移動(dòng)衛(wèi)星通信的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及移動(dòng)衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種移動(dòng)衛(wèi)星通信的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo) 定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于人類活動(dòng)的日益進(jìn)步，人們已經(jīng)不再滿足于只能在一個(gè)固定的地方進(jìn)行通 信，開始追求移動(dòng)的通信方式，因此人們開始在人口密集的地區(qū)架設(shè)基站，覆蓋無(wú)線信號(hào)， 該樣便可W通過手機(jī)、筆記本等移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行通信與獲取信息。但是由于成本跟條件的限 審IJ，該樣的措施在一些人煙稀少的地區(qū)和海上便不能實(shí)現(xiàn)。在該樣的情況下，人們便想到用 衛(wèi)星通信來克服，然而衛(wèi)星通信的特點(diǎn)決定地面站需要時(shí)時(shí)保持對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，稍微的偏差便 可能造成通信質(zhì)量的下降、丟失數(shù)據(jù)包甚至斷開連接。該樣運(yùn)動(dòng)中的衛(wèi)星通信方式，即移動(dòng) 衛(wèi)星通信（簡(jiǎn)稱動(dòng)中通）技術(shù)的研究便應(yīng)運(yùn)而生。
[0003] 而現(xiàn)有的動(dòng)中通系統(tǒng)采用衛(wèi)星天線面與慣導(dǎo)系統(tǒng)隔離的方式進(jìn)行控制。要求慣導(dǎo) 系統(tǒng)安裝在載體上，其軸向與動(dòng)中通轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系重合度要求較高，否則會(huì)帶來禪合誤差項(xiàng)， 因此對(duì)安裝精度要求較高。由于慣導(dǎo)系統(tǒng)與天線轉(zhuǎn)臺(tái)分離，所W電纜一般較長(zhǎng)，對(duì)裝卸和維 護(hù)帶來了一定的不便。另外當(dāng)慣導(dǎo)系統(tǒng)與天線系統(tǒng)隔離安裝時(shí)，若采用傳統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)方法， 在靜基座條件下，水平加速度計(jì)零偏不可觀測(cè)，對(duì)于低精度微機(jī)械慣導(dǎo)而言，將會(huì)產(chǎn)生較大 的水平失準(zhǔn)角，往往導(dǎo)致對(duì)星失敗。此外由于慣導(dǎo)系統(tǒng)中的巧螺儀一般有非線性誤差，在載 體連續(xù)轉(zhuǎn)彎的情況下，慣導(dǎo)系統(tǒng)跟著連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致巧螺儀非線性誤差的積累，導(dǎo)致導(dǎo)航精 度降低，使跟蹤性能大受影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)不便于安裝和維護(hù)，靜 基座初始對(duì)準(zhǔn)水平加速度計(jì)零偏不可觀測(cè)，W及慣導(dǎo)系統(tǒng)的巧螺儀非線性誤差積累的問 題。
[000引為此目的，本發(fā)明提出一種動(dòng)中通的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法，包括：
[0006] 對(duì)動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行粗對(duì)準(zhǔn)；其中，所述慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在所述動(dòng)中通系 統(tǒng)的天線轉(zhuǎn)臺(tái)底座中央，相對(duì)天線面的中軸面左右對(duì)稱，且所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的航向指向與天 線軸向一致；
[0007] 在所述粗對(duì)準(zhǔn)之后，采用旋轉(zhuǎn)基座對(duì)準(zhǔn)方法對(duì)所述慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行在線標(biāo)定和在線 補(bǔ)償。
[000引本發(fā)明實(shí)施例動(dòng)中通的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法，由于慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在動(dòng)中通天線轉(zhuǎn) 臺(tái)上，使得慣導(dǎo)系統(tǒng)隨著天線轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，不僅安裝方式簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，而且便于維護(hù)， 當(dāng)載體連續(xù)大范圍轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于天線軸向始終指向衛(wèi)星，則慣導(dǎo)系統(tǒng)航向保持不變，相對(duì)于 地理坐標(biāo)系靜止不動(dòng)，有效避免了慣導(dǎo)系統(tǒng)的巧螺儀非線性誤差的積累，同時(shí)，采用旋轉(zhuǎn)基 座對(duì)準(zhǔn)方法對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行在線標(biāo)定和在線補(bǔ)償，因而能夠解決現(xiàn)有動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系 統(tǒng)不便于安裝和維護(hù)，靜基座初始對(duì)準(zhǔn)水平加速度計(jì)零偏不可觀測(cè)，w及慣導(dǎo)系統(tǒng)的巧螺 儀非線性誤差積累的問題。
