CN107894589A - 基于双频连续波应答机天线的运载火箭二维姿态测量方法 - Google Patents

基于双频连续波应答机天线的运载火箭二维姿态测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于运载火箭姿态测量领域，涉及一种基于双频连续波应答机天线的运载火箭二维姿态测量方法，步骤包括建立测量***，测量测速和，根据测速和获取连续波应答机的轨迹，根据连续波应答机的轨迹解算运载火箭二维姿态。本发明基于双频连续波应答机天线的运载火箭二维姿态测量方法基于箭载的2台连续波应答机、地面的一套多测速雷达获取连续波应答机的轨迹，进一步解算出运载火箭二维姿态；为靶场提供一种具有长时间、远距离、中精度的运载火箭测量方法。

Description

基于双频连续波应答机天线的运载火箭二维姿态测量方法
技术领域
本发明属于运载火箭姿态测量领域，涉及一种基于双频连续波应答机天线的运载火箭二维姿态测量方法。
背景技术
目前运载火箭姿态测量主要通过以下三种手段进行
1、载体安装陀螺仪测量姿态。
优点是性能稳定，测量精度高。缺点是陀螺仪输出的是角速度，需要积分后才得到角度；在积分过程中，随着时间的积累，会引入较大的***误差，不能提供长时间的姿态测量数据。
2、光学设备测量姿态。
优点是精度高，缺点是光学设备作用距离较短，难以获取远距离运载火箭的姿态。
3、GPS测量姿态。
GPS测量姿态的实现方式目前主要采用“多天线法”。多天线法是将两个或两个以上GPS接收机以一定的距离分开安装在载体上，通过伪距差测量法或载波相位差测量法实现。但是由于GPS接收机数据更新频率较低，不能实时提供姿态值，同时在大动态条件下，GPS定位精度较差甚至定位失败。
发明内容
本发明的目的是提供一种远距离、长时间的运载火箭姿态测量方法。
为达到上述发明目的，本发明提供一种基于双频连续波应答机天线的运载火箭二维姿态测量方法，步骤如下
第一步，建立测量***，测量测速和
测量***包括箭载的2台连续波应答机、地面的一套测速雷达；
其中，2台连续波应答机安装在运载火箭上，每台连续波应答机分别对应一组工作点频，一组工作点频包括上行点频和下行点频各一个；
地面测速雷达包括主站和副站两类，主站用于发射2个上行点频，副站用于接收箭载的2台连续波应答机发射的下行点频；
测量主站-第一连续波应答机-副站测速和、主站-第二连续波应答机-副站之间的测速和；
第二步，根据测速和获取连续波应答机的轨迹
根据测速和计算两台连续波应答机轨迹，第一连续波应答机、第二连续波应答机的轨迹分别为x1(t)、y1(t)、z1(t)和x2(t)、y2(t)、z2(t)，其中t表示时间变量x1、y1、z1代表第一连续波应答机在发射坐标系下的三个方向的位置分量，x2、y2、z2代表第二连续波应答机在发射坐标系下的三个方向的位置分量；
第三步，根据连续波应答机的轨迹解算运载火箭二维姿态
运载火箭的俯仰角为θ(t)、偏航角为
本发明基于双频连续波应答机天线的运载火箭二维姿态测量方法基于箭载的2台连续波应答机、地面的一套多测速雷达获取连续波应答机的轨迹，进一步解算出运载火箭二维姿态；为靶场提供一种具有长时间、远距离、中精度的运载火箭测量方法。
附图说明
图1为2台连续波应答机在运载火箭上的安装示意图；
图2为测速和测量示意图；
图3为实施例中俯仰角残差；
图4为实施例中偏航角残差。
具体实施方式
一种基于双频连续波应答机天线的运载火箭二维姿态测量方法，步骤如下
第一步，建立测量***，测量测速和
测量***包括箭载的2台连续波应答机、地面的一套测速雷达；
其中，如图1所示，2台连续波应答机安装在运载火箭上，每台连续波应答机分别对应一组工作点频，一组工作点频包括上行点频和下行点频各一个。
如图2所示，在地面布设一套多测速雷达，一套多测速雷达包括主站和副站两类，主站用于发射2个上行点频，副站用于接收箭载的2台连续波应答机发射的下行点频。测量主站-第一连续波应答机-副站测速和以及主站-第二连续波应答机-副站之间的测速和。
图2中利用2台副站分别接收下行点频，根据外弹道精度要求决定副站的数量和位置，不限于图示。例如可利用1台副站接收2个下行点频，也可利用多台副站接收1个下行点频，然后对数据进行融合，提高测量精度。另外，通过调整副站的位置，提高测量精度。
第二步，根据测速和获取连续波应答机的轨迹
根据贾兴泉.连续波雷达数据处理[M].北京：国防工业出版设，2005，249～252.计算两台连续波应答机轨迹，得到第一连续波应答机、第二连续波应答机的轨迹分别为x1(t)、y1(t)、z1(t)和x2(t)、y2(t)、z2(t)，其中t表示时间变量，x1、y1、z1代表第一连续波应答机在发射坐标系下的三个方向的位置分量，x2、y2、z2代表第二连续波应答机在发射坐标系下的三个方向的位置分量。
第三步，根据连续波应答机的轨迹解算运载火箭二维姿态
根据公式解算运载火箭的俯仰角θ(t)和偏航角
下面通过一组案例说明本发明所述测量方法
姿态测量精度主要由2台连续波应答机的定位精度和基线长度决定，常规配置情况下，连续波应答机的定位精度优于0.1m，基线长度小于1m。采用仿真计算，通过本发明测姿精度分别如图3、图4所示，经过统计，俯仰角残差的方差为5.82°，偏航角残差的方差为5.76°，满足姿态测量精度要求。而且本发明所采用的雷达相比于传统光学设备和GPS，具有作用距离远、刷新速度高等特点，可以满足运载火箭在长时间、长距离飞行过程中的姿态数据测量要求。

