现代军用导航技术
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我国及世界各国导航卫星发展状况综述China and the world of the development of navigationsatellite摘要:随着当代科技技术的提高,越来越多新兴产业占据了市场的主导作用,特别是卫星技术的发展。
作为航天技术的产物,导航卫星技术渐渐的在民用和军用领域中起到了决定性的作用。
与此同时,在测绘领域,新兴的卫星导航技术渐渐的取代了传统的测量方式,不仅方便快捷,而且更加精确。
目前世界上采用的定位系统主要是中国的“北斗一号”导航系统,美国的全球定位系统(GPS),俄罗斯的全球定位系统(GLONASS)以及欧洲的伽利略系统(GALILEO)。
关键词: GPS GLONASS 伽利略全球卫星导航定位系统“北斗一号”导航系统一、GPS全球定位系统GPS全球定位系统是英文Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System的字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称它的含义是:利用导航卫星进行测时和测距,以构成全球定位系统。
GPS是以卫星为基础的第二代精密卫星导航与定位系统。
第一代是子午卫星导航与定位系统。
全球定位系统(GPS)包括三大组成部分,即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。
GPS全球定位系统GPS全球定位系统是美国从1973年开始研制的,历时20年,耗资200亿美元,在进行了方案论证、系统试验阶段后,于1989年开始发射正式工作卫星,并于1993年12月全部建成并投入使用。
具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能,能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。
GPS全球定位系统的特点如下:1)定位精度高采用载波相位进行相对定位,精度可达10~。
实践已经证明,GPS相对定位精度在50km以内可达10一,100~500km可达10_’,1000km以上可达10~。
北斗卫星导航系统简介卫星导航系统是重要的空间基础设施,为人类带来了巨大的社会经济效益。
中国作为发展中国家,拥有广阔的领土和海域,高度重视卫星导航系统的建设,努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航定位系统。
2000年以来,中国已成功发射了4颗“北斗导航试验卫星”,建成北斗导航试验系统(第一代系统)。
这个系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS广域差分功能,并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。
中国正在建设的北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供两种服务方式,即开放服务和授权服务(属于第二代系统)。
开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10米,授时精度为50纳秒,测速精度0.2米/秒。
授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。
中国计划2007年初发射两颗北斗导航卫星,2008年左右满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求,并进行系统组网和试验,逐步扩展为全球卫星导航系统。
伽利略卫星导航系统简介数量:30颗中高度圆轨道卫星组成,27颗为工作卫星,3颗为候补; 轨道:高度为24126公里,位于3个倾角为56度的轨道平面内; 精度:最高精度小于1米;用途:主要为民用; 1999年2月10日,欧盟执行机构欧洲委员会(EC)公布了欧洲导航卫星系统“伽利略”计划,该系统是与美国全球导航定位系统(GPS)和俄罗斯的GLONASS系统兼容的民用全球定位卫星系统。
欧盟之所以进行“伽利略”计划,主要是为了摆脱对美国GPS系统的依赖,打破美国对全球卫星导航定位产业的垄断,在使欧洲获得工业和商业效益的同时,赢得建立欧洲共同安全防务体系的条件。
