舰载机-航母间径向距离的多普勒测量

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1、舰载机．航母间径向距离的多普勒测量郁涛2011年3月第42卷第1期(总第143期)舰载机．航母间径向距离的多普勒测量郁涛(中国电子科技集团公司第五十一研究所，上海201802)[摘要]通过对多普勒频移方程进行角度变换，并利用在下滑视角和坐标变量之间的对应关系导出了在三个站点的径向距离之间的递推关系．在此基础上，进一步利用固有的几何关系，即能由任一瞬间所测得的多普勒频移值，得到舰载机．航母之闻径向距离的解析解．随后进行的误差分析表明基于多普勒频移测距可以实现分米级的测量精度．[关键词]精密测距；多普勒频率；舰载机；航空母舰；多站定位

2、【中图分类号】TN953+．7【文献标识码】A【文章编号】1006一14lx(2011)01．0001-03RangeMeasurementBasedonDopplerShiftbetweenCarrierAircraftandAeroplaneCarrierYUTao(51毗ResearchInstituteofCETC,Shanghai201802，China)Abstract：11舱recursionrelationofradialdistanceamongthreestationscanbederivedaftermaki

3、ngapplicableangletransformafionforDopplershiftequationandmakinguseofthecorrespondenttransformationrelationbetweencoordinatevariationandslideviewingangle．Furthermore，basedoninherentgeometricrelationship，wecanobtaintheanalysisformulaoftheradiaIdistancebetweencarrierairc

4、raftandaeroplanecarrieronlyaccordingtothemeasuredvalueofDopplershift．SoonaRerwards。theerroranalysisshowsthatwecanrealizethemeasurementaccuracyindecimeterlevelforthedistancemeasurementonlybasedonDopplershift．Keywords：preciseranging；,Dopplerfrequency；carrierai暇瓣aeroplan

5、ecarrier；multistationlocation1引言对两运动目标问精密距离测量有多种观测技术手段可供选择，如：CDMA(码分多址)体制下的伪距和载波相位测型¨、雷达l刮以及激光测距等。在导航领域中最常用的伪距测量精度可达到6cm，载波相位测量精度优于5mm，但应用中所存在的一个问题是需要解相位模糊度。多普勒定位方法则不存在相位模糊性，并且对目标的多普勒直接测距和测速问题正在研究中【3’41。与原有的必须将极坐标下的角度和速度参量分解转换到直角坐标系的方法不同，直接在极坐标系下的多普勒测距／测速分析不仅测量次数少，而且还

6、能直接给出解析结果。由于运动平台对运动目标的多普勒直接测距具有一定复杂性，增加探测站点的数量有助于降低解算方程的分析难度，本文初步分析了基于多普勒频移测量，利用三个信标站对舰载机与航母之间的径向距离进行精确探测的方法作为March201IV01．42No．I(serialNo．143)航空电子技术AVIONICSTECHNOLOGY’‘种初步的探索。2公式推导2．1基本公式舰载机追尾着舰下滑的几何关系如图l所示。航母甲板上设置有三个信标探测站，同步发送和接收信标信号。在舰载机按比例导引率进近下滑时，舰载机和航母都以匀速运动，舰载机

7、一航母之间的多普勒频率表达式是‘5】：饥=咋cosfl,一％tosS,(1)式中：A为波长；厶为多普勒频移；VH和咋分别是航母和舰载机的速度；鼠是舰载机端的前置角；0，是航母端的下滑视角。先利用内外角关系成=B—a对多普勒频移方程进行角度变换，以消去舰载机端的前置角，：A厶=1，Pcos(e一仅)一％cosOf。’。‘。、。=(VpCOStZ—v．)eosO,+vpsinasin0‘(2)’=MeosO，+v2sin0,式·II：口为舰载机的下滑角。根据图1所示的几何关系，在二维垂直平面内有：sin0,．_．cos0,：互‘石si

8、n02：一z-dsinOQ．，cos幺：—x+de—osO。sin03：．z-2dsinoo．。c。so,-x+2,／cos02．r3巧式中：‘是径向距离：x和Z是舰载机的坐标变量；d是基线长度。将这些三角函数代入式(2)，并通过整理可得到在各个径