用于试验靶场的全球定位系统外测设备

为了给三军靶场部门开发一个NAVSTAR GPS靶场设备系列,组建了靶场应用联合计划办公室(RAJPO)。分析科学公司协助该办公室分析了在试验和训练靶场业务中使用GPS测量时间、空间和位置信息(TSPI)的潜力,研究了GPS靶场设备系列的功能和性能参数,并帮助解决了若干技术问题。本文给出了有关GPS用于靶场的重要研究成果—成本/性能比,这有助于说明GPS在靶场中的作用。文章着重阐述了所建议的GPS靶场设备系列的功能,叙述了每种设备,以及与其它设备的关系。此外,还点出了目前计划中存在的技术问题。     

利用GPS提高研制、试验和鉴定靶场的能力

一、引言本文介绍了以研究GPS靶场测量设备为唯一目的的一项三军计划。首先介绍背景,接着是GPS用于靶场外测的优点,靶场测量设备系列,目前在各靶场的装备情况,最后是该计划的现状。二、背景为什么要将GPS用于靶场?图1说明了GPS给靶场部门带来的好处。国防部长办公室负     

GPS用于试验和训练靶场的误差估算、精度及有关问题

目前三军正在进行的研究将给出如下成果,即GPS技术用于试验和训练靶场的测量设备的典型结构,性能评价以及成本分析资料。西靶场在GPS用于靶场外测方面是个先行部门。在研究初期,收集了各种GPS资料供参考。这些文献及西靶场从其它GPS计划得到的经验是本报告的基础。本报告提供的信息对靶场分析人员研究和评价各种基于GPS的靶场测量方案非常有用。某些课题尚未深入研究,还需进一步做工作。本报告的课题为:各性能鉴定项的定义,多卜勒数据处理,地面伪卫星的使用,二维和三维导航解,接收机和转发器结构,运载体动态对接收机工作的影响。     

GPS转发记录和接口系统

15年来,一直在用GPS转发信号跟踪美国海军的三叉戟导弹的试验发射。经检验其实时绝对定位精度总在20米以内,事后在8米以内。为美国陆军“大气层外再入体拦截器分系统”(ERIS)计划已研制出一种40立方英寸的弹载GPS转发器,现已可供美国以及北约盟国政府的各种试验靶场使用。但是,目前用来接收GPS转发信号、计算目标位置和速度的用户地面设备,体积大而昂贵。这就限制了GPS转发器的更广泛使用。为此,美国空军西靶场与“3S”公司订合同,投资设计一种主要利用商品化遥测设备的廉价GPS转发处理器。本文介绍了如何构成工作样机,以验证这种“转发记录和接口系统”(TRIS)的可行性。样机表明该系统可以由下列部件构成,即现有商品化遥测设奋、为美国空军靶场应用联合计划办公室开发的GPS设备以及少量用户设备配件。     

爱德华空军基地的时空位置信息

爱德华飞行试验靶场是国防部的一个重要靶场,它为许多飞行试验计划服务。通过实施测量设备和技术的改进计划以及在飞行后处理软件中采用更完善的误差模型,使日益复杂和高精度的数据要求得到了满足。软件的改进提高了技术人员质量控制的能力,多测量设备数学模型提高了可供各种用户利用的时空位置信息(TAPI)的精度。     

《飞行器测控技术》1988年总目录

测控总体 美国国防部有关GPS在试验和训练靶场的应用计划(一)P .1一4 GPS在弹道导弹跟踪中的应用(一)P .5一8 未来的小型机动式GFS靶场测量设备(一)P .9一10 全球定位系统用于空间超高动态飞行器的跟踪(一)P .11一13 GPS用于试验和训练靶场的误差估算、精度及其有关系问题(一)P .14一66 SATRACK一I和SATRACK一l导弹跟踪系统的工作经验与设计指标(一)P .6了一73 GPS用于MX导弹飞行试验的实时跟踪(一)P .74一80 三叉戟I型导弹利用转发GPS信号进行实时跟踪的现场试验结果(一)P .81一86 跟踪和数据中继卫星系统的近期发展(三)…     

IRIG标准介绍

IRIG是靶场间测量组的缩写,它是美国靶场司令委员会(RCC)的下属机构。RCC是1951年8月成立的,它还设有导弹地面安全组、导弹飞行安全组、靶场使用计划组、资料组和秘书处。其中IRIG是最大的也是最早成立的。早在导弹发展初期、空间计划诞生之前就形成了,于1952年5月第二次靶场司令会议上正式成立的,其下设十个技术组和一个指导委员会。指导委员会由各靶场代表、三军代表(空军系统司令部、陆军器材司令部、海军航空兵系统司令部)、国防部、国家航空航天局(NASA)、国家标准局代表组成。十个技术组为:电     

用GPS引导电影经纬仪、激光雷达和威胁发射机

三军GPS靶场应用计划中开发的GPS设备已投入使用。在试验和训练靶场一项很有希望的应用就是电影经纬仪、激光雷达和威胁发射机的指向控制。电影经纬仪和激光雷达用于靶场外测精度极高,可是波束捕获范围极窄,需要外部引导。无人值守威胁发射机也需要外部指向信息。在这一应用领域,在被试或训练飞行体上装GPS接收机或转发器,飞行体的位置经下行链路发到跟踪站,在跟踪站上计算出指向角,用来引导或控制电影经纬仪、激光雷达或威胁发射机。由于差分GPS的精度很高,所以这种引导方法很精确。利用高速率直接下行数据链路,指向信息的时间延迟很小,对高动态飞行器仍能提供高精度引导信息。这种方法不需要在跟踪站上配值守人员,所以这种方法是控制这些设备的高效费比方法。     

