用于精确打击的一种DoD优化的全球DGPS

低成本、全天候、且不需要昂贵的基于导引头制导的精确打击武器投放,对美国国防部(DoD)来说是感兴趣的.本文给出了基于军用型差分全球定位系统(DGPS)的概念,它提供潜在的亚米级、基于GPS的导航精度.这种DGPS概念的主要特征能使基准接收机/用户的间隔超过1000nmi(海里),且修正延迟为30min或更多.这项技术能使GPS系统实现亚米级的精密定位服务(PPS)精度.本文给出了一种长基线(2000nmi)DGPS实验的概念及可行性演示结果.同时,也给出了用于广域美国大陆DGPS网络的应用情况,包括四个授权的GPS基准接收机地点以及网络修正精度测量.联合直接攻击弹药(JDAM)项目对这种概念的研发和演示提供了机会。实际上，这项技术能用于任何一种 授权的GPS接收机.     

GPS全球定位系统

1 GPS的军用与民用之间的矛盾美国国防部(DOD)看来已不能阻挠进一步开发商用GPS即差动GPS(DGPS),这对那些打GPS主意的公司是个好兆头,但也带来了严峻的保密问题。 DGPS的原理很简单:GPS接收机参考点具有已知精确的全球位置,GPS用户可以利用这些参考点对导致性能降低的因素进行校正,如对流层干扰和天电干扰。使用INMARSAT(国际海事卫星组织的通讯服务)传输数据可将GPS地面站的覆盖面扩大到2000km之远。标准定位服务(SPS)用户的接收机上没有能利用精度15m以下的精确定位服务(PPS)     

导航星全球定位系统可改进巡航导弹的中制导

随着三军联合导航星全球定位系统(GPS)临近部署,美空军正在资助研究和技术演示,以评价为远程和中程武器中制导而研制的卫星信号接收机的性能和成本。虽然自七十年代中期以来所进行的研究,主要在于将GPS的全球15米精度用于战术导弹,但这些研究及其所产生的硬件很容易移植到象巡航导弹这样的远程战略武器上去。     

基于RAEKF 和DGPS 的航母姿态测量方法

针对现有基于差分GPS(differential global position system,DGPS)的定姿算法无法解决GPS信号受干扰时无解的问题,且容易受GPS数据中粗大误差的影响,提出一种基于自适应抗差卡尔曼滤波(robust adaptive extended Kalman filter,RAEKF)和DGPS的航母姿态测量方法。研究载波相位差分GPS的测姿原理,详细分析现有定姿算法的原理并分别指出他们存在的缺陷,提出不受 GPS数据缺失和粗大误差影响的 RAEKF算法。结果表明：该算法能充分利用航母的运动信息,提高GPS定姿的精度和可靠性。     

基于RAEKF和DGPS的航母姿态测量方法研究

针对现有基于差分GPS(differential global position system,DGPS)的定姿算法无法解决GPS信号受干扰时无解的问题,且容易受GPS数据中粗大误差的影响,提出一种基于自适应抗差卡尔曼滤波(robust adaptive extended Calman filter,RAEKF)和DGPS的航母姿态测量方法。研究载波相位差分GPS的测姿原理,详细分析现有定姿算法的原理并分别指出他们存在的缺陷,提出不受GPS数据缺失和粗大误差影响的RAEKF算法。结果表明,该算法能充分利用航母的运动信息,提高GPS定姿的精度和可靠性。     

基准地图测绘下的视觉导航算法

针对GPS 信号拒止环境下自主导航定位问题,提出一种基于全局定位基准地图测绘的视觉导航算法。在 卫星导航信号可用时,利用同步定位与制图(simultaneous localization and mapping,SLAM)算法对使用场景制图,利 用时间戳与实时动态定位技术(real-time kinematic,RTK)将全局定位数据进行对齐,使用在线SLAM 算法载入全局 定位基准地图并进行全局范围内的导航定位。实验结果表明：该算法只需依赖视觉图像数据即可完成全局定位,其 定位和导航精度达到亚米级,导航与定位的误差平均值为0.36 m,均方差为0.31 m,满足实际应用要求。     

美军加紧研制新型GPS接收机

美军装备“轻型精确GPS接收机”(PLGR)已有10年时间了,随着科技的飞速发展,这种型号的GPS接收机已日渐“衰老”,为此美军正在加紧开发一种更先进的机型——“国防高级GPS接收机”(DAGR,见图),用于替换目前大量装备的PLGR接收机。如果计划进展得顺利的话,2004年下半年这种新型接收机就能投入小批量生产并开始装备部队。与PLGR接收机相比,DAGR接收机主要有如下特点:     

