表1石英加表误差项设计理论值与多普勒能力

　　[误差项＼&设计值＼&多普勒测试可分离项＼&[k0x]/g＼&5×10e-4＼&5×10e-2＼&[kxy]/rad＼&1×10e-3＼&1×10e-2＼&[kxz]/rad＼&1×10e-3＼&1×10e-2＼&[K2x]/（g/g2）＼&5×10e-5＼&5×10e-4＼&[KXY]/（g/g2）＼&5×10e-5＼&2×10e-3＼&[KXZ]/（g/g2）＼&5×10e-5＼&2×10e-3＼&]

　　图1为速度误差仿真。实线为加表误差，虚线为多普勒测试误差。

　　图1加表与多普勒测试误差图

　　当采用时空位置标定法来设计试验时，火箭橇试验中重建弹道使用的外测数据是轨道旁隔阻片精确的位置和火箭橇通过每个隔阻片精确的时刻。

　　当火箭橇运行时，经过一个隔阻片，产生一个脉冲信号，利用采集器记录下火箭橇运行过程中经过各个隔阻器的时刻。通过判读各个脉冲的间隔时间即可得到火箭橇运行在各个隔阻片之间的时间，各个隔阻片之间的距离在试验前和试验后多次精确定位，其精度测量相对误差可达1.75ppm量级。下面分析位置和时间精度要求。

　　设遮光板的地面测距精度为：[ΔL=]1mm[±10-6L，]计时精度：[ΔT=]1μs。如果外测速度相对精度达到1×10-5，则可对加速度计的二次项误差系数[K2x=][1×10-5]g/g2进行验证。

　　（1）如果测距精度中1mm为主要误差，为保证[ΔLL≈]1mm/L≤1×10-5，则[L≥]100m。此时距离过大，测速点太稀，影响速度精度。因此，必须对测距误差中的系统1mm误差进行精确标定。

　　测距精度靠激光干涉仪来实现高精度测试，计时精度靠高精度约克公司时间模块来实现。该模块采用GPS高精度时间脉冲和石英晶体振荡器来给每一帧采样数据打时间戳。

　　（2）在测距精度中1mm补偿后，则[ΔLL=]10-6不是主要误差项。为保证[ΔTT=10-6T≤10-5，][T≥]0.1s。为较好拟合试验弹道，取[T=]0.1s。则隔阻片之间距离[L=vT=0.1v。]可以看出，隔阻片之间距离与速度成正比比关系，速度低时，隔阻片距离可较小，而在速度高时隔阻片距离必须增大。

　　在测速精度为1×10-5m/s时，合理布置隔阻器位置，假设[K2x=]1×10-5g/g2，加表和外测速度及位置误差仿真结果如图2所示。

　　图2加表和外测速度位置误差

　　从仿真结果来看，在外测采用隔阻片时，测距精度对误差模型验证的重要性远大于测速精度[3]。

　　3激光接收发射器设计

　　激光接收器放置在火箭橇车体上，由一对发射?接收激光管组成。隔阻器安置在轨道两侧。激光光源采用半导体激光器，由半导体激光器和半导体光敏器件组成的探测装置经过合理选型，能有效避免自然光和烟尘、水气等的干扰，具有响应速度快、灵敏度高等特点。基于此，本测速系统选择半导体激光器作为光源[10]。

　　采用10mm×10mm大面积光电二极管接收光电信号，响应波形上升到峰值的63%所用的时间，即响应时间小于50ns。采用大面积光电管的原因是因为滑车高速滑过，滑车周围局部空气压缩，造成空气折射率的变化，激光会发生偏转。接收光电管面积增大可以防止激光束偏出。光电接收三极管处在饱合状态时，则输出为低电平；当安装在火箭滑车上的激光发生器发出的波束被地面上的隔阻器挡住时，激光管处于截止状态，则输出为高电平；当火箭滑车滑过后又恢复为低电平。激光接收发射器要和两个隔阻片配合使用，重点保证定位误差和通过各隔阻片时刻的时间误差满足上述误差分析要求。

　　4结语

　　通过火箭橇手段来标较导航系统精度的技术在国外已经发展了很多年，国内虽有零星试验，但未成体系，性能指标也不高。采用激光发射?接收装置的位置测试法，配合高精度计时装置，必将促进我国导航试验的快速发展。

　　参考文献

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　　[2]陈东生，魏宗康，房建成.验证石英加速度计误差模型的火箭橇试验[J].中国惯性技术学报，2009，17（2）：236?239.

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　　[8]夏刚，李丹东，陈效真.高级惯性测量组合的火箭橇测试[J].导航与控制：译文集，2005（1）：31?32.

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　　[10]郝丽娜，潘保青，郝晓剑，等.火箭滑车激光测速系统[J].火炮发射与控制学报，2005（4）：70?71.

 

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