其实,欧空局(ESA)早在1990年就决定研制“全球导航卫星系统(GNSS)”,GNSS分为两个阶段,第一阶段是建立一个与美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、以及三种区域增强系统均能相容的第一代全球导航卫星系统(GNSS-1),第二阶段是建立一个完全独立于GPS 系统和GLONASS系统之外的第二代全球导航卫星系统(GNSS-2)。
第1篇一、引言随着科技的飞速发展,无人机技术已经取得了显著的进步,并在军事领域得到了广泛应用。
无人机具有体积小、速度快、隐蔽性强、操作简便等特点,能够在复杂环境下执行任务,极大地提高了军事行动的效率和安全性。
本文将从无人机军用解决方案的角度,探讨无人机在军事领域的应用和发展。
二、无人机军用解决方案概述1. 无人机军用解决方案的定义无人机军用解决方案是指在军事领域,利用无人机技术为军队提供情报收集、目标定位、侦察监视、精确打击、战场态势感知、无人机集群作战等功能,以提升军队作战能力的一系列技术手段。
2. 无人机军用解决方案的分类(1)侦察监视类无人机侦察监视类无人机主要用于收集敌方情报、观察战场态势、定位目标等任务。
其主要特点是体积小、隐蔽性强、可长时间续航。
(2)精确打击类无人机精确打击类无人机主要用于对敌方目标进行精确打击。
其主要特点是飞行速度快、射程远、打击精度高。
(3)战场态势感知类无人机战场态势感知类无人机主要用于实时掌握战场态势,为指挥官提供决策依据。
其主要特点是实时性强、数据传输稳定。
(4)无人机集群作战类无人机无人机集群作战类无人机主要用于形成集群作战能力,提高作战效果。
其主要特点是数量多、协同性强、灵活多变。
三、无人机军用解决方案的具体应用1. 情报收集无人机可以通过搭载高性能传感器,对敌方阵地、军事设施、兵力部署等进行实时侦察,为指挥官提供准确情报。
2. 目标定位无人机可以利用高精度定位系统,对敌方目标进行精确定位,为后续打击行动提供支持。
3. 侦察监视无人机可以长时间在空中进行侦察监视,实时掌握战场态势,为指挥官提供决策依据。
4. 精确打击无人机可以携带精确制导武器,对敌方目标进行精确打击,提高作战效果。
5. 战场态势感知无人机可以实时收集战场信息,通过数据传输系统将信息传输至指挥中心,为指挥官提供战场态势感知。
6. 无人机集群作战无人机集群作战可以实现多无人机协同作战,提高作战效果。
21世纪军用卫星发展概况摘要:21世纪初前后的几场高技术局部战争中,军事卫星得到了广泛应用。
实践证明,军事卫星在战争中的作用越来越重要。
本文主要对21世纪军用卫星的发展概况进行分析。
关键词:卫星军事发展战争一:军用卫星的概念军用卫星(military satellite):专门用于各种军事目的的人造地球卫星。
是发射时间最早、发射数量最多的人造地球卫星之一。
军用卫星从20世纪50年代末出现到90年代直接参加局部战争,已经发展成为一些国家现代作战指挥系统和战略武器系统的重要组成部分,被喻为现代信息战的军事力量倍增器。
二:军用卫星的分类用于各种军事目的的人造地球卫星。
军用卫星发射数量最多,约占世界各国航天器发射数量的三分之二以上。
50年代末期,人造地球卫星开始试验用于军事目的,到60年代中期各种军用卫星即已相继投入使用。
70年代之后,军用卫星得到很大发展,已经成为一些国家现代作战指挥系统和战略武器系统的重要组成部分。
军用卫星按用途一般可以分为侦察卫星、军用气象卫星、军用导航卫星、军用测地卫星、军用通信卫星和截击卫星。
一些民用卫星也兼有军事用途。
1、侦察卫星:利用各种遥感器或无线电接收机等侦察设备收集地面、海洋或空中目标的辐射、反射或发射的电磁波信息,获取军事情报。
侦察卫星又分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星、导弹预警卫星和核爆炸监视卫星等。
2、军用气象卫星:利用各种气象遥感器拍摄云图和获取其他定量气象参数,提供全球范围的战略地区和任何战场上空的实时气象资料。
军用气象卫星具有保密性强和图像分辨率高的特点。
美国的军用气象卫星有“布洛克”号国防气象卫星,苏联的军用气象卫星混编在"宇宙"号卫星系列中(见气象卫星)。
3、军用导航卫星:通过发射无线电信号为地面、海洋和空中军事用户导航定位。
军用导航卫星定位精度高,能在各种天气条件下和全球范围内提供导航信息,而且用户设备简单。
军用导航卫星主要为核潜艇提供在各种天气条件下全球导航定位服务,也能为地面战车、空中飞机、水面舰艇、地面部队甚至单兵提供精确位置、速度和时间信息。
