一種基于衛(wèi)星載波信號調(diào)制的彈體滾轉(zhuǎn)角測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于衛(wèi)星載波信號調(diào)制的彈體滾轉(zhuǎn)角測量方法，屬于衛(wèi)星導航接收機【技術領域】。針對炮彈及火箭彈平臺旋轉(zhuǎn)彈體的旋轉(zhuǎn)速度和滾轉(zhuǎn)角姿態(tài)實時精確測量問題，本發(fā)明對衛(wèi)星視線角進行估計，通過衛(wèi)星接收機基帶信號進行處理，實時提取出載波調(diào)制信號并進行特性分析；同時，精確估計出彈體的天線中心過零時刻，并外推每一時刻的彈體滾轉(zhuǎn)角，并利用衛(wèi)星星歷解算的信息對滾轉(zhuǎn)角量測結果進行修正；最后，基于多星量測信息融合提升滾轉(zhuǎn)角測量的精度和可靠性。本發(fā)明解算的彈體旋轉(zhuǎn)速度及滾轉(zhuǎn)角，適于二維彈道精確修正。
【專利說明】一種基于衛(wèi)星載波信號調(diào)制的彈體滾轉(zhuǎn)角測量方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星導航接收機【技術領域】，涉及一種基于衛(wèi)星載波信號調(diào)制的彈體滾轉(zhuǎn)角測量方法，能夠利用彈載衛(wèi)星接收機的信號特性解算出高速旋轉(zhuǎn)彈體的旋轉(zhuǎn)方向、速度及滾轉(zhuǎn)角，適于二維彈道精確修正。
【背景技術】
[0002]旋轉(zhuǎn)彈的彈體滾轉(zhuǎn)角測量技術是實現(xiàn)二維彈道精確修正的核心技術。由于旋轉(zhuǎn)彈發(fā)射過程的高旋轉(zhuǎn)、高過載、高動態(tài)、小型化等嚴苛條件，使得常用的陀螺儀、加速度計等姿態(tài)測量傳感器在抗過載、量程、精度等方面很難滿足工程實際要求。地磁傳感器利用地球磁場在不同經(jīng)緯度的場強特性，具有低成本、抗沖擊強的優(yōu)點，目前多用于測量彈體滾轉(zhuǎn)角；但是，地磁傳感器對地球磁場方向、彈體設計電磁兼容要求較高，依賴于不同區(qū)域的地磁場模型，精度較低，且易受磁鐵礦區(qū)干擾，使其應用受限。
[0003]衛(wèi)星導航具有高精度、低成本、用戶端設備簡單等優(yōu)點，已廣泛應用于航空、航天、航海等各個領域。衛(wèi)星接收機能夠為導彈提供彈道測量數(shù)據(jù)(空間位置和速度)，實現(xiàn)二維彈道精確修正。但是，對于炮彈或火箭彈平臺，由于彈體旋轉(zhuǎn)，在彈體滾轉(zhuǎn)角未知的情況下，無法精確控制彈體，難于實現(xiàn)二維彈道修正。如果利用衛(wèi)星接收機能夠精確測量出彈體旋轉(zhuǎn)的速度和滾轉(zhuǎn)角，就可以僅僅利用衛(wèi)星接收機實現(xiàn)炮彈或火箭彈的二維彈道精確修正。本發(fā)明專利正是基于旋轉(zhuǎn)彈體衛(wèi)星接收機信號的載波旋轉(zhuǎn)調(diào)制特性，提出一種基于衛(wèi)星載波信號調(diào)制的彈體滾轉(zhuǎn)角測量方法。
[0004]在現(xiàn)有衛(wèi)星接收機的基礎上，增加旋轉(zhuǎn)速度和滾轉(zhuǎn)角姿態(tài)測量模塊(固件或軟件)，使得衛(wèi)星接收機同時具備彈道測量和滾轉(zhuǎn)角測量功能。本發(fā)明專利公開的基于衛(wèi)星載波信號調(diào)制的彈體滾轉(zhuǎn)角測量方法適用于北斗定位系統(tǒng)(BD)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯定位系統(tǒng)(GL0NASS )、伽利略定位系統(tǒng)(Gal i Ieo )等衛(wèi)星接收機的所有頻點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]要解決的技術問題
[0006]為了避免現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明提出一種基于衛(wèi)星載波信號調(diào)制的彈體滾轉(zhuǎn)角測量方法，旨在解決彈體高速旋轉(zhuǎn)情況下的旋轉(zhuǎn)速度和滾轉(zhuǎn)角的精確測量，為二維彈道修正提供轉(zhuǎn)速和滾轉(zhuǎn)角姿態(tài)信息。
[0007]技術方案
[0008]一種基于衛(wèi)星載波信號調(diào)制的彈體滾轉(zhuǎn)角測量方法，其特征在于步驟如下:
[0009]步驟1、衛(wèi)星載波調(diào)制信號跟蹤:根據(jù)常規(guī)的星座選擇方法選定四顆衛(wèi)星，利用碼相關方法對四顆衛(wèi)星載波調(diào)制信號進行捕獲，再利用滑動觀測窗口的方法對信號進行平滑濾波和曲線擬合，得到載波旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號的解析式；計算解析式的局部極值點，極值點對應的時刻為天線方向圖主瓣對準衛(wèi)星的時刻，并鎖定當前衛(wèi)星載波調(diào)制信號，實現(xiàn)對衛(wèi)星載波調(diào)制信號的跟蹤；[0010]步驟2、視線角估計及投影變換:計算鎖定的衛(wèi)星載波調(diào)制信號視線角，采用下述
公式將視線角投影變換到彈體坐標系，得到與每顆衛(wèi)星的視線角在彈體橫切面的投影:
【權利要求】
1.一種基于衛(wèi)星載波信號調(diào)制的彈體滾轉(zhuǎn)角測量方法，其特征在于步驟如下: 步驟1、衛(wèi)星載波調(diào)制信號跟蹤:根據(jù)常規(guī)的星座選擇方法選定四顆衛(wèi)星，利用碼相關方法對四顆衛(wèi)星載波調(diào)制信號進行捕獲，再利用滑動觀測窗口的方法對信號進行平滑濾波和曲線擬合，得到載波旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號的解析式；計算解析式的局部極值點，極值點對應的時刻為天線方向圖主瓣對準衛(wèi)星的時刻，并鎖定當前衛(wèi)星載波調(diào)制信號，實現(xiàn)對衛(wèi)星載波調(diào)制信號的跟蹤； 步驟2、視線角估計及投影變換:計算鎖定的衛(wèi)星載波調(diào)制信號視線角，采用下述公式將視線角投影變換到彈體坐標系，得到與每顆衛(wèi)星的視線角在彈體橫切面的投影:
【文檔編號】G01S19/53GK103728647SQ201310713313
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權日:2013年12月20日
【發(fā)明者】李耀軍, 高宏, 張江華, 費濤, 徐偉, 崔念, 趙濤, 尚煜 申請人:西安電子工程研究所