本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航，涉及一種面向落點(diǎn)控制的箭載多天線gnss接收機(jī)環(huán)路跟蹤方法。

背景技術(shù)：

1、圍繞火箭可重復(fù)使用發(fā)展方向，新一代近地載人火箭一子級(jí)再入段力熱環(huán)境等新剖面、新模式下的總體參數(shù)辨識(shí)設(shè)計(jì)均與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)存在較大的差別，需要結(jié)合衛(wèi)星導(dǎo)航pvt數(shù)據(jù)等開(kāi)展進(jìn)一步深入研究。火箭一子級(jí)進(jìn)入再入段時(shí)，不僅彈體徑向動(dòng)態(tài)較大，且伴隨有高速滾轉(zhuǎn)，一般彈體軸向角速度不小于400°/s，橫向角速度不小于260°/s。由于在滾轉(zhuǎn)過(guò)程中，彈載天線頻繁在對(duì)天-對(duì)地狀態(tài)間切換，導(dǎo)致導(dǎo)航信號(hào)不連續(xù)。傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航終端將產(chǎn)生信號(hào)失鎖現(xiàn)象，無(wú)法正常定位。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種面向落點(diǎn)控制的箭載多天線gnss接收機(jī)環(huán)路跟蹤方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、為解決此問(wèn)題，首先考慮1)主碼周期為1ms，2)碼長(zhǎng)為1023，3)主碼調(diào)制方式為bpsk的gpsl1?c/a信號(hào)。若換算成空間長(zhǎng)度，則該信號(hào)的半碼片長(zhǎng)度約為150m，明顯小于一般箭體或彈體的周徑。若假定gnss天線均安裝于載體的同一橫截面上，則對(duì)于同一時(shí)刻的接收信號(hào)，考慮1)bpsk信號(hào)的積分能量包絡(luò)的表達(dá)式：

4、

5、其中i、q代表同相正交支路的積分能量值，a為信號(hào)功率，τ為本地信號(hào)與實(shí)際信號(hào)的碼相位之差，t為碼片長(zhǎng)度；以及2)載波多普勒的表達(dá)式：

6、

7、其中fca為星-用戶徑向的載波多普勒，vst代表衛(wèi)星速度，vuser為用戶速度，cosθ為星-用戶方向余弦，c為光速常量，fnominal為標(biāo)稱(chēng)載波頻率。

8、假設(shè)載體的周徑為10m，則在同一橫截面上的任意兩個(gè)天線的直線距離d<10m，將此距離代入式(1)中，再進(jìn)一步換算成信噪比，可得到任意兩個(gè)環(huán)路的sn0差值δ不大于0.3db，這在可供強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行正確環(huán)路更新的意義下來(lái)說(shuō)是可以忽略的。同時(shí)，通過(guò)式(2)可以發(fā)現(xiàn)d對(duì)于多普勒的貢獻(xiàn)只體現(xiàn)在方向余弦cosθ上，而對(duì)于20000km至30000km量級(jí)的星-用戶距離來(lái)說(shuō)，d對(duì)cosθ的影響是可以忽略的。

9、綜上，在多天線所提供的gnss觀測(cè)量中，若已知其中一個(gè)信號(hào)的碼相位為β，碼多普勒為fcd，載波多普勒為fca，則可以做出以下近似：

10、

11、

12、

13、由上述等式可知，若在任意時(shí)刻，可正確地獲取某一天線接收信號(hào)的偽碼相位、偽碼多普勒和載波多普勒，則任一天線接收信號(hào)的偽碼相位、偽碼多普勒和載波多普勒均已知且等于該天線接收信號(hào)的對(duì)應(yīng)參數(shù)。

14、在做出上述近似后，設(shè)計(jì)一種箭載n天線gnss接收機(jī)的環(huán)路跟蹤方法：針對(duì)每顆gnss衛(wèi)星配置n個(gè)環(huán)路，并將環(huán)路分為以下三類(lèi)，即1)主環(huán)：自主完成環(huán)路鑒相、濾波和積分，解算觀測(cè)量與導(dǎo)航電文從此環(huán)路提取2)半開(kāi)環(huán)：載波pll、fll形成自主閉合回路，偽碼dll由主環(huán)更新3)開(kāi)環(huán)：所有環(huán)路更新均由主環(huán)完成，其跟蹤的gnss信號(hào)依據(jù)主環(huán)的參數(shù)完成積分。接收機(jī)依據(jù)每路信號(hào)的c/n0值和鎖相pld值確定環(huán)路類(lèi)型，并完成高動(dòng)態(tài)高旋轉(zhuǎn)環(huán)境下對(duì)gnss信號(hào)的穩(wěn)定跟蹤和連續(xù)定位。

