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巡航导弹制导中的地形匹配制导系统·

归档日期:07-13       文本归类:地形匹配制导      文章编辑:爱尚语录

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  童P 雏 20 0 3年 湖 北航天 科技 第 5期 巡 航 导 弹 制 导 中 的地 形 匹 配 制 导 系 统 ? 西 北 工 业 大 学 马 润 赓 摘 要 介 绍 了巡航 导 弹 制 导 系统 中使 用 的 地 形 匹 配 制 导 系 统 , 述 了地 形 匹 配 制 导 阐 应 用 于巡 航 导 弹 静 导 系统 的一 般 原 理 和 匹 配 方 法 过程 。 l 主题词 巡航 导 弹 地 形 匹 配 制 导 匹配 地 形 参 数 1 菏言 20 0 3年 3月 2 日晨 。 美 国 为 首 的美 英 联 军 未 经 联 合 国 授 权 , 一 个 主 权 国家 伊 拉 克 0 以 对 发 动 的 战 争 打 响 。 在 战 争 的第 一 天 , 首 轮 空 袭 中 美 国海 军 便 从 波 斯 湾 和 红 海 朝 着 伊 拉 克 在 首 都 巴格 达 目标 发 射 了 3 0枚 战 斧 式 巡 航 导 弹 , 巴 格 达 市 内 及 其 周 围 的 重 要 固 定 战 略 目 2 对 标 造 成 极 大 破 坏 。在 这 场 局部 战 争 中 , 航 导 弹充 当 开 路 急 先 锋 的 作 用 更 为 突 出 , 战 果 更 巡 其 为 显 赫 。 巡 航 导 弹 再 一 次 引起 了 全 世 界 人 们 的广 泛 关 注 。 目前 , 巡 航 导 弹 上 普 遍 采 用 的 是 惯 性 制 导 系 统 加 上 地 形 匹配 制 导 系统 。 在 1 地 形 匹 配 制 导 它 是 根 据 侦 察 照 相 , 取 导 弹 预定 攻击 目标及 沿 途 航 线 上 的 地 形 地 貌 情 报 , 据 此 作 专 获 并 门 的 标 准 地 貌 图 。 例 如 , 一 块 ( 0× ) m 的 长 方 形 区域 内 , 以划 成 成 百 上 千 个 小 方 格 。 在 1 2 k 可 在 每 个 小 方 格 内都 标 上 该 处 地 面 的平 均标 高 , 样 , 幅 数 字 地 图 就 出现 了 。把 这 幅 预 先 测 这 一 定 的数 字 地 图 存 人 弹 体 计 算 机 , 弹 在 实 际 飞 行 的过 程 中 , 用 雷 达 高 度 表 和 气 压 高 度 表 连 导 利 续 测量 飞 经 地 区 的 实 际 地 面 海 拔 高 度 , 把 这 一 数 据 输 人 计 算 机 与 预 定 弹 道 的 相 关 数 据 进 并 行 比较 , 发 现 已偏 离 预定 飞 行 轨 道 , 算 机 会 将 需 要 纠 正 的偏 差 修 正 量 以指 令 形式 传 给 自 如 计 动控制装置 , 导 弹“ 邪归 正” 及时 回到预 定 轨道上来 。然 而 , 导 弹 的整个 射程 内 , 使 改 , 在 要 把 沿 图地 形 全 部 做 成 数 字 地 图存 人 导 弹 的 计算 机 是 不 可 能 的 , 以一 般 只 能 沿 其 飞 行 弹 道 所 选 定 3—4个 定 位 区予 以修 正 。 如 美 国的 “ 斧 ” 航 导 弹 飞 行 轨 道 的 中段 就 采 用 了 这 种 制 战 巡 导方 式。 2 地 形 匹配 地形 匹配 ( E O T Rc M—— T r i o tu thn ) 确 定 飞 行 器 相 对 它 飞 过 的 地 带 的 er nC no rMac ig 是 a 地 理 位 置 的 一 门技 术 。 