一种基于多滞空平台组网的高精度定位装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于多滞空平台组网的高精度定位装置及方法，其可对海面辐射源目标的进行高精度侦察定位。内容包括：在单发导弹上加装有多个可分离的滞空平台；在每个滞空平台上加装有可接收辐射源目标信号的被动雷达、用于接收滞空平台自身位置信息和对滞空平台进行高精度授时的GPS模块、以及可在多个滞空平台之间进行信息交互的组网数据链系统。利用上述高精度定位装置的定位方法，可获得海面辐射源目标位置的信息。该定位装置及方法解决了现有导弹平台对目标难以定位或定位精度差的问题，可独立实现对舰船等海面目标进行侦察定位。
【专利说明】
-种基于多滞空平台组网的高精度定位装置及方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种对海面移动目标的高精度定位装置及方法，其通过在单发导弹上 加装滞空平台实现对海面福射源目标的高精度侦察定位。
【背景技术】
[0002] 现代战争中，在侦察机和其它侦察装备不能临空侦察的情况下，采用弹载侦察的 方式具有明显的优势。导弹可W采用高度不同的飞行弹道，进行战场态势实时侦察，可W弥 补常规地基、空基、天基侦察平台的不足。 阳00引国内外在此领域开展了许多研究工作，中国发明专利申请公开说明书CN1306280C 中公开了一种双平台多福射源目标测向交叉定位的方法，该专利通过对福射源目标的方位 角加上时间标记，通过测量时间差来剔除虚假位置。但是该定位方法仍是基于测角交叉定 位的原理，该原理对侦察平台的姿态控制和测量要求较高，此外受侦察平台上加装的被动 雷达测角精度的影响，系统定位精度较低，难W作为战术信息应用。
[0004] 文献"《信息弹无源定位研究》，董颖辉，微计算机信息，2009年Ol期"介绍了一种 基于电子侦察载荷的信息导弹侦察方法，该方法根据信息导弹平台的位置信息，结合对有 福射源目标的测角信息来解算目标的位置信息，该方法可在导弹完成攻击任务的同时探明 敌方主要福射源目标的位置信息，并把信息传输给地面进行解算。但是该定位方法的精度 受导弹姿态平台和侦察载荷的测角影响，系统的定位精度不高。 阳〇化]文献"《海洋监视卫星无源被动定位精度分析》，沈如松，张育林，中国空间科学技 术，2005年03期"介绍了利用=星编队卫星对海上目标进行无源侦察、监视的原理，建立了 利用时差定位法进行定位的精度模型，在此基础上推导了卫星对目标的定位精度与卫星编 队构型、轨道高度、目标的相对位置及卫星定轨精度和测量误差的关系，对模型进行了仿真 计算和分析。该文主要分析了影响星间组网无源定位精度的因素，但是该定位方法需要= 个卫星平台携带被动雷达定位，系统复杂度高，且受制于卫星过顶时间的限制，对指定区域 的侦察难W做到近实时。
【发明内容】
[0006] 针对传统的弹载侦察平台对海面目标难W进行精度定位、侦察范围有限等问题， 本发明提出了一种基于多滞空平台组网的高精度定位装置及方法，该装置是在现有的导弹 武器平台上加装多个滞空平台，在滞空平台上加装被动雷达，通过多个滞空平台之间的组 网实现对海面福射源目标的高精度定位，解决现有弹载侦察平台定位精度低，无法作为战 术信息应用的问题。
[0007] 本发明为解决上述问题采取的技术方案是：
[0008] 本发明提供了一种基于多滞空平台组网的高精度定位装置，其特征在于：在单发 导弹上加装多个可分离的滞空平台；每个滞空平台上加装有可接收福射源目标信号的被动 雷达、用于接收滞空平台自身位置信息和对滞空平台进行高精度授时的GI^模块、W及可 在多个滞空平台之间进行信息交互的组网数据链系统。
[0009] 如上所述的基于多滞空平台组网的高精度定位装置，所述滞空平台的外包络设计 必须符合分离要求，且具有一定的滞空时间。
[0010] 如上所述的基于多滞空平台组网的高精度定位装置，所述的导弹是弹道导弹或巡 航导弹。
[0011] 如上所述的基于多滞空平台组网的高精度定位装置，其特征在于：所述滞空平台 的个数至少为=个。
[0012] 本发明还提供了一种利用上述基于多滞空平台组网的高精度定位装置的定位方 法，包括下列步骤：
[001引（1)在外部先验信息的支持下，导弹飞行海面目标区域，在弹道最高点时，导弹将 滞空平台释放分离，最后释放的滞空平台为主节点，其余的滞空平台为从节点；
[0014] (2)从节点在同一时刻将自身滞空平台的位置信息和侦察的福射源目标信号通过 组网数据链发送给主节点；
[0015] (3)在主节点上通过时差定位算法完成目标位置信息的解算，从而获得目标的位 置信息。
[0016] 本发明的有益效果为：
[0017] 1)本发明提出的弹载侦察定位装置及方法，通过在导弹上加装多滞空平台组网实 现对海面目标的高精度定位，解决现有的导弹对目标难W定位或定位精度差的问题，其定 位误差可小于2虹1。
[0018] 2)本发明提出的弹载侦察定位装置及方法，不必依托于现有天基、地基和空基侦 察系统，可独立实现对舰船等海面目标进行侦察定位。
[0019] 3)本发明提出的弹载滞空平台定位装置，实现了对海面目标的组网定位，相对于 多卫星组网时差定位，本方法可不用考虑卫星过顶等问题，根据作战需要对指定区域进行 快速侦察，具有较高的应用价值。
【附图说明】
[0020] 图1为多滞空平台组网高精度定位示意图；
