[发明专利]一种高速旋转弹头位置和姿态估计方法

权利要求书

1.一种高速旋转弹头位置和姿态估计方法，其特征在于，包括：

建立弹头旋转分析模型确定旋转引起的L1载波和C/A码的多普勒频移计算式；

根据多普勒频移计算式进行旋转弹头的闭环反馈补偿跟踪；

根据弹头的PVT解算结果以及闭环反馈补偿跟踪结果得到对应的姿态输出结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立弹头旋转分析模型确定旋转引起的L1载波和C/A码的多普勒频移计算式具体包括：

L1载波的多普勒频移计算式Δf＝2πnrsin(2πnt-β)cosαf/c；C/A码的多普勒频移Δf_C＝2πnrsin(2πnt-β)cosαf_C/c；其中，f为载波频率，f_C为码速率，n为弹头的旋转速度，r为天线相位中心到旋转中心的距离，α为卫星信号射线与卫星信号射线在经过弹头旋转轴的垂直投射面上的投影线的夹角；β为卫星信号射线在经过弹头旋转轴的垂直投射面上的投影线与垂直方向的夹角。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据多普勒频移计算式进行旋转弹头的闭环反馈补偿跟踪具体包括：

增加单独的旋转NCO专门用于对每个采样点进行处理，并将旋转NCO和载波NCO、码NCO关联起来；

进行弹头旋转速度的初始化和跟踪；

进行空间锥角的初始化和跟踪；

进行半径的初始化和跟踪；

计算旋转NCO相位值并根据旋转NCO相位值计算旋转多普勒。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进行弹头旋转速度的初始化和跟踪具体包括：

分别以n₀+Δn、n₀、n₀-Δn三个转速产生三组本地码和本地载波，其中n₀为初始旋转速度，Δn为步长；然后按照载波的多普勒频移以及码的多普勒频移计算补偿量，得到旋转补偿量后再把旋转补偿量应用于旋转NCO；

分别用三组本地码和本地载波进行解调和解扩，得到三组I/Q值，选择最优的一组I/Q值对应的旋转速度作为新的基准，并更新用于计算旋转补偿的旋转速度n。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进行空间锥角的初始化和跟踪具体包括：

分别以β+Δβ、β、β-Δβ三个角产生三组本地码和本地载波，其中β为空间锥角，Δβ为步长；然后按照载波的多普勒频移以及码的多普勒频移计算补偿量，得到旋转补偿量后再把旋转补偿量应用于旋转NCO；

分别用三组本地码和本地载波进行解调和解扩，得到三组I/Q值，选择最优的一组I/Q值对应的角作为新的基准，并更新空间锥角β、载波NCO和码NCO。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进行半径的初始化和跟踪具体包括：

在当前半径r的基础上分别加上和减去一个步进值，然后分别计算旋转补偿量，然后分别进行解调和解扩，得到三组I/Q值，选择最优的一组I/Q值对应r作为当前的补偿量。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据弹头的PVT解算结果以及闭环反馈补偿跟踪结果得到对应的姿态输出结果具体包括：

利用4颗及以上卫星信息便可以PVT解算出弹头的位置、速度和时间；

结合闭环反馈补偿跟踪结果和一段时间的连续定位的轨迹，然后经过航迹滤波处理便可以得到弹头的速度、旋转速度、飞行方向、3D位置的姿态准确估计。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，航迹滤波处理采用卡尔曼滤波，将弹头位置的滤波跟踪分解为X、Y、Z三个分量分别进行跟踪。