15、本發(fā)明的有益效果在于：

16、(1)通過(guò)采用主環(huán)、半開(kāi)環(huán)和開(kāi)環(huán)的分類(lèi)管理，能夠更連續(xù)、準(zhǔn)確地跟蹤gnss信號(hào)，尤其是在高動(dòng)態(tài)高旋轉(zhuǎn)環(huán)境下。這有助于箭體在再入段保持定位，從而提供連續(xù)可靠的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，使落點(diǎn)的計(jì)算更加準(zhǔn)確。

17、(2)通過(guò)合理分配和管理射頻前端資源，以及在硬件上開(kāi)辟適量的跟蹤通道，本發(fā)明有效地利用了有限的硬件資源，提高了系統(tǒng)的效率。

18、(3)本發(fā)明的方法適用于不同的gnss系統(tǒng)和信號(hào)類(lèi)型，具有較好的通用性和適應(yīng)性。

19、(4)通過(guò)自主完成環(huán)路鑒相、濾波和積分等操作，減少了對(duì)外部系統(tǒng)的依賴(lài)，提升了整體系統(tǒng)的可靠性。

20、(5)本發(fā)明的方法能夠快速處理捕獲到的信號(hào)，及時(shí)更新跟蹤通道的配置，從而提高了數(shù)據(jù)處理的速度和實(shí)時(shí)性。

21、(6)通過(guò)對(duì)鎖相指示因子的連續(xù)觀測(cè)和分析，本發(fā)明能夠有效區(qū)分噪聲信號(hào)和真實(shí)信號(hào)，降低了誤報(bào)相位鎖定的概率。

22、(7)本發(fā)明的方法簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的復(fù)雜操作流程，使得操作更加直觀和易于管理。

23、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.面向落點(diǎn)控制的箭載多天線gnss接收機(jī)環(huán)路跟蹤方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向落點(diǎn)控制的箭載多天線gnss接收機(jī)環(huán)路跟蹤方法，其特征在于：所述預(yù)處理步驟包括直流分量移除、低通濾波、重量化和降采樣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向落點(diǎn)控制的箭載多天線gnss接收機(jī)環(huán)路跟蹤方法，其特征在于：所述跟蹤通道的配置包括為每顆星對(duì)應(yīng)的跟蹤通道內(nèi)配置偽碼nco、偽碼發(fā)生器、相關(guān)器和載波nco。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向落點(diǎn)控制的箭載多天線gnss接收機(jī)環(huán)路跟蹤方法，其特征在于：所述主環(huán)自主完成環(huán)路鑒相、濾波和積分，解算觀測(cè)量與導(dǎo)航電文從此環(huán)路提取。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向落點(diǎn)控制的箭載多天線gnss接收機(jī)環(huán)路跟蹤方法，其特征在于：所述半開(kāi)環(huán)中，載波pll、fll形成自主閉合回路，偽碼dll由主環(huán)進(jìn)行更新。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向落點(diǎn)控制的箭載多天線gnss接收機(jī)環(huán)路跟蹤方法，其特征在于：所述開(kāi)環(huán)中，所有自主環(huán)路更新處關(guān)閉狀態(tài)，所有環(huán)路更新均由主環(huán)完成，其跟蹤的gnss信號(hào)依據(jù)主環(huán)的參數(shù)完成積分；接收機(jī)依據(jù)每路信號(hào)的c/n0值和鎖相pld值確定環(huán)路類(lèi)型，并完成高動(dòng)態(tài)高旋轉(zhuǎn)環(huán)境下對(duì)gnss信號(hào)的穩(wěn)定跟蹤和連續(xù)定位。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種面向落點(diǎn)控制的箭載多天線GNSS接收機(jī)環(huán)路跟蹤方法，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。對(duì)于箭載N天線GNSS接收機(jī)，針對(duì)每顆GNSS衛(wèi)星配置N個(gè)環(huán)路，并將環(huán)路分為以下三類(lèi)，即1)主環(huán)：自主完成環(huán)路鑒相、濾波和積分，解算觀測(cè)量與導(dǎo)航電文從此環(huán)路提取2)半開(kāi)環(huán)：載波PLL、FLL形成自主閉合回路，偽碼DLL由主環(huán)更新3)開(kāi)環(huán)：所有環(huán)路更新均由主環(huán)完成，其跟蹤的GNSS信號(hào)依據(jù)主環(huán)的參數(shù)完成積分。接收機(jī)依據(jù)每路信號(hào)的C/N0值和鎖相PLD值確定環(huán)路類(lèi)型，并完成火箭再入段高動(dòng)態(tài)高旋轉(zhuǎn)環(huán)境下對(duì)GNSS信號(hào)的穩(wěn)定跟蹤和連續(xù)定位。

技術(shù)研發(fā)人員：吳思凡,王德勝,肖滿湘,徐向前,鄧榆凡,王俊翔,周爽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶航天火箭電子技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19