目前, 常用的弹道探测方式包括雷达探测、惯性导航、卫星导航等。在弹道修正迫击炮弹飞行过程中, 雷达不断探测弹丸实际弹道信息、解算出控制指令信息并发送给弹丸。弹道修正弹的发展方向是 “发射后不管”, 因此这种探测方式在弹道修正技术中并不常用。目前北斗导航系统的导航区域已覆盖全球, 使用民码的定位精度可达10 m, 定速精度可达0.2 m/s, 使用军码可达到更高的定位、定速精度。......
2023-06-15
弹道测量技术：GPS测量系统
【摘要】：GPS 整个卫星导航系统包括空间部分、地面支撑系统、用户设备三部分。图4-4弹载接收机组成图弹载接收机GPS 测量系统的特点是可对炮弹或火箭弹进行实时定位, 向地面发送定位信息所需的线路带宽较窄, 被测目标数量不受限制。弹载设备接收GPS 卫星L 波段信号, 经变频放大后, 通过遥测信道转发到地面,在地面完成对GPS 信号的测量和数据处理。地面设备包括GPS 接收设备和数据处理分系统。
GPS 是一个全球性、全天候、全天时、高精度的导航定位和时间传递系统, 由24 颗卫星组成, 是一个军民两用系统, 提供两个等级的服务。
GPS 整个卫星导航系统包括空间部分、地面支撑系统、用户设备三部分。其定位系统的空间星座由24 颗工作卫星构成, 如图4 -3 所示。它们是非同步轨道卫星, 每个轨道平面升交点的赤经相隔60°, 分布在6 个轨道面上, 轨道平面相对地球赤道面的倾角为55°, 每个轨道上均匀分布4 颗卫星, 相邻轨道之间的卫星要彼此隔开30°, 以保证满足全球均匀覆盖的要求。卫星高度平均为20 200 km, 周期为11 h58 min。这种布局能使载体在地球上任一地点、任一时刻都能接收到4 颗以上的卫星信号, 实现全球连续定位。卫星受地面站控制, 推动系统使卫星保持在设定轨道的位置和姿态。卫星接收地面站发来的导航信息(包括卫星星历、历书、时钟较正参数等), 存储这些信息并向用户发送导航电文。
图4-3 GPS全球定位系统在轨运行卫星仿真图形
GPS 系统应用于外弹道测量, 既可实时测定飞行体的位置和速度, 又可以经事后处理得到精确的弹道参数。目前, 在实施GPS 外测系统上, 有两种基本方案, 即弹载接收机系统与弹载转发器系统。弹载接收机系统由弹上接收机、遥测发射与接收机三部分组成。弹载转发器系统也是由三大部分组成, 即GPS 卫星、弹载设备和地面接收处理站。
1.弹载接收机定位系统
弹载GPS 接收机包括天线、电源、信道电路和通道电路等, 其组成如图4 -4所示。弹上接收机是一台专门研制的适应高动态特性的弹载接收机, 该接收机能同时接收4 颗GPS 卫星的信号, 实时计算出火箭弹的位置和速度。
图4-4 弹载接收机组成图
弹载接收机GPS 测量系统的特点是可对炮弹或火箭弹进行实时定位, 向地面发送定位信息所需的线路带宽较窄, 被测目标数量不受限制。
2.弹载转发器定位系统
弹载GPS 转发器由弹上接收天线、弹载转发器和遥测发射设备等组成。弹载设备接收GPS 卫星L 波段信号, 经变频放大后, 通过遥测信道转发到地面,在地面完成对GPS 信号的测量和数据处理。地面设备包括GPS 接收设备和数据处理分系统。
弹载转发的主要优点是: 不需要高动态GPS, 成本相对较低、弹上的设备简单; 大量的数据处理放在地面, 有利于发挥地面计算机存储容量大、计算速度快的优势; 不降低系统的信噪比, 便于跟踪系统调整至最佳性能; 适合小、低、快目标的跟踪测量; 便于目标捕获与重捕。该系统对GPS 转发器的要求是转发噪声小、接收灵敏度高、转发功率小和低成本等。
随着微电子技术和软件技术的发展, 对GPS 接收机的开发由原来的分立组件, 到目前的大规模、超大规模集成电路, 尺寸已经大大减小, 而定位精度却有了很大的提高, 从而使小体积的弹载GPS 接收机在制导弹箭上的应用成为可能。
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