描 述 定位 区相 对 高 程 的参 考 地 形 高 程 源 数 据 储 存 在 飞 行 器 的导 航计 算 机 里 , 些 数 据 以数 字 式 高 程 数 水 平 排 到 的短 阵 形 式 储 存 , 是 , 定 的 一 组 这 些 数 据 描 这 于 给 述 了 一 段 地 形 的 轮 廓 。 当飞 行 器飞 越 这 个 矩 阵 区时 , 得 到 了 描 述 飞 行 器 下 方 实 际 地 形 轮 就 ? 收 稿 1期 :0 3— 6— 2 3 2 0 0 0 —一 39 —— I 复 ≮ 0 荽 . 鍪 l _ 20 0 3年 湖 北 航 天科 技 第 5期 廓 的数 据 , 是 雷 达 高 度 表 和 气 压 高 度表 以 某 种 特 定 采 样 间 隔 输 出 的结 合 , 而 再 与 储 存 的 它 然 矩 阵轮廓进行对 比 , 以提 供 定 位 结 果 。 应 该 注 意 到 , 种 导航 系 统 要 求 很 大 的计 算 机 储存 量 这 来 存 放 将 要 飞 越 的 航 路 的数 字 地 图 , 要 与 雷 达 产 生 的地 形 相 匹 配 。 并 2. 1 地 形 匹 配 的 原 理 2 2 地 形 匹 配 的 过 程 . 利 用 地 形 匹 配 确 定 飞 行 器 位 置 的过 程基 本 上 由三 步 组 成 , 1是地 形 匹 配 原 理 框 图 。 图 a .数 据 准 备 : 择 一 个 选 足 够 大 的定 位 区 域 以 容 纳 沿 轨 迹 方 向 和 正 交 于 轨 迹 方 向 导 航 出 现 的 不 确 定 性 , 取 获 包 含 地 形 信 息 的源 材 料 , 把 地 形 高 程 数 字 化 为 适 应 预 置 航迹 的网格矩阵 。 b .数 据 获 取 : 飞 行 器 对 飞 行 正 下 方 地 形 采 样 , 间 其 隔 应 等 于 参 考 地 图 网 格 大 小。 c .数 据 相 关 处 理 : 参 用 考 矩 阵 的 每 一 列 对 地 形 高 程 数 据 进 行 相 关 处 理 , 与 地 用 形 高 程 具 有 最 大 相 关 性 的 列 , 应 飞 行 器 飞 过 的 正 下 对 方 的 数据 。 如 果 导 航 误 差 为 图 1 地 形 匹 配 原 理 框 图 位 置确 定 零 , 么 匹 配 的 列 应 是 地 图 的 中 心 列 , 为这 就是 导航 系 统所 引 导 的 那 个 地 面 轨 迹 。 那 因 正 如 图 1所 示 , 形 匹配 系 统 利 用 气 压 高 度 表 和 雷 达 高 度 表 的 测 量 构 造 了 一 个 地 形 的 地 轮 廓 , 飞 行 器 的地 面 轨 迹 重 合 。测 量 的地 形 轮 廓 与 飞行 器 正 在 飞 越 地 区 的 预 先 储 存 的 参 与 考 地 形 轮 廓 进 行 比较 。一 旦 找 到 一 个 匹 配 点 , 航 系 统 就 是 匹 配 的 参 考 轮 廓 的 地 理 坐 标 更 导 新 飞 行 器 的 导 航 位 置 。地 形 匹 配 的地 图 可 以 被 分 类 为 着 陆 、 路 、 途 或 终 端 , 些 图在 长 航 中 这 度 、 度 和尺寸方面是不 同的。 宽 0 - 但 是 , 有 这 样 的 可 能 性 , 形 匹配 系统 在一 个 参 考 矩 阵 中定 的 位 而 飞 行 器 实 际 上 并 不 总 地 飞 过 它 。误 定 位 的 概 率 随 着 地 形 在参 考 矩 阵 中 的单 值 性 的 下 降 而 上 升 。 2 3 地 形 匹配 的地 形 参 数 . 通 常 有 三 个 参 数 可 以用 来 描 述 地 形 匹 配 有关 的地 形 。 一 地 形 高 程 中点 到 点 变 化 的标 准 偏 差 , 即 一 【毫 ( 】 ÷ ?