GPS在導彈制導中的應用探討

　　采用新的制導技術是制導領域一直關注的問題，隨著GPS這一全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的建成，基于GPS系統(tǒng)的新型制導系統(tǒng)可以較好地滿足導彈制導的諸項要求，用GPS制導系統(tǒng)來替換現(xiàn)有的慣導系統(tǒng)，實現(xiàn)導彈的長距離、高精度制導已引起越來越多的關注。

　　用高動態(tài)GPS接收機進行導彈制導需要解決的兩個關鍵問題是：GPS全向天線的研究和基于GPS技術的導彈姿態(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是基于高動態(tài)GPS接收機的導彈制導系統(tǒng)組成框圖。其基本工作原理是：由GPS接收機測量出導彈的實時位置并與存儲在程序裝置中的預定軌道參數(shù)進行比較和計算綜合，然后通過姿態(tài)控制系統(tǒng)控制彈體運動;而導彈的姿態(tài)信息也通過GPS接收機實時監(jiān)測，并適時控制導彈進行調(diào)整。

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

　　3.2　GPS和慣導組合的制導方法

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

　　普通的GPS接收機在高動態(tài)環(huán)境不易捕獲和跟蹤信號，甚至產(chǎn)生整周跳變現(xiàn)象;而慣導系統(tǒng)可實時提供多種導航信息，但其導航誤差會隨時間而積累，影響制導效果。GPS/INS組合制導系統(tǒng)使得新系統(tǒng)既具有慣導系統(tǒng)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(xù)提供的高精度位置和速度信息可以估計和校正慣導系統(tǒng)的位置誤差、速度誤差，從而顯著提高慣導系統(tǒng)的定位精度;而借助慣導系統(tǒng)的加速度計速率信息，可改善GPS接收機的動態(tài)性能，使GPS接收機能夠在高動態(tài)環(huán)境快速捕獲和重新捕獲衛(wèi)星信號。

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

　　在卡爾曼濾波方式中采用了組合導航濾波器(實質(zhì)上是一種卡爾曼濾波器)，通過估計慣導儀表的誤差改善慣導系統(tǒng)的定位精度;如果慣導的速率數(shù)據(jù)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，在高動態(tài)環(huán)境下可降低GPS接收機對動態(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(tǒng)的結構圖。

　　圖3　典型的GPS/INS組合系統(tǒng)的結構圖

　　GPS和INS組合制導(導航)系統(tǒng)，兼顧了兩系統(tǒng)的優(yōu)點，抑制了兩分系統(tǒng)的不足，且增加了系統(tǒng)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(tǒng)。

　　4　結論

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