——四大全球卫星导航系统概述一、GPS系统二、GLONASS系统三、伽利略系统四、北斗系统俄罗斯GLONASS中国北斗美国GPS欧盟伽利略一、全球定位系统(GPS)1、GPS的演进与发展2、系统组成3、信号结构4、导航电文5、美国的GPS政策世界上第一个成功运行卫星导航系统:美国海军导航卫星系统(NNSS),亦称子午仪(Transit)系统。
1964年投入使用。
该系统基于多普勒频移原理实现定位,不能连续定位,且定位时间长,精度低。
70年代,与苏联军备竞赛(冷战)升级,美军需要在全球范围内连续、实时、精确导航。
GPS正是在这种背景下应运而生的。
1973年4月,美国DOD批准研究创建全球定位系统(GPS)。
美国海军是卫星导航试验的先驱◦首先从原理上改进子午仪系统,提出了用伪码测距来代替多普勒测速的构想。
海军在NOVA卫星上试验了伪码测距技术。
◦1967年、1969年和1974年相继发射了3颗中高度蒂麻森(TIMATION)卫星,用铯原子钟代替石英钟获得成功,又于1977年发射了两颗导航技术卫星NTS-2和NTS-3(GPS系统的第一颗卫星)。
◦GPS系统时的标准是美国海军天文台的铯原子频标组。
❝第一阶段:可行性研究(1973-1978)◦利用安装在地面的信号发射器代替卫星,通过大量实验证实GPS接收机能够精确定位;◦并发射GPS试验卫星。
❝第二阶段:系统试验研究,部分可用(1979-1984)◦特许用户获得全球二维定位功能。
❝第三阶段:应用研究,密集发射,全球可用(1985-1995)◦建成完整星座;◦全球民用免费;◦进入全面运行能力(FOC,Full Operational Capability )状态。
❝BLOCK I ❝BLOCK II ❝BLOCK IIAGPS设计有两种工作能力:◦初始工作能力(IOC, Initial operating capability)和军用完全工作能力(FOC, Final Operating Capability)。
中国北斗卫星导航系统技术原理当时美国科学家们即倡议利用卫星,为其“北极星”核动力弹道导单潜艇进行定位导航,以修正惯性导航系统的时间累积误差。
于是美国在1958年提出利用“多普勒频移效应”与“标准时间差”定位原理的第一代卫星定位系统经纬仪(Transit)构想,1960年4月开始发射首枚卫星,1964年提供军用服务,1967年更开放给民间使用,此后曾进行两次改进,1988年8月进行最后一次发射,2000年系统报废。
“经纬仪卫星导航定位系统”的成功,导致美国与苏联研发与建构更大规模、高精度的卫星导航定位系统,即全球定位系统(GPS)与全球导航卫得系统(GLONASS)。
1983年,大陆开始筹划卫星导航定位系统,1986年初,大陆正式以双星快速定位通信系统为名开始进行整个计划,并由北京跟踪与通信技术研究所负责研发。
当时大陆专家研究报告提出多种卫星导航定位系统的构想,经过深入评析,多数专家认为,利用2枚或3枚位于地球同步轨道的通信卫星进行导航定位的方案比较适合大陆。
由于当时大陆航天科技实力,已具有制造与发射同步轨道通信卫星的能力,也已建立卫星地面追踪网,有相当规模的卫星轨道数据处理中心,所以有利于发挥既有的卫星资源与地面设施功能;另一方面也顾及到大陆经济力量有限,因为此项发展需要24颗卫星类似美国GPS的卫星导航定位系统,需要大量经费,当时大陆尚无此财力。
1986年底大陆研发单位就提出了总体技术方案和试验方案,预估只要3年时间,就可利用已在轨道的2枚同步卫星进行整体演练,验证导航定位原理,并检验系统实用性,寻找实现双星导航定位的技术途径。
就在大陆筹备双星定位系统期间,大陆专家发现1982年美国已有3名科学家开始发展一个利用3枚同步轨道卫星,名为GEOSTAR的定位系统,还获得多项专利。
但是后来因为功能更佳的GPS全球定位系统发展迅速,使得研发中的GEOSTAR系统资金被撤走,在1991年宣告失败。
由于GEOSTAR最后也将使用3枚卫星定位改为双星定位,因此大陆仍宣称使用双星定位的概念是其最早提出并实现的。
全球四大卫星定位系统目前,世界上只有少数几个国家能够自主研制生产卫星导航系统。
当前全球有四大卫星定位系统,分别是美国的全球卫星导航定位系统GPS、俄罗斯的格罗纳斯GLONASS系统、欧洲在建的“伽利略”系统、和中国的北斗卫星导航系统。
一、美国GPS长期垄断美国国防部从1973年开始实施的GPS系统,这是世界上第一个全球卫星导航系统,在相当长的一段时间内垄断了全球军用和民用卫星导航市场。
