只有利用GPS才能满足北约战术战斗机训练中心的测量要求

由于近几年内在西欧地区发生了大量军用飞机事故,而且越来越需要低高度空战飞行训练,因此北约将在欧洲以外建立一个战术战斗机训练中心。面临特殊的测量要求,需要一个独特的靶场测量系统。战术战斗机飞行训练将在65000平方公里地区上空展开,100架飞机将在近地面至30Km的空中飞行。此外,必须在不同的位置至少配35个威胁发射机。整个靶场必须易于重新配置并且机动(非固定地面站)以满足环境变化和各种训练要求。由于这些苛刻的限制条件,只能采用GPS来解决测量问题。在三个基本领域内,要解决面临的测量问题,最理想的是采用靶场应用计划(RAP)的GPS设备及其配套的第二代RAP数据链。这三个领域是目标跟踪、数据传输和威胁发射机的控制。GPS对于其中每个领域都有其长处。 GPS目标跟踪:提高了目标位置和速度精度;能跟踪多达100个目标;能跟踪地面至30Km高的目标;能覆盖整个65000平方公里区域;仅需要少数几个地面站;可使用无需勘测的机动地面站。现代化的数据链路:数据链路独立于定位系统;采用高带宽效率技术;最多能对付100个目标;可远距离传输;采样速率更高;使用机动地面站;经飞机一飞机中继还可扩大覆盖区域。 GPS控制的威胁发射机:成本大大低于人工/雷达控制的威胁发射机;威胁密度可很高;可机动(可自己测定位置);跟踪精度高;目标捕获和自跟踪简单;可程控各类威胁发射机并可模仿现场操作手。用GPS解决靶场测量问题,会带来许多有利后果:可建成全机动靶场,可灵活配置一可大可小;可为100多个目标服务;可配大量威胁发射机;靶场易于重新配置以适应各类训练场面;靶场对环境无特殊要求(不必改造地形)。     

基于靶标实现光电经纬仪伺服系统的室内检测

为解决靶场光电经纬仪伺服系统的检测,在原有检测设备的基础上,对动态精度靶标的计算机系统增加引导数据输出功能,并以异步串行通讯的方式发送给光电经纬仪伺服系统,通过接收引导跟踪完成伺服控制系统的室内检测。该方法可用于靶场光电经纬仪伺服控制系统跟踪性能和跟踪精度的检测,具有较高的实用价值。     

靶场激光测距系统设计研究

激光用于靶场测量具有测量精度高和单站独立定位等优点。由于在飞行目标上安装激光合作目标,激光跟踪测量始终是合作目标部位,这就避免了由于跟踪飞行体部位差异而引起的测量误差。因为是光学测量,光波长比无线电的厘米波还要短四个量级,因而对激光测距的大气折光修正和仰角折光修正要比无线电波的精确得多。我国首先在战略武器飞行体上加装角反射器激光合作目标,用激光测量其初始段或再入段飞行轨迹。我们从七十年代初就开始研究靶场激光测量,不仅在各种电影经纬仪上成功地加装了激光测距系统,在连续波微波雷达上也加装成功。对导弹目标的激光测距,在初始段     

用于靶机控制的RAJPO GPS设备

将在佛罗里达州的海湾靶场靶机控制系统(GRDCUS)设施验证靶场应用计划联合办公室(RAJPO)的GPS高动态测量设备(HDLS)和五通道定位组件(PLM-5)对靶机的控制。来自靶机上GPS接收机装置的下行导航数据将取代现行的多R(距离)系统的时空信息(TSPI),这是地基控制环的输入信息。随后从纵向、横向以及高度控制定律导出的控制指令将利用现行操作方案上行发送。数据链中的误码率(BER)和数据丢失以及GPS信号等都是控制系统总体设计中需要考虑的重要问题。本文讨论了IRU辅助/无辅助的HDIS(10g动态)和仅用L_1的PLM-5(4g动态)的性能对于靶机编队控制的意义。本文提出了一种利用靶机惯性测量装置(IMU)以10Hz速率传播1Hz PLM-5数据的方法,及其误差分析。分析并比较了自主和半自主靶机控制方案。最后介绍了一种最佳双环控制方案(靶机上有一个主环,地面有一个副环)的细节及优点。     

