转发式GPS外测系统的接收站设备

在高级拦截器技术计划中利用ＧＰＳ卫星导航系统来精确测定两种飞行器的弹道。在每个飞行器上安装一个弹道导弹ＧＰＳ转发器（ＢＭＴ）或一个ＧＰＳ遥测发射机（ＧＴＴ）。接收站布在现有遥测站上，安装了所需的专门设备，负责接收、记录和处理来自ＢＭＴ和ＧＴＴ的信号。     

GPS—TRAK,利用GPS和多模单轴天线技术的另一种低成本自跟踪

GPS能精密测量空中飞行目标的时间空间和位置信息。GPS接收设备的成本急剧下降,出现了类似20多年来手持计算器所经历的情况。借助多增益(波束)天线和GPS,可以利用廉价单轴天线系统来接收遥测信号,同时又能给出空中飞行器的精确位置、速度和加速度信息。     

GPS导航系统用于H—Ⅱ轨道飞机

本文论述GPS导航系统应用于H-Ⅱ轨道飞机(HOPE)的情况。HOPE是一架将于90年代末发射的日本空间运输飞行器。准备用日本的下一代主要运载器H-Ⅱ火箭发射,完成各种轨道操作后自行返回地球。 GPS导航系统是HOPE在轨段、交会段、离轨段和进场段的安全导航重要部件。本文介绍了GPS接收机设计和轨道确定的研究结果,特别注意了伪距和伪距增量的预期波动、高动态忍耐性、首次定位时间(TTFF)、天线位置和导航性能等。将在轨道再入实验飞行器(OREX)上安装GPS接收机,预先验证该接收机的设计方案。OKEX将于1993年由第一发H-Ⅱ火箭发射。用OREX进行GPS实验的主要目的在于鉴定GPS导航系统在轨道运行和再入过程中的功能和特性,然后再将其安装在HOPE上。本文还描述了该实验的各个细节。     

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。     

用于靶场互联的网络配置

本文定量描述了使用靶场临时安装的遥测记录及通信设备和防务商用电信网络(DCTN)记录并近实时传送巡航导弹和无人驾驶飞行器的飞行数据来完成评估论证的过程,并用多种资料证明了从这次论证中得到的经验,提出了将来可能在战斧导弹(TOMAHAWK)试验靶场中实施的一种标准化系统设计。对于在试验/主靶场上不直接进行操作控制的远方试验场(例如其它靶场或数据分析站)来说,提出了这么一种看法,就是近实时数据中继方法不仅是合适的,而且在很多种情形下优于实时方法。     

试验靶场的GPS转发信号跟踪系统方案

本文介绍了基于下述原理的跟踪系统方案,即由试验飞行器转发各GPS卫星信号,而由地面的靶场设备完成信号跟踪和弹道确定。叙述了两种飞行器用的变频转发器,提出了几种修正转发器本振误差的技术,并建议采用IRIG标准遥测设备进行接收、记录和传送转发信号的几种可用技术     

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。     

飞行器跟踪遥测的现状和发展趋势

跟踪遥测是一种获取飞行物体轨迹信息的方法,飞行物体例如飞机、导弹、卫星、气球或深空探测器等,通过电磁辐射源指示其飞行位置。从成本方面考虑,一种有吸引力的方法是将飞行器上的遥测、跟踪和遥控(TTC)设备组成一个综合的系统,而地面的接收和跟踪设施也综合在一起。本文评述了测距设备(DME)和测角设备(AME)与遥测系统相结合的现状。这方面进一步的发展将主要依赖时频参考源,微波元件和信息处理等技术的进展。本文试图分析这些技术的发展将以何种方式影响各种系统参数。     

NASA空间操作管理办公室——实施NASA降低操作费用计划的核心部门

在NASA,空间操作包括从发射前准备到任务寿命终结全过程中支持任务所需的所有功能。操作功能包括对空间飞行器进行遥控和遥测的空间/地面网;地面数据分发;包括导航功能在内的空间飞行器和仪器设备的跟踪控制;以及数据处理。近年来,NASA设立了一个空间操作管理办公室(SOMO)以管理它的空间操作功能,并定义它未来的操作结构。     

先进转发处理系统的试验结果

在商业小革新研究奖金的支持下,研制了一种先进的转发处理系统(ATPS)。这是一种低成本跟踪转发GPS信号的方法。它与目前正在ERLS(大气层外再入体拦截器系统)试验计划中使用的弹道导弹转发器(BMT)后向兼容。NAVSYS公司还研制了一种BMT兼容转发器,正按此计划进行测试。该ATPS的关键部件是前置放大器/下变频器(P/DC)模块。该模块由NAVSYS公司研制,用来调节接收到的转发信号,以便用常规C/A码接收机进行跟踪。该P/DC由装在IBM PC机内的高速数字信号处理卡控制,该PC机还为操作人员提供接口并完成数据采集与分析。目前正在用XR3-PC/A码接收机跟踪转发的GPS信号。然而,本ATPS的设计方案与多种GPS接收机相兼容。按照RAYPO(靶场应用计划联合办公室)弹道导弹和转发处理系统指标对ATPS和NAVSYS公司转发器作了测试。本文报导了这些测试结果,验证了在不同工作条件下转发器和ATPS的性能。     

