军用GPS卫星导航/定位技术最新进展

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军用GPS卫星导航/定位技术最新进展

当今，通过全球定位系统（GPS）进行卫星辅助导航已应用于社会各领域。无论是军用还是民用，即使是面向非常挑剔的使用者，现今技术的GPS无疑是最精准、可靠、使用方便的导航方法了。随着GPS的广泛应用，军队对其依赖性日益增长，而问题也随之出现，例如由于敌人的干扰或环境因素而致使GPS信号无法接收时，还能否确保导航功能的顺利实现？而这也正是目前尚须解决的关键技术。
现在，尽管其他一些导航系统和导航方法引起使用者的关注，而且其中一些技术已经可以立即投入战场使用。但是，这些手段并不是解决当前导航问题最完美的方法，因为从费效比衡量，各种武器和作战平台所依赖的内置式GPS接收器已经大量装备，最好不要草率更换。如此一来，就需要一种即使没有GPS信号也能通过使用GPS接收器进行精确导航的方法，而且这种方法应限于对GPS接收器的软件进行改进，而非硬件。
美国国防高级研究规划局（DARPA）特别计划处在过去的几年中一直致力于解决这一难题，目前已初见成效。
GPX计划
GPX即全球定位试验（the Global Position Experiments）的缩写。该试验旨在解决GPS信号在复杂环境下受干扰威胁的问题。由于GPS信号相对比较微弱，易受干扰，而采用普通元件制成的干扰器，体积小，隐蔽性强，便于大量投放，很容易对GPS实施干扰。
DARPA已经开始尝试使用空中模拟卫星（airborne pseudo-satellites）来解决GPS信号受干扰的问题，这种模拟卫星可以提供高强度的GPS信号以压制干扰器对GPS信号的干扰。现在实施完全导航共需４颗模拟卫星。模拟卫星系统就好比是一种微型GPS卫星信号中继站，其工作原理是空中模拟卫星通过先进的集束天线和信号处理器增强信号，然后在GPS卫星上找到自己的方位，接着在比卫星更近的距离上将类似GPS的高强度信号传送到地面。该模拟卫星系统可以压制干扰器的干扰，使用户能正常使用导航功能。
模拟卫星对于减少GPS干扰十分有效，它发出的信号比卫星强，由于可以安装在无人驾驶飞机上，无需航天发射，因此比其他大功率GPS卫星的速度要快得多。同时，它也不需要进行昂贵的硬件设施改造，是一项很有应用前景的新技术。
1999年末至2000年初，在进行了一系列成功的演示之后，DARPA将研究重点放到了使模拟卫星自身可以免除干扰的技术上。由于模拟卫星平台也必须使用GPS卫星来进行导航，因此DARPA使用了7个基元天线（element antenna）阵和先进的数字电波集成器（beamformer）来排除干扰信号。麻省理工学院林肯实验室和罗克韦尔•科林斯公司已经研制出一套系统，并已经在赖特-帕特森空军基地的模拟器微型吸声室里进行了试验，而且还进行了一些基本战场试验，结果令人满意。2002年4月，该系统被装在“猎鹰”（FALCON）无人机上，在全尺寸吸声室里进行试验，结果也达到了预期目标。
GPX计划于2004年结束，一系列的战场试验表明，４颗模拟卫星组成的整套系统可以排除干扰，为广大用户（包括精确打击武器）提供精确的导航。对模拟卫星信号的成形波束传输天线、控制模拟卫星网络传输的指挥和控制系统都分别进行了试验。现在，这一概念已经准备好由论证阶段转向商业应用的开发。
                  GPS信号受到干扰时使用模拟卫星进行导航
MEMS-INS计划
MEMS-INS计划是建立在运用微机电技术（MEMS：Micro-Electro Mechanical System）制造一种价格便宜的微型惯性导航系统（INS：Intertial Navigation System）的想法之上。这种体积小、价格低廉的MEMS-INS可以广泛应用于军事领域。
MEMS-INS的前景看起来十分光明。目前的GPS很难保证在建筑物内（特别是钢筋水泥结构）、茂密的植被下以及水下使用时正常工作，一旦遇到这种情况，MEMS-INS就可以提供辅助导航直到GPS信号恢复正常。此外，MEMS- INS支持空对地和地对空武器的制导功能，还可以帮助火炮的火控系统进行瞄准和定位。有理由相信，价值1200美元的战术级MEMS-INS研制成功后，其军事和民事用途会不断得到拓展。
建造MEMS惯性测量装置（IMU：Inertial Measurement Unit）最困难的地方在于陀螺仪。IMU包括加速计和陀螺仪，加速计的制造技术相对成熟，而陀螺仪的构建则比较难。尽管如此，MEMS-INS计划还是显示可以制造出基于MEMS的小型、高效的IMU。根据陀螺仪的测量误差， MEMS-INS在不同环境下的性能指标从1度/小时到20度/小时不等。
MEMS-INS对于那些对精度要求不高的一般使用者来说已经很好，但对于战术精度要求高的用户就显得能力不足了。大多数飞机、船只、宇宙飞船和导弹都要求更高的精度，而且几乎所有的使用者都会尽可能选择精度更高的系统。很显然，MEMS IMU要达到军方的要求还要走过一段艰辛的路。

MEMS-INS能为建筑物等弱信号环境提供辅助导航。  

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关于卫星导航技术深入研究；目前侧重于美国的GPS  中国BD二代；俄罗斯的格洛纳斯；但国内目前对产品测试的一些布线及环境搭建；还有信号覆盖的方案却迟迟未能找到新的突破；中冀联合国内卫星导航领域品牌厂家；为卫星导航领域企业单位生产机构提供全套测试方案！http://www.chbutc.com