GPS軌跡測(cè)量系統(tǒng)在導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)中的應(yīng)用

李東　黃信安

摘 要： 空空導(dǎo)彈研制需要一系列空中系留飛行試驗(yàn)，以解決導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)真實(shí)目標(biāo)的截獲跟蹤能力。傳統(tǒng)的系留試驗(yàn)由于地面試驗(yàn)人員無(wú)法實(shí)時(shí)掌握靶機(jī)和目標(biāo)機(jī)的動(dòng)態(tài)，給飛行試驗(yàn)結(jié)果造成了很大的不確定性；本系統(tǒng)利用日益廣泛使用的GPS全球定位技術(shù)，從載機(jī)的導(dǎo)彈產(chǎn)品和目標(biāo)機(jī)GPS吊艙接收下傳的GPS信息，實(shí)時(shí)解算出目標(biāo)機(jī)相對(duì)于載機(jī)位置、速度等信息，顯示在數(shù)據(jù)處理軟件上，從而使地面試驗(yàn)人員實(shí)時(shí)獲取載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的相關(guān)信息，為試驗(yàn)指揮提供了可靠數(shù)據(jù)；實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)大大提高了系留試驗(yàn)的成功率和導(dǎo)彈截獲概率，為飛行試驗(yàn)節(jié)約了試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和時(shí)間，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞： 軌跡測(cè)量系統(tǒng)； 飛行試驗(yàn)； 地面接收站； GPS； 導(dǎo)彈

中圖分類號(hào)： TN965?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）11?0028?03

Abstract： In the process of air?to?air missile development， a serial of tethered flight test must be done to improve the capability of capturing and tracking the real goal of missile guidance system. The traditional tethered flight test results in great uncertainty for the flight test results because the test personnel on ground can not grasp the dynamic status of the drone aircraft in real time. With GPS widely used in the system， the target aircraft′s position and speed relative to fighter plane are calculated in combination the GPS information received from the airborne missile and target GPS pod， and displayed in the data processing software， so that the test personnel on ground obtain the relevant information of fighter plane and drone aircraft in real time and provide reliable data for the test command. The practical application result shows that this system can greatly improve the success rate and the missile interception probability， and save the time and fund of the test.

Keywords： trajectory measurement system； flight test； ground receiving station； GPS； missile

0 引 言

空空導(dǎo)彈研制過(guò)程中需要一系列的系留飛行試驗(yàn)，以解決導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)真實(shí)目標(biāo)的截獲跟蹤能力，暴露在飛行條件下可能存在的問(wèn)題[1]。由于地面人員無(wú)法實(shí)時(shí)掌握靶機(jī)和目標(biāo)機(jī)的動(dòng)態(tài)，飛行試驗(yàn)的好壞只能靠事后通過(guò)對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)的分析得出結(jié)論，這樣給飛行試驗(yàn)的結(jié)果造成了很大的不確定性。GPS軌跡測(cè)量系統(tǒng)是對(duì)空空導(dǎo)彈進(jìn)行空中目標(biāo)機(jī)截獲跟蹤試驗(yàn)時(shí)使用的飛行試驗(yàn)專用測(cè)試設(shè)備，用于實(shí)時(shí)顯示載機(jī)、目標(biāo)機(jī)的速度、高度、位置、軌跡和相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)（相對(duì)速度和相對(duì)距離、攻擊角等）。它能實(shí)時(shí)顯示和記錄導(dǎo)彈的截獲信息和其他工作信息，供地面指揮人員調(diào)度載機(jī)和目標(biāo)機(jī)按大綱預(yù)先設(shè)定的航線飛行，使地面技術(shù)人員及時(shí)掌握和了解導(dǎo)彈的工作情況，提高試驗(yàn)的成功率和準(zhǔn)確度，從而大大提高試驗(yàn)效率和試驗(yàn)結(jié)果的有效性。

該系統(tǒng)就是利用日益廣泛使用的GPS全球定位技術(shù)[2]，從載機(jī)的導(dǎo)彈產(chǎn)品和目標(biāo)機(jī)的GPS飛行測(cè)試吊艙接收其下傳的GPS信息，實(shí)時(shí)解算出目標(biāo)機(jī)相對(duì)于載機(jī)位置、速度等信息，并實(shí)時(shí)顯示在數(shù)據(jù)處理軟件上，從而使地面的試驗(yàn)指揮人員實(shí)時(shí)獲取載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的相關(guān)信息，為試驗(yàn)的指揮提供了可靠的數(shù)據(jù)，大大提到了系留試驗(yàn)中導(dǎo)彈的截獲概率，為飛行試驗(yàn)節(jié)約了時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