-- — — 4 ?— 0 - - — } i l { ; ; } ,{ ; ; ; }j f , ,f , j § { ● ; 20 0 3年 湖 北航 天科技 第 5期 亩 日 一 地 形 起 伏 的 直接 边 式 , 即 一 【 ( 3】 )÷ 2 。 D D = I ‘一 日 ‘lI H + X 一 联 系 ,和 , 的 一 个 参 数 , 关 系 式 为 其 2 z 2 【… p ) = ? ( ‘ ; 】 式中: d为 高 程 采 样 之 间 的 距 离 , 定 了 高 斯 地 形 自相 关 函 数 ; 关 长 度 表 示 了 这 样 的 假 相 地 形 高 程 矩 阵 的 行 或 列 之 间 间 隔 的 距 离 , 能把 这 些矩 阵 的 行 或 列 的 正 则 自相 关 函数 简 化 。 它 因 此 通 常 假 定 , 大 于 距 离 相 隔 的平 行 的地 形 高 程 轮 廓 是 相 互 独 立 的 。 由 2 4 地 形 匹配 的 算 法 和 误 差 源 . 目前 有 许 多 不 同 复 杂 程 度 和 不 同 精 度 的 自相 关 算 法 , 它们 都 可 用 来 测 量 数 据 和 参 考 数 据 进 行 相 关 处 理 。 这 些 算 法 包 括 : 均 绝 对 差 ( D) 均 方 差 ( D)和 正 则 标 准 化 平 MA 、 MS ( D) 其 中 , D算 法 能 够 提供 精 度 和 计 算 效 率 的最 佳 结 合 , 时地 完 成 机 载 数 字 或 计 MA 。 MA 实 算 机 环 境 下 的 地 形 匹配 。 地 形 匹 配 的误 差 源通 常 来 自于 高 度 测 量 中直 接 产 生 的垂 直 误 差 和诱 导 垂 直 误 差 的水 平 误差。 2 5 基 于 地 形 匹配 的 其 他 导 航 技 术 . 在 地 形 匹配 基 础 上 改 型 而 来 的其 他 位 置 更 新 导 航 技 术 还 有 : 字 景 象 匹 配 区域 相 关 技 数 术 ( g a S e eMac igA e orl i ) 无 线 电 区域 相 关 技 术 ( do mer raC r l— Dii l c n thn raC r a o 、 t e tn Ra i n t cA e or a i e t n 、 形 剖 面 匹配 ( eri rfeMa hn ) 微 波 无 线 电 表 ( co aeR do tr 。 i )地 o T r nPo l t ig 及 a i c Mirw r a i mee ) 3 结 束 语 总 括 来 讲 , 形 匹配 定 位 系统 是一 种 可 用 于 无 人 机 、 机 的地 形 跟 随/ 形 回避 和 巡 航 地 飞 地 ● 导 弹 类 的 自主式 精 密 导 航 制 导 系统 , 电子 对 抗 环 境 下 , 夜 、 天候 及 低 / 高 度 都 可 很 好 在 昼 全 高 地工作 。 参 考 文 献 1 方 群 , 建平 , 袁 郑谔 . 星 定 位 导航 基础 . 安 : 北 工 业 大 学 出版 社 ,9 9 卫 西 西 19 2 于 国 强 , 致 和 . 航 与 定 位 —— 现 代 战争 的北 斗 星 . 京 : 防 工 业 出版 社 ,0 0 邱 导 北 国 20 3 袁信 , 迹祥 , 哲. 航系统. 俞 陈 导 北京 : 空 工 业 出版 社 ,9 3 航 19 4 沈振康 . 图( 地 图象 ) 配 制 导 技 术 . 匹 国防 科 技 大 学 出版 社 ,9 3 18 ( 任嫡辑: 责 丁 一 茵) 4l 一

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