一、国外发展概况
gps汽车导航军用车载定位定向系统是在航空、航海惯导系统的基础上发展起来的,距今己有几十年的发展历史。20 世纪60 年代末,美国工程兵测绘研究所研制了第一台陆用惯性定位定向系统(Position and Azimuth Determination System,PADS)用于炮兵阵地联测,其定向精度为1 mil(RMS),水平位置精度为20 m(CEP),高程精度为10m(RMS)。随后,英国Ferranti公司的FILS系列、美国Honeywell公司的GEO-SPIN 系列、法国Sagem 公司的ULISS30、俄罗斯的И21等陆用惯导系统相继问世[19-21]。这一阶段的车载定位定向系统大多采用平台惯导,通过零速校正技术来抑制导航误差的累积趋势。
20世纪80年代,美国Honeywell公司研制出第一台激光陀螺捷联惯导系统:H-726方位位置系统(Modular Azimuth Position System, MAPS)[22]。随后,美国、英国、德国、法国、加拿大等国的多家公司研制生产了多种型号的陆用捷联式导航系统,配备在自行榴弹炮、炮兵观察车、测地车、侦察车和机动导弹发射架上。随着GPS系统的出现,后期的车载定位定向系统都具备SINS/GPS组合导航功能,这种组合形
式具有精度高、可靠性好、成本低、适应性强、快速反应性能好的特点。但是为了保证武器系统的自主导航能力,许多车载导航系统都可不依赖于GPS独立工作,通过里程仪(Odometer, OD)或测速仪(Velocity-Measuring System, VMS)辅助实现高精度定位定向。
法国Sagem公司的SIGMA 30系列产品采用激光捷联惯导系统,专为炮兵需求设计,满足绝大多数炮兵装备的需求,如榴弹炮发射车、火箭炮发射车和迫击炮发射车等。在无GPS信息的条件下,SIGMA 30系列产品通过INS/VMS组合导航可以实现如表1-1所列的性能指标。
美国Kearfott公司的KN-4050系列产品采用激光捷联惯导系统,可用于主战坦克、导弹发射车、无人驾驶车辆及雷达和无线电天线稳定。在无GPS信息的条件下,KN-4050 系列产品可以实现如表1-2所示的性能指标。
美国Northrop Grumman公司的LN-270产品采用光纤捷联惯导系统,可在陆用炮兵车或水中兵器中使用。
在无GPS 信息的条件下,LN-270可通过SINS/OD组合导航实现如表1-3所示技术指标。
英国Selex公司的LINAPS产品采用激光捷联惯导系统,适用于各种陆地火炮发射车,已在英国、加拿大、阿联酋、阿曼、南非、马来西亚等国服役,并成功应用于英国和加拿大军队在海湾地区和阿富汗的军事行动。当GPS不可信时,通过SINS/OD组合导航实现如表1-4所示的性能指标。
二、国内发展概况
国内对车载导航系统的研制工作始于20世纪80年代。清华大学、国防科技大学、陕西苍松机械厂、航空618所和
船舶707所等单位先后研制了基于液浮陀螺或挠性陀螺的车载平台式惯导系统[25],其中以DC91-200炮兵测地车[26]上安装的定位定向系统为典型代表。这类平台式车载导航系统采用零速校正技术保证定位
精度,基本达到了美国PADS 系统的性能指标。但这类平台式导航系统的固有缺点在于:成本高,可靠性低,初始准备时间长,频繁停车零速校正影响了载车的机动性能。随着捷联惯导技术的发展,平台式车载导航系统正在逐步退出历史舞台。
近年来,随着国产激光陀螺和光纤陀螺的日益成熟,兵器工业导控所、船舶717所、船舶707所、船舶453厂、航天33所、航天15所、航天16所、航天13所、重庆航天新世纪、清华大学、北京理工大学、国防科技大学、西北工业大学等众多科研院所投入到新一代车载定位定向系统的研制工作中。这类捷联惯导系统在里程计、气压高度计等设备的辅助下实现自主导航,近年来在中低精度的应用场合已有定型产品,但与SIGMA 30这样的成熟系统相比还有一定差距。
2000~2014年间,国产PLZ-45型155毫米自行火炮凭借优异的性能远销科威特、沙特和阿尔及利亚等国家[27]。PLZ-45是一种具有高度机动性和远程精确打击能力的压制性火炮系统,整体性能与美国M109A6、德国PzH2000和英国AS90相当,但该出口型自行火炮在过去相当长的时间内仍然
依赖SIGMA 30定位定向系统。
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