelta es T = (delta-phi) / (delta-f); donde el delta-f es el cambio de frecuencia (~4000 Hz por ejemplo) y delta-phi el cambio de la fase mesurado en radians. Suponga el segundo T=2 (~lunar distancia) entonces delta-phi=8000 radians, es decir (8000*180) Pi/. También suponga que la fase se pueda medir con una exactitud de 1 deg, es decir signifique que la variedad se puede determinar con una precisión de (600000*1*Pi) / (2*8000*180) =0.33 kilómetros. Un transportista adicional completamente cerca del que descrito encima de esto permaneció fijo en la frecuencia y usó como una referencia de la fase. Ese transportista y las dos frecuencias (entre que el barrido cambió) se generaron como múltiplos de la misma frecuencia del oscilador básica. De esta manera, todas las señales tendrían una relación de la fase fija, como se hizo en MISTRAM. Una técnica similar se usó en Luna soviético 20 naves espaciales en 183.54 MHz para contemplar la superficie de la luna.

MISTRAM era un radar de la línea de fondo largo multiestático interferometer desarrollado para medidas de precisión de trayectorias del misil en las Fuerzas Aéreas de los Estados Unidos Variedad de Prueba del Este. Los sistemas del radar multiestáticos tienen una complejidad más alta con subsistemas del receptor y el transmisor múltiples empleados en una manera coordinada en más de dos sitios. Todas las unidades geográficamente dispersadas contribuyen a la adquisición objetivo colectiva, descubrimiento, descubrimiento de la posición y resolución, con la recepción simultánea en los sitios del receptor. En un sentido más simple, los radares multiestáticos son sistemas que tienen dos o más sitios de recepción con una área de cobertura espacial común, y los datos de estas áreas de cobertura se combinan y se tratan en una posición central. Se considera que estos sistemas son pares bistatic múltiples. Los sistemas del radar multiestáticos tienen varios usos, incluso la prevención de municiones del antiradar y sobrelleno.

Aunque este método de la medida no sea nuevo, en la teoría o en la práctica, la manera única en la cual las técnicas se pusieron en práctica en la medida del permiso del sistema MISTRAM de parámetros de vuelo del vehículo con un nivel de precisión y exactitud no antes asequible en otros sistemas de medida de la trayectoria de la línea de fondo largos. En gran medida, esto fue llevado a cabo por un método único de trasladarse intacto la información de la fase en las señales de estaciones periféricas a la estación central. Un camino de transmisión de doble sentido en cada línea de fondo era usado para anular incertidumbres debido al desacuerdo en geometría de la tierra y temperatura.

El transmisor en el maestro o estación central genera dos frecuencias del X-grupo CW, nominalmente 8148 MHz y 7884 a 7892 MHz. La frecuencia más alta (la señal de la variedad) es muy estable, mientras que la frecuencia inferior (la señal calibrada) se barre periódicamente sobre la variedad indicada. El respondedor aerotransportado recibe las señales, amplifica & la frecuencia los cambia en 68 MHz y transmite de nuevo atrás a la tierra. El cambio Doppler es usado para determinar la velocidad.

La Florida sistema de MISTRAM tenía líneas de fondo (~18.9 mi.) con rendimiento del diseño así:

Respondedor de MISTRAM

El Respondedor recibe el dos X-grupo coherente por la fase cw señales transmitidas del equipo de la tierra. Un klystron con una compensación de frecuencia coherente de 68 MHz es la fase cerrada con llave a cada una de las señales recibidas. Estos klystrons proporcionan la fase transmisión de vuelta coherente. Hay los lazos cerrados con llave de la dos fase separada, continuos y calibrar.

MISTRAM "A" especificaciones del respondedor modelas

:; Funcionamiento de Frecuencias (Nominal)

:: Continuo - 8148 MHz recibieron

::: 8216 MHz transmitieron

:: Calibre - 7884 a 8992 (barrido) recibió

::: 7952 a 7960 (barrido) transmitió

Poder de:Input - máximo de 5.25 amperios de 25.2 a 32.2 V corriente continua

Poder de:Output - minuto/canal de 500 mWs

Tiempo de:Warmup - máximo de 1 minuto en 0 grados centígrados o encima de

Tiempo de:Acquisition - 0.1 segundo máximo

La coherencia de:Phase - 256 MHz - dentro de 45 grados (0.25 pies recorren el error máximo)

:: 8 MHz - dentro de 2 grados (recorren el error máximo)

Los:Dynamic se extienden =-39 a-105 dBm

:; características físicas

:: Talla: (incluso proyecciones que montan)

:: Puertos de la guía de ondas: Dos X-cinta de altura reducida (1 Xmit; 1 Rcv)

:: Vida: 3 años. Funcionamiento de 500 horas.