【附圖說明】
[0009] 圖1所示為本發(fā)明一種動(dòng)中通的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法一實(shí)施例的流程示意圖；
[0010] 圖2為圖1中S2-實(shí)施例的流程示意圖；
[0011] 圖3為圖2中S20-實(shí)施例的流程示意圖；
[001引圖4中上圖、中圖、下圖分別為俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、航向角誤差隨時(shí)間的變化曲線； [001引圖5中上圖、中圖、下圖分別為慣導(dǎo)系統(tǒng)X軸、y軸、Z軸的巧螺漂移隨時(shí)間的變化 曲線；
[0014] 圖6中上圖、下圖分別為慣導(dǎo)系統(tǒng)X軸、y軸的加速度計(jì)零偏隨時(shí)間的變化曲線； [00巧]圖7中上圖、下圖分別為俯仰角、滾轉(zhuǎn)角隨時(shí)間的變化曲線；
[0016] 圖8中上圖、下圖分別為慣導(dǎo)系統(tǒng)X軸、y軸的加速度計(jì)零偏隨時(shí)間的變化曲線；
[0017] 圖9中上圖、下圖分別為慣導(dǎo)系統(tǒng)X軸、y軸的巧螺漂移隨時(shí)間的變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明 一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有 做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019] 如圖1所示，本實(shí)施例公開一種動(dòng)中通的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法，包括：
[0020] S1、對(duì)動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行粗對(duì)準(zhǔn)；其中，所述慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在所述動(dòng)中通 系統(tǒng)的天線轉(zhuǎn)臺(tái)底座中央，相對(duì)天線面的中軸面左右對(duì)稱，且所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的航向指向與 天線軸向一致；
[0021] S2、在所述粗對(duì)準(zhǔn)之后，采用旋轉(zhuǎn)基座對(duì)準(zhǔn)方法對(duì)所述慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行在線標(biāo)定和 在線補(bǔ)償。
[0022] 本發(fā)明實(shí)施例動(dòng)中通的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法，由于慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在動(dòng)中通天線轉(zhuǎn) 臺(tái)上，使得慣導(dǎo)系統(tǒng)隨著天線轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，不僅安裝方式簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，而且便于維護(hù)， 當(dāng)載體連續(xù)大范圍轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于天線軸向始終指向衛(wèi)星，則慣導(dǎo)系統(tǒng)航向保持不變，相對(duì)于 地理坐標(biāo)系靜止不動(dòng)，有效避免了慣導(dǎo)系統(tǒng)的巧螺儀非線性誤差的積累，同時(shí)，采用旋轉(zhuǎn)基 座對(duì)準(zhǔn)方法對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行在線標(biāo)定和在線補(bǔ)償，因而能夠解決現(xiàn)有動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系 統(tǒng)不便于安裝和維護(hù)，靜基座初始對(duì)準(zhǔn)水平加速度計(jì)零偏不可觀測(cè)，W及慣導(dǎo)系統(tǒng)的巧螺 儀非線性誤差積累的問題。
[0023] 可選地，在本發(fā)明動(dòng)中通的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法的另一實(shí)施例中，所述慣導(dǎo)系統(tǒng) 采用微機(jī)械慣導(dǎo)與光纖巧螺相結(jié)合的方式進(jìn)行導(dǎo)航。
