以往運載火箭飛行控制大多采用慣性制導的方式，通過慣性測量設備測量和計算火箭運動參數(shù)，來導引和控制火箭按預定軌道飛行，控制飛行精度，保證有效載荷進入軌道目標區(qū)，其入軌精度為XX級，有效載荷與火箭分離后，再通過自身的軌道調整，使其進入精確的運行軌道，這個過程需要消耗大量的燃料，而運載火箭的精確入軌可以減少飛船變軌距離和次數(shù)，節(jié)省下更多的燃料，為在軌運行期間應對突發(fā)事件或開展更多空間試驗留下余地，因此提高火箭的入軌精度顯得至關重要。
以我國首次交會對接任務為例，為實現(xiàn)天宮一號與飛船的順利對接，對飛船的入軌精度要求極高，為達到入軌精度要求，控制系統(tǒng)首次采用新的制導方式，在這種新的制導方案中，需要外部提供精確的定位數(shù)據(jù)，穩(wěn)定精確的數(shù)據(jù)來自于衛(wèi)星導航接收機，因此在該制導方式中衛(wèi)星導航接收機發(fā)揮著極其重要作用。傳統(tǒng)的衛(wèi)星導航接收機無法適應箭體垂直飛行或姿態(tài)旋轉，為確保交會對接任務能夠獲得穩(wěn)定高精確的定位數(shù)據(jù)，接收機采用空間四重分集接收方案，如下圖所示。


該方案的總體設計思路為：在箭體的側面對稱安裝四個衛(wèi)星接收天線，四個接收天線位于箭體的四個象限，因此Ⅰ、Ⅲ象限和Ⅱ、Ⅳ象限的天線不會共視同一顆衛(wèi)星，而相鄰的兩個象限一般會共視一顆衛(wèi)星。因此Ⅰ、Ⅲ象限中只有一個象限的信號有效，通過對信號功率的判決選擇出有效的支路；同理，從Ⅱ、Ⅳ象限中也選擇出一個有效信號，對于選擇出的兩路有效信號再按最佳比例合成進行最優(yōu)分集處理，以確保在載體姿態(tài)變換過程中衛(wèi)星信號的連續(xù)，完成不間斷導航定位，并將高精度的定位測速數(shù)據(jù)提供給控制系統(tǒng)，實現(xiàn)精確入軌，同時將高精度原始數(shù)據(jù)提供給遙測系統(tǒng)，實現(xiàn)高精度飛行軌跡測量。
衛(wèi)星導航接收機在運載火箭制導系統(tǒng)的成功應用，使運載火箭的入軌精度提高了一個數(shù)量級以上，并不斷創(chuàng)造我國運載火箭發(fā)射的入軌精度紀錄。該技術方案解決了垂直發(fā)射或姿態(tài)劇烈變化（尤其是高速自旋）載體的收星定位的穩(wěn)定性，可廣泛應用于各類運載火箭，在新型的運載火箭中衛(wèi)星導航接收機將發(fā)揮更大的作用，應用前景廣闊，預計將取得巨大的社會效益和經濟效益。
[作者簡介]
霍學東，男，1978年2月出生，高級工程師，多年從事各類衛(wèi)星導航設備的總體設計和衛(wèi)星信號處理方面研究。
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