【摘要】：精確打擊彈藥是武器裝備發(fā)展的重要方向,引信彈道修正技術(shù)是無(wú)控彈藥實(shí)現(xiàn)精確打擊的重要技術(shù)途徑。本文以引信二維彈道修正技術(shù)為研究背景,研究一種利用非全向天線接收導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的導(dǎo)航定位及滾轉(zhuǎn)姿態(tài)檢測(cè)方法。重點(diǎn)開(kāi)展了利用旋轉(zhuǎn)條件下非全向天線接收信號(hào)的幅度調(diào)制信息進(jìn)行滾轉(zhuǎn)姿態(tài)檢測(cè)和針對(duì)非全向天線旋轉(zhuǎn)過(guò)程中接收信號(hào)幅值起伏波動(dòng),存在旋轉(zhuǎn)多普勒及相位干擾條件下的信號(hào)跟蹤及導(dǎo)航定位方法研究。相關(guān)研究工作如下:(1)非全向天線旋轉(zhuǎn)條件下接收信號(hào)特性分析。由于非全向天線輻射增益方向圖的非對(duì)稱性,天線旋轉(zhuǎn)引起了接收信號(hào)載波幅值、頻率及相位的變化。在分析天線輻射性能的基礎(chǔ)上,分別對(duì)非全向天線旋轉(zhuǎn)對(duì)接收信號(hào)幅值、頻率、相位及載噪比的影響進(jìn)行了深入分析,為解決非全向天線旋轉(zhuǎn)條件下導(dǎo)航跟蹤方法及滾轉(zhuǎn)姿態(tài)檢測(cè)方法研究提供理論依據(jù)。(2)非全向天線旋轉(zhuǎn)條件下GNSS導(dǎo)航跟蹤方法研究。針對(duì)常規(guī)標(biāo)量接收機(jī)在非全向天線旋轉(zhuǎn)過(guò)程中信號(hào)易失鎖、定位困難等問(wèn)題,提出了一種自適應(yīng)矢量延遲/頻率鎖定跟蹤的接收機(jī)基帶信號(hào)處理方法。分析研究了非全向天線旋轉(zhuǎn)對(duì)常規(guī)接收機(jī)基帶信號(hào)處理的影響,提出了此類特殊環(huán)境對(duì)導(dǎo)航跟蹤算法的基本性能要求。建立了自適應(yīng)矢量跟蹤狀態(tài)模型,對(duì)觀測(cè)方程線性化進(jìn)行了推導(dǎo)。根據(jù)非全向天線旋轉(zhuǎn)條件下接收信號(hào)特性,建立了載噪比估計(jì)模型;分析了矢量跟蹤濾波機(jī)理和流程;給出了矢量跟蹤算法載波及偽碼NCO調(diào)整控制模型。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文提出的自適應(yīng)矢量跟蹤算法的正確性及其在短時(shí)遮擋、微弱及動(dòng)態(tài)條件下的信號(hào)檢測(cè)與性能優(yōu)勢(shì)。(3)基于衛(wèi)星信號(hào)的滾轉(zhuǎn)姿態(tài)檢測(cè)方法研究。利用非全向天線旋轉(zhuǎn)過(guò)程中接收信號(hào)幅值的周期性變化特性,提出了一種基于鎖相跟蹤原理的滾轉(zhuǎn)姿態(tài)檢測(cè)方法。建立了載體相對(duì)衛(wèi)星位置關(guān)系模型,給出了對(duì)地滾轉(zhuǎn)角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型。提出了一種具有滾轉(zhuǎn)姿態(tài)檢測(cè)功能的導(dǎo)航接收機(jī)設(shè)計(jì)方案。對(duì)滾轉(zhuǎn)解調(diào)環(huán)直流偏置積分器參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)選;研究了預(yù)檢測(cè)積分時(shí)間對(duì)環(huán)路跟蹤性能的影響;對(duì)環(huán)路濾波器性能進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì);對(duì)所提滾轉(zhuǎn)姿態(tài)檢測(cè)方法進(jìn)行了誤差分析。(4)以微帶二元陣天線為信號(hào)接收單元,對(duì)本文提出的具有滾轉(zhuǎn)姿態(tài)檢測(cè)功能的導(dǎo)航跟蹤算法定位及滾轉(zhuǎn)姿態(tài)檢測(cè)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的具有滾轉(zhuǎn)姿態(tài)檢測(cè)功能的導(dǎo)航跟蹤算法不僅能較好的避免非全向天線旋轉(zhuǎn)對(duì)接收信號(hào)跟蹤的不利影響,而且具有良好的滾轉(zhuǎn)姿態(tài)檢測(cè)與微弱信號(hào)跟蹤性能。半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)表明,非全向天線旋轉(zhuǎn)條件下,位置檢測(cè)精度可達(dá)5m,檢測(cè)得到的滾轉(zhuǎn)相位均方誤差小于5°;轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)表明,即使在可用衛(wèi)星數(shù)為四顆情況下,自適應(yīng)矢量跟蹤算法定位誤差仍可控制在15m以內(nèi),并持續(xù)保持對(duì)輸入信號(hào)的鎖定跟蹤。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TJ410

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本文編號(hào)：2711322