應(yīng)用于動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn)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)及一種應(yīng)用于動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng) 初始對準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于人類活動(dòng)的日益進(jìn)步，人們己經(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，覆蓋無線信號， 運(yùn)樣便可W通過于機(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，運(yùn)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)。在運(yùn)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。運(yùn)樣運(yùn)動(dòng)中的衛(wèi)星通信方式，即移動(dòng) 衛(wèi)星通信（簡稱動(dòng)中通）技術(shù)的研究便應(yīng)運(yùn)而生。
[0003] 動(dòng)中通系統(tǒng)中，如何對慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行初始對準(zhǔn)是個(gè)難題。傳統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對 準(zhǔn)方法需要對慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，除了中高精度巧螺儀和加速度計(jì)外，還需要在慣導(dǎo) 系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使巧螺敏感方向發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn)，加工工藝 復(fù)雜，造價(jià)昂貴?，F(xiàn)有技術(shù)中還采用單位置解析式對準(zhǔn)和雙GI^S天線對準(zhǔn)，前者一般需要高 精度巧螺儀才能滿足對準(zhǔn)精度要求，對慣性器件的精度要求較高，后者對雙天線基線長度 有要求，需要安裝在同一平面，在動(dòng)中通系統(tǒng)中安裝不方便，另外容易受多路徑效應(yīng)影響， 導(dǎo)致方位誤差。
[0004] 可見，提供一種對準(zhǔn)時(shí)間短、對準(zhǔn)精度高的應(yīng)用于動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對 準(zhǔn)方法具有涂遠(yuǎn)的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種對準(zhǔn)時(shí)間短、對準(zhǔn)精度高的應(yīng)用于動(dòng) 中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn)方法。
[0006] 為此目的，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn)方法，包括W下步驟：
[0007] S1 :采集所述慣導(dǎo)系統(tǒng)處于第一位置的加速計(jì)和巧螺儀的測量數(shù)據(jù)；
[0008]S2:改變所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的位置，采集所述慣導(dǎo)系統(tǒng)處于第二位置的加速計(jì)和巧螺 儀的測量數(shù)據(jù)；
[0009]S3:根據(jù)所述慣導(dǎo)系統(tǒng)處于第一位置和第二位置的測量數(shù)據(jù)，計(jì)算所述慣導(dǎo)系統(tǒng) 在所述第一位置的第一水平姿態(tài)角和第二位置的第二水平姿態(tài)角，并根據(jù)所述第一水平姿 態(tài)角和第二水平姿態(tài)角W及所述巧螺儀的測量數(shù)據(jù)計(jì)算所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始方位角；
[0010]S4:通過所述第二水平姿態(tài)角和所述初始方位角計(jì)算出捷聯(lián)矩陣，從而實(shí)現(xiàn)初始 對準(zhǔn)。
[0011] 優(yōu)選地，所述巧螺儀的測量數(shù)據(jù)為多次測量的平均值。
[0012] 優(yōu)選地，步驟S3還包括：確定慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始位置參數(shù)，并存儲在導(dǎo)航計(jì)算機(jī)中。
[0013] 優(yōu)選地，所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始位置參數(shù)包括初始的締度。
[0014] 優(yōu)選地，步驟S1之前還包括：使所述慣導(dǎo)系統(tǒng)在所述第一位置保持第一闊值時(shí)長 的靜止?fàn)顟B(tài)；
[0015] 優(yōu)選地，步驟S2之前還包括：使所述慣導(dǎo)系統(tǒng)在所述第二位置保持第二闊值時(shí)長 的靜止?fàn)顟B(tài)。
[0016] 優(yōu)選地，步驟S3中根據(jù)所述測量數(shù)據(jù)計(jì)算所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的第一水平姿態(tài)角，計(jì)算 公式如下：
[0019]步驟S3中根據(jù)所述測量數(shù)據(jù)計(jì)算所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的第二水平姿態(tài)角，計(jì)算公式如 下：
[0022] 其中，爲(wèi)的，爲(wèi)yi為第一位置的加速度計(jì)測量值，g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?/to2，知y。為第二位置的加速度計(jì)測量值，0 1為第一俯仰角，0 2為第二俯仰角，丫 1為第 一橫滾角，T2為第二橫滾角。
[0023] 優(yōu)選地，所述計(jì)算慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始方位角，計(jì)算公式如下：
