星载GPS天线相位中心偏差对定位精度影响的试验方法研究

介绍星载GPS天线相位中心偏差的概念,简要分析GPS天线相位中心变化对GPS定位精度的影响,并建立相应的数学模型。利用已有的多台星载GPS天线、载波相位测量方式的星载GPS接收机,进行GPS天线相位中心偏差测试以及接收机绝对定位精度、相对定位精度测试,测量、统计天线相位中心偏差与GPS接收机绝对定位精度和相对定位精度的对应数据,对误差模型进行验证。     

美、德、意三国联手改进高速反辐射导弹

德国、意大利和美国于1998年初签署了联合备忘录(MOU)对高速反辐射导弹(HARM)进行精确导航改进(PNU),在美国这项工作称为HARM第6阶段改进。PNU工作主要是在导弹内装入全球定位系统(GPS)接收机和惯性测量设备,使弹上设备能记住已停止辐射的目     

F-22A战斗机的EW系统完成飞行试验

从2005年10月到2006年1月,在美国加州的爱德华兹空军基地,BAE系统公司成功地完成了对美空军“猛禽”F-22A战斗机的数字电子战(EW)系统的第一阶段的飞行试验。2004年,F-22A的总承包商Lockheed Martin公司选择了BAE系统公司的数字接收机技术,以此作为美空军未来的新型战斗机的EW系统的基础。这些试验就是BAE系统公司的F-22A产品改进计划的一部分。该数字EW系统在商用的模数转换(ADC)技术和现场可编程的门阵列方面取得了突破。它以可重构的数字接收机取代了原有的模拟接收机,使F-22A节约了成本、降低了动力需求以及减轻了质量。飞…     

全球定位系统将在我国广泛应用

全球定位系统(GPS)是新研制的世界上高精度的导航定位系统。它由运行在轨道上的18颗卫星、地面监控站和成千上万个用户接收机所组成。星座部署完后接收机可以24小时全天候工作。全球定位系统将卫星发出的信号转换成接收机天线所需的信息如天线所处的位置、运动速度和时间等信息,可用于各种飞机、直升机、导弹、舰艇、坦克、火炮及地面部     

下一代数字式GPS接收机

讨论由 collins 公司制造的下一代(NGR)数字化 GPS 接收机的结构和技术特点。该计划的目的是开发一种具有较高抗干扰能力的高级 GPS 接收机单片设备(chipset)。计划始于1985年,为不载人和载人飞行器提供小型化接收机技术。目前用于战术导弹的两通道接收机的研制工作已全面开展,用来替换标准高动态接收机 RCVR-3A 型的五通道接收机正在测试和评估中。NGR 设计是从国防高级研究计划机构(DARPA)开发手提式 GPS 接收机使用的数字信号处理体系结构入手的,改进后可提高抗干扰和信号捕获性能。使用可生产、合格及便宜的硅单片微波集成电路(MMIC)和半商品化的数字技术开发 GPS 核心单片设备。另外,所采用的系统设计方法允许重复使用成熟的和确认过的 GPS 软件。     

EURONAV~(TM)—现代化军用GPS接收机

Magnavox 公司已研制了两通道和五通道 EURONAV~(TM)GPS军用接收机,这两型接收机除了提供基本的 GPS 导航功能外,还具有许多特点。这两种接收机提供高性能,选择可用性(SA)/抗电子欺骗,高抗干扰的 GPS 能力,在设计中运用了 Magnavox 公司20年来在设计和制造军用 GPS 方面的经验。使用先进的元器件,Magnavox 已能把五通道 GPS 接收机的尺寸从 GPS 第二阶段经过鉴定的3/4ATR 降到3/8ATR,重量和功耗也相应降低。且满足中、高动态飞机 SS-US-200指标要求。EURONAV~(TM)接收机有与多种主飞行器兼容的接口,这些接收机提供下列接口:精密时间、输出高精度测时数据的时间间隔接口;Haveguick;MIL-STD-1553B;用于连接惯导和数字飞行仪器的双通道低或高速 ARINC429;用于控制显示或用作扩口的 RS-422串行接口;供测试设备(ICD-GPS-204A)用的另一个 RS-422串行接口和用于辅助 GPS 的高度表(AAU-32)输入(接口)。EURONAV~(TM)接收机的标准部件包括安全模块、接收机自动初始化的低功率时间源、电池供电的不掉电 RAM、航路点存贮器、ARINC 或电路接头以及不需要修改硬件或软件就可适用于多种平台的带有选择开关的分立结构。     

