本發(fā)明涉及一種無源定位載荷定位能力測試方法，特別是涉及一種基于半物理仿真的無源定位載荷定位能力測試方法。

背景技術(shù)：

眾所周知，對輻射源進(jìn)行測向定位的無源定位載荷在軍事和民用領(lǐng)域內(nèi)都有著重要而廣泛的應(yīng)用。在軍事領(lǐng)域，對港口、機(jī)場、軍艦和導(dǎo)彈發(fā)射場地等軍事設(shè)施的雷達(dá)、通訊、測控等無線電輻射源進(jìn)行偵察定位，對于實(shí)施針對性電子干擾和軍事打擊具有重要作用；在民用領(lǐng)域，可在交通管制、生命救援、無線電頻譜管理等方面發(fā)揮重要作用。當(dāng)前，對輻射源的定位指標(biāo)已經(jīng)成為了無源定位衛(wèi)星最核心、最重要的技術(shù)要求之一。

定位能力作為一項(xiàng)整星級(jí)的重要指標(biāo)，可直接決定無源定位衛(wèi)星的最終效能。該指標(biāo)除涉及到無源定位載荷外，還需星上其他系統(tǒng)協(xié)同工作，因此目前在無源定位載荷分系統(tǒng)級(jí)，往往不具備對該項(xiàng)指標(biāo)的測試條件，從而在整星狀態(tài)下提出了測試需求。

據(jù)了解，目前對該項(xiàng)指標(biāo)的測試方法，通常外場試驗(yàn)，如圖1所示。即將整星置于外場環(huán)境中，將輻射源安裝于車輛上或?qū)Ｓ每梢苿?dòng)塔架上，輻射天線與衛(wèi)星接收天線相對，輻射源運(yùn)動(dòng)，無源定位衛(wèi)星偵收該信號(hào)，并對其進(jìn)行定位，地面顯控與處理系統(tǒng)接收無源定位衛(wèi)星的定位信息和地面模擬源gps系統(tǒng)報(bào)送的位置信息，二者比對，獲取定位誤差，從而實(shí)現(xiàn)對該項(xiàng)指標(biāo)的測試。

該方法首先要求外場較為空曠，場地較大，滿足車輛或塔架穩(wěn)定高速運(yùn)行要求；此外對設(shè)備量要求較大，需配備相應(yīng)的車輛或塔架，并配置跑道或?qū)к墸涣硗膺€需在車輛或塔架上安裝相應(yīng)的gps裝置。由于該方法測試成本較高，同時(shí)外場易受天氣影響，對衛(wèi)星產(chǎn)品存在一定的風(fēng)險(xiǎn)隱患，目前大多數(shù)的無源定位衛(wèi)星并未使用該方法，對定位能力通常通過分析來確認(rèn)，缺少相應(yīng)的實(shí)測結(jié)果支撐。

隨著無源定位衛(wèi)星的發(fā)展，如何在整星狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對定位能力的測試，更好的對其性能進(jìn)行評(píng)估，成為一個(gè)亟待解決的內(nèi)容。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于半物理仿真的無源定位載荷定位能力測試方法，其試驗(yàn)成本小，耗時(shí)少，減少對衛(wèi)星產(chǎn)品面臨的潛在危險(xiǎn)，實(shí)際使用較多。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種基于半物理仿真的無源定位載荷定位能力測試方法，其包括以下步驟：

步驟一，模擬源產(chǎn)生相應(yīng)的模擬信號(hào)，設(shè)定相應(yīng)參數(shù)；

步驟二，衛(wèi)星加電后，數(shù)管分系統(tǒng)、姿軌控分系統(tǒng)加電正常工作，地面gps模擬器加電正常工作；數(shù)管分系統(tǒng)校時(shí)，gps模擬器校時(shí)，確保數(shù)管分系統(tǒng)廣播的星上時(shí)間、姿軌控分系統(tǒng)發(fā)送的軌道時(shí)間、gps模擬器發(fā)送的gps時(shí)間一致；

步驟三，上注載荷程控作業(yè)指令，無源定位載荷按指令設(shè)定時(shí)序開機(jī)并工作一段時(shí)間，實(shí)現(xiàn)星上目標(biāo)定位，載荷關(guān)機(jī)，完成數(shù)據(jù)下傳后，衛(wèi)星斷電；

步驟四，地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收星上下傳數(shù)據(jù)，處理獲得星上定位結(jié)果；