1.1 系統(tǒng)組成

GPS軌跡測(cè)量系統(tǒng)由載機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)、目標(biāo)機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)、GPS地面工作站、實(shí)時(shí)采集處理監(jiān)視系統(tǒng)、事后處理單元五部分構(gòu)成[3]，組成部分如圖1所示。

1.2 工作原理

在飛行試驗(yàn)中，載機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)通過(guò)射頻通道無(wú)線接收導(dǎo)彈工作參數(shù)后與本地收到的GPS數(shù)據(jù)融合、編碼，實(shí)時(shí)記錄到存儲(chǔ)器，并將數(shù)據(jù)擴(kuò)頻后送給調(diào)制遙測(cè)發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)通過(guò)發(fā)射天線向空間輻射。目標(biāo)機(jī)GPS遙測(cè)系統(tǒng)接收本機(jī)GPS信息，并進(jìn)行編碼、記錄，將數(shù)據(jù)擴(kuò)頻后通過(guò)射頻通道向外輻射。地面工作站實(shí)時(shí)接收載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的射頻信號(hào)，經(jīng)擴(kuò)頻接收機(jī)接收解調(diào)得到數(shù)據(jù)信號(hào)；而后經(jīng)幀同步、數(shù)據(jù)合并，由計(jì)算機(jī)讀取、存盤(pán)，實(shí)時(shí)獲得載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的位置、速度、軌跡及導(dǎo)彈主要的工作參數(shù)等，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送給第二顯示終端進(jìn)行顯示。飛行試驗(yàn)結(jié)束后，地面檢測(cè)設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)線下載載機(jī)、目標(biāo)機(jī)記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行事后處理分析，得到被測(cè)參數(shù)，以數(shù)據(jù)、曲線、圖形、文本等方式輸出，生成最終的數(shù)據(jù)文件，并通過(guò)遙測(cè)數(shù)據(jù)和下載數(shù)據(jù)的事后處理分析，提高數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 載機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)

載機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電子部件設(shè)計(jì)。電子部件包括GPS接收天線、GPS接收機(jī)、試驗(yàn)彈數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)融合處理組件、數(shù)據(jù)記錄組件、擴(kuò)頻發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線、電源和吊艙彈體。組成框圖如圖2所示。

載機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)的主要功能主要包括接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，解算出GPS天線的位置、速度及精確時(shí)間等信息，并將解算出的信息和原始信息傳至地面站；有線和近距無(wú)線接收同一載機(jī)另一側(cè)掛載的試驗(yàn)彈的主要工作參數(shù)并實(shí)時(shí)回傳地面站；記錄GPS原始觀測(cè)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)彈的主要工作參數(shù)；系統(tǒng)地面自檢功能等。GPS數(shù)據(jù)除時(shí)間、三維位置、速度信息外，還應(yīng)有L1波段多普勒測(cè)量值、載波相位測(cè)量值、C/A碼偽距測(cè)量值、衛(wèi)星索引、精度因子等，以便于事后差分和數(shù)據(jù)分析等使用。

2.2 GPS地面接收站

地面工作站主要包括：接收天線、載機(jī)數(shù)據(jù)擴(kuò)頻接收單元、目標(biāo)機(jī)GPS數(shù)據(jù)擴(kuò)頻接收單元、GPS基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)合并單元、實(shí)時(shí)處理監(jiān)視單元、485總線數(shù)據(jù)輸出單元、事后處理單元，功能組成框圖如圖3所示。

地面工作站主要功能為：

（1） 保證在規(guī)定飛行區(qū)域范圍內(nèi)，可靠接收載機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)和目標(biāo)機(jī)GPS遙測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息；

（2） 接收并記錄基準(zhǔn)站、載機(jī)、目標(biāo)機(jī)GPS原始觀測(cè)數(shù)據(jù)、可實(shí)現(xiàn)事后數(shù)據(jù)讀取和重放；

（3） 將載機(jī)和目標(biāo)機(jī)信息融合后實(shí)時(shí)傳輸出給實(shí)時(shí)處理監(jiān)視單元并記錄；

（4） 實(shí)時(shí)處理監(jiān)視單元可以調(diào)整載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的軌跡的點(diǎn)數(shù)，顯示比例圖可以放大縮小；可以使用電子地圖作為顯示系統(tǒng)的背景，也可以制作有簡(jiǎn)單地標(biāo)組成的地圖作為顯示背景；顯示時(shí)自動(dòng)剔除誤碼；選取軌跡圖中的歷史點(diǎn)，可以彈出窗口顯示該點(diǎn)數(shù)據(jù)；

