[發(fā)明專利]基于衛(wèi)星導(dǎo)航的導(dǎo)彈測(cè)姿方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610709342.X
• 申請(qǐng)日: 2016-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN106324646B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙光輝;張杰;沈方芳;石光明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/53
• 分類號(hào): G01S19/53
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航的導(dǎo)彈測(cè)姿方法。本發(fā)明首先利用導(dǎo)彈與衛(wèi)星的空間坐標(biāo)定義背離地面方向?yàn)閷?dǎo)彈旋轉(zhuǎn)的參考方向，然后用信號(hào)處理方法估計(jì)調(diào)制信號(hào)的頻率與相位，最終估計(jì)導(dǎo)彈的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)角度。具體步驟包括：1、采集信號(hào)；2、處理幾何位置信號(hào)；3、使用差分法，估計(jì)調(diào)制信號(hào)的頻率變化率；4、使用離散傅里葉變換，估計(jì)調(diào)制信號(hào)的頻率；5、估計(jì)調(diào)制信號(hào)的相位；6、計(jì)算描述導(dǎo)彈旋轉(zhuǎn)姿態(tài)的參量；7、描述導(dǎo)彈姿態(tài)。本發(fā)明克服了已有技術(shù)無(wú)法對(duì)遠(yuǎn)程導(dǎo)彈測(cè)姿，以及需要預(yù)存導(dǎo)彈航跡，消耗存儲(chǔ)空間的不足。擴(kuò)大了導(dǎo)彈測(cè)姿的應(yīng)用范圍，減少了存儲(chǔ)空間和處理時(shí)間消耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及衛(wèi)星定位、信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航的導(dǎo)彈測(cè)姿方法。本發(fā)明可利用導(dǎo)彈與衛(wèi)星的空間坐標(biāo)定義導(dǎo)彈旋轉(zhuǎn)的參考方向，用信號(hào)處理方法估計(jì)調(diào)制信號(hào)的頻率與相位，最終確定導(dǎo)彈旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)。

背景技術(shù)

衛(wèi)星導(dǎo)航是使用衛(wèi)星對(duì)物體精確定位的技術(shù)。目前有成熟的技術(shù)利用衛(wèi)星導(dǎo)航獲得導(dǎo)彈的空間坐標(biāo)與飛行方向。而對(duì)于導(dǎo)彈旋轉(zhuǎn)姿態(tài)的估計(jì)，尚沒(méi)有成熟的解決方案。

Interstate Electronics Corporation,Anaheim,CA(Us)擁有的專利技術(shù)“SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING A ROTATIONAL POSITION OF AN OBJECT”(申請(qǐng)?zhí)枺?3/189,962，申請(qǐng)日：2011.07.25，授權(quán)號(hào):US 8,199,052B1，授權(quán)日:2012.06.12)中提出了一種估計(jì)導(dǎo)彈旋轉(zhuǎn)位置的方法。該方法利用全球定位系統(tǒng)GPS在任意時(shí)刻至少有四顆衛(wèi)星可以看到同一物體的特點(diǎn)，假設(shè)在導(dǎo)彈飛行時(shí)間內(nèi)，看到導(dǎo)彈的四顆衛(wèi)星是同一組衛(wèi)星。以彈載天線指向衛(wèi)星方向?yàn)樾D(zhuǎn)參考位置描述導(dǎo)彈的旋轉(zhuǎn)。用鎖相環(huán)技術(shù)處理預(yù)存的導(dǎo)彈航跡與衛(wèi)星信號(hào)，實(shí)時(shí)計(jì)算準(zhǔn)確的導(dǎo)彈旋轉(zhuǎn)角度。該專利技術(shù)存在的不足之處是：1.導(dǎo)彈飛行時(shí)，必須在同一組衛(wèi)星的可視范圍內(nèi)。對(duì)于遠(yuǎn)程導(dǎo)彈，這種方法是無(wú)效的。2.要預(yù)存導(dǎo)彈航跡，這就增加了存儲(chǔ)器的消耗并且降低了處理速度。如果導(dǎo)彈偏航，該方法的效果也會(huì)大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，針對(duì)目前缺乏有效方法估計(jì)導(dǎo)彈旋轉(zhuǎn)姿態(tài)這一現(xiàn)狀，提供一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航的導(dǎo)彈測(cè)姿方法，描述導(dǎo)彈的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，為精確制導(dǎo)提供數(shù)據(jù)支持。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的具體思路是：首先根據(jù)導(dǎo)彈和衛(wèi)星的位置坐標(biāo)計(jì)算導(dǎo)彈旋轉(zhuǎn)的參考方向，然后處理衛(wèi)星發(fā)射到導(dǎo)彈的調(diào)制信號(hào)，得到信號(hào)的頻率與相位，最后根據(jù)調(diào)制信號(hào)的頻率與相位得到導(dǎo)彈的轉(zhuǎn)速、導(dǎo)彈的旋轉(zhuǎn)角度以及導(dǎo)彈旋轉(zhuǎn)到參考方向的時(shí)間。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體步驟如下：

(1)采集信號(hào)：

通過(guò)彈載天線采集從衛(wèi)星發(fā)射到導(dǎo)彈的幾何位置信號(hào)和調(diào)制信號(hào)；

(2)處理幾何位置信號(hào)：

(2a)按照連線方向公式，計(jì)算導(dǎo)彈到衛(wèi)星的連線方向；

(2b)按照天線背離地面方向公式，計(jì)算導(dǎo)彈天線背離地面方向；

(2c)按照接收增益最大方向公式，計(jì)算導(dǎo)彈天線接收增益最大方向；

(2d)按照矢量?jī)?nèi)積公式，計(jì)算導(dǎo)彈天線背離地面方向與導(dǎo)彈天線增益最大方向的夾角；

(3)使用差分法，估計(jì)調(diào)制信號(hào)的頻率變化率：

(3a)從調(diào)制信號(hào)中任意截取一段作為待測(cè)信號(hào)，從調(diào)制信號(hào)中截取與待測(cè)信號(hào)相鄰且長(zhǎng)度相同的一段，作為輔助信號(hào)，按照下式，構(gòu)造差頻信號(hào)：

ΔX＝X₁X₂^*

其中，ΔX表示差頻信號(hào)，X₁表示待測(cè)信號(hào)，X₂表示輔助信號(hào)，*表示取共軛操作；