步驟五，利用地面仿真軟件，根據(jù)星上測得的角度信息、廣播的各時(shí)間信息、gps信息、姿軌控信息，仿真計(jì)算獲得目標(biāo)真實(shí)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)；

步驟六：將二者比對，利用地面仿真軟件求取位置差，從而獲得定位誤差的測量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對定位能力的定性評(píng)估。

優(yōu)選地，所述步驟三包括以下步驟：

步驟三十一，開始；

步驟三十二，每0.5s從接收信息中獲得衛(wèi)星廣播時(shí)間、姿軌信息以及gps數(shù)據(jù)；

步驟三十三，判斷是否有信號(hào)，是則轉(zhuǎn)步驟三十四，不是則轉(zhuǎn)步驟三十八；

步驟三十四，獲取該信號(hào)的入射角信息；

步驟三十五，根據(jù)當(dāng)前時(shí)間、gps數(shù)據(jù)推算衛(wèi)星當(dāng)前的位置；

步驟三十六，推算是否成功，是則轉(zhuǎn)步驟三十七，不是則轉(zhuǎn)步驟三十八；

步驟三十七，計(jì)算轉(zhuǎn)換矩陣，求解目標(biāo)的位置；

步驟三十八，結(jié)束。

優(yōu)選地，所述基于半物理仿真的無源定位載荷定位能力測試方法還包括無源定位載荷、數(shù)管、姿軌控及地面gps模擬器、模擬源、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在內(nèi)的半物理仿真系統(tǒng)，半物理仿真系統(tǒng)中，無源定位載荷用于接收數(shù)管、姿軌控廣播的相關(guān)信息，接收模擬源信號(hào)，實(shí)現(xiàn)星上目標(biāo)定位；數(shù)管用于實(shí)現(xiàn)星上指令的解析轉(zhuǎn)發(fā)及星上時(shí)間、姿軌控時(shí)間的統(tǒng)一；姿軌控用于保持與數(shù)管時(shí)間的統(tǒng)一，并發(fā)送時(shí)間信息、姿態(tài)信息、軌道信息給無源定位載荷；地面gps模擬器用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)位置信息和gps時(shí)間的模擬；模擬源用于產(chǎn)生可偵收的目標(biāo)信號(hào)；半物理仿真系統(tǒng)可獲取星上對目標(biāo)的定位結(jié)果和地面仿真對目標(biāo)的定位結(jié)果參數(shù)，比對二者，獲取無源定位衛(wèi)星的定位誤差，對無源定位衛(wèi)星定位能力指標(biāo)實(shí)現(xiàn)定量分析和評(píng)估。

優(yōu)選地，所述基于半物理仿真的無源定位載荷定位能力測試方法還包括首次在整星廠房電測試環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)對無源定位載荷定位能力測試，從而對該指標(biāo)實(shí)現(xiàn)功能性能評(píng)估的方法。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明試驗(yàn)成本小，耗時(shí)少，減少對衛(wèi)星產(chǎn)品面臨的潛在危險(xiǎn)，實(shí)際使用較多。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于半物理仿真的無源定位載荷定位能力測試方法的流程示意圖。

圖2為本發(fā)明中步驟三的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1所示，本發(fā)明基于半物理仿真的無源定位載荷定位能力測試方法，包括以下步驟：

步驟一，模擬源產(chǎn)生相應(yīng)的模擬信號(hào)，設(shè)定相應(yīng)參數(shù)；

步驟二，衛(wèi)星加電后，數(shù)管分系統(tǒng)、姿軌控分系統(tǒng)加電正常工作，地面gps模擬器加電正常工作；數(shù)管分系統(tǒng)校時(shí)，gps(全球定位系統(tǒng))模擬器校時(shí)，確保數(shù)管分系統(tǒng)廣播的星上時(shí)間、姿軌控分系統(tǒng)發(fā)送的軌道時(shí)間、gps模擬器發(fā)送的gps時(shí)間一致；

本發(fā)明方法預(yù)先在星上數(shù)管分系統(tǒng)中設(shè)定了校時(shí)功能，該功能通過上注指令實(shí)現(xiàn)；gps模擬器也具備了手動(dòng)校時(shí)功能。二者同時(shí)校時(shí)，可保證星上時(shí)統(tǒng)誤差滿足測試需求。

步驟三，上注無源定位載荷程控作業(yè)指令，無源定位載荷按指令設(shè)定時(shí)序開機(jī)并工作一段時(shí)間，實(shí)現(xiàn)星上目標(biāo)定位。載荷關(guān)機(jī)，完成偵收數(shù)據(jù)下傳后，衛(wèi)星斷電。

