一種基于多滯空平臺組網(wǎng)的高精度定位裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多滯空平臺組網(wǎng)的高精度定位裝置及方法，其可對海面輻射源目標(biāo)的進(jìn)行高精度偵察定位。內(nèi)容包括：在單發(fā)導(dǎo)彈上加裝有多個可分離的滯空平臺；在每個滯空平臺上加裝有可接收輻射源目標(biāo)信號的被動雷達(dá)、用于接收滯空平臺自身位置信息和對滯空平臺進(jìn)行高精度授時(shí)的GPS模塊、以及可在多個滯空平臺之間進(jìn)行信息交互的組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。利用上述高精度定位裝置的定位方法，可獲得海面輻射源目標(biāo)位置的信息。該定位裝置及方法解決了現(xiàn)有導(dǎo)彈平臺對目標(biāo)難以定位或定位精度差的問題，可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)對艦船等海面目標(biāo)進(jìn)行偵察定位。
【專利說明】
-種基于多滯空平臺組網(wǎng)的高精度定位裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種對海面移動目標(biāo)的高精度定位裝置及方法，其通過在單發(fā)導(dǎo)彈上 加裝滯空平臺實(shí)現(xiàn)對海面福射源目標(biāo)的高精度偵察定位。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，在偵察機(jī)和其它偵察裝備不能臨空偵察的情況下，采用彈載偵察的 方式具有明顯的優(yōu)勢。導(dǎo)彈可W采用高度不同的飛行彈道，進(jìn)行戰(zhàn)場態(tài)勢實(shí)時(shí)偵察，可W彌 補(bǔ)常規(guī)地基、空基、天基偵察平臺的不足。 陽00引國內(nèi)外在此領(lǐng)域開展了許多研究工作，中國發(fā)明專利申請公開說明書CN1306280C 中公開了一種雙平臺多福射源目標(biāo)測向交叉定位的方法，該專利通過對福射源目標(biāo)的方位 角加上時(shí)間標(biāo)記，通過測量時(shí)間差來剔除虛假位置。但是該定位方法仍是基于測角交叉定 位的原理，該原理對偵察平臺的姿態(tài)控制和測量要求較高，此外受偵察平臺上加裝的被動 雷達(dá)測角精度的影響，系統(tǒng)定位精度較低，難W作為戰(zhàn)術(shù)信息應(yīng)用。
[0004] 文獻(xiàn)"《信息彈無源定位研究》，董穎輝，微計(jì)算機(jī)信息，2009年Ol期"介紹了一種 基于電子偵察載荷的信息導(dǎo)彈偵察方法，該方法根據(jù)信息導(dǎo)彈平臺的位置信息，結(jié)合對有 福射源目標(biāo)的測角信息來解算目標(biāo)的位置信息，該方法可在導(dǎo)彈完成攻擊任務(wù)的同時(shí)探明 敵方主要福射源目標(biāo)的位置信息，并把信息傳輸給地面進(jìn)行解算。但是該定位方法的精度 受導(dǎo)彈姿態(tài)平臺和偵察載荷的測角影響，系統(tǒng)的定位精度不高。 陽〇化]文獻(xiàn)"《海洋監(jiān)視衛(wèi)星無源被動定位精度分析》，沈如松，張育林，中國空間科學(xué)技 術(shù)，2005年03期"介紹了利用=星編隊(duì)衛(wèi)星對海上目標(biāo)進(jìn)行無源偵察、監(jiān)視的原理，建立了 利用時(shí)差定位法進(jìn)行定位的精度模型，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了衛(wèi)星對目標(biāo)的定位精度與衛(wèi)星編 隊(duì)構(gòu)型、軌道高度、目標(biāo)的相對位置及衛(wèi)星定軌精度和測量誤差的關(guān)系，對模型進(jìn)行了仿真 計(jì)算和分析。該文主要分析了影響星間組網(wǎng)無源定位精度的因素，但是該定位方法需要= 個衛(wèi)星平臺攜帶被動雷達(dá)定位，系統(tǒng)復(fù)雜度高，且受制于衛(wèi)星過頂時(shí)間的限制，對指定區(qū)域 的偵察難W做到近實(shí)時(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對傳統(tǒng)的彈載偵察平臺對海面目標(biāo)難W進(jìn)行精度定位、偵察范圍有限等問題， 本發(fā)明提出了一種基于多滯空平臺組網(wǎng)的高精度定位裝置及方法，該裝置是在現(xiàn)有的導(dǎo)彈 武器平臺上加裝多個滯空平臺，在滯空平臺上加裝被動雷達(dá)，通過多個滯空平臺之間的組 網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對海面福射源目標(biāo)的高精度定位，解決現(xiàn)有彈載偵察平臺定位精度低，無法作為戰(zhàn) 術(shù)信息應(yīng)用的問題。
[0007] 本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是：
[0008] 本發(fā)明提供了一種基于多滯空平臺組網(wǎng)的高精度定位裝置，其特征在于：在單發(fā) 導(dǎo)彈上加裝多個可分離的滯空平臺；每個滯空平臺上加裝有可接收福射源目標(biāo)信號的被動 雷達(dá)、用于接收滯空平臺自身位置信息和對滯空平臺進(jìn)行高精度授時(shí)的GI^模塊、W及可 在多個滯空平臺之間進(jìn)行信息交互的組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。