（5） 用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的方式，選擇全部或部分信息傳輸至第二顯示終端，為領(lǐng)航、決策提供依據(jù)等。

2.3 實(shí)時(shí)采集處理監(jiān)視系統(tǒng)

實(shí)時(shí)處理軟件包含實(shí)時(shí)存貯、GPS參數(shù)解算、載機(jī)和目標(biāo)機(jī)實(shí)時(shí)顯示、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)發(fā)送等模塊。用于實(shí)時(shí)存貯、接收、處理并監(jiān)視載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的飛行狀態(tài)，及試驗(yàn)彈的工作狀態(tài)，它具有同步碼的容錯(cuò)處理以及時(shí)碼的判斷，丟幀檢查功能；實(shí)時(shí)接收、存儲(chǔ)、解算由網(wǎng)絡(luò)傳送來(lái)的載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的GPS數(shù)據(jù)，能夠完成GPS數(shù)據(jù)和導(dǎo)彈工作參數(shù)的分離，能夠?qū)崟r(shí)解算并顯示載機(jī)和目標(biāo)機(jī)信息。它能夠顯示包括載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的位置和航跡（經(jīng)度、緯度）、高度、速度、相對(duì)距離、高差、攻擊角等參數(shù)信息，實(shí)時(shí)處理監(jiān)視單元可以調(diào)整載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的軌跡的點(diǎn)數(shù)，顯示比例圖可以放大縮小，可以使用電子地圖作為顯示系統(tǒng)的背景，也可以制作有簡(jiǎn)單地標(biāo)組成的地圖作為顯示背景，顯示時(shí)自動(dòng)剔除誤碼，選取軌跡圖中的歷史點(diǎn)，可以彈出窗口顯示該點(diǎn)數(shù)據(jù)等。實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)處理流程圖如圖4所示。

2.4 事后處理系統(tǒng)

試驗(yàn)結(jié)束后，事后處理單元對(duì)載機(jī)GPS、目標(biāo)機(jī)GPS和基準(zhǔn)站GPS的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，得到比試驗(yàn)時(shí)更高精度的信息，以對(duì)試驗(yàn)彈數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)應(yīng)的條件進(jìn)行進(jìn)一步分析。它主要包括數(shù)據(jù)回放模塊和差分處理模塊，主要功能包括選取地面工作站、載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，顯示試驗(yàn)彈參數(shù)和載機(jī)、目標(biāo)機(jī)的GPS信息；對(duì)地面工作站、載機(jī)和目標(biāo)機(jī)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度GPS差分處理；計(jì)算地面工作站、載機(jī)與目標(biāo)機(jī)的相對(duì)位置等。

3 實(shí)施效果

該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)顯示載機(jī)、目標(biāo)機(jī)的速度、高度、位置、軌跡以及目標(biāo)機(jī)相對(duì)于載機(jī)的速度、距離、攻擊角等信息，便于地面指揮人員調(diào)度載機(jī)和目標(biāo)機(jī)按大綱預(yù)先設(shè)定的航線飛行，大大提高了試驗(yàn)的成功率和準(zhǔn)確度，并且能夠?qū)崟r(shí)記錄載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的飛行軌跡，以便進(jìn)行更精確的事后數(shù)據(jù)分析。飛行試驗(yàn)效果如圖5所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文利用GPS軌跡測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)彈系留試驗(yàn)中目標(biāo)機(jī)和載機(jī)的位置、速度等信息的實(shí)時(shí)顯示，為地面的試驗(yàn)指揮人員實(shí)時(shí)獲取載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的相關(guān)信息，為試驗(yàn)的指揮提供了可靠的數(shù)據(jù)，大大提高了試驗(yàn)的成功率，同時(shí)該系統(tǒng)也可以用于地面繞飛試驗(yàn)等，為飛行試驗(yàn)提供了有力的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

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2 方案設(shè)計(jì)

2.1 載機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)

載機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電子部件設(shè)計(jì)。電子部件包括GPS接收天線、GPS接收機(jī)、試驗(yàn)彈數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)融合處理組件、數(shù)據(jù)記錄組件、擴(kuò)頻發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線、電源和吊艙彈體。組成框圖如圖2所示。

