[發明專利]一種應用于動中通的慣導系統航向漂移誤差閉環補償方法

有效

• 申請號: 201510283464.2
• 申請日: 2015-05-28
• 公開（公告）號: CN104913790B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 郭濤;楊明;鄔江;王盛;車鵬宇;魏宗康
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 馬全亮

技術領域

本發明提供了一種應用于動中通的慣導系統航向漂移誤差補償方法，適用于要求系統長時間保持天線跟蹤衛星精度的場合，屬于衛星通訊技術領域。

背景技術

基于慣導方案的“動中通”天線系統的衛星跟蹤控制主要是依賴慣導系統能實時解算出載體的俯仰、滾動和航向角信息，再通過坐標轉換引導天線隔離載體運動維持天線始終指向目標衛星。由于慣性儀表存在漂移誤差，慣導系統在長時間不斷電運行時，會使捷聯慣導方程解算出的載體姿態和航向角產生漂移誤差，影響天線系統衛星指向精度。

根據慣導系統誤差傳播特性可知，載體兩水平姿態角滿足84.4min的舒拉振蕩周期，并受舒拉周期限制使載體兩水平姿態角保持在一定的角度范圍內振蕩。慣導系統姿態解算精度較高，又受到舒拉周期限制，所以載體兩水平姿態角長期漂移誤差較小，可以忽略其對天線跟蹤衛星精度的影響。但慣導系統航向角不滿足舒拉振蕩周期，其誤差隨時間增長而不斷增加，長時間使用時航向角將存在較大的誤差累積，從而導致天線系統衛星指向精度的不斷變差。

根據上述分析可以看出，單純依靠慣導系統高精度導航技術，來實現“動中通”天線系統長期高精度衛星信號跟蹤功能，存在較大的困難，尤其針對船載“動中通”應用領域，慣導系統航向角的長時間漂移誤差累積會嚴重影響天線系統衛星信號的跟蹤精度。

因此，如何克服慣導系統航向角誤差隨時間不斷累積的弊端，實現長時間不間斷運行情況下天線系統的高精度穩定衛星跟蹤功能是目前基于慣導方案“動中通”系統的一個難點。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供了一種應用于動中通的慣導系統航向漂移誤差閉環補償方法，解決慣導系統航向角誤差隨時間不斷累積而導致動中通天線系統衛星跟蹤精度受損的問題。

本發明的技術解決方案：

一種應用于動中通的慣導系統航向漂移誤差閉環補償方法，步驟如下：

(1)所述動中通完成衛星對準后，設置控制導航周期計數器M、航向定時器SCANFLAG和補償標志MODIFLAG，初值均為0；

(2)控制導航周期計數器M和航向定時器SCANFLAG開始計時，當導航周期計數器M計時到5ms時，進入步驟(3)；

(3)對動中通中的慣導系統提供的數據進行導航解算，得到載體的姿態角，并根據載體的姿態角、載體的位置信息和衛星的位置信息，計算天線的極化角、俯仰角和方位角，完成天線的姿態驅動，之后進入步驟(4)；所述載體是指承載動中通系統的運輸設備；

(4)判斷航向定時器SCANFLAG是否達到預設的定時時間，如果達到，則天線方位軸按照預設步長進行步進掃描，每次掃描時，均讀取信標值，確定最大信標值處對應的航向誤差ΔY；之后根據所述航向誤差ΔY驅動天線方位軸轉動到最大信標值處對應的天線方位角度上，同時設置補償標志MODIFLAG＝1，之后進入步驟(5)；如果航向定時器SCANFLAG未達到預設的定時時間，則直接進入步驟(5)；

(5)判斷補償標志MODIFLAG是否有效，MODIFLAG＝1時表示有效，MODIFLAG＝0時表示無效，若補償標志MODIFLAG無效則返回步驟(2)；若補償標志MODIFLAG有效，則根據步驟(4)確定的最大信標值處對應的航向誤差ΔY補償當前慣導系統航向角Y'，補償后的慣導系統航向角

Y_補償＝Y'+ΔY，根據Y_補償更新慣導系統捷聯四元數矩陣Q′和捷聯姿態矩陣T，實現漂移誤差的閉環修正，之后返回步驟(2)進行下一個導航周期的漂移誤差閉環修正。

所述根據Y_補償更新慣導系統捷聯四元數矩陣Q′和捷聯姿態矩陣T具體為：

(2.1)根據Y_補償更新慣導系統捷聯四元數矩陣Q′，具體為：

其中，P為當前載體俯仰角，R為當前載體滾動角；

(2.2)將更新后的捷聯四元數矩陣Q′進行歸一化，得到歸一化后的捷聯四元數矩陣Q，公式如下：

(2.3)更新捷聯姿態矩陣T為：

本發明與現有技術相比的優點如下：