基于GPS试验系统的导弹参数发送装置

时间:2022-09-18 10:51:11

基于GPS试验系统的导弹参数发送装置

摘 要:根据全球定位系统设计的GPS试验系统已用于导弹的飞行试验。本文简述了在GPS试验系统的平台上开发的导弹参数发送装置。该装置可以将采集到的导弹参数以无线的方式发送给同机的GPS试验系统。GPS试验系统将导弹数据和GPS数据传送至指挥塔台。这样可以在试验中实时、同时获得飞机的飞行参数和导弹的工作参数。

关键词:全球定位系统 飞行试验 导弹

中图分类号:G631 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)12(c)-0061-02

全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS)是美国从20世纪70年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统,历时20年,耗资200多亿美元,并于1994年全面建成。卫星导航定位系统具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能,且具有良好的抗干扰性和保密性。因此,根据全球定位系统设计了用行试验的GPS试验系统,以实时获得试验飞机的飞行参数。

飞机上的试验导弹的参数可以由专用记录舱记录,也可以由遥测系统实时传回地面站。但无论那种方法,都存在导弹工作参数与飞机飞行参数的时统问题,而且研制专用记录舱或遥测系统成本不低。本文在GPS试验系统的平台上,开发了导弹参数发送装置,可以在实时获得试验飞机的飞行参数的同时,低成本获得导弹的工作参数,自然也解决了导弹工作参数与飞行参数的时统问题。

1 GPS试验系统简介

1.1 GPS简介

GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备3部分构成。

GPS空间卫星星座由2l颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内,轨道平面的倾角为55°,卫星的平均高度为20200 km,运行周期为11 h 58 min。卫星用L波段的两个无线电载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号,导航定位信号中含有卫星的位置信息,使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻,在高度角15°以上,平均可同时观测到6颗卫星,最多可达到9颗。

GPS地面监控站主要由分布在全球的1个主控站、3个注入站和5个监测站组成。主控站根据各监测站对GPS卫星的观测数据,计算各卫星的轨道参数、钟差参数等,并将这些数据编制成导航电文,传送到注入站,再由注入站将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。

GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及终端设备等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号,跟踪卫星的运行,并对信号进行交换、放大和处理,再通过计算机和相应软件,经基线解算、网平差,求出GPS接收机中心的三维坐标。

1.2 GPS试验系统简介

根据全球定位系统设计的用行试验的GPS试验系统,是GPS的第3部分:GPS用户设备。GPS试验系统由四部分构成,分别为:载机综合数据发送系统、目标机GPS遥测系统、地面工作站、地面检测设备。

该系统利用飞机的挂弹接口,不改变飞机原有的外挂电路系统,不改变载机或目标机的原挂装系统气动构成,利用GPS轨迹测量技术和无线遥测技术,将原挂装的导弹改装为多功能的GPS遥测弹,在地面系统的配合下,实时获得载机和目标机的位置、速度、航向、轨迹及导弹主要的工作参数等,从而解决在非靶场条件试验时,无法实时与试验弹系统同步获取试验飞机飞行参数,无法实现精确的指挥引导而获得预期试验效果的难题。

在飞行试验中,载机综合数据发送系统、目标机GPS遥测系统接收本机GPS信息,并进行编码、记录,将数据扩频后通过射频通道向外辐射。地面工作站实时接收载机和目标机的射频信号,经扩频接收机接收解调得到数据信号;而后经帧同步、数据合并,由计算机读取、存盘,实时获得载机和目标机的位置、速度、轨迹等。试验后,地面检测设备下载载机、目标机记录数据,数据处理系统对其进行事后处理分析,得到被测参数,以数据、曲线、图形、文本输出,生成文件。通过遥测数据和下载数据的事后处理分析,提高数据的完整性和准确性。

2 导弹参数发送装置

2.1 组成和功能

导弹参数发送装置由数据发送单元、数据接收单元和数据融合处理单元组成。发送单元安装在试验导弹内,通过射频通道无线发送采集到的导弹工作参数;数据接收单元和数据融合处理单元安装在载机综合数据发送系统内,数据接收单元收到数据后,通过载机综合数据发送系统与本地收到的GPS数据融合、编码,实时记录到存储器,并将数据扩频后送至调制遥测发射机,发射机输出通过发射天线向空间辐射。地面工作站实时接收载机综合数据发送系统的射频信号,经扩频接收机接收解调得到数据信号;而后经帧同步、数据合并,由计算机读取、存盘,实时获得导弹主要的工作参数。

2.2 数据发送单元

数据发送单元负责把一侧机翼采集到的导弹上的参数以一定的帧格式通过无线的方式发送给另一侧机翼的接收组件。由模拟量调节采集模块、429总线接口、数据综合模块、发射模块和发射天线组成。数据发送单元原理框图如图1所示。

2.3 数据接收单元

本组件用于有线和近距无线接收同一载机另一侧挂载的试验弹工作数据,并实时将数据通过载机综合数据发送系统传回地面。由接收天线、接收模块、数据综合模块、串行输出口组成。数据接收单元原理框图如图2所示。

2.4 数据融合处理组件

数据融合处理组件对导弹工作参数和GPS数据合并,并进行扩频编码。原理框图如图3所示。

在图3中,以大规模可编程器件EPF10K50RI240为核心,所有串行数据的接收、缓存,时序控制,码型转换、数据存储控制等功能均由大规模可编程器件完成,仅需要扩展接口电路、隔离驱动电路。接收到的导弹参数与GPS数据融合后形成新的帧结构,形成的数据结构分成两路,一路为16位的并行数据进行FIFO缓存,通过IDE接口电路存储到电子硬盘中,另一路形成串行码流经过扩频编码,输入到扩频发射机,调制到规定的射频上,功率放大后经功分器输入到发射天线,以电磁波的形式向空间辐射。

3 结语

增加了导弹参数发送装置的GPS试验系统可以在飞行试验过程中实时、同时获得试验飞机的飞行参数和导弹的工作参数,不但解决了导弹工作参数与飞行参数的时统问题,而且可以取代导弹专用记录舱和遥测系统,降低试验的成本。

参考文献

[1] 马明.GPS在空空导弹飞行试验中应用的可行性[J].航空兵器,1998(6).

[2] 成桂静.GPS在工程测量中的应用[J].山西建筑,2009(1).

[3] 陈雷.新一代空空导弹通用遥测数据处理系统[J].航空兵器,2003(5).

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