靶场光电经纬仪跟踪精度评估技术

靶场鉴定光测设备跟踪精度以往采用静态拍星和动态误差增量合成法,然而这种方法与执行飞行试验任务时的真实工作条件差别较大,鉴定的内容和结果都有一定的局限性。针对光电经纬仪设备的实际跟踪状态,以GPS(全球定位系统)测量信息作为比较标准,采用散度、偏度、精度来综合评估设备跟踪精度,通过对各通道测量数据进行散度、偏度分析,建立散度统计模型检验方法和偏度统计处理算法,系统评估与分析光测设备跟踪质量,实现对光电经纬仪跟踪精度的综合评估,并利用实际数据进行仿真计算和分析,仿真分析结果验证了其方法的可行性。     

GPS在弹道导弹跟踪中的应用

在弹道导弹的试验和鉴定过程中,需要精确测定时空信息(TSPI)。出于靶场安全考虑,试验时要对弹道导弹进行跟踪,炸毁失灵的导弹;为鉴定导弹的制导系统,要精确地确定导弹的弹道。过去,用测量雷达跟踪的TSPI精度不够,对弹道的确定更是如此。如果导弹从远海发射,或是同时要跟踪多个目标,那么,雷达用于靶场安全也会力不从心。对于外测跟踪或精密弹道确定,GPS转发跟踪系统可以记录全程飞行情况,供事后分析,而且还可以根据需要多次重放,以使跟踪滤波器最佳化。     

通过事后分析提高GPS的外测精度

通过事后分析可以提高GPS的外测精度。为了试验和鉴定目的,欲测量被试验体的时间空间位置信息(TSPI),现在已有不少方法。如果使用GPS,可考虑两种方案。一是在被试验体上装载GPS接收机,在运功体上测定TSPI,再通过遥测将数据送到地面。二是在运动体上装载一个GPS变频转发器,传送宽带GPS信息到地面。在地面站完成TSPI测量。本文指出,与装载接收机相比,装载GPS转发器的方案可以获得更高的测量精度。精度的提高来自两点:装载GPS接收机时仅处理来自4颗卫星的距离,得到运动体的位置。在某一位置上,所选用的4颗GPS卫星的GDOP值,可能是,也可能不是最佳。在转发方案中,运动体视场内所有信息都转送到地面进行处理。来自所有卫星的宽带数据都加以记录,以便作事后处理。作节后分析时,可按最佳GDOP选择最有利的卫星,或处理视场内所有卫星的数据,得到最高精度。记录宽带数据的能力还带来另外一些重要的事后处理好处。在飞行试验之前,只能估计试验体的飞行动态。飞行体上接收机跟踪滤波器参数依此作调整。如果飞行体运动异常(试验飞行中完全有可能这样),接收机就有可能对卫星失锁,所有的TSPI数据都会丢失。如果用GPS转发器,在地面站记录所有卫星的数据,在事后分析中重放该数据,可根据实际飞行动态,将滤波器最佳化,不会丢失TSPJ数据。此外,还可由数据处理来填补丢失的数据。     

一种基于频域控制的组合导航系统设计方法

随着科学技术的发展,可资利用的导航信息源越来越多,导航系统的种类也越来越多,其中典型的是惯性导航系统和GPS/北斗卫星导航系统这两种系统在性能上正好形成互补,所以采用该两种系统作为组合导航设计中的子系统是最佳方案。SINS能够输出多种导航信息,但导航结果随着时间发散,GPS/北斗导航系统能够提高较高精度的位置速度信息,但不能提供姿态信息,且在遮挡等情况下会出现丢帧现象。为了能够利用SINS和GPS/北斗导航系统两种导航测量结果,使得两者的测量数据互补,且提高导航系统的精度,本文提出了一种基于频域控制的组合导航系统设计方法。通过实验验证,这种方法不仅充分利用了SINS和GPS/北斗导航系统的信息,还增加了定位精度和可靠性,且能在丢帧情况下还能满足导航要求。     

增广状态反馈在雷达伺服控制系统中的设计实现

在航路捷径附近,靶场单脉冲测量雷达的伺服控制器使用传统PID（比例积分微分）角误差控制方法跟踪飞行目标时,会产生较大的动态滞后误差。针对这种情况,提出采用带状态观测的增广状态反馈控制方法,通过实时观测系统内部状态信息（状态变量）并及时根据状态进行系统调节的控制方式,可以实现对高速目标的快速稳定跟踪。经过仿真和系统试验,证明这种控制方法可以较大地提高系统的动态响应速度并减小航路捷径附近的动态滞后误差。     

