一種基于多滯空平臺組網的高精度定位裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于多滯空平臺組網的高精度定位裝置及方法，其可對海面輻射源目標的進行高精度偵察定位。內容包括：在單發導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信號的被動雷達、用于接收滯空平臺自身位置信息和對滯空平臺進行高精度授時的GPS模塊、以及可在多個滯空平臺之間進行信息交互的組網數據鏈系統。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位置的信息。該定位裝置及方法解決了現有導彈平臺對目標難以定位或定位精度差的問題，可獨立實現對艦船等海面目標進行偵察定位。
【專利說明】
-種基于多滯空平臺組網的高精度定位裝置及方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種對海面移動目標的高精度定位裝置及方法，其通過在單發導彈上 加裝滯空平臺實現對海面福射源目標的高精度偵察定位。
【背景技術】
[0002] 現代戰爭中，在偵察機和其它偵察裝備不能臨空偵察的情況下，采用彈載偵察的 方式具有明顯的優勢。導彈可W采用高度不同的飛行彈道，進行戰場態勢實時偵察，可W彌 補常規地基、空基、天基偵察平臺的不足。 陽00引國內外在此領域開展了許多研究工作，中國發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測向交叉定位的方法，該專利通過對福射源目標的方位 角加上時間標記，通過測量時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控制和測量要求較高，此外受偵察平臺上加裝的被動 雷達測角精度的影響，系統定位精度較低，難W作為戰術信息應用。
[0004] 文獻"《信息彈無源定位研究》，董穎輝，微計算機信息，2009年Ol期"介紹了一種 基于電子偵察載荷的信息導彈偵察方法，該方法根據信息導彈平臺的位置信息，結合對有 福射源目標的測角信息來解算目標的位置信息，該方法可在導彈完成攻擊任務的同時探明 敵方主要福射源目標的位置信息，并把信息傳輸給地面進行解算。但是該定位方法的精度 受導彈姿態平臺和偵察載荷的測角影響，系統的定位精度不高。 陽〇化]文獻"《海洋監視衛星無源被動定位精度分析》，沈如松，張育林，中國空間科學技 術，2005年03期"介紹了利用=星編隊衛星對海上目標進行無源偵察、監視的原理，建立了 利用時差定位法進行定位的精度模型，在此基礎上推導了衛星對目標的定位精度與衛星編 隊構型、軌道高度、目標的相對位置及衛星定軌精度和測量誤差的關系，對模型進行了仿真 計算和分析。該文主要分析了影響星間組網無源定位精度的因素，但是該定位方法需要= 個衛星平臺攜帶被動雷達定位，系統復雜度高，且受制于衛星過頂時間的限制，對指定區域 的偵察難W做到近實時。

【發明內容】

[0006] 針對傳統的彈載偵察平臺對海面目標難W進行精度定位、偵察范圍有限等問題， 本發明提出了一種基于多滯空平臺組網的高精度定位裝置及方法，該裝置是在現有的導彈 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，通過多個滯空平臺之間的組 網實現對海面福射源目標的高精度定位，解決現有彈載偵察平臺定位精度低，無法作為戰 術信息應用的問題。
[0007] 本發明為解決上述問題采取的技術方案是：
[0008] 本發明提供了一種基于多滯空平臺組網的高精度定位裝置，其特征在于：在單發 導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信號的被動 雷達、用于接收滯空平臺自身位置信息和對滯空平臺進行高精度授時的GI^模塊、W及可 在多個滯空平臺之間進行信息交互的組網數據鏈系統。
[0009] 如上所述的基于多滯空平臺組網的高精度定位裝置，所述滯空平臺的外包絡設計 必須符合分離要求，且具有一定的滯空時間。
[0010] 如上所述的基于多滯空平臺組網的高精度定位裝置，所述的導彈是彈道導彈或巡 航導彈。
[0011] 如上所述的基于多滯空平臺組網的高精度定位裝置，其特征在于：所述滯空平臺 的個數至少為=個。
[0012] 本發明還提供了一種利用上述基于多滯空平臺組網的高精度定位裝置的定位方 法，包括下列步驟：
[001引（1)在外部先驗信息的支持下，導彈飛行海面目標區域，在彈道最高點時，導彈將 滯空平臺釋放分離，最后釋放的滯空平臺為主節點，其余的滯空平臺為從節點；
[0014] (2)從節點在同一時刻將自身滯空平臺的位置信息和偵察的福射源目標信號通過 組網數據鏈發送給主節點；
[0015] (3)在主節點上通過時差定位算法完成目標位置信息的解算，從而獲得目標的位 置信息。
[0016] 本發明的有益效果為：
[0017] 1)本發明提出的彈載偵察定位裝置及方法，通過在導彈上加裝多滯空平臺組網實 現對海面目標的高精度定位，解決現有的導彈對目標難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)本發明提出的彈載偵察定位裝置及方法，不必依托于現有天基、地基和空基偵 察系統，可獨立實現對艦船等海面目標進行偵察定位。
