[發明專利]基于MEMS慣導的雙四元數動中通天線控制方法及系統

有效

• 申請號: 201410265808.2
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104064869A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 于清波;門吉卓;趙書倫;郎嶸;劉曉濱;楊春香
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: H01Q3/02
• 分類號: H01Q3/02;G01C21/16
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.基于MEMS慣導的雙四元數動中通天線控制方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)在載體上同時安裝MEMS慣導、GPS和動中通，其中MEMS慣導和GPS構成組合導航系統；

(2)設定天線控制四元數，天線控制四元數的形式為[q'₀ q'₁ q'₂ q'₃]，天線控制四元數中每個參數的含義與捷聯慣導解算中獲取的導航姿態四元數[q₀ q₁ q₂ q₃]對應一致，天線控制四元數的初值與導航姿態四元數相同；

(3)在捷聯慣導導航計算機的每個中斷周期里，用載體系相對于理想平臺坐標系的旋轉矢量分別更新導航姿態四元數和天線控制四元數；

(4)在所述組合導航系統的每個濾波周期內，利用卡爾曼濾波組合導航算法修正MEMS慣導的導航姿態中的水平姿態誤差，從而修正導航姿態四元數；

(5)在捷聯慣導導航計算機的每個中斷周期里，將由導航姿態四元數確定的載體姿態角與由天線控制四元數確定的載體姿態角對應相減，得到姿態角差值，并根據姿態角差值產生用于校正天線控制四元數的三軸指令角速度旋轉矢量，具體為：

a.若由天線控制四元數確定的航向角大于由導航姿態四元數確定的航向角，則三軸指令角速度旋轉矢量的第三個元素取正的修正指令角速度；

b.若由天線控制四元數確定的航向角小于由導航姿態四元數確定的航向角，則三軸指令角速度旋轉矢量的第三個元素取負的修正指令角速度；

c.若由天線控制四元數確定的俯仰角大于由導航姿態四元數確定的俯仰角，則三軸指令角速度旋轉矢量的第一個元素取正的修正指令角速度；

d.若由天線控制四元數確定的俯仰角小于由導航姿態四元數確定的俯仰角，則三軸指令角速度旋轉矢量的第一個元素取負的修正指令角速度；

e.若由天線控制四元數確定的橫滾角大于由導航姿態四元數確定的橫滾角，則三軸指令角速度旋轉矢量的第二個元素取正的修正指令角速度；

f.若由天線控制四元數確定的橫滾角小于由導航姿態四元數確定的橫滾角，則三軸指令角速度旋轉矢量的第二個元素取負的修正指令角速度；

(6)利用三軸指令角速度旋轉矢量校正天線控制四元數，并在校正以后的下一個捷聯慣導導航計算機的中斷周期，利用校正后的天線控制四元數，解算得到動中通天線的伺服方位角、伺服仰角和伺服極化角，由此獲得三個姿態方向所對應的控制量控制動中通天線轉動。

2.根據權利要求1所述的基于MEMS慣導的雙四元數動中通天線控制方法，其特征在于：所述步驟(5)中的修正指令角速度，在a和b兩種情況下，大小至少是天線控制四元數確定的航向角與導航姿態四元數確定的航向角之差再除以組合導航濾波周期，并且不大于動中通天線每秒所允許的最大對星角度誤差；在c和d兩種情況下，大小至少是天線控制四元數確定的俯仰角與導航姿態四元數確定的俯仰角之差再除以組合導航濾波周期，并且不大于動中通天線每秒所允許的最大對星角度誤差；在e和f兩種情況下，大小至少是天線控制四元數確定的橫滾角與導航姿態四元數確定的橫滾角之差再除以組合導航濾波周期，并且不大于動中通天線每秒所允許的最大對星角度誤差。