UDOP

El sistema de radar multiestático y multiradar UDOP ( UHF Doppler ) (MSRS) utiliza un radar Doppler para el seguimiento de misiles y la medición de trayectorias. Se ilumina un objetivo a 450  MHz. Cinco estaciones receptoras, ubicadas a lo largo de las líneas de base con longitudes de 40 a 120 km (25 a 75 mi), reciben señales del transpondedor del objetivo a 900  MHz. Estas cinco estaciones proporcionan una tasa de alcance oblicua . Para calcular el alcance o la posición, se requiere una posición inicial de algún otro sistema de seguimiento. El error aleatorio es de 6 cm (2,4 pulgadas), pero el error total incluye el error sistemático de 2,7 m (8,9 pies) más el error inicial. El UDOP tenía un costo relativamente bajo en comparación con otros sistemas de alta precisión. En los EE. UU., el MSRS ha encontrado una aplicación importante en la medición de precisión de las trayectorias de los misiles en el Campo de Pruebas Oriental de la Fuerza Aérea , que se extiende desde el continente de Florida hasta el Océano Índico. Estos sistemas MSRS incluyen el AZUSA , el MISTRAM y el UDOP. Todos ellos emplean un transpondedor de radiofaro cooperativo en el objetivo observado y una estación de transmisión terrestre con varias estaciones receptoras en sitios separados y ubicados con precisión. ^{[1] [2]}

La UDOP utilizó un transpondedor AN/DRN-11 instalado en el vehículo de lanzamiento Saturno (familia de cohetes) para las misiones del Proyecto Gemini .

El sistema interferométrico de onda continua en banda C AZUSA, en funcionamiento desde los años 50, tiene un transmisor y nueve receptores ubicados a lo largo de dos líneas de base cruzadas con longitudes totales de aproximadamente 500 metros (1600 pies). Se utilizan receptores intermedios espaciados de 5 a 50 m (16 a 164 pies) para la resolución de ambigüedad de fase. El sistema AZUSA mide el alcance por medición de fase de frecuencias de banda lateral que modulan la portadora, el alcance coherente por conteo Doppler, dos cosenos de dirección y dos tasas de coseno. Se pueden obtener errores de menos de 3 m (9,8 pies) en el alcance y 20 ppm en el coseno de dirección. ^[1]

El sistema de medición de trayectoria de misiles (MISTRAM) es un sistema interferométrico de onda continua con estaciones receptoras situadas a lo largo de dos líneas de base mutuamente perpendiculares y espaciadas entre 3 y 30 km (1,9 y 18,6 mi). Este sistema puede medir el alcance, cuatro diferencias de alcance, la velocidad de alcance y cuatro velocidades de diferencia de alcance de un objetivo. El error de alcance es inferior a 0,8 m (2,6 ft). ^[1]

No hay nada nuevo en el uso de un sistema de seguimiento de CW para obtener datos métricos. El sistema se amplió en 1965 con líneas de base cortas de unos pocos metros a unos pocos cientos de metros en contraste con el sistema UDOP convencional con líneas de base de varios kilómetros y más largas. El sistema UDOP se utilizó ampliamente para el programa Saturno en el Centro Espacial John F. Kennedy de la NASA (NASA-KSC). ^[3]

UDOP es un sistema de seguimiento continuo, coherente y bidireccional. Es una fuente de datos muy fiable que proporciona mediciones de velocidad muy precisas. El sistema UDOP, descendiente del sistema Doppler de velocidad y posición (DOVAP), fue desarrollado por NASA-KSC.

La UDOP consta de tres elementos básicos:

1. Los transmisores terrestres
2. El transpondedor aerotransportado
3. El receptor de tierra

En la práctica también se utilizan una estación central de registro y un sistema de manejo de datos.

En la figura se muestra un diagrama de bloques funcional simplificado del sistema de seguimiento UDOP de proximidad. Los transmisores utilizan un estándar de frecuencia primario para derivar las frecuencias utilizadas. El estándar se multiplica a 50  MHz y se transmite como señal de referencia a los sitios receptores. Los 50  MHz se multiplican a 450  MHz y se transmiten al transpondedor a bordo del vehículo como señal de interrogación. El transpondedor recibe la  señal de 450 MHz, la duplica y la retransmite a 900  MHz.

Las estaciones terrestres reciben simultáneamente la  señal de referencia de 50 MHz y la  señal del transpondedor de 900 MHz. La  señal de 50 MHz se multiplica por 18 y se compara con la  señal de 900 MHz. La diferencia será cero para un vehículo en la plataforma y habrá un efecto Doppler (medido en ciclos por segundo) si el vehículo está en movimiento. Este efecto será proporcional a una velocidad de bucle cuya cantidad dependerá de la ubicación del sitio del transmisor, los sitios del receptor, así como de la posición y la velocidad del vehículo.

Los receptores terrestres UDOP son unidades superheterodinas dobles de doble canal con osciladores locales comunes. Todas las frecuencias resultantes después de la mezcla están relacionadas con el estándar de frecuencia, excepto aquellas que experimentan un desplazamiento Doppler. En consecuencia, los efectos Doppler son mensurables.

El sistema actual funciona en un modo de compensación, en el que la frecuencia de referencia se eleva a 5  kHz por encima de los 900  MHz, lo que genera una  frecuencia de batido de 5 kHz mientras el vehículo se encuentra en la plataforma. Cuando el vehículo se mueve, el efecto Doppler se suma a la  frecuencia de 5 kHz. La principal ventaja es la simplificación del manejo de datos, ya que la frecuencia varía desde 5  kHz en lugar de cero. Esta frecuencia de compensación se obtiene utilizando técnicas de bucle de enganche de fase .

Los datos digitalizados UDOP registrados desde cada estación receptora se introdujeron en una computadora que calculó las posiciones X, Y y Z. Luego, estas posiciones se ajustaron a un polinomio de segundo grado utilizando un punto medio suavizado de arco móvil durante un intervalo de un segundo. A partir de este proceso, se obtuvieron la posición suavizada, la velocidad y la aceleración.

Los datos presentados se redujeron a un sistema de coordenadas cartesianas rectangulares, dextrógiro y fijo en la Tierra. El eje Y es normal al esferoide de Clarke de 1866 y positivo hacia arriba. El eje X es positivo en la dirección del acimut de vuelo. El origen del sistema UDOP está en la antena de transmisión del vehículo en la posición de lanzamiento del mismo. ^[3]