全球定位系统制导的军火技术方案

一种用于军火（１２）的尾翅组件，尾翅组件具有缚接到军火（１２）的外壳；至少一个飞行控制表面（４１８）；引起飞行控制表面的运动的传动机构（４１２），以便于军火（１２）的制导；以及控制传动机构（４１２）的制导系统（４０２）。制导系统包括实现传动机构（４１２）控制的全球定位系统（ＧＰＳ）接收机（４１６）。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利申请是一美国专利申请的继续申请，该美国专利序列号为08/806,685，申请日为1997年2月27日，名称为民用GPS接收机的飞行精度增强(ON-THE-FLY ACCURACY ENHANCEMENT FOR CIVIL GPSRECEIVERS)，本文参考了该专利技术申请的内容。本专利技术总体上涉及军火，例如炸弹或类似物，尤其涉及利用军火自身内低成本民用GPS接收机的GPS制导军火，以便提供造价低的武器系统。差转GPS(DGPS)校正过程用于提高GPS制导军火的准确性。根据本专利技术的一个最佳实施例，设有售后服务(aftermarket)尾翅箱，以便于将现有非制导军火简单廉价地转换为GPS制导军火。自主操作的炸弹控制器免除了对飞机进行昂贵修改的需要。在战争中使用空投军火是众所周知的。这种军火通常包括充以炸药的管状外壳，具有用于引爆炸药的碰炸引信和雷管的头部，以及在其正常飞行期间稳定军火的垂尾，使得用其头部击中目标，从而确保适当引爆。这种空投军火的使用是战争中的一大进步，便于摧毁敌方目标，同时减小了人员的意外伤亡和/或军事设施的损坏。但是，正如本领域技术人员所理解的，为了有效摧毁既定目标，一般必须以极高准确性投放现有军火或者投放极大量的现有军火。因此，通常需要从低空投放这种军火或者投放大量的军火，这是所不期望的。从低于可取高度投放现有军火使飞机和机组易遭受高射炮和地对空导弹袭击的危险。由于低空飞行缩小了目标范围(飞机高度)，所以提高了高射炮和地对空导弹的准确性。由于这个原因，低空轰炸非常危险，也极少采用。当然，投放大量的军火费用昂贵、耗费时间，也是不期望的，并且使飞机和机组重复地暴露在例如高射炮和地对空导弹这样的防空武器系统的范围内。因此，为了弥补这种现有军火从足够高度投放时所固有的准确性的缺乏，以便降低高射炮和/或地对空导弹的有效性，必须投放大量的军火。这样做是为了将这种大量的现有军火投向目标，从而弥补这种高空轰炸的低准确性，提高摧毁目标的准确性。为了克服现有军火在可靠摧毁地面目标方面的缺陷，尤其在从高空投弹时，已经开发出智能军火。这种智能军火利用制导及飞行控制系统操纵军火到达既定目标。制导系统基于军火当前位置和目标位置为控制表面提供控制信号，使得控制表面操纵军火投向目标。这种制导系统根据公知原理运行，通常利用激光制导、红外制导和/或雷达这样的技术。这样，飞机以足够高度飞行，这种制导军火便于可靠摧毁敌方目标，从而降低了高射炮和/或地面发射导弹的有效性，也减小了军火的数量。使用全球定位系统(GPS)将不同军火导向既定目标也是公知的。多个GPS卫星星座正处于实施或计划阶段，以便为地球表面上任何一处的适当接收机或站提供准确的导航信息。其中，这些GPS系统是U.S.政府操纵的卫星导航定时及定向全球定位系统“NAVSTAR GPS”，由前苏联政府计划的“GLONASS”系统以及目前处于开发中的已知的两个欧洲系统“NAVSAT”和“GRANAS”。为描述简明起见，以下描述和公开的内容主要集中在NAVSTAR GPS的特征和使用上，但可以理解，本专利技术同样适用于其他全球定位系统。美国政府操纵的NAVSTAR GPS设计为在六个独立的圆形轨道中的每个轨道上有四颗进入轨道的GPS卫星，组成共24颗GPS卫星，有21颗是运作的，3颗是备用的。卫星轨道既不是极的(polar)也不是赤道的(equatorial)，而是在相互倾斜的平面中，每颗卫星大约每12小时绕地球轨道一次，地球旋转一次，正好完成两次绕轨道运行。通过这种排布，全世界一天24小时在同一地域内至少有四颗卫星出现。在任何给定时间，每颗卫星的位置是精确已知的，导航信号连续发送到地球，提供表示卫星的空间位置相对于时间(GPS时间)的位置信息。