楊治林

（迪慶香格里拉機場 云南迪慶 674400）

導航定位通信一體化系統(tǒng)總體技術(shù)分析

楊治林

（迪慶香格里拉機場 云南迪慶 674400）

目前，導航定位通信一體化系統(tǒng)已廣泛運用于各領(lǐng)域。本文首先介紹了導航定位通信一體化系統(tǒng)的主要原理，然后分析了導航定位通信一體化系統(tǒng)的重要指標，最后對該系統(tǒng)總體技術(shù)進行了探討，以期能推動相關(guān)研究發(fā)展進步。

導航；定位；通信；一體化；技術(shù)分析

導航定位通信一體化系統(tǒng)是對空中與空中的單元進行目標導航精確定位，其影響范圍的定位準確程度可以直接改變導航定位的精度?？罩袉卧芾肎PS獲得確切的方位坐標，空中應答儀則要針對該方位進行坐標調(diào)整。空中的聲音速度具有多變性，聲音傳播的變化會引起測量誤差。

1 導航定位通信一體化系統(tǒng)的原理

1.1 導航原理

在導航時，距離測試儀的能量置換器會不斷發(fā)射出查詢信息，各個應答儀會接收這一信息并依據(jù)自己的情況進行回答。導航距離測試儀的回答信息能測試出傳播的延遲時間，其目標擁有較高的行動速度，因此發(fā)射點與接收點通常不能重疊，所以每組延遲測試都會確定一個橢圓球面，把發(fā)射與接收點設(shè)置成焦點，解出各個橢圓球面的共有焦點，就能夠算出目標的具體方位。

1.2 定位通信原理

定位通信功能分支較多，運用起來也更加復雜。先設(shè)定飛機距離測試儀的時間延遲是Toi（k）=Tai（k）+Tyi（k）+Tdi，Tyi（k）是應答訊息傳遞到坐標的時間延遲。因應答儀的方位坐標已知，所以距離測試儀的能量置換器可從GPS獲得，因此可知，空中目標和應答儀的距離用公式表示為：Ri=Tai（k）-Tyi（k）-Tdi·c。最終可算出空中目標的具體坐標。

2 導航定位通信一體化系統(tǒng)重要指標分析

2.1 定位導航精度分析

導航定位通信一體化系統(tǒng)對裝配了問答儀的空中目標實施導航與定位監(jiān)控，并經(jīng)由測試聲音訊號抵達測試范圍的延遲數(shù)值算出其抵達目的地的距離，同時運用空間曲面交叉法算出目標具體方位。定位檢測運用球面交叉法實現(xiàn)核算，導航則采用橢圓球面交叉法實現(xiàn)核算。

2.2 檢測精度分析

針對定位檢測原理，運用球面交叉法，結(jié)合方程式對其精度實行具體分析，由全微分原理可得出：（x-xi）dx+（y-yi）dy+（z-zi）dz，該式結(jié)果等于ti2cdc+c2tidti+（x-xi）dxi+（y-yi）dyi+（z-zi）dzi，i=1，2，3，4……n。其中dx、dy、dz代表的是空中目標的方位誤差值，而dxi、dyi、dzi則代表i號航空范圍的方位誤差值，dc是空氣中聲音速度誤差值，dti是應答信息傳送時間誤差值。

3 系統(tǒng)總體技術(shù)分析

3.1 空中應答儀方位測量技術(shù)

在空中應答儀范圍內(nèi)行駛的目標，要將應答儀視為參照物，據(jù)此測出應答儀控制范圍內(nèi)的具體方位，并完成導航任務。應答儀的坐標位置是重要參考條件，它的測試精確度能對系統(tǒng)導航定位的效果產(chǎn)生直接影響。

方位地面坐標測量法包括垂線交叉法和絕對測量法。垂線交叉法即運作飛機在離空中應答儀較近的部位進行兩次直線行駛，盡量減慢飛行速度，促使兩條直線能垂直交叉。飛機上的距離測量儀和應答儀之間要互相詢問并回答，分別在以上兩條航行軌跡里找出距離測試儀能量置換器和應答儀之間斜距最短的地方，并經(jīng)過該方位作垂直線。根據(jù)幾何立體定理可得出，這兩條線的交叉部位就是應答儀在空中的映射，而交叉位置的地面坐標就是應答儀的地標[1]。應答儀在空中的方位可定為O，假設(shè)運作飛機行駛軌道和經(jīng)線或緯線保持平行狀態(tài)，而運作飛機在距離O點適宜的位置從南往北進行直線飛行，其軌跡定為SN，那么SN就平行于經(jīng)線。在SN內(nèi)能發(fā)現(xiàn)離O的斜距最短的B，其坐標可定成（N1，E1）。在空中經(jīng)由B作SN的垂直交線BC，那么BC平行于緯線。飛機在離O適合的位置從西往東進行直線行駛，軌跡定成WE，那么WE平行于緯線。同理可知，WE內(nèi)也存在和O點斜距最短的點，定成（N2，E2）。經(jīng)由A作WE的垂直交線AD，那么AD和BC相交與O’（N1，E2），O’就是應答儀在空中的映射，因而得出應答儀經(jīng)緯度是（N1，E2）。

