GPS定位技术在引信中的应用研究
摘要
全球定位系统能够在全球范围内为载体提供高精度的定位、速度和时间信息，本文研究的主要目的是对全球定位系统在引信中的应用进行探索。
研究了全球定位系统的定位原理、定位误差及其处理方法(即卡尔曼滤波)，在此基础上，讨论了GPS在定高引信中的应用，介绍了GPS定高引信的工作原理和应用方案；讨论了GPS在二维弹道修正中的应用，介绍了GPS／磁探测组合导航系统的应用原理和应用方案。
以GPS模块(u-blox LEA-4H)为核心设计了GPS信号接收电路，设计了以单片机为处理核心的硬件、软件在内的整个系统，设计了两者之间的接口，设计了GPS矩形微带天线，为GPS应用到引信体上打下了基础。
为了对GPS信息进行较为直观的观测，同时方便数据采集存储，利用VISUALBASIC 6.0编程语言设计了GPS信息采集程序。在MATLAB数据处理平台上，设计了卡尔曼滤波程序。
对GPS定位系统进行了静态、低速运动和系统调试实验。采集了实验数据，分析了GPS定位系统的定位精度。同时测试了自己设计的GPS信息采集程序与卡尔曼滤波程序。通过实验结果分析表明，整个系统工作稳定、性能良好，取得了比较理想的效果。
The GPS can provide highly accurate information of position, speed and time for the carrier in the global area. The purpose of the research is to grope for the application of GPS in fuze.
The positioning principle, the positioning error and the processing method (Kalman Filtering) are researched. On the base of that, the application of GPS in altimeter fuze is discussed; the principle and the application approach are introduced. The application of GPS in 2-D trajectory correct fuze is discussed, the GPS/MR integration navigation system is introduced, and the application approach is designed.
The GPS signal receiving circuit based on GPS module (u-blox LEA-4H) is designed, a system including software and hardware based on MCU is designed, and the interface is designed. The GPS rectangle microstrip antenna is designed, and it can provide foundation for the GPS application in fuze.
For the purpose that the GPS information can be easily observed and the data can be easily stored, a GPS signal collecting program is designed based on VISUAL BASIC 6.0. The Kalman filtering program of the data got in dynamic test is accomplished in MATLAB.
The static test, dynamic test on low speed and system test are done here. The test data is collected, and the positioning precision of GPS is analyzed. And the GPS signal collecting program and the Kalman filtering program are tested at the same time. It is approved to work well, and the result is correspondingly perfect.
研究了全球定位系统的定位原理、定位误差及其处理方法(即卡尔曼滤波)，在此基础上，讨论了GPS在定高引信中的应用，介绍了GPS定高引信的工作原理和应用方案；讨论了GPS在二维弹道修正中的应用，介绍了GPS／磁探测组合导航系统的应用原理和应用方案。
以GPS模块(u-blox LEA-4H)为核心设计了GPS信号接收电路，设计了以单片机为处理核心的硬件、软件在内的整个系统，设计了两者之间的接口，设计了GPS矩形微带天线，为GPS应用到引信体上打下了基础。
为了对GPS信息进行较为直观的观测，同时方便数据采集存储，利用VISUALBASIC 6.0编程语言设计了GPS信息采集程序。在MATLAB数据处理平台上，设计了卡尔曼滤波程序。
对GPS定位系统进行了静态、低速运动和系统调试实验。采集了实验数据，分析了GPS定位系统的定位精度。同时测试了自己设计的GPS信息采集程序与卡尔曼滤波程序。通过实验结果分析表明，整个系统工作稳定、性能良好，取得了比较理想的效果。
The GPS can provide highly accurate information of position, speed and time for the carrier in the global area. The purpose of the research is to grope for the application of GPS in fuze.
The positioning principle, the positioning error and the processing method (Kalman Filtering) are researched. On the base of that, the application of GPS in altimeter fuze is discussed; the principle and the application approach are introduced. The application of GPS in 2-D trajectory correct fuze is discussed, the GPS/MR integration navigation system is introduced, and the application approach is designed.
The GPS signal receiving circuit based on GPS module (u-blox LEA-4H) is designed, a system including software and hardware based on MCU is designed, and the interface is designed. The GPS rectangle microstrip antenna is designed, and it can provide foundation for the GPS application in fuze.
For the purpose that the GPS information can be easily observed and the data can be easily stored, a GPS signal collecting program is designed based on VISUAL BASIC 6.0. The Kalman filtering program of the data got in dynamic test is accomplished in MATLAB.