[0009] 如上所述的基于多滯空平臺組網(wǎng)的高精度定位裝置，所述滯空平臺的外包絡(luò)設(shè)計(jì) 必須符合分離要求，且具有一定的滯空時(shí)間。
[0010] 如上所述的基于多滯空平臺組網(wǎng)的高精度定位裝置，所述的導(dǎo)彈是彈道導(dǎo)彈或巡 航導(dǎo)彈。
[0011] 如上所述的基于多滯空平臺組網(wǎng)的高精度定位裝置，其特征在于：所述滯空平臺 的個數(shù)至少為=個。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種利用上述基于多滯空平臺組網(wǎng)的高精度定位裝置的定位方 法，包括下列步驟：
[001引（1)在外部先驗(yàn)信息的支持下，導(dǎo)彈飛行海面目標(biāo)區(qū)域，在彈道最高點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)彈將 滯空平臺釋放分離，最后釋放的滯空平臺為主節(jié)點(diǎn)，其余的滯空平臺為從節(jié)點(diǎn)；
[0014] (2)從節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻將自身滯空平臺的位置信息和偵察的福射源目標(biāo)信號通過 組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈發(fā)送給主節(jié)點(diǎn)；
[0015] (3)在主節(jié)點(diǎn)上通過時(shí)差定位算法完成目標(biāo)位置信息的解算，從而獲得目標(biāo)的位 置信息。
[0016] 本發(fā)明的有益效果為：
[0017] 1)本發(fā)明提出的彈載偵察定位裝置及方法，通過在導(dǎo)彈上加裝多滯空平臺組網(wǎng)實(shí) 現(xiàn)對海面目標(biāo)的高精度定位，解決現(xiàn)有的導(dǎo)彈對目標(biāo)難W定位或定位精度差的問題，其定 位誤差可小于2虹1。
[0018] 2)本發(fā)明提出的彈載偵察定位裝置及方法，不必依托于現(xiàn)有天基、地基和空基偵 察系統(tǒng)，可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)對艦船等海面目標(biāo)進(jìn)行偵察定位。
[0019] 3)本發(fā)明提出的彈載滯空平臺定位裝置，實(shí)現(xiàn)了對海面目標(biāo)的組網(wǎng)定位，相對于 多衛(wèi)星組網(wǎng)時(shí)差定位，本方法可不用考慮衛(wèi)星過頂?shù)葐栴}，根據(jù)作戰(zhàn)需要對指定區(qū)域進(jìn)行 快速偵察，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0020] 圖1為多滯空平臺組網(wǎng)高精度定位示意圖；
[0021] 圖2為多滯空平臺組網(wǎng)高精度定位原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為了本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，WS滯空平臺組網(wǎng)為例，結(jié)合 附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0023] 一、多滯空平臺的分離和偵察
[0024] 如圖1所示，在彈道最高點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)彈調(diào)整姿態(tài)釋放=個滯空平臺，=個滯空平臺的 基線在IOOkm左右，定義最后釋放的滯空平臺為主節(jié)點(diǎn)，其余兩個滯空平臺為從節(jié)點(diǎn)。兩個 從節(jié)點(diǎn)通過組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈和主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，兩個從節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻將自身滯空平臺位 置信息和偵察到的福射源目標(biāo)信號通過組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈發(fā)送給主節(jié)點(diǎn)，在主節(jié)點(diǎn)上通過時(shí)差定 位算法完成目標(biāo)位置信息的解算。為了確保每個節(jié)點(diǎn)上的信息為同一時(shí)刻的偵察信息，在 滯空平臺上加裝GI^模塊，通過GI^導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)滯空平臺的高精度授時(shí)和自身位置的定位。
[00巧]二、滯空平臺組網(wǎng)通過時(shí)差定位算法進(jìn)行解算與定位