Claims (1)

1.一种基于双频连续波应答机天线的运载火箭二维姿态测量方法，其特征在于，步骤如下
第一步，建立测量***，测量测速和
测量***包括箭载的2台连续波应答机、地面的一套测速雷达；
其中，2台连续波应答机安装在运载火箭上，每台连续波应答机分别对应一组工作点频，一组工作点频包括上行点频和下行点频各一个；
地面测速雷达包括主站和副站两类，主站用于发射2个上行点频，副站用于接收箭载的2台连续波应答机发射的下行点频；
测量主站-第一连续波应答机-副站测速和、主站-第二连续波应答机-副站之间的测速和；
第二步，根据测速和获取连续波应答机的轨迹
根据测速和计算两台连续波应答机轨迹，第一连续波应答机、第二连续波应答机的轨迹分别为x1(t)、y1(t)、z1(t)和x2(t)、y2(t)、z2(t)，其中t表示时间变量，x1、y1、z1代表第一连续波应答机在发射坐标系下的三个方向的位置分量，x2、y2、z2代表第二连续波应答机在发射坐标系下的三个方向的位置分量；
第三步，根据连续波应答机的轨迹解算运载火箭二维姿态
<mrow> <mi>&amp;theta;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>arctan</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>y</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>x</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>x</mi> <mn>2</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
运载火箭的俯仰角为θ(t)、偏航角为
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110955266A (zh) * 2018-12-20 2020-04-03 中国船舶重工集团应急预警与救援装备股份有限公司 一种火箭起竖车吊点自动对中控制方法
CN112666548A (zh) * 2020-12-11 2021-04-16 中国人民解放军63921部队 测速应答机的工作模式的确定方法、装置和***

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006177907A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Nec Corp 干渉型レーダー
CN1924606A (zh) * 2006-09-04 2007-03-07 南京航空航天大学 基于北斗双星***的快速测量载体姿态的方法
CN101833080A (zh) * 2009-03-12 2010-09-15 周迅 一种利用gps***附加约束条件的载体姿态测量方法
CN102306211A (zh) * 2011-07-08 2012-01-04 南京航空航天大学 舰载机着舰引导半物理仿真***
EP2660619A1 (en) * 2011-06-10 2013-11-06 Astrium GmbH Near field navigation system
US8963764B1 (en) * 2011-01-14 2015-02-24 Lockheed Martin Corporation Ship heading and pitch using satellite ephemerides and radar range measurement of satellite

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006177907A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Nec Corp 干渉型レーダー
CN1924606A (zh) * 2006-09-04 2007-03-07 南京航空航天大学 基于北斗双星***的快速测量载体姿态的方法
CN101833080A (zh) * 2009-03-12 2010-09-15 周迅 一种利用gps***附加约束条件的载体姿态测量方法
US8963764B1 (en) * 2011-01-14 2015-02-24 Lockheed Martin Corporation Ship heading and pitch using satellite ephemerides and radar range measurement of satellite
EP2660619A1 (en) * 2011-06-10 2013-11-06 Astrium GmbH Near field navigation system
CN102306211A (zh) * 2011-07-08 2012-01-04 南京航空航天大学 舰载机着舰引导半物理仿真***

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MA JIE 等: "Attitude measurement for aircraft based on laser tracker system", 《THE 27TH CHINESE CONTROL AND DECISION CONFERENCE (2015 CCDC)》 *
刘若普: "GPS三维姿态测量技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》 *
贾兴泉: "《连续波雷达数据处理》", 31 July 2005, 国防工业出版社 *
邵长林 等: "多站连续波跟踪雷达的测速定轨方法", 《宇航学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110955266A (zh) * 2018-12-20 2020-04-03 中国船舶重工集团应急预警与救援装备股份有限公司 一种火箭起竖车吊点自动对中控制方法
CN112666548A (zh) * 2020-12-11 2021-04-16 中国人民解放军63921部队 测速应答机的工作模式的确定方法、装置和***
CN112666548B (zh) * 2020-12-11 2023-09-29 中国人民解放军63921部队 测速应答机的工作模式的确定方法、装置和***

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