潛艇只在必要時刻才浮出水面,對實時通信和導航定位造成極大制約。藍綠激光具有深水穿透性高、衰減系數(shù)低等優(yōu)勢,已在機載和星載平臺對潛艇通信中得到驗證。借鑒GNSS導航信號產生原理,結合藍綠激光通信測距一體化與低軌衛(wèi)星自身精密定軌,提出了基于藍綠激光通信的低軌衛(wèi)星對潛定位算法。通過在激光通信中增加載波相位調制,實現(xiàn)潛艇激光接收器的偽距測量,聯(lián)合其高程測量信息實現(xiàn)水下定位。以一帶一路海域,特別是中國南海區(qū)域為服務對象,優(yōu)化星座參數(shù)設計了3顆衛(wèi)星組成的低軌稀疏星座。潛艇在星座覆蓋區(qū)域內保持靜態(tài),間隔1～3 min完成至少兩次通信測距和導航電文接收,聯(lián)合兩組觀測數(shù)據(jù)、精密星歷及高程測量信息進行定位解算。仿真結果顯示,在衛(wèi)星過境期間,考慮衛(wèi)星定軌精度,激光在空氣、水下傳播誤差等因素,潛艇可在水下實現(xiàn)X、Z方向定位誤差優(yōu)于100 m,Y方向誤差約100～150 m的高精度定位,對提升潛艇的戰(zhàn)場作戰(zhàn)能力具有意義。 

【文章來源】：中國空間科學技術. 2020,40(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

星潛激光通信示意

激光通信測距一體化技術以激光光束為載體,將測距和通信信息共用同一束激光和硬件平臺,同步完成通信和測距雙重功能[9,15]。傳統(tǒng)激光測距是通過激光發(fā)射器將序列碼進行相位調制后發(fā)往被測目標,捕獲目標反射回來的激光信號并解調恢復出序列,比對相位序列以確定相位時延差,進而確定激光往返時間間隔來實現(xiàn)測距[15]�？紤]到低軌稀疏星座的過境窗口、潛艇的隱蔽性和水下工作環(huán)境需求,本文采用雙向單程測距體制來實現(xiàn)潛艇偽距測量。其中雙向單程測距體制如圖 2所示[15]。M,N表征了潛艇和衛(wèi)星兩個測距對象,RNM,RMN為測距對象即衛(wèi)星和潛艇的距離,衛(wèi)星與潛艇間存在時差Δt,激光通信均存在發(fā)送時延τt、接收時延τr,若時差滿足[15]:

在單程測距體制基礎上,采用碼元相位同步測距,其工作機制如圖3所示,低軌衛(wèi)星激光發(fā)射器基于星鐘倍頻產生工作時鐘,在同步脈沖時刻,由測距編碼模塊產生基帶數(shù)據(jù),調制后作為測距標識,數(shù)據(jù)幀插入“計時”信息。潛艇接收激光信號并進行采樣、碼同步、幀同步等處理,解調出測距標識,并在數(shù)字控制振蕩器(numerically controlled oscillator,NCO)時標模塊比對,完成高精度“計時”,進而結合本地“計時”信息計算測距值[15]。1.3 低軌星座定位算法

【參考文獻】：
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本文編號：3477816