[00%] 如圖2所示，=個滯空平臺通過平臺上加裝的被動雷達(dá)測量福射源目標(biāo)信號到達(dá) 滯空平臺的時(shí)間T0A，設(shè)定S個滯空平臺中的主節(jié)點(diǎn)為滯空平臺1、其余兩個節(jié)點(diǎn)為滯空平 臺2、滯空平臺3,設(shè)同一福射源目標(biāo)在同一時(shí)刻到達(dá)滯空平臺1的時(shí)間為T0A1、到達(dá)滯空 平臺2的時(shí)間為T0A2、到達(dá)滯空平臺3的時(shí)間為T0A3,定義福射源目標(biāo)信息到達(dá)滯空平臺 2與到達(dá)滯空平臺1的時(shí)間差為TD0A1，福射源目標(biāo)信息到達(dá)滯空平臺3與到達(dá)滯空平臺1 的時(shí)間差為TD0A2 :
[0027] TDOAl = T0A2-T0A1
[0028] (1)
[0029] TD0A2 = T0A3-T0A1
[0030] 每個TDOA可W確定一個回轉(zhuǎn)等時(shí)差面，由TDOAl確定等時(shí)差面Al, TD0A2確定等 時(shí)差面A2,對于海面目標(biāo)而言，其高程信息為地球表面，在WGS-84坐標(biāo)系下，定義〇21和D 31 為：
[0031] Dzi=TDOAIXc
[0032] 似
[0033] 〇31= TD0A2XC
[0034] 上式中C為光速。則：
[0035] 〇21 = D 2_〇1
[0036] (4)
[0037] 〇31= Dg-Di 陽0測上式中化、〇2、化分別為：
[0039]
城 W40] 上式中（x，y，z)為目標(biāo)位置信息，（Xd，yd，zJ為滯空平臺1的位置信息SI, (Xs2, Ys2, Zs2)為滯空平臺2的位置信息S2,（?, Ys3, zj為滯空平臺3的位置信息S3, Di為 滯空平臺1與目標(biāo)的距離，〇2為滯空平臺2與目標(biāo)的距離，D 3為滯空平臺3與目標(biāo)的距離。 〇21將決定等時(shí)差面Al,它與地球表面的相交曲線為L1。同樣，將決定另一等時(shí)差曲面 A2及其與地球的相交曲線L2。兩條曲線的交點(diǎn)即為福射源目標(biāo)的位置R和R'，其中R' 點(diǎn)為地球的背面位置，可通過解二次方程中的負(fù)值舍去，R為福射源目標(biāo)的位置。
[0041] 上述S滯空平臺組網(wǎng)對目標(biāo)的定位誤差可小于2虹1。
[0042] W上所述的=滯空平臺實(shí)施例，僅為多滯空平臺的一種，為本發(fā)明典型的具體實(shí) 施方式。但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，還可W是四滯空平臺，或者四 個W上的滯空平臺組網(wǎng)偵察，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0043] 本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于多滯空平臺組網(wǎng)的高精度定位裝置，其特征在于：在單發(fā)導(dǎo)彈上加裝多個 可分離的滯空平臺；每個滯空平臺上加裝有可接收輻射源目標(biāo)信號的被動雷達(dá)、用于接收 滯空平臺自身位置信息和對滯空平臺進(jìn)行高精度授時(shí)的GPS模塊、以及可在多個滯空平臺 之間進(jìn)行信息交互的組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多滯空平臺組網(wǎng)的高精度定位裝置，其特征在于：所述 滯空平臺的外包絡(luò)設(shè)計(jì)必須符合分離要求，且具有一定的滯空時(shí)間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多滯空平臺組網(wǎng)的高精度定位裝置，其特征在于：所述 的導(dǎo)彈是彈道導(dǎo)彈或巡航導(dǎo)彈。4. 根據(jù)權(quán)利要求1中任一項(xiàng)所述的基于多滯空平臺組網(wǎng)的高精度定位裝置，其特征在 于：所述滯空平臺的個數(shù)至少為三個。5. 權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述基于多滯空平臺組網(wǎng)的高精度定位裝置的定位方法， 包括下列步驟： (1) 在外部先驗(yàn)信息的支持下，導(dǎo)彈飛行海面目標(biāo)區(qū)域，在彈道最高點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)彈將滯空 平臺釋放分離，最后釋放的滯空平臺為主節(jié)點(diǎn)，其余的滯空平臺為從節(jié)點(diǎn)； (2) 從節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻將自身滯空平臺的位置信息和偵察的輻射源目標(biāo)信號通過組網(wǎng) 數(shù)據(jù)鏈發(fā)送給主節(jié)點(diǎn)； (3) 在主節(jié)點(diǎn)上通過時(shí)差定位算法完成目標(biāo)位置信息的解算，從而獲得目標(biāo)的位置信 息。
【文檔編號】G01S19/48GK106019348SQ201510526846
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年8月25日
【發(fā)明人】顧鑫, 費(fèi)智婷, 孫崢皓, 王 華, 姚國偉, 王鵬, 李喆, 汪宏昇, 李瀟, 鄧志均, 岑小鋒
【申請人】中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院