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。     

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。     

美国国防部有关GPS在试验和训练靶场的应用计划

美国国防部着手组建的NAVSTAR GPS(图1)可为装备用户设备的运动体提供高精度位置、速度和时间信息。该项研究计划一开始注重GPS的战术和战略应用。目前,国防部已认识到GPS应用于靶场跟踪的潜力。本文介绍了GPS应用于国家试验和训练靶场的国防部计划。     

《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)…     

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。     

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。     

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。     

倒GPS外测系统

本文根据美国即将建成的全球定位系统(GPS)基本原理,提出了一种将四个以上伪码调制连续波发射机置于地面而不载于高轨卫星上的倒GPS外测系统设想方案。这种系统用于局部航区测量会有成本低;能进行多目标跟踪、姿态测量,脱靶量测量以及飞行器上设备简单等优点。为了说明其实用性,以假想的空—空导弹靶场为例,分析了其测量能力,并粗略估算了其测量精度。实现本系统的关键之一是地面伪码发射机之间的毫微秒(ns)级时间同步能力,为此专门讨论了几种适用于这种倒GPS的高精度时间同步技术。此外,本文还简要说明了这种倒GPS的不足以及其它应用。     

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)。     

超级数字式光学自动跟踪记录仪(RADOT)在夸贾林导弹靶场的现场试验结果

目前,夸贾林导弹靶场的超级 RADOT 电视跟踪测量系统尚处在安装调试阶段。而在该靶场的檀香山数据处理站安装了一部称作“电视测量数据分析与处理系统”(VMARS)的配套设备。本文根据这部新型设备所收集和处理的大量测量数据,介绍该系统在现场操作和数据处理方面已取得的一些经验,讨论对原设计提出的一些更动,阐述已获得的试验结果,并且讨论今后进行系统改进的计划。     

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。     

SATRACK/GPS三叉戟导弹跟踪系统的性能

SATRACK是一种专用系统,它是专门为美国海军战略系统计划局(SSPO)研制的,用作三叉戟精度提高计划的靶场测量设备。 SATRACK已经建成,它能为三叉戟Ⅰ型导弹飞行试验服务,给出精密的事后弹道。在被试导弹上接收全球定位系统(GPS)的信号,将其频率变换到遥测下行频率,在数据收集站进行宽波段记录,供事后重放和处理之用。从1978年中开始,最后几发三叉戟Ⅰ型研制弹从卡纳维拉尔角发射,对该系统进行了试验。从1979年起,又利用几发汘艇发射的导弹进行了试验。本文先介绍提出本系统的背景以及系统本身的情况,接着介绍本系统试测头七发导弹弹道的性能。     

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。     

美国各靶场现用和拟用的遥控系统

一、绪言本资料为研究新遥控系统、改造现用遥控系统的靶场提供了信息。为靶场、靶场用户及其它机构介绍了各靶场所装备的遥控系统概况,还介绍用于指令控制的遥控设备的型号。但遥控系统的使用情况必须经各靶场安全军官的批准。二、遥控系统的基本类型各靶场现用的遥控系统基本类型有:     

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...     

利用遥测信号无线电干涉仪的初始段安全系统

靶场安全问题随导弹性能的提高日趋重要。在发射场附近这一问题更为突出,因为这里导弹爆炸能量最大。诸如雷达、GPS外测系统和光测因多种原因在这里用得不多,故需要一种设备能在导弹起飞后头几秒内提供有用的外测数据。该设备能提供从发射台起飞直到120秒内的导弹偏离理论弹道的数据。 本文叙述的外测系统利用了无线电干涉仪的原理,从两个精密间隔的天线提取相位差测量值。这些测量值送往“试验显示设施”,转换成常用的角偏差曲线,供靶场安全人负使用。 本文介绍了无线电干涉仪系统的基本概念,这种特殊外测系统的设置和使用情况。并详细介绍了这种设备的射前演练、设置以及实时显示的设置和最终数据产品的输出。     

高速摄影机用于靶场测量

前言高速摄影机是一种靶场实况记录设备,它具有拍摄频率高、直观、操作简便的优点,常用于实况记录和故障分析。但受其总体设计和精密程度的限制,不能承担较高精度的测量任务。本靶场由于受山区地形限制,经纬仪无法直接测量火箭初始段弹道,且又无其它近距离测量的专用测量设备,我们从1979年起先后利用西安光机所生产的GS-240/35高速摄影机成功地测量了火箭井下漂移量及初始段姿态。本文从分析高速摄影机的误差源入手,总结了几年来为提高其测量精度所采取的一系列技术措施和解决的技术难点,评述了高速摄影机在靶场测量方面的应用,提出了进一步发展的设想。     

靶场光测发展动态

本文介绍了国内外靶场光测设备和技术的发展概况及应用前景。对如何发展我国光测技术和设备提出了建议。笔者认为:靶场光学测量和无线电测量要各有侧重、互相弥补、相辅相成。光学测量技术和无线电测量技术要互相借鉴、互相渗透、并行发展。     

一种新型综合性靶场安全系统及其检验测试结果

本文首先简要介绍战略导弹发射场和航天发射场靶场安全系统的作用、特点、主要技术要求,接着介绍按美国空军航天司令部要求,由空军研究所开发的基于GPS弹道测量技术,外测、遥测、遥控综合为一体的机动型靶场安全系统——BMRST的构成及其经多种检验测试的结果。     

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。