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GPS在航天技術中的應用

時間:2009-04-21 12:50:20來源:hesp

導語:?導航定位一般來講,如果把導航與定位相區別的話,其精度要求相對較低一些。
1.應用方向   (1)導航定位一般來講,如果把導航與定位相區別的話,其精度要求相對較低一些。   (2)高精度靜態定位應用載波相位測量技術,測定兩點間相對位置精度可達10-7~10-8。    (3)高精度動態定位GPS動態定位,具有用戶多樣、速度多異、定位  實時、數據短時、精度多變等特點。一般將GPS動態定位分為三級,以滿足不同需求:   ·低精度動態定位,定位精度100米,測速精度1米/秒;   ·中精度動態定位,定位精度5~10米,測速精度0.1米/秒;   ·高精度動態定位,定位精度0.1~0.5米,測速精度0.01米/秒。   (4)精密授時GPS時與協調世界時是同步的,因此GPS是當今精度最高的全球授時系統,用于遠距離時間同步可達納秒級精度,并具有設備簡單、全球覆蓋、全天候的特點。     (5)飛行器姿態測量在飛行器的適當位置上安裝多副天線,用GPS測定各天線的精確位置,從而可確定飛行器的姿態。   (6)GPS與其他系統組合   · GPS同慣性導航系統(INS)組合GPS定位的長期準確性與INS短期準確性和自主性相結合是一種完美的組合導航系統。   ·GPS與GLONASS(前蘇聯的全球導航衛星系統)的組合系統可不受某一衛星系統的限制,提高使用的可靠性。 2應用舉例    (1)GPS在導彈機動發射陣地快速定位、定向中的應用為了真正做到在未來戰爭中有效地保存自己,同時又準確地打擊敵人,實施導彈武器的機動發射已成為導彈作戰的一個發展趨勢。實施導彈的機動發射,從保障方面來說,首先要解決的一個問題就是發射陣地的快速定位、定向,其定位、定向速度的快慢和精度的高低將直接影響導彈機動發射的速度及命中目標的效果。     目前,追求快速、高精度正是GPS技術研究的一個重要方向,已經有許多成熟的經驗、技術。應用GPS測量技術進行發射陣地的快速定位、定向具有精度高、設備簡單、時間短且不受限制的特點,已成為極有可能取代常規保障方法的一種手段。    (2)GPS在測量設備精度標校中的應用    航天試驗中各類測量設備(光學、無線電等)在執行任務前,必須經過精確的精度測定才能確保其性能和精度。目前,各種測量設備的精度校準和鑒定往往采用飛機校飛的方法,用更高精度的設備如彈道攝影儀等作為校準設備,同步跟蹤測量目標,以校準設備的結果為標準進行鑒定。這種體制的主要困難是彈道攝影儀等光學設備只能做固定點的拍攝,測量距離有限,精度沒有保證,并且設備龐大,組織工作復雜,費用高。同時,隨著測量設備本身精度的提高,選擇標準設備更加困難。     若校飛時在飛機上裝上動態GPS接收機,用GPS高精度動態定位技術精確確定接收機天線相位中心任意時刻的動態位置,經過一定算法折算為測量設備與被測目標之間的相對位置,用它作為標準對測量設備進行校準和鑒定,不但可以達到很高的精度,而且克服了原有體制復雜、不靈活等缺點。     (3)GPS在航天器姿態和軌道確定中的應用     作為空間固態GPS姿態和軌道確定的GPS接收機,可為航天器制導及控制提供位置、速度、姿態、姿態角速率和時間等多個輸出狀態。這種毋需地面觀測值和數據處理的技術,必將取代傳統的測姿和地面軌道位置確定設備,實現航天器自主軌道確定和姿態確定。    GPS用于航天器的交會對接過程,就是這方面應用的具體例子。航天器在空間完成交會對接是一項龐大的工程。從測量設備講,在交會對接過程中要求有大量準確的測量信息。目前使用的各種空間測量設備、系統的性能各不相同,難以滿足整個交會對接過程中的所有測量要求,使得測量工作變得非常龐大、復雜。如果在目標航天器與追蹤航天器上各安裝一臺GPS接收機,則交會對接的大部分階段的測量任務可由GPS完成。它具有測量準確、精度高、不受時間限制、系統價格便宜、設備簡單、可實現航天器交會自主控制等優點。    (4)GPS在時統設備中的應用    時統設備是航天和武器試驗的關鍵設備之一,它作為靶場測量的時間統一勤務,負責向測量、控制系統的各種設備提供標準時間和標準頻率信號,保證整個測控系統在統一的時間尺度下工作。     目前我國使用的時統設備存在結構龐大、使用不夠簡便的缺點,利用GPS可進行高精度全球授時的特點,各站把各自GPS接收機輸出的時間信號取出,修正成試驗所用的時間標準,便可使各站時間統一,精度可達納秒級。 GPS用于時統系統,具有經濟、靈活、使用簡便的特點。    (5)GPS在巡航導彈制導中的應用    GPS/INS組合系統可用于導彈制導、戰斗機導航等軍事目的。美國的遠程地面攻擊導彈己采用GPS/INS組合系統作為制導。1991年1月16日,美國向伊拉克投下了35枚GPS/INS組合制導的CALCM巡航導彈,事后軍方確定這次行動的目標命中率達到85%~91%,有幾枚導彈準確命中目標。    (6)GPS用于外彈道測     GPS應用于導彈試驗靶場外彈道測量,既可以實時測定導彈的位置和速度,又可經事后處理得到精確的彈道參數,同時可獲得準確的時間信息,并且能夠克服目前無線電測量系統在跟蹤方面的很多不利條件,是一種有生命力的外測手段,比現有靶場外測技術成本低、技術先進。 編輯:何世平

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