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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(qū)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(qū)別的話,其精度要求相對較低一些。   (2)高精度靜態(tài)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?!?  ?。?)高精度動態(tài)定位GPS動態(tài)定位,具有用戶多樣、速度多異、定位  實時、數(shù)據(jù)短時、精度多變等特點。一般將GPS動態(tài)定位分為三級,以滿足不同需求:   ·低精度動態(tài)定位,定位精度100米,測速精度1米/秒;   ·中精度動態(tài)定位,定位精度5~10米,測速精度0.1米/秒;   ·高精度動態(tài)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(xié)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(tǒng),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(tài)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(tài)。  ?。?)GPS與其他系統(tǒng)組合   · GPS同慣性導航系統(tǒng)(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(tǒng)。   ·GPS與GLONASS(前蘇聯(lián)的全球導航衛(wèi)星系統(tǒng))的組合系統(tǒng)可不受某一衛(wèi)星系統(tǒng)的限制,提高使用的可靠性。 2應用舉例   ?。?)GPS在導彈機動發(fā)射陣地快速定位、定向中的應用為了真正做到在未來戰(zhàn)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(fā)射已成為導彈作戰(zhàn)的一個發(fā)展趨勢。實施導彈的機動發(fā)射,從保障方面來說,首先要解決的一個問題就是發(fā)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(fā)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(jīng)有許多成熟的經(jīng)驗、技術。應用GPS測量技術進行發(fā)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(guī)保障方法的一種手段。   ?。?)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(zhí)行任務前,必須經(jīng)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(tài)GPS接收機,用GPS高精度動態(tài)定位技術精確確定接收機天線相位中心任意時刻的動態(tài)位置,經(jīng)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。    ?。?)GPS在航天器姿態(tài)和軌道確定中的應用     作為空間固態(tài)GPS姿態(tài)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(tài)、姿態(tài)角速率和時間等多個輸出狀態(tài)。這種毋需地面觀測值和數(shù)據(jù)處理的技術,必將取代傳統(tǒng)的測姿和地面軌道位置確定設備,實現(xiàn)航天器自主軌道確定和姿態(tài)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(tǒng)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(tǒng)價格便宜、設備簡單、可實現(xiàn)航天器交會自主控制等優(yōu)點?!?   (4)GPS在時統(tǒng)設備中的應用    時統(tǒng)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(tǒng)一勤務,負責向測量、控制系統(tǒng)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(tǒng)在統(tǒng)一的時間尺度下工作?! ?   目前我國使用的時統(tǒng)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(tǒng)一,精度可達納秒級。 GPS用于時統(tǒng)系統(tǒng),具有經(jīng)濟、靈活、使用簡便的特點。   ?。?)GPS在巡航導彈制導中的應用    GPS/INS組合系統(tǒng)可用于導彈制導、戰(zhàn)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(tǒng)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(jīng)事后處理得到精確的彈道參數(shù),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(tǒng)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(xiàn)有靶場外測技術成本低、技術先進。 編輯:何世平

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