GPS全球定位系统计划自1973年至今,先后共发射了41颗卫星,总共耗资190亿美元。
GPS 原来是专门用于为洲际导弹导航的秘密军事系统,在1991年的海湾战争中首次得到实战应用。
随后,在科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中大显身手。
从克林顿时代起,该系统开始应用在了民用方面。
现运行的GPS系统由24颗工作卫星和4颗备用卫星组成。
美国利用GPS获得了巨大的经济利益,多年来在出售信号接收设备方面赚取了巨额利润。
以1986年为例,当时一台一般精度的GPS定位仪价格5万美元,高精度的则达到10万美元。
现在价格虽然有所下降,但也可推算出20年来GPS“收获颇丰”。
以GPS为代表的卫星导航定位应用产业,已成为八大无线产业之一。
据美国国家公共管理研究院进行的调查评估表明,GPS的全球销售额将以每年38%的速度增长,2005年全球GPS市场已达到310亿美元。
长期以来,美国对本国军方提供的是精确定位信号,对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号——也就是说,地球上任何一个目标的准确位置,只有美国人掌握,其他国家只知道个“大概”。
在海湾战争时,美国还曾置欧盟各国利益不顾,一度关闭对欧洲GPS服务。
2003年3月20日,伊拉克战争爆发。
大批轰炸机、战斗机猛扑向伊拉克首都巴格达,用炸弹准确地将一座建筑彻底摧毁,行动代号:“斩首行动”;4月,一架B-1B“枪骑兵”轰炸机临时接到任务,用炸弹摧毁了另一座建筑。
他们的目标都是一个人:萨达姆侯赛因,他们所使用的炸弹都是一种:联合攻击炸弹(JDAM),这些炸弹之所以都能够精确的打击目标,是因为他们都是通过卫星定位来实现定位,提供这种定位服务的正是由24颗美国卫星组成的全球定位系统--GPS。
卫星导航技术关键应用领域有哪些以GPS为代表卫星导航引用产业已逐步成为一个全球性高新技术产业, 普遍应用于地理数据采集、测绘、车辆监控调度和导航服务、航空航海、军用、时间和同时、机械控制、大众消费应用。
一、地理数据采集人类80%活动与空间信息相关, 地理数据采集是GNSS最基础专业应用, 用来确定航点、航线和航迹。
国土、矿产和环境调查等需要确定采样点位信息, 铁路、公路、电力、石油、水利等需要确定管线位置信息, 房地产、资产和设备巡检需要面积和航迹位置信息。
GIS数据采集产品正在成为满足各行业对空间地理数据需求常见工具。
二、高精度测量卫星导航应用给测绘界带来了一场革命, 现已广泛应用在大地测量、资源勘查、地壳运动、地籍测量及工程测量等领域, 在海洋测量和海洋工程中应用也已进兴起。
与传统测量手段相比, 卫星导航应用有巨大优势: 测量精度高; 操作简便, 仪器体积小, 便于携带; 全天候操作; 观察点之间无需通视。
三、车辆监控调度及导航服务车辆监控调度应用系统经过GNSS全球定位技术, 利用通信信道, 将移动车辆位置数据传送到监控中心, 实现GIS图形化监视、查询、分析功效, 对车辆进行调度和管理。
车载导航系统结合了卫星导航技术、地理信息技术和汽车电子技术, 可在显示器上正确显示汽车位置、速度和方向, 为驾驶者提供实时道路引导。
四、航空和航海应用·航空应用为满足日益增加空中运输量需求, 适应新型飞机航程扩展与航速提升, 克服陆基空中交通管理系统不足, 国际民航组织(ICAO)决定实施基于卫星导航、卫星通信和数据通信技术新空中交通管理系统, 即新航行系统。
依据ICAO要求, 新系统和原系统在前同时使用, 到全球范围内陆基系统将逐步停止使用, 以后新系统将作为唯一手段在全世界范围内运行。
·航海应用(关键包含救援、导航和港口运作)1992年2月1日, 国际海事组织在全世界范围内实施《全球海上遇险和安全系统》(GMDSS),利用海事卫星(INMARSAT)改善海上遇险与安全通信, 建立新全球卫星通信搜救网络。
北斗卫星导航系统的进展、贡献与挑战一、本文概述1、北斗卫星导航系统(BDS)简介北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统,是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,可在全球范围内提供全天候、全天时的定位、导航和授时服务,并且具有短报文通信能力,特色鲜明。
北斗卫星导航系统自20世纪80年代开始研制,经过数十年的不懈努力,已成功发射了数十颗导航卫星,并在全球范围内实现了广泛的覆盖和应用。