本步驟中上注的無源定位載荷程控作業(yè)指令涵蓋了載荷加電時(shí)間、工作時(shí)長、加斷電控制、工作模式設(shè)置、狀態(tài)控制字設(shè)置、傳輸接口設(shè)置等指令，通過該項(xiàng)指令可實(shí)現(xiàn)對無源定位載荷某次工作的全過程控制。

步驟四，地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收星上下傳數(shù)據(jù)，處理獲得星上定位結(jié)果(目標(biāo)的經(jīng)緯度)。

步驟五，利用地面仿真軟件，根據(jù)星上測得的角度信息、廣播的各時(shí)間信息、gps信息、姿軌控信息，仿真計(jì)算獲得目標(biāo)真實(shí)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)。

該地面仿真軟件以多組星上廣播的時(shí)間、gps信息、姿軌控信息、實(shí)測的入射角作為輸入，采用利用拉格朗日插值法推算衛(wèi)星的當(dāng)前位置，利用姿態(tài)角和入射角實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系變換，最終在84坐標(biāo)系下求解衛(wèi)星與目標(biāo)的連線的直線方程、目標(biāo)所在的橢球面方程，最終獲得目標(biāo)的位置信息。

步驟六，將二者比對，利用地面仿真軟件求取位置差，從而獲得定位誤差的測量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對定位能力的定性評(píng)估。

本實(shí)例因姿軌控存在多種狀態(tài)，所以結(jié)合不同狀態(tài)進(jìn)行了多次測試，以滿足測試覆蓋性要求。

如圖2所示，所述步驟三包括以下步驟：

步驟三十一，開始；

步驟三十二，每0.5s從接收信息中獲得衛(wèi)星廣播時(shí)間、姿軌信息以及gps數(shù)據(jù)；

步驟三十三，判斷是否有信號(hào)，是則轉(zhuǎn)步驟三十四，不是則轉(zhuǎn)步驟三十八；

步驟三十四，獲取該信號(hào)的入射角信息；

步驟三十五，根據(jù)當(dāng)前時(shí)間、gps數(shù)據(jù)推算衛(wèi)星當(dāng)前的位置；

步驟三十六，推算是否成功，是則轉(zhuǎn)步驟三十七，不是則轉(zhuǎn)步驟三十八；

步驟三十七，計(jì)算轉(zhuǎn)換矩陣，求解目標(biāo)的位置；

步驟三十八，結(jié)束。

本發(fā)明還包括無源定位載荷、數(shù)管、姿軌控及地面gps模擬器、模擬源、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在內(nèi)的半物理仿真系統(tǒng)，半物理仿真系統(tǒng)中，無源定位載荷用于接收數(shù)管、姿軌控廣播的相關(guān)信息，接收模擬源信號(hào)，實(shí)現(xiàn)星上目標(biāo)定位；數(shù)管用于實(shí)現(xiàn)星上指令的解析轉(zhuǎn)發(fā)及星上時(shí)間、姿軌控時(shí)間的統(tǒng)一；姿軌控用于保持與數(shù)管時(shí)間的統(tǒng)一，并發(fā)送時(shí)間信息、姿態(tài)信息、軌道信息給無源定位載荷；地面gps模擬器用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)位置信息和gps時(shí)間的模擬；模擬源用于產(chǎn)生可偵收的目標(biāo)信號(hào)；半物理仿真系統(tǒng)可獲取星上對目標(biāo)的定位結(jié)果和地面仿真對目標(biāo)的定位結(jié)果參數(shù)，比對二者，獲取無源定位衛(wèi)星的定位誤差，對無源定位衛(wèi)星定位能力指標(biāo)實(shí)現(xiàn)定量分析和評(píng)估。

本發(fā)明還包括首次在整星廠房電測試環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)對無源定位載荷定位能力測試，從而對該指標(biāo)實(shí)現(xiàn)功能性能評(píng)估的方法。

本發(fā)明通過星上無源定位載荷、數(shù)管、姿軌控協(xié)同工作，地面gps模擬器配合，輔助地面模擬輻射源，實(shí)現(xiàn)了整星狀態(tài)下無源定位載荷的定位，與地面定位軟件處理結(jié)果進(jìn)行比對，從而對載荷的定位能力實(shí)現(xiàn)測試，對其定位結(jié)果進(jìn)行定量評(píng)估。上述設(shè)計(jì)方法已經(jīng)在某航天器無源定位載荷測試中得到應(yīng)用。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。