移動衛星通信的慣導系統自標定方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及移動衛星通信技術領域，具體設及一種移動衛星通信的慣導系統自標 定方法。
【背景技術】
[0002] 由于人類活動的日益進步，人們已經不再滿足于只能在一個固定的地方進行通 信，開始追求移動的通信方式，因此人們開始在人口密集的地區架設基站，覆蓋無線信號， 該樣便可W通過手機、筆記本等移動設備進行通信與獲取信息。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和海上便不能實現。在該樣的情況下，人們便想到用 衛星通信來克服，然而衛星通信的特點決定地面站需要時時保持對準衛星，稍微的偏差便 可能造成通信質量的下降、丟失數據包甚至斷開連接。該樣運動中的衛星通信方式，即移動 衛星通信（簡稱動中通）技術的研究便應運而生。
[0003] 而現有的動中通系統采用衛星天線面與慣導系統隔離的方式進行控制。要求慣導 系統安裝在載體上，其軸向與動中通轉臺坐標系重合度要求較高，否則會帶來禪合誤差項， 因此對安裝精度要求較高。由于慣導系統與天線轉臺分離，所W電纜一般較長，對裝卸和維 護帶來了一定的不便。另外當慣導系統與天線系統隔離安裝時，若采用傳統初始對準方法， 在靜基座條件下，水平加速度計零偏不可觀測，對于低精度微機械慣導而言，將會產生較大 的水平失準角，往往導致對星失敗。此外由于慣導系統中的巧螺儀一般有非線性誤差，在載 體連續轉彎的情況下，慣導系統跟著連續轉動，導致巧螺儀非線性誤差的積累，導致導航精 度降低，使跟蹤性能大受影響。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是現有動中通系統的慣導系統不便于安裝和維護，靜 基座初始對準水平加速度計零偏不可觀測，W及慣導系統的巧螺儀非線性誤差積累的問 題。
[000引為此目的，本發明提出一種動中通的慣導系統自標定方法，包括：
[0006] 對動中通系統的慣導系統進行粗對準；其中，所述慣導系統安裝在所述動中通系 統的天線轉臺底座中央，相對天線面的中軸面左右對稱，且所述慣導系統的航向指向與天 線軸向一致；
[0007] 在所述粗對準之后，采用旋轉基座對準方法對所述慣導系統進行在線標定和在線 補償。
[000引本發明實施例動中通的慣導系統自標定方法，由于慣導系統安裝在動中通天線轉 臺上，使得慣導系統隨著天線轉臺一起轉動，不僅安裝方式簡單，結構緊湊，而且便于維護， 當載體連續大范圍轉彎時，由于天線軸向始終指向衛星，則慣導系統航向保持不變，相對于 地理坐標系靜止不動，有效避免了慣導系統的巧螺儀非線性誤差的積累，同時，采用旋轉基 座對準方法對慣導系統進行在線標定和在線補償，因而能夠解決現有動中通系統的慣導系 統不便于安裝和維護，靜基座初始對準水平加速度計零偏不可觀測，w及慣導系統的巧螺 儀非線性誤差積累的問題。
【附圖說明】
[0009] 圖1所示為本發明一種動中通的慣導系統自標定方法一實施例的流程示意圖；
[0010] 圖2為圖1中S2-實施例的流程示意圖；
[0011] 圖3為圖2中S20-實施例的流程示意圖；
[001引圖4中上圖、中圖、下圖分別為俯仰角、滾轉角、航向角誤差隨時間的變化曲線； [001引圖5中上圖、中圖、下圖分別為慣導系統X軸、y軸、Z軸的巧螺漂移隨時間的變化 曲線；
[0014] 圖6中上圖、下圖分別為慣導系統X軸、y軸的加速度計零偏隨時間的變化曲線； [00巧]圖7中上圖、下圖分別為俯仰角、滾轉角隨時間的變化曲線；
[0016] 圖8中上圖、下圖分別為慣導系統X軸、y軸的加速度計零偏隨時間的變化曲線；
[0017] 圖9中上圖、下圖分別為慣導系統X軸、y軸的巧螺漂移隨時間的變化曲線。
【具體實施方式】
[0018] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發明 一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有 做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0019] 如圖1所示，本實施例公開一種動中通的慣導系統自標定方法，包括：
[0020] S1、對動中通系統的慣導系統進行粗對準；其中，所述慣導系統安裝在所述動中通 系統的天線轉臺底座中央，相對天線面的中軸面左右對稱，且所述慣導系統的航向指向與 天線軸向一致；
[0021] S2、在所述粗對準之后，采用旋轉基座對準方法對所述慣導系統進行在線標定和 在線補償。
[0022] 本發明實施例動中通的慣導系統自標定方法，由于慣導系統安裝在動中通天線轉 臺上，使得慣導系統隨著天線轉臺一起轉動，不僅安裝方式簡單，結構緊湊，而且便于維護， 當載體連續大范圍轉彎時，由于天線軸向始終指向衛星，則慣導系統航向保持不變，相對于 地理坐標系靜止不動，有效避免了慣導系統的巧螺儀非線性誤差的積累，同時，采用旋轉基 座對準方法對慣導系統進行在線標定和在線補償，因而能夠解決現有動中通系統的慣導系 統不便于安裝和維護，靜基座初始對準水平加速度計零偏不可觀測，W及慣導系統的巧螺 儀非線性誤差積累的問題。
