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申请/专利权人：中国人民解放军63620部队

摘要：本发明属于航天发射领域与航天测控领域，公开了一种运载火箭多源多类测量数据时间零点的高精度对齐方法。该方法包括：将运载火箭惯性导航弹道转换成发射系弹道；将发射系弹道转换成测速雷达测量系弹道；利用测速雷达测量系弹道，计算惯性导航弹道转换数据；估算与惯性导航弹道转换数据相对时间一致的速率测元数据；建立时间零点偏差修正模型；基于修正模型估算时间零点偏差；基于时间零点偏差估值计算外测数据时间零点的修正初值；基于修正初值改进估算时间零点偏差；基于改进的时间零点偏差对外测数据时间零点进行迭代校准并估算其精度。本发明方法的修正精度优于0.2ms，可以非常有效地解决运载火箭多源多类测量数据时间基准高精度对齐的问题。

主权项：1.一种运载火箭多源多类测量数据时间零点高精度对齐方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：惯性导航弹道转换成发射系弹道；步骤二：发射系弹道转换成测速雷达测量系弹道；步骤三：利用测速雷达测量系弹道，计算惯性导航弹道转换数据；步骤四：估算与惯性导航弹道转换数据相对时间一致的速率测元数据；所述步骤四进一步包括：根据惯性导航弹道转换数据的相对时间在区间tk-1,tk]内的分布，分三种情况计算其所对应相对时刻的测速雷达速率测元数据，tk表示第k次关机时刻，tk-1表示第k-1次关机时刻：①对于时段：记tk-1,tk-1+2]内的速率测元序列为j＝0,1,...,D1，D1表示tk-1,tk-1+2]内的速率测元数据的个数，利用二阶平滑多项式，按照4式估算时刻的速率测元数据： 式中， 式中，j＝0,1,...,D1；②对于时段：记区间内的速率测元序列为j＝p,p+1,…,p+D2，D2表示区间内的速率测元数据的个数，利用二阶平滑多项式，按照5式估算时刻的速率测元数据： 式中， 式中，j＝p,p+1,…,p+D2；③对于时段：记tk-2,tk]区间内的速率测元序列为D3表示记tk-2,tk]区间内的速率测元数据的个数，利用二阶平滑多项式，按照6式估算时刻的速率测元数据： 式中， 式中，j＝mk-D3,mk-D3+1,…,mk；步骤五：利用相对时间一致的惯性导航弹道转换数据和速率测元数据，建立时间零点偏差修正模型；所述步骤五进一步包括：利用步骤三得到的惯性导航弹道转换数据和步骤四得到的与惯性导航弹道转换数据相对时间一致的速率测元数据再记运载火箭在t时刻的真实飞行状态所对应的测速主站与测速副站的斜距之和变化率为按照式7建立时间零点偏差的修正模型： 式中，为速率测元数据与惯性导航弹道转换数据等时作差而形成的速率差序列，为由惯性导航弹道数据Xt的系统误差δXt而引起的惯性导航弹道转换数据偏差，和分别为速率测元数据的系统测量误差和随机测量误差，表示运载火箭在t时刻的真实飞行状态所对应的测速主站与测速副站的加速度和；步骤六：基于修正模型估算时间零点偏差；所述步骤六进一步包括：记tk为运载火箭发动机第k次关机的时刻，k＝1,2,...,K，τk为距离tk较小的时间间隔值，利用步骤五建立的时间零点偏差修正模型7，按照8式计算时间零点偏差估值 式中，表示tk+τk时刻的速率差数据与tk时刻的速率差数据之差，表示运载火箭在tk+τk时刻的真实飞行状态所对应的测速主站与测速副站的加速度和与运载火箭在tk时刻的真实飞行状态所对应的测速主站与测速副站的加速度和之差；步骤七：基于时间零点偏差估值计算外测数据时间零点的修正初值；所述步骤七进一步包括：按照式9计算外测数据时间零点T0的修正初值 步骤八：基于外测数据时间零点的修正初值改进估算时间零点偏差；所述步骤八进一步包括：8.1对于运载火箭的第k次关机过程，k＝1,2,…,K，记关机时刻tk前、后10s之内的惯性导航弹道转换数据序列分别为和其中j＝0,1,…,Lk，l＝0,1,…,Hk，Lk和Hk分别为关机时刻tk前、后10s之内惯性导航弹道转换数据的个数；8.2以为新的速率测元数据，执行步骤四，分别挑选出关机时刻tk前、后10s之内的与惯性导航弹道转换数据相对时间一致的速率测元数据，分别记为8.3根据二阶平滑多项式，利用关机时刻tk前10s的速率测元差序列估计出关机时刻tk的速率测元差，记为计算公式为： 式中，同理，利用关机时刻tk后10s的速率测元差序列根据二阶平滑多项式估计出关机时刻tk的速率测元差，记为计算公式为： 式中，l＝0,1,...,Hk；8.4按照10式计算改进的时间零点偏差估值 式中，和分别表示由关机时刻tk前、后10s之内的速率测元差序列经二阶多项式端点平滑处理得到的在关机时刻tk的速率测元差；步骤九：基于改进的时间零点偏差估值对外测数据时间零点进行迭代校准并估算其精度；所述步骤九进一步包括：根据步骤八得到的改进的时间零点偏差估值将加上作为新的外测数据时间零点，重复步骤一到步骤八，直到小于0.1ms或者迭代次数达到5次，结束，得到外测数据时间零点的迭代校准结果，记为根据步骤八得到的改进的时间零点偏差估值表达式10，按照随机测量误差与系统测量误差的传递关系，可按11式估算得到外测数据时间零点的迭代校准结果的随机测量误差和系统测量误差 式中，为测速雷达每个速率测元的随机测量误差的方差，为第i个速率测元的系统测量误差，与分别表示随机测量误差与系统测量误差的误差系数，计算公式分别为： 和 式中，l＝0,1,...,Hk，j＝0,1,...,Lk。

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