美决定改进全球定位系统以增强导航战能力

全球定位系统 ( GPS)已成为美军导航、武器瞄准和救援等军事行动的关键工具 ,几乎每一个重要装备和武器都使用了 GPS接收机。因此五角大楼对潜在敌人设法干扰 GPS信号并使之无法使用的忧虑日增。最近 ,美国防部联合需求审查委员会 ( JROC)批准了 GPS现代化计划 ,其基本思路是增强抗干扰能力 ,改进安全性能 ,使敌方无法干扰 GPS。该计划包括使用功能更强的 M-码军用信号 ,信号功率增加约 2 0 d B,以加强抗干扰性 ,减少民用系统的影响。新技术的发展由空军牵头。为实现上述目标 ,有几种可能的技术途径 ,主要是提高功率 ,保护密码和在…     

GPS在未来十年中的进展

讨论了今后十年对GPS系统的性能改进,并探讨了这些改进对系统性能的影响。1996年3月发布的总统政策指令(PDO)称:“在十年内将取消选择可用性(SA)问题”。过去已在此方面做出努力,将第二个民用频率用于Block ⅡF卫星。此外,还正在进行一项名为“GPS现代化工作”或GPS Ⅲ计划,以验证未来GPS性能改进。最后,空军处于改进“控制部分”的过程之中,包括精度改进优先权(AII)。这些对GPS的性能改进与先进的、在未来十年中有望得到进一步开发的用户设备将在精度、完整性和可用性方面得到显著提高。例如,取消SA问题不仅提高了GPS定位精度,还大大改变了综合监控算法的可用性性能,如接收机自主综合监控(RAIM),提高了故障探测与排除(FDE)的能力。对控制部分的改善也将提高GPS的总体性能。这些性能已改善的GPS将足以在十年内成为独立应用的全球导航卫星系统(GNSS)?在许多用途中,这一问题的答案是肯定的:对于其他所要求的用途,GPS仍将需要扩充。本文叙述的这些扩充要比预想的简单得多且成本低廉得多。     

“哈姆”反辐射导弹的三项电子战改进

(1)对付GPS干扰机的“寻的干扰”能力。1998年9月在加州中国湖,美海军武器中心完成了AGM-88C高速反辐射导弹(HARM)第五批次改进的第2次实弹试验,试验中一架海军F-18向模拟干扰机发射了一枚“哈姆”导弹,试验细节未透露。 第五批次“寻的干扰”型(主要是软件改进)是由“哈姆”生产厂家Raytheon系统公司与海军“哈姆”计划管理办公室一道实施的。海军将使用第五批次“哈姆”反辐射导弹攻击干扰GPS导航信号的干扰机,以此来确保下一代GPS制导弹药,如联合定向攻击弹药(JDAM)和联合远距离武器(JSOW),面对低廉的小功率GPS干扰和干扰时,不致于失去精确制导能力。为了“寻的干扰”,海军和Falon有限公司研制了A～D频段吊架下安装的“LOCO GPSI”接收机系统,用于检测和标定GPS干扰源。第五批次“哈姆”导弹除了具有“寻的干扰”能力,还能对付较先进的雷达波形。     