M de 236 ordenador

General Electric ordenador de M236 se desarrolló para apoyar MISTRAM y otros proyectos del radar militares grandes en los años 1960. (Según el doctor Neelands, cierta gente militar implicada en el proyecto era firme en cuanto a no confiar en "ordenadores", por lo tanto este "procesador de información" se desarrolló.) Esta alta velocidad miniordenador de 36 bites fue desarrollada por el Departamento de GE Heavy Military Electronics (HMED) en Syracuse, Nueva York, finalmente llevando a GE 600 series de ordenadores centrales. El M236 se diseñó para el tratamiento inmediato en un sistema de medida de vuelo del misil basado en el radar y careció de algunos rasgos del objetivo generales, como el procesamiento de la instrucción traslapado, las operaciones del punto flotante necesarias para Fortran y rasgos de apoyo del sistema operativo, como registros de límites y base. El M de 236 ordenador se desarrolló para las Fuerzas Aéreas de los Estados Unidos Variedad del Misil de Cabo Cañaveral y lo instaló en la Eleuthera (Bahamas). La longitud de la palabra del ordenador de 36 bites fue necesaria para cálculos de rastreo del radar y para el cambio requerido de datos con un IBM 7094 localizado en el Cabo. El arquitecto principal del M 236 era John Couleur que se hará más tarde un líder técnico de GE sistemas de ordenadores grandes.

El debate en el favor o contra el desarrollo subsecuente de un ordenador del objetivo general M236-sacado tomó más de un año y concluyó finalmente con la victoria de los defensores del proyecto de M2360 en el febrero de 1963. GE la dirección superior fue impresionada por la oportunidad de salvar los honorarios del alquiler de la IBM arrendó el equipo usado internamente por GE (se estimó que el coste de desarrollo del nuevo proyecto era compensado antes de sólo un año de alquileres). Los otros departamentos de GE muy no se impresionaron y estaban poco dispuestos a desechar sus máquinas de la IBM.

GE 600 series fue desarrollada por un equipo conducido por John Couleur basado en el trabajo hecho para el proyecto de MISTRAM en 1959. MISTRAM era un sistema de rastreo del misil que se usó en un número de proyectos (incluso el Proyecto Apolo) y la Fuerza aérea requirió que un ordenador de recogida de datos se instalara con una estación de rastreo downrange de Cabo Cañaveral. Los datos finalmente se compartirían con la máquina del IBM 7094 de 36 bites en el Cabo, por tanto el ordenador tendría que ser probablemente 36 trozos también (por qué no usaron un IBM 7094 es algo de un misterio). GE construyó una máquina llamó el M236 para la tarea, y a consecuencia de las necesidades de 36 bites, terminó por actuar mucho como los 7094.

El Departamento de GE Heavy Military Electronics en Syracuse diseñó y construyó un sistema de rastreo para el sistema del misil del ATLAS llamado MISTRAM que era de hecho un sistema de ordenadores avanzado. Esto era completamente de acuerdo con las direcciones de Cordiner ya que no desarrollaría una línea de máquinas que colocarse en el mercado abierto en el concurso con la IBM. (Ralph J. Cordiner era el Presidente & el presidente de General Electric a partir de 1958 hasta 1963.) Este proyecto también tenía la ventaja que los gastos de desarrollo delanteros debían ser pagados por el gobierno estadounidense, más bien que GE, un arreglo mucho más satisfactorio a los 570 “mostradores de la alubia de GE.” Estas circunstancias causaron la posibilidad de duplicar la oportunidad MISTRAM del departamento del ordenador. Mucho más tarde, el resultado era un pedido por 32 máquinas del departamento del ordenador. Sin embargo, el ordenador MISTRAM era el primero en una línea de desarrollo por John Couleur que llevó lo que se puede considerar como la máquina más acertada y duradera - GE 600 línea.

Aplicaciones

MISTRAM se usó en el desarrollo y las pruebas del sistema de teledirección intertial para el proyectil balístico de Minuteman, y posteriormente se usó para probar la nave espacial de Géminis y el Saturno V sistema del lanzamiento. Con desmantelar del X-grupo MISTRAM interferometer en la Fuerza aérea Variedad de Prueba del Este en 1971, la comunidad de ensayo de vuelo no tenía un sistema de la instrumentación de la variedad situado en la tierra convencional mejor que, o comparable a, los sistemas de teledirección de inercia cuyo rendimiento se estaba tasando. Esto era verdad en los años intermedios precediendo a desarrollo de GPS y despliegue.