非线性气动恢复力与飞行器动稳定性

复杂流动中,飞行器非定常气动数值计算后的参数辨识、飞行器模型的风洞定常测量、风洞动态(风洞自由飞)测量均显示了飞行器非线性气动刚度项(气动恢复力项、如俯仰力矩 攻角曲线Cm θ)将出现局部静不稳定( Cm/ θ>0)。　　飞行器气动恢复力对运动稳定性影响以往讨论较少,本文讨论了非线性气动恢复力局部出现静不稳定条件下的动稳定特性,其特点是突跃性、单边性与不确定性。飞行器飞行遥测数据分析支持了上述动稳定特性的描述。     

基于AOS建议的GPS自主定位数据传输

AOS是空间数据系统咨询委员会(CCSDS)提出的一种新建议。在介绍AOS建议、遥测系统和GPS自主定位的基础上,提出了AOS建议下GPS自主定位数据传输的一种新方案。对该方案的可行性进行了详细地论证,并设计了具体的实现框图。     

试验中被制导目标的定位及安控应用

从飞行器试验安全控制角度，讨论了在末制导系统捕获目标后，如何融合外测和遥测数据以获取目标的位置信息。要点是目标位置的计算方法及其应用于安控显示软件。给出一个实例；用实时测量数据解算出飞行器制导目标的位置，并在电子地图上显示。     

未来的小型机动式GPS靶场测量设备

技术的迅速发展将有可能研制出一种小型的靶场跟踪和遥测系统。这种系统将装在拖车上,能够跟踪3个飞行器并显示其空间位置及遥测数据。     

基于嵌入式技术的微型潜艇研制

提出了一套“无线遥测遥控GPS自动导航微型摄影潜艇”的解决方案。综合了多种学科、集成了多项嵌入式技术,最终实现了由岸上的计算机通过远程无线遥控遥测水下潜艇、借助GPS导航自动航行、遥测水体数据、并实时观测水下视频场景功能。     

利用GPS测量空间转移飞行器的姿态

在长时间的运行过程中,空间转移飞行器(STV)的惯性测量系统将积累过大的姿态误差。利用GPS可以对其姿态进行修正,以满足任务的需求。本文考虑了测量姿态的四种不同方法:推力矢量测定、差分GPS、相位时间三差和载波相位测姿。由于非常靠近空间站,空间转移飞行器上天线间隔的限制及相位时间三差求解需要很长的积分时间,我们选用载波相位测姿法。利用人马座顶上级代表空间转移飞行器的结构,载波相位的测量精度为0.2cm,本文证明了利用相位时间三差解初始的不对准误差对大部分飞行任务是可以接受的。GPS和高质量的惯性导航系统(INS)相结合,可以改进姿态测量方法,同时惯导系统还可辅助GPS接收机的载波跟踪环,保持载波相位的锁定。利用载波相位测姿法测量空间转移飞行器的姿态,至少要用4颗卫星。本文给出了一种选择有利卫星几何的几何方法。概括地讲,首先选择一颗最高仰角的卫星作为主星,然后在天线基线相反两侧选择低仰角的2#星和3#星,最后选择4#星,4#星远离其它3颗星,并且最好位于与基线垂直而不是包含基线的平面上。其目的是选择几何分布好的卫星,以便有良好的天线基线方位/俯仰灵敏度和良好的单位矢量差(GDOP)分布。本文介绍了对于一组卫星,一旦主星选定,如何从数学上计算方位/俯仰灵敏度。把方位和俯仰灵敏度及GDOP代入复合排序方程,以确定最佳的一个4颗星的星座,然后采用Magnavox研究的载波相位定位的算法,由这4颗卫星的载波相位,计算空间转移飞行器的姿态。     

机载遥测发射天线的定位及安装技术

从航空飞行试验的实际特点出发,阐明了航空机载遥测发射天线的定位及安装与遥测数据传输质量、试飞安全的关系;陈述了机载遥测发射天线的定位、安装的基本原则和质量验证方法。介绍了几种天线的具体安装案例并提出了用多维计算技术对机载遥测发射天线进行定位和设计新的机载遥测发射天线的设想。     

GPS载波相位测量在高动态飞行器姿态确定中的应用

利用GPS载波相位测量值确定高动态飞行器的姿态,由于受处理速度限制,一般难以实时完成,为此本文提出了利用空间几何约束原理来实现高动态飞行器的姿态快速测定,并进行了大量的仿真计算。     

《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)…     

综合采用GPS和地面雷达测量数据评估制导系统精度

仅用地面雷达跟踪数据评估制导系统的精度,其效果受客观条件限制。研究表明,把GPS(全球定位系统)作为外测资源在精度分析工作中加以利用,则效益显著。本文探讨综合利用GPS和地面雷达测量数据评估制导系统精度的问题。即对飞行试验的导弹,除了采用地面雷达进行跟踪测量外,还假设其装有弹载接收机。该高动态接收机通过弹载天线接收从四颗(以上)卫星发射的信号,该信号提供伪距和伪距变化率数据及广播星历资料。将这些外测数据(GPS数据和雷达数据)与遥测信息结合起来,选定合适的状态参数后,即可建立状态方程和观测方程。本文采用先进的估计技术(尤指U-D型卡尔曼滤波器)可分离出制导系统惯性器件等误差。由于把导弹的遥测速度和位置(修正了已知误差)转化成相应的外测数据并与之求差产生观测量,同时形成相应的测量矩阵。而U-D型卡尔曼滤波器又能将观矢量进行标量化处理,因此综合利用GPS数据和地面跟踪数据,实际上增大了观测矢量的阶数,从而提高了状态估计精度。当仅有其中一种测量手段时,该滤波器仍能正常运算。