[0019] 3)本發明提出的彈載滯空平臺定位裝置，實現了對海面目標的組網定位，相對于 多衛星組網時差定位，本方法可不用考慮衛星過頂等問題，根據作戰需要對指定區域進行 快速偵察，具有較高的應用價值。
【附圖說明】
[0020] 圖1為多滯空平臺組網高精度定位示意圖；
[0021] 圖2為多滯空平臺組網高精度定位原理圖。
【具體實施方式】
[0022] 為了本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，WS滯空平臺組網為例，結合 附圖和實施例，對本發明做進一步詳細說明。
[0023] 一、多滯空平臺的分離和偵察
[0024] 如圖1所示，在彈道最高點時，導彈調整姿態釋放=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點，其余兩個滯空平臺為從節點。兩個 從節點通過組網數據鏈和主節點進行數據通信，兩個從節點在同一時刻將自身滯空平臺位 置信息和偵察到的福射源目標信號通過組網數據鏈發送給主節點，在主節點上通過時差定 位算法完成目標位置信息的解算。為了確保每個節點上的信息為同一時刻的偵察信息，在 滯空平臺上加裝GI^模塊，通過GI^導航實現滯空平臺的高精度授時和自身位置的定位。
[00巧]二、滯空平臺組網通過時差定位算法進行解算與定位
[00%] 如圖2所示，=個滯空平臺通過平臺上加裝的被動雷達測量福射源目標信號到達 滯空平臺的時間T0A，設定S個滯空平臺中的主節點為滯空平臺1、其余兩個節點為滯空平 臺2、滯空平臺3,設同一福射源目標在同一時刻到達滯空平臺1的時間為T0A1、到達滯空 平臺2的時間為T0A2、到達滯空平臺3的時間為T0A3,定義福射源目標信息到達滯空平臺 2與到達滯空平臺1的時間差為TD0A1，福射源目標信息到達滯空平臺3與到達滯空平臺1 的時間差為TD0A2 :
[0027] TDOAl = T0A2-T0A1
[0028] (1)
[0029] TD0A2 = T0A3-T0A1
[0030] 每個TDOA可W確定一個回轉等時差面，由TDOAl確定等時差面Al, TD0A2確定等 時差面A2,對于海面目標而言，其高程信息為地球表面，在WGS-84坐標系下，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與目標的距離，〇2為滯空平臺2與目標的距離，D 3為滯空平臺3與目標的距離。 〇21將決定等時差面Al,它與地球表面的相交曲線為L1。同樣，將決定另一等時差曲面 A2及其與地球的相交曲線L2。兩條曲線的交點即為福射源目標的位置R和R'，其中R' 點為地球的背面位置，可通過解二次方程中的負值舍去，R為福射源目標的位置。
[0041] 上述S滯空平臺組網對目標的定位誤差可小于2虹1。
[0042] W上所述的=滯空平臺實施例，僅為多滯空平臺的一種，為本發明典型的具體實 施方式。但本發明的保護范圍并不局限于此，在實際應用中，還可W是四滯空平臺，或者四 個W上的滯空平臺組網偵察，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明的技術范圍內，可 輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
[0043] 本發明說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員的公知技術。
【主權項】
1. 一種基于多滯空平臺組網的高精度定位裝置，其特征在于：在單發導彈上加裝多個 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信號的被動雷達、用于接收 滯空平臺自身位置信息和對滯空平臺進行高精度授時的GPS模塊、以及可在多個滯空平臺 之間進行信息交互的組網數據鏈系統。2. 根據權利要求1所述的基于多滯空平臺組網的高精度定位裝置，其特征在于：所述 滯空平臺的外包絡設計必須符合分離要求，且具有一定的滯空時間。3. 根據權利要求1所述的基于多滯空平臺組網的高精度定位裝置，其特征在于：所述 的導彈是彈道導彈或巡航導彈。4. 根據權利要求1中任一項所述的基于多滯空平臺組網的高精度定位裝置，其特征在 于：所述滯空平臺的個數至少為三個。5. 權利要求1至4中任一項所述基于多滯空平臺組網的高精度定位裝置的定位方法， 包括下列步驟： (1) 在外部先驗信息的支持下，導彈飛行海面目標區域，在彈道最高點時，導彈將滯空 平臺釋放分離，最后釋放的滯空平臺為主節點，其余的滯空平臺為從節點； (2) 從節點在同一時刻將自身滯空平臺的位置信息和偵察的輻射源目標信號通過組網 數據鏈發送給主節點； (3) 在主節點上通過時差定位算法完成目標位置信息的解算，從而獲得目標的位置信 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
【發明人】顧鑫, 費智婷, 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】中國運載火箭技術研究院