靶场GPS外弹道测量精度的分析与评定

介绍了基于飞行试验的测量数据，应用数据融合理论估计基准弹道，对GPS外测弹道进行精度分析与评定，利用试验任务测量数据对GPS外弹道的精度给出了评定结果，并对结果进行了初步分析。     

基于DSP 的GPS 星历装订器的设计与实现

针对某弹道修正弹 GPS数据装订的需要,设计一种基于 TI公司 DSP控制芯片的星历装订系统。系统通过显示模块和键盘模块实现人机通信,通信模块实现指令和数据的发送和接收,存储器模块用于星历的存储,并据弹道修正弹GPS接收机帧数据协议,设计数据检测校验模块的控制程序。实弹试验结果表明：装订器设备体积小,通信速度快,整个系统工作稳定,控制方便,能满足对弹丸GPS数据装订的需求。     

GPS/SINS组合系统

简要介绍了捷联惯导系统(SINS)和导航星全球定位系统(GPS)结构原理,并提出GPS/SINS组合系统的应用和原理。着重论述了GPS系统的优点以及GPS/SINS组合系统应用的价值,提出战术导弹采用GPSC/A码动态接收机是修正低成本、低精度SINS系统误差的好方法;指出GPS/SINS组合系统是实用的、性价比优良的组合制导系统,有着广阔的应用前途。     

GPS/IRS组合式导航系统的设计方法

安装在商用惯性基准系统(IRS)里的GPS接收机样机的研制与试验目前已经完成。1986年的飞行试验验证了机动飞行时的动态性能、在低信噪比环境下的工作情况、以及使用BIOCK I GPS卫星,典型精度为20～30m,卫星仰角为零度时的工作情况。还验证了高度和时钟辅助的作用。用GPS与IRS组合设计方法克服了惯性系统许多公认的缺点(包括无界位置误差和自动驾驶仪的初始化)以及单独的GPS的缺点(例如不良的卫星轨道几何关系,动态噪声和卫星遮拦)。本文阐述GPS/IRS组合在一起的优点以及设计方法,本文还总结了GPS接收机样机的一些试验结果。     

GPS/INS组合导航系统的研制及飞行鉴定

把低成本捷联式惯性测量装置(IMU)和单通道P码全球定位系统(GPS)接收机加以组合可提供精确的导航解,并具有对飞行中IMU进行校准和对准的能力。这种组合系统利用惯性导航系统(INS)的速度来辅助GPS进行搜索和跟踪,而GPS的测量值用来估算IMU的误差。本文介绍了一种分离数据技术,这种技术可使GPS卡尔曼滤波器和INS卡尔曼滤波器不依赖卫星瞄准线伪距和距离变化测量值而独立工作。这个系统用GPS接收机和INS计算机各自的硬件为GPS或IMU单独导航提供了模块性和反向工作模式。当GPS接收机的工作周期小于四颗卫星的覆盖范围时,也用气压高度计数据来扩展它的工作范围。本文介绍了从YPG激光试验靶场得到的飞行数据。这些试验结果显示了期望的导航精度和转移对准能力。     

亚洲坊

<正>印度接管SWAK增程组件研制工作巴桑特宇航公司已经与美国精确打击技术公司(PST)达成协议,由前者负责为印度空军及国际市场提供灵巧弹翼搭接组件(SWAK)。SWAK是一种模块化弹翼及尾翼增程组件,可安装在227千克级的Mk82和454千克级的Mk83普通炸弹上,使其最大射程达到75～80千米。SWAK增程组件采用了嵌入式GPS/INS制导系统,使用民用GPS信号时炸弹的圆概率误差(CEP)为60米,使用军用GPS信号可以达到15米。该组件还可以选装GPS/GLONASS集成接收机,利用俄罗斯GLONASS卫     

GPS软件接收机相关技术研究

随着卫星导航接收机的发展,软件定义的接收机因其设计的灵活性成为下一代导航接收机的发展趋势。研究了基于GPS软件接收机结构方案;采用基于FFT的并行码相位搜索算法处理卫星信号的捕获问题;分析基本锁相环的原理,并设计可用于软件接收机的码跟踪环和载波跟踪环;根据GPS完好性的要求,设计GPS自主监测算法。实验表明,所设计的软件接收机能较好地对卫星信号进行捕获,可准确跟踪含有多普勒频移的载波,并能正确解调出导航数据,同时可对接收机的完好性进行监测。     

