[发明专利]一种单天线卫星接收机测量旋转弹体姿态的方法

权利要求书

1.一种单天线卫星接收机测量旋转弹体姿态的方法，其特征在于，所述方法包括：

采用单天线对卫星信号进行捕获并跟踪；

捕获卫星信号后对卫星的电文进行获取；

使用原始观测量和电文信息进行解算，解算包含了观测量的预处理，卫星位置、速度计算、观测量修正、位置解算、速度解算；

搭建软件环路对载体转速进行跟踪，确定载体各个时间点的转速信息和相位信息；

结合载体的速度信息计算载体的俯仰角和方位角；

通过载体的所述俯仰角和方位角信息、卫星位置信息、转速信息、相位信息和相位0的滚角信息获得预设时间段内的载体滚转角信息。

2.根据权利要求1所述的单天线卫星接收机测量旋转弹体姿态的方法，其特征在于，所述采用单天线对卫星信号进行捕获并跟踪，包括:

采用硬件环路跟踪卫星信号，通道跟踪环路1ms产生一个ms积分量，所述ms积分量反映1ms内通道跟踪信号的能量大小；

所述跟踪环路以10Hz产生原始观测量。

3.根据权利要求2所述的单天线卫星接收机测量旋转弹体姿态的方法，其特征在于，所述捕获卫星信号后对卫星的电文进行获取，包括：使用ms积分量得到天上卫星的电文。

4.根据权利要求3所述的单天线卫星接收机测量旋转弹体姿态的方法，其特征在于，所述搭建软件环路对载体转速进行跟踪，确定载体各个时间点的转速信息和相位信息，包括：

使用原始的ms积分量搭建一个软件环路，软件环路包括：锁频环或锁相环的一种；

单天线旋转条件下，接收信号的ms积分量出现周期，周期的倒数即为转速；

对信号进行谱分析，通过时域采样，应用离散傅里叶变换(DFT)进行近似谱分析，得到误差较大的初始转速和相位；

使用初始转速和相位代入软件环路使环路快速收敛，获得载体各个时间点的转速信息和相位信息。

5.根据权利要求4所述的单天线卫星接收机测量旋转弹体姿态的方法，其特征在于，所述软件环路基本流程包含：去直流、计算转速初值和根据信号幅度跟踪环路。

6.根据权利要求5所述的单天线卫星接收机测量旋转弹体姿态的方法，其特征在于，所述软件环路基本流程中的去直流包括：

记录硬件上报的毫秒积分量为I(n)、Q(n)，

计算模值：

计算M点模值序列的均值：

预处理输出序列为：

7.根据权利要求6所述的单天线卫星接收机测量旋转弹体姿态的方法，其特征在于，所述计算转速初值，包括：

对M个B(n)进行N点FFT变换，找到信号频率f_sig，初始转速f₀＝f_sig，单位为r/s，取值M＝N＝1024，对应的频率搜索精度为：对应的转速初值精度为1r/s，FFT只做一次，后续使用锁相环来进行转速跟踪。

8.根据权利要求7所述的单天线卫星接收机测量旋转弹体姿态的方法，其特征在于，所述根据信号幅度跟踪环路，包括：

将序列B(n)使用余弦模型进行近似：B(n)＝cos[Φ_i(n)]；

本地载波为复信号，表达式为：

序列

对序列C(n)进行鉴相，并经过环路滤波器后，得到相位误差:

最后软件环路得到各个时间点的转速信息和相位信息。

9.根据权利要求1-8任一项所述的单天线卫星接收机测量旋转弹体姿态的方法，其特征在于，所述结合载体的速度信息计算载体的俯仰角和方位角，包括：

载体在高速移动时，由解算模块得到地心坐标系下的xyz速度；

结合当前位置，即可求得东速、北速、天速和地速，

通过东速和北速获得载体的方位角信息，通过天速和地速获得载体的俯仰角信息。

10.根据权利要求9所述的单天线卫星接收机测量旋转弹体姿态的方法，其特征在于，每个通道都可以得到一个转速和滚转角信息，通过卫星相对天线面仰角的加权，拟合出载体准确的转速和滚转角信息。