提到卫星制导,就不得不介绍卫星导航,而对于卫星导航,大家最熟悉的就是GPS了。我们生活中常常要用到GPS定位产品,如车载GPS、智能手机导航等,大家都非常熟悉。1957年,苏联发射第一颗人造卫星,美国研发子午仪系统,拉开了卫星导航的序幕。典型的卫星导航系统包括美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的全球卫星导航系统(GLONASS)、欧盟的伽利略卫星导航系统和中国的北斗卫星导航系统。
常见的GPS定位产品
GPS包括三大部分:第一部分是太空组成部分,也就是卫星星座;第二部分是地面控制组成部分,也就是地面监控系统;第三部分是用户接收机组成部分,也就是GPS接收机。右图是GPS星座图。GPS的空间星座由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成。这24颗卫星平均分布在6个轨道面上,每个轨道面都均匀分布4颗卫星。GPS卫星轨道面高度约为20200km,运行周期为11小时58分钟。
GPS星座图
GLONASS的空间星座由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成,分布在3个轨道面上,每个轨道面都有8颗卫星,轨道高度约为19000km,运行周期为11小时15分钟。
GPS定位原理图
伽利略卫星导航系统的空间星座由30颗卫星组成,分布在3个倾斜轨道面上,轨道高度为23616km,每个轨道面上都等间隔部署了9颗工作卫星和1颗备用卫星。
中国的北斗卫星导航系统开通运行
值得一提的是,我国的北斗三号全球卫星导航系统已于2020年7月31日正式开通。北斗卫星导航系统的空间星座由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。卫星制导技术已应用于我国的导航和制导领域。
卫星制导是当代许多精确制导武器的主要制导方式之一。
美国的导弹很早就使用了GPS制导,并应用于巡航导弹、精确制导弹药等精确制导武器。例如,BGM-109C“战斧”巡航导弹,已用GPS接收机代替了原有的地形匹配系统,其典型性能改善为:采用空间定位精度为30m的地形匹配系统,巡航导弹可实现9m的命中精度;采用空间定位精度为10m左右的GPS,可以使导弹的命中精度提高到3m。
卫星制导具有制导精度高、可全天候工作、导航星座全球覆盖等优点,但相对容易受到干扰,因此各军事强国在提高导航定位精度的同时,也在加强对卫星制导抗干扰技术的研究。另外,卫星制导常常与惯性制导等组合,形成复合制导,以充分发挥不同制导方式各自的优势,引导导弹精确飞向攻击目标。