[0023] 可選地，在本發明動中通的慣導系統自標定方法的另一實施例中，所述慣導系統 采用微機械慣導與光纖巧螺相結合的方式進行導航。
[0024] 本實施例中，采用旋轉基座對準方法對慣導系統進行在線標定和在線補償，能夠 提高動中通系統的天線的水平姿態角的精度，使之滿足動中通系統初始對星時對天線水平 姿態角的精度要求。
[0025] 可選地，參看圖2,在本發明動中通的慣導系統自標定方法的另一實施例中，所 述在所述粗對準之后，采用旋轉基座對準方法對所述慣導系統進行在線標定和在線補償 (S2)，包括；
[0026] S20、在所述粗對準之后，驅動所述慣導系統轉動一圈，并采集微機械慣導（MEMS 慣導）數據；
[0027] S21、對所述微機械慣導數據進行卡爾曼濾波確定出所述慣導系統的水平加速度 計零偏；
[002引 S22、根據所述水平加速度計零偏對所述慣導系統進行在線補償。
[0029] 本發明實施例中，初始對準階段驅動慣導系統旋轉一圈，能夠快速準確的得到水 平加速度計零偏和水平姿態角（俯仰角和滾轉角），從而實現快速對準，并且進行在線補 償，提高了慣導系統導航精度。
[0030] 可選地，參看圖3,在本發明動中通的慣導系統自標定方法的另一實施例中，所述 驅動所述慣導系統轉動一圈（S20)，包括：
[0031] S200、使所述慣導系統保持第一闊值時長的靜止狀態；
[0032] S201、將所述慣導系統按照第二闊值的旋轉速度旋轉一圈；
[0033] S202、使所述慣導系統保持第S闊值時長的靜止狀態。
[0034] 本發明實施例中，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，采用旋轉基座對準方法使得載體的兩個水平姿態角都能被準確估計，水平巧 螺漂移和加速度計零偏也能穩定在理論值附近，且收斂速度較快，在停止轉動后20秒內就 能估計出來；可W使天線水平姿態角估算誤差提高到0. 01度范圍內，并且可W估算出水平 加速度計零偏，提高了慣導系統的導航精度。
[0035] 慣導靜基座對準的情況下，對于MEMS慣導而言，雖然能夠利用卡爾曼濾波估計出 大部分誤差，但是由于兩個水平加速度計零偏不能觀測，無法準確估計，影響水平姿態角對 準精度，對組合導航精度也產生較大影響。當水平加速度計零偏較大時，則直接影響動中通 系統的對星和跟蹤。
[0036] 將慣導安裝在轉動機構上，在粗對準結束后，將慣導轉動一圈，即可激發慣導的誤 差禪合，增加系統可觀性，可實現慣導的在線標定和初始對準，提供較為精確的水平姿態 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%]
【主權項】
1. 一種移動衛星通信的慣導系統自標定方法，其特征在于，包括： 對動中通系統的慣導系統進行粗對準；其中，所述慣導系統安裝在所述動中通系統的 天線轉臺底座中央，相對天線面的中軸面左右對稱，且所述慣導系統的航向指向與天線軸 向一致； 在所述粗對準之后，采用旋轉基座對準方法對所述慣導系統進行在線標定和在線補 償。
2. 根據權利要求1所述的移動衛星通信的慣導系統自標定方法，其特征在于，所述慣 導系統采用微機械慣導與光纖陀螺相結合的方式進行導航。
3. 根據權利要求1或2所述的移動衛星通信的慣導系統自標定方法，其特征在于，所述 在所述粗對準之后，采用旋轉基座對準方法對所述慣導系統進行在線標定和在線補償，包 括： 在所述粗對準之后，驅動所述慣導系統轉動一圈，并采集微機械慣導數據； 對所述微機械慣導數據進行卡爾曼濾波確定出所述慣導系統的水平加速度計零偏； 根據所述水平加速度計零偏對所述慣導系統進行在線補償。
4. 根據權利要求3所述的移動衛星通信的慣導系統自標定方法，其特征在于，所述驅 動所述慣導系統轉動一圈，包括： 使所述慣導系統保持第一閾值時長的靜止狀態； 將所述慣導系統按照第二閾值的旋轉速度旋轉一圈； 使所述慣導系統保持第三閾值時長的靜止狀態。
【專利摘要】本發明公開一種移動衛星通信的慣導系統自標定方法，現有動中通系統的慣導系統不便于安裝和維護，靜基座初始對準水平加速度計零偏不可觀測，以及慣導系統的陀螺儀非線性誤差積累的問題。所述移動衛星通信的慣導系統自標定方法，包括：對動中通系統的慣導系統進行粗對準；其中，所述慣導系統安裝在所述動中通系統的天線轉臺底座中央，相對天線面的中軸面左右對稱，且所述慣導系統的航向指向與天線軸向一致；在所述粗對準之后，采用旋轉基座對準方法對所述慣導系統進行在線標定和在線補償。
【IPC分類】G01C25-00
【公開號】CN104596542
【申請號】CN201410855792
【發明人】張金余
【申請人】北京愛科迪通信技術股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月30日