北斗卫星导航系统的技术特点主要体现在高精度、高可靠性、高安全性和高服务性能等方面。
其定位精度达到了亚米级,甚至厘米级,能够满足各种高精度应用需求。
同时,北斗卫星导航系统还具有强大的抗干扰能力和高可靠性,能够在复杂环境下稳定运行,为用户提供连续、稳定的服务。
北斗卫星导航系统还采用了多重加密和安全防护措施,确保用户数据的安全性和隐私性。
北斗卫星导航系统的建成和应用,不仅提升了中国在全球卫星导航领域的地位,也为全球卫星导航系统的发展注入了新的活力。
北斗卫星导航系统的覆盖范围和服务性能不断提升,已广泛应用于交通运输、农业、气象、国土资源等多个领域,为社会发展和人民生活提供了重要的支撑和服务。
然而,北斗卫星导航系统也面临着一些挑战。
随着全球卫星导航系统竞争的加剧,如何进一步提升系统的性能和服务质量,满足不同领域的需求,是北斗卫星导航系统需要解决的问题。
北斗卫星导航系统还需要加强国际合作,推动全球卫星导航系统的协同发展,为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
2、BDS在全球导航卫星系统(GNSS)中的地位在全球导航卫星系统(GNSS)中,北斗卫星导航系统(BDS)已经确立了自己不可或缺的地位。
作为一个成熟且不断发展的全球卫星导航系统,BDS不仅为中国,也为全球用户提供了稳定、可靠的定位、导航和授时服务。
军事航天技术把航天技术应用于军事领域,为军事目的进入太空和开发、利用太空的一门综合性工程技术。
是军事技术的一个组成部分。
航天技术是通过将无人的或载人的航天器送入太空,以探索、开发和利用太空的综合性工程技术,亦称空间技术。
它既能服务于国民经济,也可用于军事。
有效地把航天技术中的航天器设计与制造、航天运输系统设计与制造、运载器与航天器试验、航天器发射、火箭制导和控制、航天器轨道控制、航天器姿态控制、航天器返回技术、航天测控、航天器信息获取和处理、航天医学工程等工程技术应用于军事领域,并组成不同的军用航天工程系统,完成特定的军事航天任务,是军事航天技术主要研究和解决的课题。
军事航天技术的应用十分广泛,它的发展和应用与军事技术现代化关系十分密切。
军事航天技术加速了军事现代化的进程。
各种军用卫星的发展,使军事侦察、通信、测绘、导航、定位、预警、监测和气象预报等的能力和水平空前提高,在军事指挥及作战中起着重要的作用。
军事航天技术已在航天监视、航天支援方面得到应用,在航天作战、航天勤务保障方面的应用也在研究之中。
军事航天技术可为军事行动,如情报获取、敌情监视、通信导航以及未来的空间作战提供最现代化的手段,作用日益显著,在军事上的地位日益重要,已成为现代军事技术不可或缺的组成部分军用航天工程系统军事航天技术的监视、支援、作战和勤务保障等功能都要通过军用航天工程系统来实现。
军用航天工程系统由军用航天器、航天运输系统、航天器发射场与回收着陆场、航天测控网和应用系统5部分组成。
自90年代以来,随着冷战结束后世界军事格局的变化,军事航天技术开始进入以适应局部战争需要,实现战场支援为重点目标的新阶段。
今后,航天侦察、预警、通信、导航、气象和测地等军事航天技术,将在支援地面军事力量方面发挥越来越重要的作用。
各类军用航天器在未来战争中可能成为重要的攻击目标。
提高军用航天器的快速反应能力、生存能力和抗干扰能力,实时传输信息,延长航天器工作寿命,扩大用途和提高效益,是军事航天技术的发展趋势。
Focus军民两用技术与产品 2012510目前,除我国的北斗卫星导航系统之外,世界上正在运行的全球卫星导航定位系统主要有两大系统:一是美国的全球定位系统(Global Positioning System ,G P S ),二是俄罗斯的格洛纳斯全球卫星导航系统(G l o b a l Navigation Satellite System , GLONASS )。
近年来,欧盟也正在建设有自己特色的伽利略卫星定位系统(Galileo Positioning System ,Galileo )。
因而,未来密布在太空的全球卫星定位系统将形成GPS 、GLONASS 、北斗、Galileo 四大卫星导航系统“竞风流”的局面。
四大卫星导航系统各有千秋:GLONASS 的民用精度较高,GPS 只能找到街道,而Galileo 却能找到车库的门,北斗的特长如可通过短信让他人获知自己的位置是其它导航系统目前所不具备的。
全球定位系统(GPS)G P S 的前身是美军研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit Satellite Navigation System ,Transit ),1958年研制成功,1964年投入使用, 1967年开始进入民用领域。