[0024] 本實(shí)施例中，采用旋轉(zhuǎn)基座對(duì)準(zhǔn)方法對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行在線標(biāo)定和在線補(bǔ)償，能夠 提高動(dòng)中通系統(tǒng)的天線的水平姿態(tài)角的精度，使之滿足動(dòng)中通系統(tǒng)初始對(duì)星時(shí)對(duì)天線水平 姿態(tài)角的精度要求。
[0025] 可選地，參看圖2,在本發(fā)明動(dòng)中通的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法的另一實(shí)施例中，所 述在所述粗對(duì)準(zhǔn)之后，采用旋轉(zhuǎn)基座對(duì)準(zhǔn)方法對(duì)所述慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行在線標(biāo)定和在線補(bǔ)償 (S2)，包括；
[0026] S20、在所述粗對(duì)準(zhǔn)之后，驅(qū)動(dòng)所述慣導(dǎo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，并采集微機(jī)械慣導(dǎo)（MEMS 慣導(dǎo)）數(shù)據(jù)；
[0027] S21、對(duì)所述微機(jī)械慣導(dǎo)數(shù)據(jù)進(jìn)行卡爾曼濾波確定出所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的水平加速度 計(jì)零偏；
[002引 S22、根據(jù)所述水平加速度計(jì)零偏對(duì)所述慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行在線補(bǔ)償。
[0029] 本發(fā)明實(shí)施例中，初始對(duì)準(zhǔn)階段驅(qū)動(dòng)慣導(dǎo)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)一圈，能夠快速準(zhǔn)確的得到水 平加速度計(jì)零偏和水平姿態(tài)角（俯仰角和滾轉(zhuǎn)角），從而實(shí)現(xiàn)快速對(duì)準(zhǔn)，并且進(jìn)行在線補(bǔ) 償，提高了慣導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)航精度。
[0030] 可選地，參看圖3,在本發(fā)明動(dòng)中通的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法的另一實(shí)施例中，所述 驅(qū)動(dòng)所述慣導(dǎo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈（S20)，包括：
[0031] S200、使所述慣導(dǎo)系統(tǒng)保持第一闊值時(shí)長(zhǎng)的靜止?fàn)顟B(tài)；
[0032] S201、將所述慣導(dǎo)系統(tǒng)按照第二闊值的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)一圈；
[0033] S202、使所述慣導(dǎo)系統(tǒng)保持第S闊值時(shí)長(zhǎng)的靜止?fàn)顟B(tài)。
[0034] 本發(fā)明實(shí)施例中，第一闊值可W為1分鐘，第二闊值可W為20度/秒，第司'罰值可 W為1分鐘，采用旋轉(zhuǎn)基座對(duì)準(zhǔn)方法使得載體的兩個(gè)水平姿態(tài)角都能被準(zhǔn)確估計(jì)，水平巧 螺漂移和加速度計(jì)零偏也能穩(wěn)定在理論值附近，且收斂速度較快，在停止轉(zhuǎn)動(dòng)后20秒內(nèi)就 能估計(jì)出來；可W使天線水平姿態(tài)角估算誤差提高到0. 01度范圍內(nèi)，并且可W估算出水平 加速度計(jì)零偏，提高了慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。
[0035] 慣導(dǎo)靜基座對(duì)準(zhǔn)的情況下，對(duì)于MEMS慣導(dǎo)而言，雖然能夠利用卡爾曼濾波估計(jì)出 大部分誤差，但是由于兩個(gè)水平加速度計(jì)零偏不能觀測(cè)，無(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)，影響水平姿態(tài)角對(duì) 準(zhǔn)精度，對(duì)組合導(dǎo)航精度也產(chǎn)生較大影響。當(dāng)水平加速度計(jì)零偏較大時(shí)，則直接影響動(dòng)中通 系統(tǒng)的對(duì)星和跟蹤。
[0036] 將慣導(dǎo)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，在粗對(duì)準(zhǔn)結(jié)束后，將慣導(dǎo)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，即可激發(fā)慣導(dǎo)的誤 差禪合，增加系統(tǒng)可觀性，可實(shí)現(xiàn)慣導(dǎo)的在線標(biāo)定和初始對(duì)準(zhǔn)，提供較為精確的水平姿態(tài) 角。
[0037] 分析靜基座角度誤差方程和速度誤差方程（不考慮天向速度誤差）：