載機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)的主要功能主要包括接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，解算出GPS天線的位置、速度及精確時(shí)間等信息，并將解算出的信息和原始信息傳至地面站；有線和近距無(wú)線接收同一載機(jī)另一側(cè)掛載的試驗(yàn)彈的主要工作參數(shù)并實(shí)時(shí)回傳地面站；記錄GPS原始觀測(cè)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)彈的主要工作參數(shù)；系統(tǒng)地面自檢功能等。GPS數(shù)據(jù)除時(shí)間、三維位置、速度信息外，還應(yīng)有L1波段多普勒測(cè)量值、載波相位測(cè)量值、C/A碼偽距測(cè)量值、衛(wèi)星索引、精度因子等，以便于事后差分和數(shù)據(jù)分析等使用。

2.2 GPS地面接收站

地面工作站主要包括：接收天線、載機(jī)數(shù)據(jù)擴(kuò)頻接收單元、目標(biāo)機(jī)GPS數(shù)據(jù)擴(kuò)頻接收單元、GPS基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)合并單元、實(shí)時(shí)處理監(jiān)視單元、485總線數(shù)據(jù)輸出單元、事后處理單元，功能組成框圖如圖3所示。

地面工作站主要功能為：

（1） 保證在規(guī)定飛行區(qū)域范圍內(nèi)，可靠接收載機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)和目標(biāo)機(jī)GPS遙測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息；

（2） 接收并記錄基準(zhǔn)站、載機(jī)、目標(biāo)機(jī)GPS原始觀測(cè)數(shù)據(jù)、可實(shí)現(xiàn)事后數(shù)據(jù)讀取和重放；

（3） 將載機(jī)和目標(biāo)機(jī)信息融合后實(shí)時(shí)傳輸出給實(shí)時(shí)處理監(jiān)視單元并記錄；

（4） 實(shí)時(shí)處理監(jiān)視單元可以調(diào)整載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的軌跡的點(diǎn)數(shù)，顯示比例圖可以放大縮?。豢梢允褂秒娮拥貓D作為顯示系統(tǒng)的背景，也可以制作有簡(jiǎn)單地標(biāo)組成的地圖作為顯示背景；顯示時(shí)自動(dòng)剔除誤碼；選取軌跡圖中的歷史點(diǎn)，可以彈出窗口顯示該點(diǎn)數(shù)據(jù)；

（5） 用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的方式，選擇全部或部分信息傳輸至第二顯示終端，為領(lǐng)航、決策提供依據(jù)等。

2.3 實(shí)時(shí)采集處理監(jiān)視系統(tǒng)

實(shí)時(shí)處理軟件包含實(shí)時(shí)存貯、GPS參數(shù)解算、載機(jī)和目標(biāo)機(jī)實(shí)時(shí)顯示、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)發(fā)送等模塊。用于實(shí)時(shí)存貯、接收、處理并監(jiān)視載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的飛行狀態(tài)，及試驗(yàn)彈的工作狀態(tài)，它具有同步碼的容錯(cuò)處理以及時(shí)碼的判斷，丟幀檢查功能；實(shí)時(shí)接收、存儲(chǔ)、解算由網(wǎng)絡(luò)傳送來(lái)的載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的GPS數(shù)據(jù)，能夠完成GPS數(shù)據(jù)和導(dǎo)彈工作參數(shù)的分離，能夠?qū)崟r(shí)解算并顯示載機(jī)和目標(biāo)機(jī)信息。它能夠顯示包括載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的位置和航跡（經(jīng)度、緯度）、高度、速度、相對(duì)距離、高差、攻擊角等參數(shù)信息，實(shí)時(shí)處理監(jiān)視單元可以調(diào)整載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的軌跡的點(diǎn)數(shù)，顯示比例圖可以放大縮小，可以使用電子地圖作為顯示系統(tǒng)的背景，也可以制作有簡(jiǎn)單地標(biāo)組成的地圖作為顯示背景，顯示時(shí)自動(dòng)剔除誤碼，選取軌跡圖中的歷史點(diǎn)，可以彈出窗口顯示該點(diǎn)數(shù)據(jù)等。實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)處理流程圖如圖4所示。

2.4 事后處理系統(tǒng)

