[发明专利]一种高速旋转弹头位置和姿态估计方法

说明书

本发明提供一种高速旋转弹头位置和姿态估计方法，该方法包括：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。该方法通过设计一个闭环的反馈跟踪系统，来不断修正旋转补偿参数，从而对旋转速度和半径的准确估计，可有效提高跟踪的稳定性和精度。

技术领域

本发明属于卫星导航技术领域，尤其涉及一种高速旋转弹头位置和姿态估计方法。

背景技术

旋转弹头的位置和姿态的是弹头使用过程中需要实时掌握的信息，然而由于弹头的高速旋转；其转速大于30000转/分，对积分IQ值(1毫秒相干积分)应用一般的快速傅里叶变换获取弹头旋转速度已经不现实，如何准确获取高速旋转弹头的位置和姿势是当前亟待解决的一个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高速旋转弹头位置和姿态估计方法用于解决现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种高速旋转弹头位置和姿态估计方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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；