上海天文臺(tái)在天文導(dǎo)航技術(shù)上取得重大突破
文章來(lái)源：上海天文臺(tái) | 發(fā)布時(shí)間：2024-10-25 | 【打印】 【關(guān)閉】
隨著全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）的發(fā)展完善，衛(wèi)星導(dǎo)航成為獲取平臺(tái)定位和授時(shí)信息的最主要手段，該手段能夠?yàn)槠脚_(tái)提供高精度的定位授時(shí)信息。當(dāng)前GNSS的干擾技術(shù)呈現(xiàn)大功率、密集化、欺騙化的發(fā)展特點(diǎn)，完全依賴GNSS難以保障導(dǎo)航的持續(xù)有效性，因此研究GNSS拒止條件（被干擾、破壞、欺騙和摧毀）下的高精度導(dǎo)航非常有必要。
傳統(tǒng)天文導(dǎo)航通過(guò)觀測(cè)無(wú)窮遠(yuǎn)的恒星獲得慣性姿態(tài)信息，在具備時(shí)間基準(zhǔn)條件下，利用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（慣導(dǎo)）提供動(dòng)態(tài)水平參考實(shí)現(xiàn)定位與定向。由于恒星無(wú)距離信息，無(wú)法通過(guò)觀測(cè)恒星修正慣導(dǎo)的水平基準(zhǔn)誤差，目前國(guó)內(nèi)普遍僅能達(dá)到約300米的導(dǎo)航精度，無(wú)法滿足高精度的應(yīng)用需求。
上海天文臺(tái)光學(xué)天文技術(shù)研究室團(tuán)隊(duì)將天文導(dǎo)航的觀測(cè)對(duì)象從恒星擴(kuò)展為包括恒星和具有精密星歷的衛(wèi)星（如GNSS衛(wèi)星、SLR衛(wèi)星），通過(guò)觀測(cè)具有高精度三維距離信息的衛(wèi)星和遙遠(yuǎn)的恒星，利用基本天體測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)定位和定向。團(tuán)隊(duì)獨(dú)立開(kāi)發(fā)了該導(dǎo)航方案的算法，使用一臺(tái)口徑85 mm 的小型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，開(kāi)展了為期半年的試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明，在1分鐘內(nèi)獲得的站點(diǎn)位置，與采用RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)解算的位置結(jié)果（厘米級(jí)精度）相比，精度優(yōu)于50米，精度水平與美國(guó)霍尼韋爾相當(dāng)（約30米），后續(xù)團(tuán)隊(duì)將在船上做進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證，提高系統(tǒng)的可靠性。
圖1 GNSS衛(wèi)星的觀測(cè)圖像（紅色框內(nèi)為衛(wèi)星，藍(lán)色為恒星）
圖2 2024年9月13日和10月9日的計(jì)算結(jié)果均表明，通過(guò)觀測(cè)中高軌GNSS衛(wèi)星站點(diǎn)的定位精度均優(yōu)于50米
這種完全不依賴GNSS的導(dǎo)航技術(shù)可以為我國(guó)重要平臺(tái)提供導(dǎo)航服務(wù)，也可以結(jié)合慣導(dǎo)等其它手段對(duì)飛機(jī)、艦船、甚至是航天器進(jìn)行GNSS拒止條件下的自主導(dǎo)航，具有很大的應(yīng)用前景。
科學(xué)聯(lián)系人：陳國(guó)平 cgp@shao.ac.cn
毛銀盾 dundun@shao.ac.cn