Transit 用5颗~6颗卫星组成的星网工作,每天最多绕过地球13次,并且无法给出高度信息,在定位精度方面也不尽如人意。
然而,Transit 使研发部门对卫星定位取得了初步的经验,并验证了由卫星系统进行定位的可行性,为GPS 的研制埋下了铺垫。
20世纪70年代,美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统,即GPS ,其主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一系列军事目的。
经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到1994年,全球覆盖率高达98%的24颗GPS 卫星星座己布设完成。
GPS 主要由空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分组成。
军用机器人介绍标题:军用机器人的介绍在科技日益发展的今天,军用机器人作为领域的重要组成部分,正日益改变现代战争的面貌。
这些机器人不仅赋予了现代战争更高的技术含量,而且极大提升了战争的效率和可控性。
本文将就军用机器人的定义、种类、应用和发展趋势进行深入探讨。
一、军用机器人的定义军用机器人,是指专门设计用于军事用途的自动化机器人。
这些机器人具备高度的自主性,能够在各种复杂环境中进行自我导航、决策和执行任务。
它们既可以作为独立的力量进行作战,也可以作为人类的辅助力量,帮助士兵更好地完成战斗任务。
二、军用机器人的种类1、地面机器人:地面机器人是一种能够在陆地上行动的机器人,具备高度的机动性和防护能力。
它们既可以用于侦察、探测敌方目标,也可以直接参与作战,对敌方造成威胁。
2、空中机器人:空中机器人是一种能够在空中飞翔的机器人,具有高度的灵活性和侦察能力。
它们主要用于情报收集、侦察和攻击,能够在第一时间内获取重要情报并实施打击。
3、水下机器人:水下机器人是一种能够在水中行动的机器人,具有高度的潜水和探测能力。
它们主要用于情报收集、探测敌方潜艇和水下设施,能够在隐蔽的情况下实施打击。
三、军用机器人的应用1、侦察和探测:军用机器人具备强大的侦察和探测能力,能够实时获取敌方情报,为军事决策提供重要依据。
2、攻击和防御:军用机器人可以直接参与攻击和防御行动,对敌方造成威胁,保护我方人员安全。
3、维修和保障:军用机器人还可以用于军事设施的维修和保障,提高军事行动的效率。
四、军用机器人的发展趋势1、智能化:未来的军用机器人将更加智能化,能够更好地自我决策和执行任务,提高作战效率。
2、多功能化:未来的军用机器人将具备更多的功能,能够适应各种复杂环境下的作战需求。
3、网络化:未来的军用机器人将更加网络化,能够实现机器人之间的协同作战,提高整体作战能力。
4、人机协同:未来的军用机器人将更加注重人机协同,实现人与机器的最佳配合,提高整体作战效果。
现代军用导航技术作者: 东北一只虎发布日期: 2005-11-11 查看数: 2694 出自: [复制链接]精确制导武器给人的印象是精确打击所需的末制导技术。
但是,实际的中远程制导武器(如防区外打击武器)在到达最后攻击处的巡航或滑翔阶段中,需要由导航系统按照一定的预定轨迹修正运动姿态,以保证导弹或制导炸弹在飞行末段进入末制导导引头的有效制导区域,否则就会因目标丢失造成脱靶。
此外,由于战场空间的拓展,导航技术在多种军事装备中广泛应用,甚至拓展到单兵系统。
现代战争迫切要求武器系统装备精密导航设备,提供准确的导航信息,来提高武器的战斗性能。
一、卫星导航技术卫星导航技术是指利用卫星导航定位系统提供位置、速度及时间等信息来完成对各种目标的定位、导航、监测和管理。
它综合了传统天文导航定位和地面无线电导航定位的优点,相当于设置在太空的一个无线电导航台,可在任何时间、任何地点为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度。
目前成功应用的卫星导航系统有1.美国的GPS、2.俄罗斯的GLONASS和3.我国自主研制生产的"北斗一号"卫星导航系统。
4.欧洲正在实施"伽利略"计划,预计将于2008年投入使用。
1. GPS导航系统GPS、GLONASS和"伽利略"均为全球导航系统。
它们工作原理类似,均是利用同时接收到4颗以上导航卫星的导航信号,计算出导航信息。