[0021] 图2为多滞空平台组网高精度定位原理图。
【具体实施方式】
[0022] 为了本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，WS滞空平台组网为例，结合 附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
[0023] 一、多滞空平台的分离和侦察
[0024] 如图1所示，在弹道最高点时，导弹调整姿态释放=个滞空平台，=个滞空平台的 基线在IOOkm左右，定义最后释放的滞空平台为主节点，其余两个滞空平台为从节点。两个 从节点通过组网数据链和主节点进行数据通信，两个从节点在同一时刻将自身滞空平台位 置信息和侦察到的福射源目标信号通过组网数据链发送给主节点，在主节点上通过时差定 位算法完成目标位置信息的解算。为了确保每个节点上的信息为同一时刻的侦察信息，在 滞空平台上加装GI^模块，通过GI^导航实现滞空平台的高精度授时和自身位置的定位。
[00巧]二、滞空平台组网通过时差定位算法进行解算与定位
[00%] 如图2所示，=个滞空平台通过平台上加装的被动雷达测量福射源目标信号到达 滞空平台的时间T0A，设定S个滞空平台中的主节点为滞空平台1、其余两个节点为滞空平 台2、滞空平台3,设同一福射源目标在同一时刻到达滞空平台1的时间为T0A1、到达滞空 平台2的时间为T0A2、到达滞空平台3的时间为T0A3,定义福射源目标信息到达滞空平台 2与到达滞空平台1的时间差为TD0A1，福射源目标信息到达滞空平台3与到达滞空平台1 的时间差为TD0A2 :
[0027] TDOAl = T0A2-T0A1
[0028] (1)
[0029] TD0A2 = T0A3-T0A1
[0030] 每个TDOA可W确定一个回转等时差面，由TDOAl确定等时差面Al, TD0A2确定等 时差面A2,对于海面目标而言，其高程信息为地球表面，在WGS-84坐标系下，定义〇21和D 31 为：
[0031] Dzi=TDOAIXc
[0032] 似
[0033] 〇31= TD0A2XC
[0034] 上式中C为光速。则：
[0035] 〇21 = D 2_〇1
[0036] (4)
[0037] 〇31= Dg-Di 阳0測上式中化、〇2、化分别为：
[0039]
城 W40] 上式中（x，y，z)为目标位置信息，（Xd，yd，zJ为滞空平台1的位置信息SI, (Xs2, Ys2, Zs2)为滞空平台2的位置信息S2,（?, Ys3, zj为滞空平台3的位置信息S3, Di为 滞空平台1与目标的距离，〇2为滞空平台2与目标的距离，D 3为滞空平台3与目标的距离。 〇21将决定等时差面Al,它与地球表面的相交曲线为L1。同样，将决定另一等时差曲面 A2及其与地球的相交曲线L2。两条曲线的交点即为福射源目标的位置R和R'，其中R' 点为地球的背面位置，可通过解二次方程中的负值舍去，R为福射源目标的位置。
[0041] 上述S滞空平台组网对目标的定位误差可小于2虹1。
[0042] W上所述的=滞空平台实施例，仅为多滞空平台的一种，为本发明典型的具体实 施方式。但本发明的保护范围并不局限于此，在实际应用中，还可W是四滞空平台，或者四 个W上的滞空平台组网侦察，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，可 轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
[0043] 本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
【主权项】
1. 一种基于多滞空平台组网的高精度定位装置，其特征在于：在单发导弹上加装多个 可分离的滞空平台；每个滞空平台上加装有可接收辐射源目标信号的被动雷达、用于接收 滞空平台自身位置信息和对滞空平台进行高精度授时的GPS模块、以及可在多个滞空平台 之间进行信息交互的组网数据链系统。2. 根据权利要求1所述的基于多滞空平台组网的高精度定位装置，其特征在于：所述 滞空平台的外包络设计必须符合分离要求，且具有一定的滞空时间。3. 根据权利要求1所述的基于多滞空平台组网的高精度定位装置，其特征在于：所述 的导弹是弹道导弹或巡航导弹。4. 根据权利要求1中任一项所述的基于多滞空平台组网的高精度定位装置，其特征在 于：所述滞空平台的个数至少为三个。5. 权利要求1至4中任一项所述基于多滞空平台组网的高精度定位装置的定位方法， 包括下列步骤： (1) 在外部先验信息的支持下，导弹飞行海面目标区域，在弹道最高点时，导弹将滞空 平台释放分离，最后释放的滞空平台为主节点，其余的滞空平台为从节点； (2) 从节点在同一时刻将自身滞空平台的位置信息和侦察的辐射源目标信号通过组网 数据链发送给主节点； (3) 在主节点上通过时差定位算法完成目标位置信息的解算，从而获得目标的位置信 息。
【文档编号】G01S19/48GK106019348SQ201510526846
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年8月25日
【发明人】顾鑫, 费智婷, 孙峥皓, 王 华, 姚国伟, 王鹏, 李喆, 汪宏昇, 李潇, 邓志均, 岑小锋
【申请人】中国运载火箭技术研究院