The static test, dynamic test on low speed and system test are done here. The test data is collected, and the positioning precision of GPS is analyzed. And the GPS signal collecting program and the Kalman filtering program are tested at the same time. It is approved to work well, and the result is correspondingly perfect.
引文
1 施坤林，黄峥，马宝华，张龙山，谭惠民，崔占忠．国外引信技术发展趋势分析与加速发展我国引信技术的必要性．探测与控制学报．2005(8)：1～5
2 张银福，焦彦平．关于我国武器装备信息化建设中的几点思考．国防科技参考．1999(2)：18～21
3 庄晴．面向21世纪的世界武器装备发展趋势．中国兵工．1999(8)：42～43
4 孙学富．科学推进军队信息化建设的思考．解放军报．2005(12)：6
5 张斌．GPS定位原理及其在引信中的应用研究．现代引信．1997(1)：27～30
6 华菊仙．弹道修正引信：拓宽炮兵弹药精确化之路．现代军事．2005(10)：50～53
7 牛中兴，吴剑锋，赵玉芹．GPS定位原理及其在导弹脱靶量测量中的应用．战术导弹技术．2006(2)：66～70
8 赵树强．GPS在外弹道测量中的应用．全球定位系统．2005(4)：12～17
9 李天文．GPS原理及应用．第1版．北京：科学出版社，2003
10 徐绍铨．GPS测量原理及应用．第1版．武汉：武汉大学出版社，2003
11 周军．软杀伤技术综述．飞航导弹．2001(8)：7～9
12 张玉龙．电网杀手-碳纤维弹．山东电力高等专科学校学报．2000(1)：75
13 朱彤声．国外软杀伤装备的发展．水雷战与舰船防护．2004(4)：37～46
14 王文根．五花八门的软杀伤特种弹．军事世界．2002(7)：49～50
15 张若棋．纤维子母弹．国防科技参考．1999(4)：35～36
16 袁平，张河，陈炳林．实现软杀伤弹药指令引信技术的途径．南京理工大学报．2004(12)：571～574
17 洪元军，雷雅茹．国外弹道修正引信发展现状研究．探测与控制学报．2001(12)：1～5
18 石建康，汪锐．常规弹药与引信技术发展趋势．国防技术基础．2003(5)：42
19 赵金强，龙飞，孙航．弹道修正弹综述．制导与引信．2005(12)：16～19
20 王国余，张欣．新型磁阻传感器在地磁场测量中的应用．传感器技术．2002(10)：43～45
21 马宝华．战争、技术与引信—关于引信及引信技术的发展．探测与控制学报．2001(3)：1～6
22 Hollis. Design and Analysis of a Fuze-Configurable Range Correction for an Artillery Projectile. Dec, 1999
23 时兆峰．法国在研增程制导炮弹．飞航导弹．2002(2)：27～29
24 刘焕松．聪明炸弹精确制导武器．国防科技．2004(12)：28～30
25 董公昌，艾冬生，邵晓光．GPS技术在弹道轨迹测试中的应用．第十二届引信学术年会论文集．2001：89～96
26 姚羽，张力余．用于靶场测试的GPS弹载转发器系统．导弹与航天运载技术．1995(1)：35～39
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29 灿林，李相平．无线电制导．第1版．北京：国防工业出版社，1995
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34 王海福．图像传感器在弹载侦察系统中的应用．电子技术．2006(2)：71～74
35 简金蕾，任宏滨．GNSS接收机在测量防空导弹脱靶量中的应用．无线电工程．1999(2)
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52 林继鹏．HMC1001型磁阻式传感器及应用．传感器技术．2002(3)：51～52
53 u-blox Datasheet. u-blox. 2006
54 薛睿峰．微带天线圆极化技术概述与进展．电波科学学报．2002(8)：331～336
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56 Dvaid Sanchez-Hernandez, Ian D. Robertson. A survey of broadband microstrip patch antenna Microwave. 1996(9): 61～84
57 骆松洁，付梦印．C8051F高速SoC在GPS导航系统中的应用．微型机与应用．2005(1)：26～28，36
58 潘琢金[译]．C805IF310／1／2／3／4／5 8／16KB ISP FLASH微控制器数据手册．新华龙电子有限公司．2004(11)
59 聂荣．实例解析PCB设计技巧．北京：机械工业出版社，2006
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61 关永平，胡学平，于召里，吕宏挺，蔡延江．基于Matlab 6.x的Kalman滤波器的设计与仿真．现代电子技术．2004(18)：69～71
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