試驗(yàn)結(jié)束后，事后處理單元對(duì)載機(jī)GPS、目標(biāo)機(jī)GPS和基準(zhǔn)站GPS的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，得到比試驗(yàn)時(shí)更高精度的信息，以對(duì)試驗(yàn)彈數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)應(yīng)的條件進(jìn)行進(jìn)一步分析。它主要包括數(shù)據(jù)回放模塊和差分處理模塊，主要功能包括選取地面工作站、載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，顯示試驗(yàn)彈參數(shù)和載機(jī)、目標(biāo)機(jī)的GPS信息；對(duì)地面工作站、載機(jī)和目標(biāo)機(jī)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度GPS差分處理；計(jì)算地面工作站、載機(jī)與目標(biāo)機(jī)的相對(duì)位置等。

3 實(shí)施效果

該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)顯示載機(jī)、目標(biāo)機(jī)的速度、高度、位置、軌跡以及目標(biāo)機(jī)相對(duì)于載機(jī)的速度、距離、攻擊角等信息，便于地面指揮人員調(diào)度載機(jī)和目標(biāo)機(jī)按大綱預(yù)先設(shè)定的航線飛行，大大提高了試驗(yàn)的成功率和準(zhǔn)確度，并且能夠?qū)崟r(shí)記錄載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的飛行軌跡，以便進(jìn)行更精確的事后數(shù)據(jù)分析。飛行試驗(yàn)效果如圖5所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文利用GPS軌跡測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)彈系留試驗(yàn)中目標(biāo)機(jī)和載機(jī)的位置、速度等信息的實(shí)時(shí)顯示，為地面的試驗(yàn)指揮人員實(shí)時(shí)獲取載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的相關(guān)信息，為試驗(yàn)的指揮提供了可靠的數(shù)據(jù)，大大提高了試驗(yàn)的成功率，同時(shí)該系統(tǒng)也可以用于地面繞飛試驗(yàn)等，為飛行試驗(yàn)提供了有力的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊晨，葉少杰，周頤.空空導(dǎo)彈試驗(yàn)和鑒定[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007.

[2] 王德周，李耀民.基于GPS技術(shù)輔助雷達(dá)引導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2013（1）：139?141.

[3] 張建學(xué).空空導(dǎo)彈GPS飛行軌跡軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2012，20（1）：59?62.

[4] 何睿，章堅(jiān)武.GPS電子地圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法研究[J].火控雷達(dá)技術(shù)，2006，6（2）：82?84.

[5] 李征航，黃勁松.GPS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理[M].2版.武漢：武漢大學(xué)出版社，2011.

[6] 桂延寧，張福順，焦李成.飛行軌跡及參數(shù)測(cè)量的一種新方法[J].電子學(xué)報(bào)，2003（12）：1894?1896.

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 載機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)

載機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電子部件設(shè)計(jì)。電子部件包括GPS接收天線、GPS接收機(jī)、試驗(yàn)彈數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)融合處理組件、數(shù)據(jù)記錄組件、擴(kuò)頻發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線、電源和吊艙彈體。組成框圖如圖2所示。

載機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)的主要功能主要包括接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，解算出GPS天線的位置、速度及精確時(shí)間等信息，并將解算出的信息和原始信息傳至地面站；有線和近距無(wú)線接收同一載機(jī)另一側(cè)掛載的試驗(yàn)彈的主要工作參數(shù)并實(shí)時(shí)回傳地面站；記錄GPS原始觀測(cè)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)彈的主要工作參數(shù)；系統(tǒng)地面自檢功能等。GPS數(shù)據(jù)除時(shí)間、三維位置、速度信息外，還應(yīng)有L1波段多普勒測(cè)量值、載波相位測(cè)量值、C/A碼偽距測(cè)量值、衛(wèi)星索引、精度因子等，以便于事后差分和數(shù)據(jù)分析等使用。

2.2 GPS地面接收站

地面工作站主要包括：接收天線、載機(jī)數(shù)據(jù)擴(kuò)頻接收單元、目標(biāo)機(jī)GPS數(shù)據(jù)擴(kuò)頻接收單元、GPS基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)合并單元、實(shí)時(shí)處理監(jiān)視單元、485總線數(shù)據(jù)輸出單元、事后處理單元，功能組成框圖如圖3所示。

地面工作站主要功能為：

（1） 保證在規(guī)定飛行區(qū)域范圍內(nèi)，可靠接收載機(jī)綜合數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)和目標(biāo)機(jī)GPS遙測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息；

（2） 接收并記錄基準(zhǔn)站、載機(jī)、目標(biāo)機(jī)GPS原始觀測(cè)數(shù)據(jù)、可實(shí)現(xiàn)事后數(shù)據(jù)讀取和重放；