[00%]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種移動(dòng)衛(wèi)星通信的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法，其特征在于，包括： 對(duì)動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行粗對(duì)準(zhǔn)；其中，所述慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在所述動(dòng)中通系統(tǒng)的 天線轉(zhuǎn)臺(tái)底座中央，相對(duì)天線面的中軸面左右對(duì)稱，且所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的航向指向與天線軸 向一致； 在所述粗對(duì)準(zhǔn)之后，采用旋轉(zhuǎn)基座對(duì)準(zhǔn)方法對(duì)所述慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行在線標(biāo)定和在線補(bǔ) 償。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)衛(wèi)星通信的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法，其特征在于，所述慣 導(dǎo)系統(tǒng)采用微機(jī)械慣導(dǎo)與光纖陀螺相結(jié)合的方式進(jìn)行導(dǎo)航。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的移動(dòng)衛(wèi)星通信的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法，其特征在于，所述 在所述粗對(duì)準(zhǔn)之后，采用旋轉(zhuǎn)基座對(duì)準(zhǔn)方法對(duì)所述慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行在線標(biāo)定和在線補(bǔ)償，包 括： 在所述粗對(duì)準(zhǔn)之后，驅(qū)動(dòng)所述慣導(dǎo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，并采集微機(jī)械慣導(dǎo)數(shù)據(jù)； 對(duì)所述微機(jī)械慣導(dǎo)數(shù)據(jù)進(jìn)行卡爾曼濾波確定出所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的水平加速度計(jì)零偏； 根據(jù)所述水平加速度計(jì)零偏對(duì)所述慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行在線補(bǔ)償。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的移動(dòng)衛(wèi)星通信的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法，其特征在于，所述驅(qū) 動(dòng)所述慣導(dǎo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，包括： 使所述慣導(dǎo)系統(tǒng)保持第一閾值時(shí)長(zhǎng)的靜止?fàn)顟B(tài)； 將所述慣導(dǎo)系統(tǒng)按照第二閾值的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)一圈； 使所述慣導(dǎo)系統(tǒng)保持第三閾值時(shí)長(zhǎng)的靜止?fàn)顟B(tài)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種移動(dòng)衛(wèi)星通信的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法，現(xiàn)有動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)不便于安裝和維護(hù)，靜基座初始對(duì)準(zhǔn)水平加速度計(jì)零偏不可觀測(cè)，以及慣導(dǎo)系統(tǒng)的陀螺儀非線性誤差積累的問題。所述移動(dòng)衛(wèi)星通信的慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定方法，包括：對(duì)動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行粗對(duì)準(zhǔn)；其中，所述慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在所述動(dòng)中通系統(tǒng)的天線轉(zhuǎn)臺(tái)底座中央，相對(duì)天線面的中軸面左右對(duì)稱，且所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的航向指向與天線軸向一致；在所述粗對(duì)準(zhǔn)之后，采用旋轉(zhuǎn)基座對(duì)準(zhǔn)方法對(duì)所述慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行在線標(biāo)定和在線補(bǔ)償。
【IPC分類】G01C25-00
【公開號(hào)】CN104596542
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410855792
【發(fā)明人】張金余
【申請(qǐng)人】北京愛科迪通信技術(shù)股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日