发射区经纬仪系统

白沙导弹靶场(WSMR)研制了一种“发射区经纬仪(LAT)”光学跟踪系统,该系统可为陆军正在研制的新一代超高速导弹提供更好的时间-空间-位置信息(TSPI)。LAT系统有一个高性能的光学跟踪座,上面安装一个8-12um的前视红外(FLIR)传感器,一个新设计的全帧针定位的35毫米摄影机和一个焦长50英寸的自动聚焦的镜头。RLIR配上白沙靶场自行研制的基于统计的自动视频跟踪器,这样构成一个功能很强的近距离导弹自动跟踪系统。这种LAT设计得可替代短程反坦克导弹试验计划的大量固定式摄影机。新开发的跟踪技术可以使角度跟踪的速度和加速度超过1弧度。开发了一种专门技术可在导弹发射时推动机座使之与目标运动相匹配,一种自适应伺服控制技术允许采用Ⅲ型伺服,补偿沿导弹飞行路径布置LAT跟踪座而产生的高加速度。在导弹通过垂直于机座的点时,使用一种自动化模式选择措施,使跟踪座迅速减速,以使目标始终保持在相机的视场中。本文介绍了由8台LAT组成的光学跟踪网的设计方案,利用FLIR传感器的自动视频跟踪技术和伺服控制算法的结构。这些算法使LAT系统达到了白沙导弹靶场以前从未达到的水平。     

利顿公司的新软件提高了GPS的数据完整性

利顿公司已为其LTN-101“旗舰”惯性/GPS系统开发了一种改进的软件,以便使该系统在今年底获得作为主导航手段的认证.这种软件采用惯性参考系统(IRS)在GPS卫星导航误差可引起很大的误差之前就把它探测出来.最为重要的是,它甚至在不良的卫星几何分布或视野中只有很少几颗卫星的情况下,也能确定GPS信号的完整性.GPS完整性(探测卫星故障置信度的一种量度)已经是将全球定位系统(GPS)用作主导航系统的计划中要考虑的一个重大问题.用户需要某种方法来快速探测误差,并通知驾驶员他是否正在得到不精确的信息,就像伏尔(VOR)、仪表着陆系统(ILS)或塔康仪表的信号有故障时,在仪     

GPS信号的检前记录技术

使用和研制能接收GPS这种频谱扩展信号设备的部门,都希望将这种信号进行检波前记录(GPS用户设备的研制经历很长时间,在这个过程中,信号仿真器仅起部分作用)。借助于重放设备,同种或改型接收机又可使用这些GPS信号,这时可改变捕获、处理、检波和跟踪环路,使接收机参数最佳化。实际上,扩频信号检前记录系统很难研制成功。因为该系统不仅要求适当的相位线性度,以保持欲提取的信息量,而且有时还必须保持记录信号的严格信噪比特征。由于频谱扩展信号的信噪比为负,难于用现有的一般测试设备对检波前记录系统的输出质量作出有效的评定。鉴于此,本文指出有可能使用许多试验靶场现有的磁带记录仪,配合相应的辅助设备而工作。这种辅助设备类似于为美国海军“三叉戟”计划设计的设备(记录经飞行中导弹转发的C/A码信号)。文中较详细地叙述了基本技术,以使潜在用户了解必要的设备组成,并根据其使用情况评价本文作者所使用的方法。     

激光测距经纬仪跟踪运载火箭的部位修正

一、问题的提出一般说,激光测距电影经纬仪可以单站测得目标的位置。但是由于激光波束的跟踪部位是箭体外面的合作目标,而角度跟踪部位是火焰前端(或称箭尾),跟踪大型运载火箭时,两个跟踪部位的最大间距可达几十米。所以在数据处理中,必须将测距和测角的跟踪部位修正到同一点,否则将会影响测量精度。本文提出了三种部位修正方法:①将距离测量量修正到火焰前端;②将角度测量量修正到合作目标处;③最小二乘联合求解斜距的部位修正量。其中第一种方法已付诸实用。     

一种导航卫星频率控制量精密确定方法

提出了一种通过提取导航卫星主备钟差信息进行卫星频率控制量精密确定的方法。在导航卫星的卫星钟发生器中,将主备份卫星钟之间的频率差以相位差的形式表示,作为卫星的监测信息,通过无线通道下行发射,地面接收机解调监测信息后,进行数据处理,获得卫星钟实时频率调整的变化量。与以往的方法相比,本文提出的方法简单,不需要时频测试设备,所确定的频率控制量的精度高,可以满足导航卫星工程需求。     

