GPS在導(dǎo)彈制導(dǎo)中的應(yīng)用探討

　　采用新的制導(dǎo)技術(shù)是制導(dǎo)領(lǐng)域一直關(guān)注的問題，隨著GPS這一全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的建成，基于GPS系統(tǒng)的新型制導(dǎo)系統(tǒng)可以較好地滿足導(dǎo)彈制導(dǎo)的諸項(xiàng)要求，用GPS制導(dǎo)系統(tǒng)來替換現(xiàn)有的慣導(dǎo)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈的長距離、高精度制導(dǎo)已引起越來越多的關(guān)注。

　　用高動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)進(jìn)行導(dǎo)彈制導(dǎo)需要解決的兩個(gè)關(guān)鍵問題是：GPS全向天線的研究和基于GPS技術(shù)的導(dǎo)彈姿態(tài)測量方法研究。這兩項(xiàng)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(jī)的導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)組成框圖。其基本工作原理是：由GPS接收機(jī)測量出導(dǎo)彈的實(shí)時(shí)位置并與存儲(chǔ)在程序裝置中的預(yù)定軌道參數(shù)進(jìn)行比較和計(jì)算綜合，然后通過姿態(tài)控制系統(tǒng)控制彈體運(yùn)動(dòng);而導(dǎo)彈的姿態(tài)信息也通過GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測，并適時(shí)控制導(dǎo)彈進(jìn)行調(diào)整。

　　圖2　基于高動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)的導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)組成框圖

　　3.2　GPS和慣導(dǎo)組合的制導(dǎo)方法

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

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

　　重調(diào)式是簡單的組合方式。實(shí)質(zhì)上，這種組合只是GPS向慣導(dǎo)單方向的校準(zhǔn)，雖然有簡單、易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，但組合的潛能遠(yuǎn)沒有發(fā)揮出來。

　　在卡爾曼濾波方式中采用了組合導(dǎo)航濾波器(實(shí)質(zhì)上是一種卡爾曼濾波器)，通過估計(jì)慣導(dǎo)儀表的誤差改善慣導(dǎo)系統(tǒng)的定位精度;如果慣導(dǎo)的速率數(shù)據(jù)作為GPS接收機(jī)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(jī)對(duì)動(dòng)態(tài)信號(hào)跟蹤能力的要求，從而提高抗干擾性能。另外，當(dāng)因干擾和姿態(tài)變化丟失了GPS信號(hào)，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(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

　　圖3　典型的GPS/INS組合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

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

　　4　結(jié)論

　　現(xiàn)有的慣性制導(dǎo)系統(tǒng)不能充分滿足導(dǎo)彈精密制導(dǎo)的需要，而基于GPS技術(shù)的現(xiàn)代制導(dǎo)系統(tǒng)具有許多慣性制導(dǎo)系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的發(fā)展前景。