GPS在武器试验与鉴定中的应用

80年代初以来,GPS就在武器试验与鉴定(T＆E)中担当了重要角色。进入90年代,GPS在试验与鉴定靶场中的应用更为广泛。其原因是,与其它靶场跟踪技术相比,GPS有许多优点。     

《飞行器测控技术》1985年总目录

浦控总体远站跟踪转换方程的推导速度状态参数的最优观测几何试验靶场的GPS转发信号跟踪系统方案利用转发的GPS信号测定弹道 无线电外测一种经济效益很高的校准无线电外测系统的方法—卫星校准法用跟踪卫星的方法对陆上脉冲雷达进行自校准阿里安运载火箭飞行试验用的C波段雷达的卫星校准用GEOS一3卫星校准C波段雷达的研究C波段雷达校准及其在GEOS一I计划中的应用无线电外弹道测量系统校准卫星文献目录双向相干通信系统中的信道误差美国陆军白沙导弹靶场动目标分辨技术的开发模糊距离研究报告用距离游标法提高外测能力白沙导弹靶场的…     

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)。     

用于靶场安全的GPS转发跟踪系统性能的实时评价

GPS转发跟踪系统用作靶场安全的主跟踪系统越来越普遍。这种系统的费用低于C波段雷达系统,并且试验场地的选择更加灵活。用于靶场安全,在飞行器上接收GPS信号,变换到S频段,转发到地面站。地面站处理该信号,估计出飞行器的位置和速度。利用该信息评价飞行器是否在靶场上空安全飞行。在靶场安全判决过程中必须知道所估计飞行弹道的精度。本文介绍了一种软件包一性能实时评价(PAR),它能计算出GPS转发跟踪系统状态矢量(位置和速度)估计精度的实时边界。该PAR已安装到一台GPS转发跟踪系统内,现已投入运行。本文介绍了几次靶场安全跟踪的结果。     

利用GPS遥控链路的天基停飞系统

本文研究了利用L波段遥控专利方案实现基于GPS靶场的真正综合式靶场测量系统必须解决的问题。着重讨论硬件及从单音调制遥控系统变换成采用加密和扩频的数字系统需解决的问题。还将谈到将该系统纳入美国空军靶场标准化和自动化(RAS)结构作为一种可能的GPS靶场方案所需费用和时间安排的一些想法,并讨论如果采用该方法将带来比现用系统的优越之处。     

地空靶场实时GPS伪距差分测量系统的应用研究

地空靶场实时GPS差分高精度测量系统是当代飞机飞行试验中解决火控系统标校、测控系统校飞或导弹武器系统精度试验等问题的有效手段,是地空靶场测控系统的重要组成部分。本文基于伪距观测量的GPS实时差分定位的原理以及对数学模型的分析,论述了将GPS实时定位技术应用于地空靶场中机载或弹载导航系统的实现方法。文中详细的规划了基准站...     

地空靶场实时GPS载波相位差分测量系统的应用研究

地空靶场实时GPS差分高精度测量系统是当代飞机飞行试验中解决火控系统标校、测控系统校飞或导弹武器系统精度试验等问题的有效手段,是地空靶场测控系统的重要组成部分。本文基于载波相位观测量的GPS实时差分定位的原理,以及对数学模型的分析,论述了将GPS实时定位技术应用于地空靶场中机载或弹载导航系统的实现方法。文中详细地规划了基准站和移动站,以及它们之间实时互访的构建方案。     

智能检测技术在靶场测控设备中的应用及前景

综合运用先进的GPS授时技术和数字仿真、虚拟仪器结构、可视化编程等计算机软件技术，构建新一代靶场智能型检测系统，解决对野外分散站点上测控设备进行检测、标校、监控和测控网通信联试等技术问题。着重阐述智能化检测技术在靶场的应用及发展趋势，为技术人员开发测试软件提供参考。     

现有技术在航天发射场的重用

制订了一项靶场标准化和自动化(RSA)计划,以彻底改造美国空军司令部的靶场:佛罗里达州卡纳维拉尔角空军站的东靶场和加利福尼亚州范登堡空军基地的西靶场。作为该现代化计划的一部分,现在正研究几项新技术,旨在提高性能,降低操作和维护费用。其中几项技术有望减少这些靶场发射运载火箭的费用,改变靶场外测的格局。 RSA计划准备分三个阶段进行。第一阶段于1993年由空间和导弹系统中心与哈里斯     

天基与地基测量数据融合技术在靶场的应用

随着GPS技术的发展,靶场的测控也在逐步由地基测控网过渡到天地结合的一体化综合测控网。如何将天基测量数据同靶场现有的高精度测量带测量数据融合处理,近年成为数据处理的热点话题。本文就某具体任务,对天基和地基测量数据融合技术的方法和工程应用作了详细介绍,给出了初步的结论,提出了天基测量数据在工程应用时应注意的问题和有待进一步分析的问题。     

三叉戟Ⅰ型导弹利用转发GPS信号进行实时跟踪的现场试验结果

GPS接收机可以用来跟踪和确定单兵、轰炸机和洲际导弹等一切物体的位置。当体积和成本问题而不宜使用弹载接收机的场合,常利用转发GPS跟踪方案。三叉戟Ⅱ型潜射导弹提出的靶场安全跟踪问题正是这种情况。美国海军签订了一项合同,研制一套验证转发GPS跟踪方案的系统,以此来评价GPS用于靶场安全的技术风险,并检验其跟踪精度。利用预定的三叉戟Ⅰ型(C-4)试验发射,对整个系统进行了现场试验。本文叙述了转发GPS跟踪系统方案,所做的现场试验及其结果。     

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。