絕對測量法則是運作飛機在GPS系統(tǒng)指導下圍繞準備測試的應答儀行駛，運用升降設(shè)備把能量置換器經(jīng)由飛機的底門放到空中，再挑選測試位置，經(jīng)過詢問與回答的方法測出能量置換器和應答儀中間的距離長短。記載下測試位置GPS方位的信息，利用空間曲面交叉法計算出應答儀的地面坐標。實際上，絕對測量法是經(jīng)由空中的許多測試點針對一個應答儀而確定方位。測量過程中，升降設(shè)備會被運送出底門，這時運作飛機需要減速行駛，保證速度低于5節(jié)，可將發(fā)射點看作與接收點重疊，利用球面交叉法按同步模式實施方位確認。假設(shè)應答儀的坐標是（x，y，z），則在不同測試點中飛機能量置換器的坐標是（xi，yi，zi），應答時延伸值是t，聲音傳播速度為c，則（xi-x）2+（yi-y）2+（zi-z）2=（c×ti）2，i=1，2，3，4……n。應答儀布置結(jié)束后，開始絕對測量，運作飛機要依據(jù)既定的線路行駛，實施方位測量。任意選出三個點，對其進行核算，就能夠獲得應答儀A的具體方位。

3.2 SUNO系統(tǒng)技術(shù)

SUNO系統(tǒng)主要包含了浮標分系統(tǒng)與應答儀分系統(tǒng)。浮標分系統(tǒng)通常運用于空中無人看守的情況，其主要功能是根據(jù)問答信息進行聲音距離測試，并把測試結(jié)果與自己的方位數(shù)據(jù)經(jīng)由無線電波輸送到運作飛機上。它還有一個功能就是接受飛機的命令，對空中應答儀進行調(diào)控與管理。浮標的坐標是極為重要的信息，可將GPS當作該系統(tǒng)定位的主要方法。GPS板塊鑲嵌進浮標內(nèi)，可隨時獲取最高精確度的方位測定消息，簡單快捷。GPS板塊除了提供方位信息，還可以測出秒脈沖數(shù)據(jù)（1PPS），其偏差值在200ns以內(nèi)。該系統(tǒng)同步周期是3～9s，并可利用1PPS修改時鐘的偏差，可以使系統(tǒng)達到高精確度的同步運算[2]。

浮標的主要形態(tài)是積木式構(gòu)造，利用天線、浮體、電子船艙以及空中聽聲器等部件組成。其中，電子艙里準備了電池與其他電子設(shè)備，天線則可搭設(shè)GPS信號線、航標燈等。要讓浮標長期在空中正常運作，可以采取以下三種措施：

①減輕噪音干擾。要避免噪音的干擾，可以采用電源隔離和線性隔離兩種方法。前者是利用數(shù)字與接收儀進行分別供電，全部電子儀器的電源都來自于通訊操作板，并實施了低能耗設(shè)計。后者則是讓數(shù)字和接收儀不進行電源共享。②電源管理。即電源由通訊控制儀實行規(guī)范管理，運用板塊進行分開供應。為節(jié)省能耗，可以將浮標設(shè)為作業(yè)與休息兩類模式。③自我檢查。浮標可以對故障進行自我檢測，以確認各部件的運作是否順利進行。自檢程序包含聲音、GPS、無線電波與充電電池等。

應答儀分系統(tǒng)主要是進行空中目標導航與定位工作，其最主要的功能就是“應答”。在該系統(tǒng)內(nèi)，應答儀能夠利用聲音控制通訊，轉(zhuǎn)變運作狀態(tài)，從而完成自我檢測、參數(shù)調(diào)整、漏氣預警、電壓匯報等任務。應答儀主要運用于空中作業(yè)，利用電池供電，其內(nèi)部空間有限，電池容量也不高，因此在設(shè)計時要特別注意其低耗性與高效性。

4 結(jié)束語

設(shè)計測量方案可以提高測試精確度，從而促進導航定位通信一體化系統(tǒng)總體技術(shù)發(fā)展。經(jīng)過空中實驗方案的驗證，說明導航定位通信一體化系統(tǒng)總體技術(shù)的重點指標都能夠符合測量標準，因此該技術(shù)具有較高的可行性。

[1]羅續(xù)成.編隊導航定位測量通信一體化系統(tǒng)的交互鏈路技術(shù)[J].遙測遙控，2012（S1）：102～107.

[2]李增路，易中凱，李文偉.定位導航系統(tǒng)對通信能力的需求分析[J].火力與指揮控制，2009（02）：110～113.

P733.2

A

1004-7344（2016）04-0278-02

2016-1-20

楊治林（1983-），男，迪慶香格里拉人，助理工程師，本科，研究方向為通信導航。