美国GPS现代化改造计划及备选方案评析

据美国国会预算办公室(CBO)研究报告摘要所述,GPS卫星即将达到其使用寿命,美国国防部(DoD)计划采用新型卫星来代替,这些新型卫星可以产生更强信号,从而能够对抗敌方强信号的蓄意干扰。CBO研究表明,提升GPS抗干扰能力还存在其他备选方案,比如改进军用接收机。该方案不但比DoD升级GPS卫星星座计划的费用低廉得多,而且还将比DoD计划提早近10年带来收益。然而,这种对军用接收机的改进会使其变得更大更笨重(因此不利于徒步人员使用),这一弊端要在小型化改造取得进展后才能得到改善。     

GPS接收机的自主完善性监测算法研究

完善性监测是 GPS接收机研制过程中的重要技术问题之一 ,其功能是在接收机不能用于导航服务时向用户提供告警信息。文中对基于最小二乘残差法的 GPS接收机自主完善性监测 (RAIM)算法进行分析与研究 ,并给出了检测门限的求解方法 ,最后对将该算法应用于 GPS/GL ONASS组合接收机时存在的问题进行了探讨。这一算法在某型号接收机的相关实验中取得了较好的效果。     

研发更耐用的微型空射诱饵

美空军装备中心精确打击系统项目办公室已开始改进现役的ADM 1 60型微型空射诱饵(MALD)。该诱饵由B 5 2轰炸机和F 1 6战斗机投放。曾于 1 999年首次用于对敌防空抑制(SEAD)任务 ,用其携带的增强型信号辐射源 ,模拟有人驾驶飞机 ,诱骗敌防空系统。空军目前希望得到一种具有更大续航能力 ,飞行距离 ,并有干扰功能的耐用型MALD。并且要求以每个 3万美元价格生产 3 0 0 0个。为此项目办公室要求研制生产厂商能最大程度地利用商业现成组件和程序研发出这种新型MALD。空军已于 2 0 0 2年 6月与 5家大公司签订了为期 3个月的研发合同 ,预…     

美空军武器系统GPS抗干扰性能得到改进

用于提高GPS制导武器系统抗干扰能力的第一个生产型设备将于2001年初安装在联合空对地防区外发射导弹(JASSM)上,这表明美军装备的GPS制导武器系统的抗干扰能力将可大大改善。GPS导航系统定位的精确制导武器,如JASSM和JDAM是美国精确制导武器库中的重要武器,但由于目前GPS卫星的信号频率较低,容易受到外来干扰信号的影响,因而,GPS联合计划办公室于1996年同洛克希德·马丁公司签署了导航战研究合同,该合同有效期为两年,任务是研究GPS抗干扰措施。项目研究的结果是研制出一种数字式GPS空间时间抗干扰接收机(G-STAR),它适用于军…     

美休斯公司的贾维斯运载火箭

美国空军准备研制一种中型运载火箭(MLV),休斯公司和波音公司的方案是采用土星火箭的推进系统和航天飞机的结构及电子系统,它能把总重85000磅(1磅=0.454千克)的多颗卫星送入地球低轨道,或把17500磅重的载荷送入地球同步轨道。而航天飞机从肯尼迪航天中心升空进入地球低轨道时,只能携带65000磅的载荷。     

用于ERIS的GPS转发器处理系统

本文描述基于转发器处理系统(TPS)的全球定位系统(GPS)的要求、设计特点及其能力。该转发器处理系统是由爱格林空军基地的靶场应用联合工程办公室(RAJPO)为美军战略防御指挥(USASDC)的重返外大气层再入飞行器拦截器子系统(ERIS)计划而建立的。TPS 为 ERIS 实验计划提供目标和拦截飞行器的实时位置和速度信息。为了实现这一目的,弹载转发器提供 GPS C/A 码 L 波段到 S 波段的信号转换,并重发给地面 TPS。地面发射机(GT)网用于增加 GPS 卫星(SV)覆盖域。TPS 测量包括“伪距离和”与“伪距离和的变化率”并借助 GPS 参考接收机(RR)进行差分 GPS 修正。快速相关捕获和快速付里叶变换(FFT)技术用于满足相当严格的性能要求。设计用于动态的和弹道飞行的两种卡尔曼滤波器,来满足目标和拦截器的不同精度要求。TPS 还有其它一些功能,例如,检前记录器(用于事后分析)和动态模拟信号源(用于飞行前检查)。     