（3） 將載機(jī)和目標(biāo)機(jī)信息融合后實(shí)時(shí)傳輸出給實(shí)時(shí)處理監(jiān)視單元并記錄；

（4） 實(shí)時(shí)處理監(jiān)視單元可以調(diào)整載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的軌跡的點(diǎn)數(shù)，顯示比例圖可以放大縮??；可以使用電子地圖作為顯示系統(tǒng)的背景，也可以制作有簡(jiǎn)單地標(biāo)組成的地圖作為顯示背景；顯示時(shí)自動(dòng)剔除誤碼；選取軌跡圖中的歷史點(diǎn)，可以彈出窗口顯示該點(diǎn)數(shù)據(jù)；

（5） 用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的方式，選擇全部或部分信息傳輸至第二顯示終端，為領(lǐng)航、決策提供依據(jù)等。

2.3 實(shí)時(shí)采集處理監(jiān)視系統(tǒng)

實(shí)時(shí)處理軟件包含實(shí)時(shí)存貯、GPS參數(shù)解算、載機(jī)和目標(biāo)機(jī)實(shí)時(shí)顯示、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)發(fā)送等模塊。用于實(shí)時(shí)存貯、接收、處理并監(jiān)視載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的飛行狀態(tài)，及試驗(yàn)彈的工作狀態(tài)，它具有同步碼的容錯(cuò)處理以及時(shí)碼的判斷，丟幀檢查功能；實(shí)時(shí)接收、存儲(chǔ)、解算由網(wǎng)絡(luò)傳送來(lái)的載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的GPS數(shù)據(jù)，能夠完成GPS數(shù)據(jù)和導(dǎo)彈工作參數(shù)的分離，能夠?qū)崟r(shí)解算并顯示載機(jī)和目標(biāo)機(jī)信息。它能夠顯示包括載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的位置和航跡（經(jīng)度、緯度）、高度、速度、相對(duì)距離、高差、攻擊角等參數(shù)信息，實(shí)時(shí)處理監(jiān)視單元可以調(diào)整載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的軌跡的點(diǎn)數(shù)，顯示比例圖可以放大縮小，可以使用電子地圖作為顯示系統(tǒng)的背景，也可以制作有簡(jiǎn)單地標(biāo)組成的地圖作為顯示背景，顯示時(shí)自動(dòng)剔除誤碼，選取軌跡圖中的歷史點(diǎn)，可以彈出窗口顯示該點(diǎn)數(shù)據(jù)等。實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)處理流程圖如圖4所示。

2.4 事后處理系統(tǒng)

試驗(yàn)結(jié)束后，事后處理單元對(duì)載機(jī)GPS、目標(biāo)機(jī)GPS和基準(zhǔn)站GPS的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，得到比試驗(yàn)時(shí)更高精度的信息，以對(duì)試驗(yàn)彈數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)應(yīng)的條件進(jìn)行進(jìn)一步分析。它主要包括數(shù)據(jù)回放模塊和差分處理模塊，主要功能包括選取地面工作站、載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，顯示試驗(yàn)彈參數(shù)和載機(jī)、目標(biāo)機(jī)的GPS信息；對(duì)地面工作站、載機(jī)和目標(biāo)機(jī)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度GPS差分處理；計(jì)算地面工作站、載機(jī)與目標(biāo)機(jī)的相對(duì)位置等。

3 實(shí)施效果

該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)顯示載機(jī)、目標(biāo)機(jī)的速度、高度、位置、軌跡以及目標(biāo)機(jī)相對(duì)于載機(jī)的速度、距離、攻擊角等信息，便于地面指揮人員調(diào)度載機(jī)和目標(biāo)機(jī)按大綱預(yù)先設(shè)定的航線飛行，大大提高了試驗(yàn)的成功率和準(zhǔn)確度，并且能夠?qū)崟r(shí)記錄載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的飛行軌跡，以便進(jìn)行更精確的事后數(shù)據(jù)分析。飛行試驗(yàn)效果如圖5所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文利用GPS軌跡測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)彈系留試驗(yàn)中目標(biāo)機(jī)和載機(jī)的位置、速度等信息的實(shí)時(shí)顯示，為地面的試驗(yàn)指揮人員實(shí)時(shí)獲取載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的相關(guān)信息，為試驗(yàn)的指揮提供了可靠的數(shù)據(jù)，大大提高了試驗(yàn)的成功率，同時(shí)該系統(tǒng)也可以用于地面繞飛試驗(yàn)等，為飛行試驗(yàn)提供了有力的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

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