[002引其中，《bl為巧螺儀的第一測量平均值，0b2為巧螺儀的第二測量平均值，0ie為地球自轉(zhuǎn)加速度，0 1為第一俯仰角，0 2為第二俯仰角，H為慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始方位角，取為 當(dāng)?shù)鼐喍?，e為巧螺常值漂移。
[0026] 優(yōu)選地，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)臺上。
[0027] 優(yōu)選地，所述巧螺儀的敏感軸與所述天線轉(zhuǎn)臺的縱軸平行。
[0028]本發(fā)明巧妙利用了動(dòng)中通系統(tǒng)中的天線轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)，形成了慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn)所需 的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而有效進(jìn)行初始對準(zhǔn)，通過本發(fā)明應(yīng)用于動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn) 方法，降低了成本，提高了精度，且對準(zhǔn)時(shí)間較短，1~2分鐘對準(zhǔn)精度小于0. 2度，降低了對 慣性器件的精度要求，實(shí)現(xiàn)動(dòng)中通系統(tǒng)的快速對星和準(zhǔn)確對星。
【附圖說明】
[0029] 通過參考附圖會(huì)更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理 解為對本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中：
[0030] 圖1示出了本發(fā)明應(yīng)用于動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn)方法的流程示意圖；
[0031] 圖2示出了本發(fā)明慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在動(dòng)中通天線轉(zhuǎn)臺示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0033] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn)方法，包 括W下步驟：
[0034]S1:采集所述慣導(dǎo)系統(tǒng)處于第一位置的加速計(jì)和巧螺儀的測量數(shù)據(jù)；
[0035]S2:改變所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的位置，采集所述慣導(dǎo)系統(tǒng)處于第二位置的加速計(jì)和巧螺 儀的測量數(shù)據(jù)；
[0036]S3:根據(jù)所述慣導(dǎo)系統(tǒng)處于第一位置和第二位置的測量數(shù)據(jù)，計(jì)算所述慣導(dǎo)系統(tǒng) 在所述第一位置的第一水平姿態(tài)角和第二位置的第二水平姿態(tài)角，并根據(jù)所述第一水平姿 態(tài)角和第二水平姿態(tài)角W及所述巧螺儀的測量數(shù)據(jù)計(jì)算所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始方位角；
[0037]S4:通過所述第二水平姿態(tài)角和所述初始方位角計(jì)算出捷聯(lián)矩陣，從而實(shí)現(xiàn)初始 對準(zhǔn)。
[0038] 下面對本發(fā)明提供的應(yīng)用于動(dòng)中通系統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn)方法展開詳細(xì)說明。
[0039] 慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在動(dòng)中通系統(tǒng)的天線轉(zhuǎn)臺上，能夠隨天線轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動(dòng)；慣導(dǎo)系統(tǒng) 可W采用型號為ALPHA300的組合導(dǎo)航系統(tǒng)，該組合導(dǎo)航系統(tǒng)由S軸中精度光纖巧螺儀、S 軸石英加速度計(jì)、北斗或GI^S接收機(jī)、導(dǎo)航計(jì)算機(jī)組成，能夠測量慣導(dǎo)系統(tǒng)的航向、俯仰、滾 動(dòng)、速度、位置等信息。如圖2所示，慣導(dǎo)系統(tǒng)3安裝在動(dòng)中通系統(tǒng)的天線面1的天線轉(zhuǎn)臺 2上。
[0040] S1 :所述動(dòng)中通系統(tǒng)通電，驅(qū)動(dòng)所述天線轉(zhuǎn)臺使所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的縱軸處于第一位 置；使所述慣導(dǎo)系統(tǒng)在所述第一位置保持第一闊值時(shí)長的靜止?fàn)顟B(tài)，例如，使慣導(dǎo)系統(tǒng)在第 一位置保持30秒。
[0041] 采集慣導(dǎo)系統(tǒng)處于第一位置的加速度計(jì)和巧螺儀的測量數(shù)據(jù)，根據(jù)所述測量數(shù)據(jù) 計(jì)算所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的第一水平姿態(tài)角W及計(jì)算巧螺儀的第一測量平均值；根據(jù)所述測量數(shù) 據(jù)計(jì)算所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的第一水平姿態(tài)角，計(jì)算公式如下：
[0044]其中，/跨1為第一位置的加速度計(jì)測量值，g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?1為第 一俯仰角，為第一橫滾角。
[004引 S2:驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動(dòng)180度，改變慣導(dǎo)系統(tǒng)的位置，使所述慣導(dǎo)系統(tǒng)的縱軸處于 第二位置；使所述慣導(dǎo)系統(tǒng)在所述第二位置保持第二闊值時(shí)長的靜止?fàn)顟B(tài)，例如，使慣導(dǎo)系