装备F/A-18E/F战斗机的先进告警接收机

专为美海军下一代战斗机F/A—18E/F研制的新一代雷达告警接收机(作为先进防御系统的核心设备),已成功地通过海军作战试验。新的雷达告警接收机是由Hughes公司研制的,型号为ALR—67(V)3,该机由于应用了信道化接收机技术,灵敏度有了较大提高,并可有效地与F/A—18E/F飞机上的脉冲多普勒雷达联用。     

LDPC码在卫星导航系统中的应用

作为一种接近香农极限的信道编码,近年来LDPC码被广泛采用,例如欧洲第二代数字视频广播卫星标准DVB-S2和空间数据咨询委员会(CCSDS)遥测信道编码标准就分别采用了LDPC码。文章将讨论LDPC码在卫星导航系统中的应用,内容涵盖星上编码与接收机解码。GPS联合项目办公室在接口规范(Draft IS-GPS-800,Navstar GPS Space Segment/User Segment L1C Interfaces,19 April 2006)中展现了L1电文结构中的LDPC码。子帧2和子帧3将分别用一个独立的24bit循环冗余检验(CRC)算法。加入CRC比特之后每一子帧将进一步被长度为1200/548码率为1/2的LDPC码编码。文章将给出同等长度同等码率的不同类型的LDPC码。它们表现出了优异的译码性能、简单的编码结构和较低的译码复杂度。另外一个优点是其校验矩阵无需用一系列的冗余表格来表示。这种LDPC码的构造方法可以被扩展到其它卫星导航系统,比如欧洲的伽俐略(Galileo)系统和中国的北斗(Compass)系统。     

GPS/GLONSS兼容天线

文章介绍了一种GPS/GLONASS兼容接收天线,它是由四臂分数式螺旋天线改进而成。采用自相位(SSelf-phased)和开槽同轴线顶馈等技术,使得天线结构紧凑,体积小巧,引入套筒式反射体,大大改善了天线的方向图的对称性,降低了后瓣电平。并用传输线理论对自相位天线的设计进行了理论分析,推出了自相位天线的设计公式。测试结果表明,在GPS/GLONASS的工作频段内,其驻波比<1.2,轴向增益约4.2db,仰角10°上时,增益≥-2dBi。     

基于动力学轨道外推的星载辅助GPS快速搜索方法

星载GPS接收机广泛应用于卫星实时导航定位、定时。只要捕获到至少4颗可见GPS卫星,GPS接收机就能完成一次定位。但由于星载GPS接收机处于高动态运动状态,无法接收外界辅助信息,因此大部分星载GPS接收机仍然采用轮询搜索方法对所有GPS卫星进行捕获,导致定位时间长。在此背景下,提出一种星载辅助GPS(AGPS)快速搜索方法,通过减少捕获次数来缩短定位时间。方法以卫星轨道运动规律为辅助信息,基于动力学轨道外推预测星载GPS接收机的概略位置,然后通过计算俯仰角实时判断GPS卫星对星载GPS接收机是否可见。星载GPS接收机可以优先捕获可见的GPS卫星,从而减少捕获次数,缩短定位时间。仿真结果表明,相比于轮询搜索、决策树搜索方法,为搜索到相同颗可见GPS卫星,星载辅助GPS快速搜索方法需要的捕获次数最少;并且,随着轨道高度增加,星载辅助GPS方法需要的捕获次数增加得最慢。     

GPS姿态测量技术

GPS 定位技术早已为人们所熟知,并得到广泛应用。通过测量 GPS 信号到达两个不同位置天线的伪距差,求出两个不同位置天线的伪距差,求出两天线组成的基线与卫星视线间夹角也可以利用 GPS 测量飞行器姿态。文章介绍 GPS 测量飞行器姿态的基本原理以及有关技术(模糊度、星座选择、误差源等)问题。