GPS是由美国国防部运作的军民两用系统,直接目的是为了满足军事需要。
该系统已经广泛地应用在美军的各种武器平台上,扩展为精确制导武器中复合制导的一种极其重要的手段。
GPS系统提供需授权的P码(可加密为Y码)精密定位服务(PPS)和C/A码标准定位服务(SPS)。
目前,P码提供的运动目标在空间的位置精度可达5m,测速精度优于0.1m/s,计时精度可达20ns。
GPS已成为美军实施远程精确打击的"法宝",在多次军事冲突中发挥了重要作用。
为了增强GPS的稳定性和抗干扰性,美军近年来对GPS进行了一系列的改进:改变军用接收机对C/A码的依赖直接获取P(Y)码;发射新型GPS卫星,将军用和民用码分离,增加新的民用频率,播发新的军用M码并加大其发射功率;利用战场上空的无人机创造伪GPS 星座,增强抗干扰性等。
2. 北斗导航系统我国建成的"北斗一号"区域性卫星导航定位系统,打破了国外的技术垄断,为国防建设提供了必要的保障。
该系统具有3颗卫星星座(两颗工作卫星、一颗备份星),采用主动双向测距的询问-应答式进行工作。
用户向卫星发送定位请求信号,由地面中心控制系统解算出三维定位数据。
四川成都国星通信公司生产的基于北斗双星定位导航系统的单兵战术接收机、车载与船载用户接收机、海上救生用户机以及指挥用户机等,体积上均已经接近GPS/GLONASS同类系统的水平。
其中单兵战术接收机为手持式,仅重500g,定位精度在有标校地区可达20m。
液晶彩色屏幕显示,具有地图缩放、漫游、属性查询、路径分析等功能。
具备通信功能,可提供服务区任意两点间的数字报文通信。
整个装置结构紧凑,可在-20~+50℃的条件下工作。
目前的北斗导航系统无法满足在复杂作战情况下的需要,因此我国的第二代卫星导航系统正处于积极规划之中。
研究机构可以借鉴国外卫星导航系统的先进技术,积极开展导航星座方案及其各项关键技术的分析论证和攻关研究,以加速我国第二代卫星导航系统的建设步伐。
我国还入股参与了欧盟的"伽利略"全球卫星导航系统建设。
通过技术合作,我国的研究人员将进一步掌握卫星导航系统建设的关键技术,建立起完善的卫星导航系统。
二、惯性敏感器技术惯性导航系统(INS,以下简称惯导)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。
其工作环境不仅包括空中、地面,还可以在水下。
惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础,通过测量载体在惯性参考系的加速度,将它对时间进行积分,且把它变换到导航坐标系中,就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。
但惯导有固定的漂移率,这样会造成物体运动的误差,因此射程远的武器通常会采用指令、GPS等对惯导进行定时修正,以获取持续准确的位置参数。
惯导系统目前已经发展出挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式。
陀螺仪由传统的绕线陀螺发展到静电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺等。
激光陀螺测量动态范围宽,线性度好,性能稳定,具有良好的温度稳定性和重复性,在高精度的应用领域中一直占据着主导位置。
由于科技进步,成本较低的光纤陀螺(FOG)和微机械陀螺(MEMS)精度越来越高,是未来陀螺技术发展的方向。
我国的惯导技术近年来已经取得了长足进步,液浮陀螺平台惯性导航系统、动力调谐陀螺四轴平台系统已相继应用于长征系列运载火箭。
其他各类小型化捷联惯导、光纤陀螺惯导、激光陀螺惯导以及匹配GPS 修正的惯导装置等也已经大量应用于战术制导武器、飞机、舰艇、运载火箭、宇宙飞船等。
如漂移率0.01°~0.02°/h 的新型激光陀螺捷联系统在新型战机上试飞,漂移率0.05°/h 以下的光纤陀螺、捷联惯导在舰艇、潜艇上的应用,以及小型化挠性捷联惯导在各类导弹制导武器上的应用,都极大的改善了我军装备的性能。
三、组合导航技术组合导航就是采用两种或两种以上的导航设备组合起来的导航系统。
作为常用导航手段的惯性导航、多普勒导航、卫星定位导航等单一设备,已不能满足现代电子战条件下的作战使用要求。
因此,目前世界各国广泛采用多设备组合、冗余设计、多功能的组合导航系统。
组合后的导航系统中,各分系统互为补充,信息综合利用,从而扩大了使用范围,提高了导航精度。
组合导航系统具有较强的容错能力和余度导航能力,增加了导航系统的可靠性。
