[发明专利]一种动中通天线的惯导安装误差自动标定方法

说明书

本发明公开了一种动中通天线的惯导安装误差自动标定方法，包括以下步骤：(A)将动中通天线固定在室外摇摆台或载车上，动中通天线跟踪卫星后，启动摇摆台或载车；(B)将陀螺角速率投影到天线的方位轴、俯仰轴和极化轴，对动中通天线进行速度稳定，同时通过圆锥扫描跟踪或单脉冲跟踪方式对卫星进行位置跟踪；(C)计算递推最小二乘估计器的观测值和观测矩阵；(D)估计惯导安装误差和陀螺零偏，并进行反馈修正。本发明可以自动标定惯导的安装误差，降低对装配人员技术水平要求，减小现场维修难度。

技术领域

本发明属于导航领域，具体涉及一种动中通天线的惯导安装误差自动标定方法。

背景技术

动中通天线配置在各种移动载体上，载体在运动过程中，动中通天线能自动搜索、识别、锁定并实时精确跟踪同步轨道卫星，保持与卫星建立可靠的通信链路，实现运动中的宽带卫星通信，满足动态条件下不间断的数据、语音、视频、图像、传真等多媒体数据传输需求，广泛用于军队、应急救灾、反恐、政府等部门。

在载体在运动过程中，动中通天线需要通过惯导测量载体扰动，控制天线隔离载体扰动，实现动中通天线指向稳定，保持天线对卫星的精确跟踪。动中通天线的惯导一般安装在天线底座，惯导的安装误差将引起卫星跟踪误差，安装误差达到一定程度将丢失卫星，因此要求惯导的安装精度控制在一定误差范围内。目前，一般动中通天线需要先标定IMU与惯导壳体误差，然后通过在天线底座加工高精度安装靠面，来确保惯导的安装精度，这种方法对惯导安装面的机械加工精度和装配人员技术水平要求较高，在实际批量生产过程中，经常出现部分产品的惯导安装误差超标，需要利用专用仪器测量安装误差，进行人工标定，而且在现场维修更换惯导时，因缺少专业工具，人工更换惯导工作难度更大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动中通天线的惯导安装误差自动标定方法，解决动中通天线惯导不便安装和维修更换工作难度大的问题，实现惯导安装误差的自动标定。

本申请的核心设计是：本发明根据动中通工作原理，推导了惯导安装误差的传递方程，设计了递推最小二乘估计器，对安装误差进行递推估计，递推过程中采用反馈修正方法，实时修正安装误差，实现了安装误差的自动标定。

本发明技术解决方案是：一种动中通天线的惯导安装误差自动标定方法，其特征在于包括如下步骤：

(A)、将待标定的动中通天线固定在室外摇摆台或载车上，天线跟踪卫星后，启动摇摆台或载车。

由于惯导存在安装误差，且陀螺存在零偏，因此摇摆台或载车的震动幅度和频率不宜太大，否则将会引起丢失卫星，造成自动标定过程失败，本发明中摇摆台三轴摇摆幅度设定为5°，摇摆周期设定为5秒，或载车在碎石路面行驶，速度限定在10km/h左右。

(B)、获取当前第n个伺服控制周期的惯导三轴角速率测量值将三轴角速率进行坐标变换，投影到载体坐标系(b系)，其中n表示第n个伺服控制周期数。

进一步，本发明中惯导的“X-Y-Z”三轴分别对应动中通天线的“右-前-上”。天线的方位零位为动中通天线的正前方，顺时针方位角为正。纵倾角为绕X轴旋转的角度，抬头为正，范围为-90～+90°。横滚角为绕Y轴旋转的角度，右倾为正，范围为-180～+180°。航向角为绕Z轴旋转的角度，北偏西为正，范围为-180～+180°。根据陀螺的工作机理，仅考虑陀螺的主要测量误差，所述“X-Y-Z”三轴角速率测量值可以建模为：

式(1)中表示惯导“X-Y-Z”三轴角速率的真实值，为惯导“X-Y-Z”三轴陀螺的零偏在惯导坐标系(g系)中的投影。

假设当前已知的惯导安装误差的欧拉角分别为航向误差角横滚误差角纵倾误差角通过惯导靠面安装惯导，安装误差可以控制在小角度范围内，因此忽略小角度正弦值的乘积项，则惯导坐标系(g系)到载体坐标系(b系)的方向余弦矩阵近似为