双星/道路组合定位技术及基于双星定位系统的快速定向技术研究

【摘要】：论文以满足我军炮兵和导弹部队快速高精度的定位、定向需求为背景，对双星／道路组合定位技术和基于双星定位系统的快速定向技术进行了深入研究。论文内容分为两大部分。 第一部分提出了一种双星定位系统与高精度道路组合定位的方法。由于道路的约束，使垂直于道路方向上的双星定位误差被极大地削弱甚至消除，从而使双星定位精度得到明显提高。仿真结果表明，在我国大陆及周边地区，双星／道路组合定位精度优于10m。试验中，首先利用自行研制的GPS精密相对定位系统建立了一个局域高精度的道路数据库，然后借助双星定位用户机完成了车载及地面静态双星／道路组合定位试验。试验结果表明，双星／道路组合定位精度与双星定位精度相比提高了约3～5倍，该定位精度能够满足炮兵及导弹部队等特殊用户的定位需求。 第二部分是对基于双星定位系统的定向技术研究，其主要由以下几部分组成。 首先，对双星定向原理及方法进行了深入研究，研制了两种适用于炮兵的双星快速定位定向系统——测地式炮兵双星快速定位定向系统和车载式炮兵双星快速定位定向系统。测地式系统的基线长度约为0.8m，定向精度优于1密位(0.06°，1σ)，定向时间少于4min。该系统尤其适用于牵引火炮的快速定位定向。车载式系统的基线长度为2～3m，定向精度优于1密位(0.06°，1σ)，定向时间少于3min。该系统直接安装到自行火炮上，能够使自行火炮的机动能力得到充分发挥。 此外，在定向技术研究中，论文首次提出了单星定向方法，该方法仅利用一颗地球静止轨道卫星就可以定向。试验结果表明，在基线长度约为0.8m时，单星定向精度优于1.2密位(0.072°，1σ)，定向时间少于3min。 在定向技术研究中，论文还提出了一种长基线高精度定向方法，该方法首先在获取载波相位单差观测值的基础上，借助基线矢量与卫星视线方向之间的几何关系确定基线矢量初值，然后根据基线矢量初值确定整周模糊度，再通过双星定向方法求解精确的基线矢量及其方位角。仿真结果表明，在适当观测误差条件下，长度为20m的基线，双星定向精度优于0.005°(1σ)。该技术能够满足导弹部队的快速高精度的定向需求。