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4-16 多站时差定位系统解 楠在再入测量中，再入外测就是要测量飞行器重返大气层以后的飞行轨迹和落点，也称为“定位”。另外还有光测，这些方法通常定位精度较高。在再入测量中，由于测量对象的特殊性，目标再入大气层的时候，会遇到等离子体黑障，目标出黑障区后到落地的时间非常短，飞行高度低，角速度快，以上系统往往还没有捕捉到目标，目标就已经落地了。因此，这些系统不能很好的解决再入低高度目标的轨迹测量问题。 而多站测距定位法是由 3个地面站分别测出与目标的斜距r，然后根据同一时刻测得的3个斜距，解算出该时刻对应的目标位置。这种方法中飞行器上需要安装询问发射机和应答接收机，地面站需要安装应答发射机，同时为了实现多站的应答信号识别，要采取频分或时分的方法，可见飞行器上和地面设备均较复杂，且采用应答方式工作，降低了系统的可靠性，实际使用效果不太理想。飞行器上装载高动态GPS接收机定位的方法是利用高动态GPS接收机实时测得飞行器的位置，然后由遥测信道发回地面站，但由于再入飞行器要通过等离子体黑障，GPS信号会出现中断，出黑障区后GPS接收机来不及重捕获信号。因此，该方法很难测得飞行器出黑障区到落地这一段的低高度轨迹。目前较为可行的方法是多站时差定位法。多站时差定位法是由 4个或4个以上地面站测量飞行器发出的遥测信号（帧同步信号）到达地面站的时间来进行定位的。通过时间测量可得如下一组时间差测量方程D t1=t1-t2=(r1-r2)/c，Dt2=t2-t3=(r2-r3)/c，¼ ，DtN-1=tN-1-tN=(rN-1-rN)/c。式中，ti为地面站测量得到的信号到达时间，ri为地面站与目标的距离，c为光速，Dti为两站间的信号到达时间差。在已知各地面站位置坐标的前提下，由上述方程组，利用解析解算法或逐点最小二乘算法就可以解算出目标的位置。该方法采用多站等待接收，可以较好地解决再入低高度目标的捕捉问题，并可完全利用现有的遥测设备，只需要在地面站增加一个时间测量仪，系统构成简单。该方法中影响定位精密度的主要误差源包括：时间测量随机误差、地面站位置坐标误差、几何精度衰减因子GDOP等。完成了时间测量仪两批样机和定位数据处理软件的研制，并已通过测试。由理论分析和试验结果表明，在目前的遥测系统中，时间测量随机误差的主要误差源为各测量站之间的本地钟同步误差，该项误差可利用 GPS同源共视技术来减小；地面站位置坐标可利用GPS差分定位技术测定，定位精度可达3~5m；几何精度衰减因子GDOP与地面站的几何布局有关，可根据目标的预计飞行轨迹合理布设地面站使其到达2~8m。这样系统的最终定位相对偏差为30~100m。今后，通过改进时间测量仪的设计，选择更好的定位算法及合理布设地面站，利用多站时差定位系统进行再入低高度轨迹测量可获得更高的定位精度。 |