基于摄动理论的弹道修正榴弹落点偏差预测

榴弹二维弹道修正引信要求选用精度高、计算量小的落点预测算法,弹道积分外推和多项式拟合均不满足该要求。针对该问题,提出了基于摄动理论的落点偏差预测算法,通过射前装定基准弹道和偏导数实现榴弹落点偏差的准确预测。基于摄动落点偏差预测的数学原理,采用数值解法研究了计算步长、偏导数阶数、基准弹道和偏导数行数的选取原则,并用二阶渐消记忆滤波的方法减小了GPS测试误差对预测精度的影响,采用仿真的手段对预测精度和在弹道修正榴弹上使用的有效性进行了分析。仿真结果表明,摄动落点偏差预测在基准弹道的邻域内有较高的预测精度。     

MUSIC算法在GPS干扰检测及抵消中的应用

由于GPS信号的低能级特性,在有些应用场合GPS接收机需采取抗干扰措施。在均匀线性天线阵条件下,文中采用MUSIC算法对干扰进行了抵消,并进行GPS信号捕获的仿真。仿真实验表明,多重信号分类法(MUSIC)对于大干扰噪声比(J/N)的干扰具有较高的到达角度(DOA)估计精度和信号噪声分离度。当GPS信号和干扰信号的DOA相差一定角度时MUSIC算法能够提高GPS接收机的抗干扰性能。     

GPS/INS组合导航系统中接收机时钟误差处理研究

针对GPS/INS深组合中接收机时钟误差模型无法精确确定的问题,提出了一种基于时间差分的钟差推算新方法,利用相邻时刻观测量公共误差基本相同的特点,来实时推算接收机的钟差,仿真表明该方法具有较高的推算精度,并且能够消除接收机钟跳特性带来的预测困难。通过GPS/INS深组合导航系统与传统的时钟误差模型进行半物理仿真比较,表明本文提出的方法能有效提高组合系统的健壮性,消除接收机钟跳对滤波器稳定性的影响,并能显著提高系统的精度。     

一种用于靶场多台站的时间同步电路设计

在靶场组网测试中,测试终端和多个测试分站间的时间同步直接影响测试参数准确性,为提高时间同步精度,基于SOPC技术和GPS授时相结合设计了测试分站时间同步电路。通过GPS接收机输出1PPS脉冲信号作为测试站的时间基准信号,在FPGA中设计Nios II处理器及相应的逻辑模块,由Nios II处理器通过中断信号提取当前时刻的UTC时间信息,逻辑模块实现本地时钟与GPS-1PPS脉冲信号的时间差,最终得出精确的微秒级UTC时间。该电路具有精度高、功耗低、集成度高等特点,对实现测试系统集成优化设计,提高系统的可靠性、灵活性、稳定性具有重要意义。     

防区外发射对陆攻击导弹的GPS/INS组合制导系统

详细阐述了防区外发射对陆攻击导弹(SLAM)所采用的全球定位系统(GPS)/惯性导航系统(INS)电子设备和软件的组合方法,并说明导致采用这种方法的设计权衡。独具特色的SLAM GPS/INS电子设备构型是由巳有的捕鲸叉导弹的中段制导装置(包括捷联式惯性传感器组件和数据处理器)与洛克韦尔—柯林斯公司的单通道,顺序式GPS接收机处理器单元综合而成的。接收机处理器单元不仅包括GPS接收机,还包括执行SLAM导航任务和卡尔曼滤波算法及其它制导算法(包括导引头瞄准)的导航处理器。还介绍了SLAM的GPS辅助INS系统的飞行试验结果。     

车载光电经纬仪基准平面测角误差修正

为了提高车载光电经纬仪的测角精度,提出了由基准平面误差导致测角误差的修正方法。根据车载光电经纬仪基准平面的结构,分析了基准平面的误差组成。基于光电经纬仪的基座上安装相互垂直的两个水平传感器,推导了根据水平传感器测得的倾角计算出整个基准平面的倾角和最大倾斜方向的计算公式。使用球面坐标系分析了由基准平面误差而产生的测角误差并给出了修正公式。实际跟踪测量表明,采用此方法进行测角误差修正效果较好,最大方位角修正角度误差在5’左右,最大俯仰角的修正误差为2′左右。