GPS精度控制措施对差分修正的影响

第二批新型GPS卫星能控制标准定位信号(C/A码)的精度,其方法是抖动卫星时钟和扰乱星历数据相结合。这种能力就称精度控制(可用性选择,SA)。差分GPS工作除了能为基准站周围的用户消除电离层、对流层和其它慢变化误差的影响,还能大大减小SA的影响。设计基准站的一项主要技术问题是修正值的更新速率。直到最近还认为要保证5-10米的定位精度,需要每10秒更新一次GPS差分修正值。最近第二批新型GPS卫星发射入轨,就没有把握说这一更新速率已足够。本文介绍了从第二批GPS卫星最近获得的数据进行统计分析的结果,特别是位置、速度变化和相关时间。将差分基准站设备接收这些信号得到的伪距修正值加到导航接收机的伪距上,得到修正值更新速率对差分GPS性能影响的估值。     

海上雾霾天气下基于能见度的舰载机目视着舰风险评估方法研究

针对雾霾天气对舰载机目视着舰安全性的影响难以量化的问题,利用激光雷达在近海的能见度观测数据,反演海上雾霾天气下飞行员目视着舰的斜程能见度的状况,提出 1种基于能见度指标的目视着舰风险评估方法,将舰载机着舰过程中飞行员频繁的目测压力,转变为舰上数据测量、风险评估和应对措施等程序化工作,将定性的安全分析转变为定量的风险评估和安全指导,谋求在现有着舰控制模式下有效降低飞行员着舰压力,提升指挥引导效率,为低能见度下舰载机目视着舰训练提供理论依据和实践指导。     

微处理机与外部设备的连接

国家半导体股份有限公司把输入/输出设备接到微处理机,乍—看常使人困惑。实际并不很难。在考虑微最大难题之一.是弄清楚如何把微处理机连接到它围周的设其中某些是模拟性的数据和状态信息必须从各种信息源引人,数据和控制信号需要送到伺一台或另外的设备。直接程序控制是粗这些接口最简单的方法,但是这种方法秘了处理机、用.当宣来提高计算澎1的方题能力时     

卫星姿态时延反步容错控制

针对卫星在轨飞行过程中存在执行机构故障及带有常值干扰的控制问题,提出了一种将时延控制(TDC)与反步技术相结合的鲁棒容错控制方法。该方法在继承反步控制优点的同时,引入积分环节用于减小常值干扰引起的稳态误差;同时,利用TDC的逼近能力来补偿执行机构的故障,且对设计者而言,故障信息不需要进行在线的检测和分离,而仅需要一步状态迭代。基于Lyapunov方法从理论上证明了系统的稳定性。最后,将该方法应用于卫星的姿态调节控制,仿真结果表明该控制器能有效地抑制外部干扰、参数不确定性和执行机构故障的约束,在完成姿态调节控制的同时,具有良好的过渡过程品质。     

ADS-B技术在民航飞行学院飞行训练中的应用

随着飞行员需求量的快速增长,民航飞行学院的训练任务不断攀升,各洲练机场日趋繁忙。但长期以来,飞院一一直受到各训练机场无管制雷达的困扰,组织弋行训练时只能依靠传统的目视方法,也叫程序指挥方式。由于飞行训练设施不完善,一旦训练中出现非管制状态,各教练机间的安全问隔控制,便只能依靠飞行教员或飞行学生“看到一避让”这种被动的主观决策方式来保证航空安全。运用这种指挥方法,我院飞行员的年培训量最多只能达到500人,飞行小时不超过8万,同时在客观上存在一定的隐患。进一步采取有效措施,     

测控网安全防护体系研究

从多个角度分析了测控网面临的安全威胁,研究了ESA(欧空局)和NASA(美国国家航空航天局)安全标准体系、安全技术应用和安全管理,总结了国外安全防护体系建设在顶层设计、制度建设、安全训练、威胁感知等方面的特点。基于我国测控网的特点,研究了边界安全、数据安全、终端安全以及备份与恢复等层面安全技术的部署,提出一个基于安全域划分的安全防护技术框架,其中各安全域可根据任务需要进行裁剪或扩展,具有一定灵活性。同时,在综合考虑规章制度、安全训练、安全技术以及安全审计与咨询等多种因素基础上,提出一个安全管理模型,该模型提供了安全管理与安全技术紧密结合的方法。