该位置信息称为位置推算历数据。除了位置推算历数据之外，每颗卫星发送的导航信号包括对发送信号的精确时间的指示。因此，利用该时间指示可以确定导航信号接收机和发射卫星之间的距离或范围通过1)记录下接收机接收信号的时间，2)计算传播时间延迟，即发射时间和接收时间之差，以及3)用信号传播速度乘以延迟。这样确定的结果得出从发射卫星到接收机的“伪距”。范围称为“伪距”其原因是由于例如接收机时钟未与GPS时间精确同步以及由于其通过大气传播而将延迟引入导航信号传播时间这样的因素而出现不准确。这些不准确分别导致时钟偏差(误差)和大气偏差(误差)，时钟偏差可能大到几毫秒。无论如何，利用来自至少四颗卫星的用于导航信号的两条信息，即位置推算历数据和伪距，则可以利用被动三角测量技术确定接收机相对于地球中心的位置和时间。关于NAVSTAR GPS更详细的讨论见B.W.Parkinson和S.W.Gilbert在IEEE学报Vo..71，No.10，October 1983上的文章“NAVISTARGlobal Positioning System-Ten Years Later″，以及教科书“GPSA Guide to the Next Utility”，Trimble NavigationLtd.出版，Sunnyvale，Calif.，1989，pp.1-47，本文参考这两篇文章的内容。NAVSTAR GPS预想了用于传播伪距信号的载波的两种代码调制类型。在第一种类型中，“粗略/探测”(“Coarse/Acquisition″)码，通过“C/A信号”调制载波，称作C/A码，也称为“标准定位服务”(SPS)。第二种调制类型通常称为“精确”或“保护的”(P)码，也称为“精确定位服务”(PPS)。P-码的加密版，即，Y-码，仅美国政府特殊授权的地面接收机才能使用，使得Y-码序列是保密的，不公开使用。这迫使更多的NAVSTAR GPS用户只能依靠通过C/A码调制所提供的数据，遗憾的是，这导致了较不准确的定位系统。而且，美国政府通过改变时钟参数将误差引入正从GPS卫星发射的C/A码GPS信号中来选择性地破坏GPS数据，即，用于一颗或多颗卫星的时钟参数被稍微或完全修改了，例如通过故意使卫星时钟的相位和频率抖动，这实际上就是所知的“选择性的可用性”(″selective availability″)或简称SA。SA可以由于不同原因而被启动，例如，国防部可以为了国家安全而启动它。当SA被启动时，美国政府仍然能使用NAVSTAR GPS，因为它有权使用补偿装置以消除SA影响。但是，未被补偿的C/A码数据使准确性下降，即被降级了。鉴于前述区别，C/A码调制接收机称为“民用”接收机或设备，Y-码调制接收机称为军用接收机或设备。为了具有普遍性，本文所说的“民用”接收机指变化的或准确性降级的GPS接收机或设备，“军用”接收机指精确准确性的GPS接收机或设备。在GPS的很多应用中，尽管用户有权使用能提供精确定位服务(PPS)准确性的密码密钥，仍希望使用民用GPS接收机来降低成本和复杂性，例如在移动的或消耗性的运输工具中的民用接收机。这对消耗性运输工具或从某种形式的发射车辆发射武器尤其理想。如果用户被授权PPS，则可以在发射车辆上装备军用GPS接收机，它比消耗性运输工具中的民用设备准确性高得多。差转GPS(DGPS)校正过程可用于高准确性民用GPS应用，该过程使用固定的已测定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于军火的尾翅组件，所述尾翅组件包括： ａ）缚接军火的外壳； ｂ）至少一个飞行控制表面； ｃ）引起飞行控制表面的运动的传动机构，以便于军火的制导；以及 ｄ）控制传动机构的制导系统，制导系统包括实现传动机构控制的全球定位系统（ＧＰＳ）。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：AS阿布特，
申请(专利权)人：诺思罗普格鲁曼公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]