基于毫米波雷达对飞机进行导航(3)

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尽管组合导航方式让各项性能得到了很大的提高，但在一些方面仍然不完善。第一，目前的自主降落仍然在一定程度上受比如天气、地形、海况等客观条件的影响，导致精度不能够达到有些特定场合的要求。以差分GPS导航为例，利用常规差分GPS对飞机进行导航定位时，水平方向精度大概在1.5m左右，垂直方向为5m左右，这个精度在着陆导航过程中显得还是有点欠缺。第二，在用GPS或用北斗卫星参与导航时，在电子对抗中很容易受到地方雷达波段的干扰。

针对以上飞机进场时普通导航方式所暴露出来的一系列问题，利用毫米波导航的优点凸显出来。第一，毫米波属于甚高频段，它以直射波的方式在空间进行传播，波束很窄，在相同天线尺寸下，毫米波的波束要比厘米波、微波窄很多，例如，一个12cm的天线，在94GHZ上波束宽度仅为1.8°。所以毫米波波束具有很好的方向性，测角精度很高。其次，由于毫米波在大气中传播时受氧气，水分和降雨衰减比较大，点对点的通信一般在十几千米以内，这个距离正好适合我们这个课题研究的飞机进场要求，超过这个距离电波变得很微弱，无法窃听。做个简单的比喻，如果把GPS导航比作在互联网中获取位置信息，那么利用毫米波导航就可以比作成在局域网中获取信息。后者的抗干扰能力比前者强很多，适合于现代战场生存。大量现场试验表明，毫米波对于沙尘和烟雾有很强的穿透力，几乎能无衰减地通过沙尘和烟雾，（在100GHZ以下，衰减影响小于0.02dB/km），甚至在由爆炸和金属箔条产生的较高强度散射的条件下，即使出现衰落也是短期的，很快就能恢复，不会引起毫米波通信的严重中断。这一点相比起差分GPS卫星导航，毫米波导航更加适合于复杂战场环境。另外，毫米波通信传输质量高传输质量高，由于频段高, 毫米波通信基本上没有什么干扰源, 电磁频谱极为干净, 因此, 毫米波信道非常稳定可靠,传输容量大，其误码率可长时间保持在 10- 12 量级, 可与光缆的传输质量相媲美。

目前，利用毫米波对飞机进场降落进行自主导航是一个绝佳选择，也是世界上各国军方研究的一个热题。现在美国已经在这项技术上取得突破，其他国家都正在摸索中。

2 毫米波导航系统设计

毫米波导航系统要为飞机提供相对于地面信标的距离信息，方位角信息以及俯仰角信息，在测距测角过程中，要完成目标搜索，目标距离跟踪，以及目标角度搜索和角度跟踪，要给出实时的距离和方位信息。文献综述

2.1 毫米波导航基本原理

给飞行体导航也就是要实时给出飞机飞行的各项参数，即要给出具体的方位角，俯仰角，速度以及飞机相对于地面信标的距离。

本方案采用二次雷达测距，将询问机放在飞机上，将应答机放在地面信标台，是一种“机找地”的方案。之所以把询问机装在飞机上，而把应答机放在地面导航台上，是因为地面只管接收，一旦接收到询问信号才进行后续的测距和导航。假如把两者的位置反置，地面就需要不断地发射询问脉冲，如果飞机没来，地面设备一个劲地发射询问脉冲是一种浪费，而且容易暴露目标。另外如果把询问机放在地面上，把应答机放在飞机上的话，需要另外增加一条数据链，地面将测得的角度和距离信息通过数据链传给飞机上的飞控系统。这样子系统就比前者更为复杂。所以我们不采用“地找机”的方案。源.自/751·论\文'网·www.751com.cn/

测角和测距均放在飞机上进行，飞机向不同方向发射询问信号，当地面全向接收天线接收到询问信号时，再通过全向发射天线发射与之对应的应答脉冲，飞机接收到应答脉冲后，通过计算出询问脉冲与应答脉冲的延迟时间，就可以计算出距离。对于测角，可以把飞机上的接收波束设为四波束，采用振幅和差式测角方案，测角精度高，测角速度快。方位角和俯仰角的测量放在飞机上完成。飞机的发射天线和接收天线为四个对称的相互重叠的波束。可以采用振幅和差式测角方法测量目标的方位角和俯仰角。把角误差信号送给飞控，使飞机沿着较小角误差方向飞行。