Minuteman pruebas del sistema de teledirección de inercia

Los primeros misiles de Minuteman (MM I) se lanzaron a principios de los años 1960 de Air Force Eastern Test Range (AFETR) y se rastrearon con el AZUSA CW rastreo del sistema. La calidad comparativamente baja del AZUSA rastreo de datos, combinados con la etapa rudimentaria de técnicas de evaluación, permitidas sólo valoración del error total; ningún aislamiento de fuentes de error de la unidad de medida de inercia (IMU) individuales era posible.

El desarrollo subsecuente de sistemas de rastreo mejorados, UDOP y MISTRAM, en AFETR cedió perfiles de rastreo de velocidad de calidad mucho más altos. Durante el programa de ensayo de vuelo de Minuteman II, las mejoras significativas se hicieron en la evaluación de postvuelo de la exactitud IMU. El más importante de éstos mejora era la introducción de la valoración de error de probabilidad máxima usando el algoritmo de Kalman para filtrar el perfil de error de velocidad. La mejora continuada del UDOP y MISTRAM rastreo de sistemas y refinamiento de las técnicas de evaluación durante el programa de ensayo de vuelo de Minuteman III hizo posible ganar la perspicacia considerable en NS-20A1 IMU fuentes de error.

Evaluación de exactitud

Uno de los problemas principales en trayectoria y valoración orbital es obtener una estimación realista de la exactitud de la trayectoria y otros parámetros importantes. En el caso orbital, algunos parámetros que no se pueden solucionar para son constantes geopotential, revisión, etc. Estos factores afectarán la incertidumbre total en la órbita y, por supuesto, predicciones del calendario astronómico. Una técnica estadística se desarrolló que realiza una propagación de la covariancia del desacuerdo para obtener estimaciones de exactitud basadas en errores arbitrarios y no modelados. Dieron un ejemplo de la propagación de error no modelada en el sistema MISTRAM para el Geos B satélite.

Personal clave

El doctor Lewis J. Neelands ha sido llamado un ingeniero de unos ingenieros por la gente que trabajó con él cuando era con el Departamento de General Electric Corporation Electronics Laboratory and Heavy Military Electronics (HMED) en los años 1950 y a principios de los años 60. Sus contribuciones a dirección del misil y telemetría le hicieron una cifra clave en los programas Altas Guidance y MISTRAM, dos de los esfuerzos más provocativos y acertados del HMED.

Retrospectivamente, Neelands dijo que no consiguió su mayor satisfacción de su trabajo de la dirección del Atlas (sobre que dijo, "tenía éxito debido a un grupo de otra gente que lo reunió y lo hizo trabajar"). Es MISTRAM, misil sistema rastreador y que mide, que recuerda con el mayor orgullo." Nada podría corresponder a ello entonces para la complejidad y precisión que requirió," recuerda del sistema de medición de tiempo real para rastrear exactamente el vuelo de un misil. Uno de sus colegas recuerda, "En 1960 solucionó el problema evasivo de la medida de la trayectoria - de juntar en un lugar para el procesamiento, las señales recibidas de estaciones de recepción extensamente espaciadas venciendo inexactitudes debido a las anomalías de propagación en el medio que une las estaciones. Un problema relacionado que Lew solucionó consistía en cómo hacer esta utilización frecuencias suficientemente alto para desarrollar la exactitud de medida angular requerida sin ambigüedades de medida y sin requerir un gran número de recibir estaciones para resolver estos anbiguities." Concibió un sistema de la exactitud sin precedentes. El trabajo técnico de Hermes a-3 dirección del cohete fue encabezado por el doctor Lewis J. Neelands y se causó un sistema acertado con el know-how más tarde transferido a otro sistema de teledirección ICBM conocido como el 8014 proyecto y también al equipo de la instrumentación de Mistram muy exacto, todos estaban basados en el uso de una microonda interferometer. El doctor Neelands falleció en su casa en Florida Gainesville el 17 de julio de 2007 a la edad de 91 años.

Cronología

MISTRAM se diseñó y desarrollado por la División de Heavy Military Electronics, el Departamento de Sistemas de defensa de General Electric Company, Syracuse, Nueva York, bajo el patrocinio del Centro de pruebas del Misil de la Fuerza aérea estadounidense, Base aérea de Patrick, Florida (el Contrato AF08 (6060) 4891). Mistram I en Valkaria, Florida se colocó en la operación en 1962 y Mistram II en la Eleuthera, Bahamas en 1963. El contrato original para el M de 15.5$ se anunció el 12 de julio de 1960.

Disertaciones

MISTRAM ha sido el tema de varias disertaciones para títulos de la licenciatura en ciencias de la ingeniería.



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