GPS在導彈制導中的應用探討

　　采用新的制導技術(shù)是制導領(lǐng)域一直關(guān)注的問(wèn)題，隨著(zhù)GPS這一全球衛星定位系統的建成，基于GPS系統的新型制導系統可以較好地滿(mǎn)足導彈制導的諸項要求，用GPS制導系統來(lái)替換現有的慣導系統，實(shí)現導彈的長(cháng)距離、高精度制導已引起越來(lái)越多的關(guān)注。

　　用高動(dòng)態(tài)GPS接收機進(jìn)行導彈制導需要解決的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是：GPS全向天線(xiàn)的研究和基于GPS技術(shù)的導彈姿態(tài)測量方法研究。這兩項研究已有所突破[3]，這里不再贅述。圖2是基于高動(dòng)態(tài)GPS接收機的導彈制導系統組成框圖。其基本工作原理是：由GPS接收機測量出導彈的實(shí)時(shí)位置并與存儲在程序裝置中的預定軌道參數進(jìn)行比較和計算綜合，然后通過(guò)姿態(tài)控制系統控制彈體運動(dòng);而導彈的姿態(tài)信息也通過(guò)GPS接收機實(shí)時(shí)監測，并適時(shí)控制導彈進(jìn)行調整。

　　圖2　基于高動(dòng)態(tài)GPS接收機的導彈制導系統組成框圖

　　3.2　GPS和慣導組合的制導方法

　　完善現有的慣導系統就必須減小慣導儀表的工具誤差。目前通過(guò)提高慣導儀表質(zhì)量而減小工具誤差的方法越來(lái)越困難[3];而采用組合制導技術(shù)來(lái)修正工具誤差的方法周期短、成本低，隨著(zhù)GPS技術(shù)的出現，這種方法越來(lái)越受到重視。

　　普通的GPS接收機在高動(dòng)態(tài)環(huán)境不易捕獲和跟蹤信號，甚至產(chǎn)生整周跳變現象;而慣導系統可實(shí)時(shí)提供多種導航信息，但其導航誤差會(huì )隨時(shí)間而積累，影響制導效果。GPS/INS組合制導系統使得新系統既具有慣導系統較高的相對精度，又具有GPS較高的絕對精度，并容易提供載體的姿態(tài)信息。用GPS連續提供的高精度位置和速度信息可以估計和校正慣導系統的位置誤差、速度誤差，從而顯著(zhù)提高慣導系統的定位精度;而借助慣導系統的加速度計速率信息，可改善GPS接收機的動(dòng)態(tài)性能，使GPS接收機能夠在高動(dòng)態(tài)環(huán)境快速捕獲和重新捕獲衛星信號。

　　重調式是簡(jiǎn)單的組合方式。實(shí)質(zhì)上，這種組合只是GPS向慣導單方向的校準，雖然有簡(jiǎn)單、易于實(shí)現的優(yōu)點(diǎn)，但組合的潛能遠沒(méi)有發(fā)揮出來(lái)。

　　在卡爾曼濾波方式中采用了組合導航濾波器(實(shí)質(zhì)上是一種卡爾曼濾波器)，通過(guò)估計慣導儀表的誤差改善慣導系統的定位精度;如果慣導的速率數據作為GPS接收機碼跟蹤環(huán)路和載波跟蹤環(huán)路的輔助信息，在高動(dòng)態(tài)環(huán)境下可降低GPS接收機對動(dòng)態(tài)信號跟蹤能力的要求，從而提高抗干擾性能。另外，當因干擾和姿態(tài)變化丟失了GPS信號，此組合方式還具有快速重捕能力。圖3為典型的GPS/INS組合系統的結構圖。

　　圖3　典型的GPS/INS組合系統的結構圖

　　GPS和INS組合制導(導航)系統，兼顧了兩系統的優(yōu)點(diǎn)，抑制了兩分系統的不足，且增加了系統的冗余度，相應提高了載體的導航或制導精度，是較為理想的組合制導(導航)系統。

　　4　結論

　　現有的慣性制導系統不能充分滿(mǎn)足導彈精密制導的需要，而基于GPS技術(shù)的現代制導系統具有許多慣性制導系統無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的發(fā)展前景。