此外,组合导航系统还可以降低对导航系统的精度要求,缩减成本。
微型计算机的发展与广泛应用,为组合导航奠定了物质基础,而新的数字滤波技术如卡尔曼滤波理论与技术,则提供了有力的处理工具。
组合导航的方式很多,全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS),全球定位系统/多普勒导航系统(GPS/DNS),以惯导为主、GPS和地形辅助参考导航(TRN)为辅的组合导航系统(INS/GPS/TRN),组合卫星定位系统(GPS/GLONASS),卫星导航/天文导航(GPS/CNS)等等。
我国应结合现有技术水平,逐渐淡化对GPS 导航的依赖,研制出适合国情的组合导航系统。
其中地形辅助导航和天文导航分系统有着很广的应用前景。
四、地形辅助导航技术地形辅助导航是一种在低空飞行器中广泛应用的导航技术。
欧洲的巡航导弹(如英法联合研制的"风暴影子")为了摆脱受制于美国GPS的局面,大多优先采用惯性导航加地形辅助导航技术,而把GPS导航作为备选技术。
地形辅助导航系统属于自备式导航系统,具有较高的导航定位精度(优于100m)、较好的隐蔽性和较强的抗干扰能力,可以昼夜全天候工作。
它能提高攻击武器的攻击能力及生存能力,是低空飞机、巡航导弹重要的导航工具。
地形辅助导航利用地形参考导航(TRN)作为辅助去修正基本导航系统(如惯性或多普勒导航)误差,提高导航定位精度。
地形参考导航根据飞行体下方地形来决定自身的位置。
计算机将雷达高度表测出的静空高度与气压高度表测出的海拔高度相比较,得出飞行路线下方一系列点的海拔高度,然后把这些数据与预先存储在存储器中的数字地形高程数据(DTED)相比较,来确定飞行体的位置。
在水面或平坦地形上空缺少地形高度信息时,需要采用图像导航方法(利用景物匹配相关或地形特性匹配技术)帮助实现可靠的定位精度。
地形辅助导航综述地形辅助导航,是指飞行器在飞行过程中,利用预先储存的飞行路线中某些地区的特征数据,与实际飞行过程中测量到的相关数据进行不断比较来实施导航修正的一种方法。
其核心是将地形分成多个小网格,将其主要特征,如平均标高等输入计算机,构成一个数字化地图。
由于地形辅助导航系统实质是由惯性导航系统、无线电高度表和数字地图构成的组合导航系统,所以影响地形辅助导航的精度因素有以下几种:一是飞行器的高度测量精度;二是惯性导航系统的误差;三是数字地图的精度;四是地形匹配区的特性;五是地形匹配的算法精度。
地形辅助导航系统在海湾战争、科索沃战争中发挥了良好的实战应用效果,达到了精确打击目标的目的,其导航精度可达到十几米的定位精度。
这正是它的生命力之所在。
地形辅助导航的实际计算方法有扩展Kalman滤波方法、关联算子方法和点群滤波方法。
3.2地形辅助导航的关键技术地形辅助导航系统被誉为第四代导航系统.其关键技术除了依赖于计算机技术外.还依赖于数字地图的匹配技术、存储技术、地形随机化技术以及地形匹配的有效算法等,本小节只介绍数字地图的匹配技术、存储技术和地形随机化技术。
地形匹配的有效算法即几种实用的地形辅助导航算法将在3.3节进行介绍。
五、天文导航技术天文导航是根据天体在天球上的精确坐标和地球的运动规律来测量天体相对于载体的准确坐标,通过相应的数学模型解算出载体位置、航向或姿态的导航方法。
我国的天文学及天文导航理论研究有着悠久的历史,军用导航技术中重点发展天文导航可以扬长避短。
如果敌方首先通过电子攻击使我方的电子导航、无线电导航设备失去作用,那么天文导航就格外重要了。
天文导航技术建立在恒星参考系基础之上,不需要地面设备,利用天体辐射能(星光、射电及红外辐射),隐蔽性好,不受人工与自然电磁波干扰,测量误差也不随时间而积累,对于远距离、长时间飞行(航行)的平台是一种较好的导航手段。
天文导航系统也为自备式导航,其使用范围广、设备简单、造价低、工作可靠,不受别人制约,便于推广应用并建成独立自主的导航体制。
电荷耦合器件(CCD)和全息透镜与微处理器的迅速发展,以及多种导航手段的有机组合,必将有力地促进天文导航的精度、自动化、昼夜与全天候导航四个方面的不断提高。
军用导航技术在现代高技术战争的背景下,其地位日益突出。
导航系统作为武器装备的必备组件,可进一步发挥武器的作战性能。
发展高精度、低成本、抗干扰能力强的导航系统是未来军用导航系统发展的趋势。
鉴于目前我国导航技术还存在一定差距,我国应在充分利用GPS等成熟导航技术的前提下,加大对北斗导航系统的完善,研制出高效的地形辅助导航、天文导航系统,冲破技术垄断,把我们的国防建立在独立自主、安全可靠的基础之上。