[發明專利]基于組合導航構建的捷聯式高精度穩定平臺系統

在審

• 申請號: 201611011001.1
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN106602263A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 趙桂軍;周魯;孫高;曹培培;余羽;劉慶波;唐侃
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: H01Q3/08
• 分類號: H01Q3/08;H01Q1/28;G01S7/02;G01S13/90;G01C21/16;G01C21/18
• 代理公司: 上海航天局專利中心31107
• 代理人: 張緒成

技術領域

本發明涉及到SAR成像運動補償的穩定去擾領域，或涉及機載穩像、吊艙穩定等類似平臺的技術領域，特別涉及一種基于組合導航構建的捷聯式高精度穩定平臺系統。

背景技術

隨著SAR日益廣泛的應用,特別是在中、低空的輕型飛機、無人機等平臺上裝配的SAR系統。為了提高 SAR 成像分辨率，基于運動傳感器測量的補償技術成為該項目的關鍵技術途徑。

基于運動傳感器的補償技術早期是直接采用飛機主慣導的導航數據，但是由于飛機的主慣導是按照飛機導航要求設計的，而且距離天線的相位中心又較遠，所以無法完全真實地測量天線的運動狀態。后來高分辨率機載 SAR 系統中又增添了專門用于測量天線相位中心運動誤差的慣性測量單元（IMU），由于慣性測量單元作為一種慣性測量元件，它的長期累積誤差隨著時間而發散，這嚴重影響了 SAR 的成像分辨率，甚至導致無法成像。

基于速率陀螺穩定指向的方案即將速率陀螺安裝在伺服機構設計的穩定平臺或者是回波天線背面正交處，直接測量天線在各個方向上的空間角速度，通過驅動機構天線向擾動相反的方向旋轉來達到在空間指向的穩定。這種方案多應用于在雷達穩定跟蹤狀態下的天線波束穩定場景，對于SAR成像系統沒有跟蹤目標的情況下穩定回路的零位漂移隨著時間推移造成波束偏離太大無法起到空間波束穩定的作用。

為了解決以上問題，目前采用的是基于組合導航GPS/IMU解算的運動補償方案。在運動方向的兩軸向處安裝姿態傳感器，在天線中心安裝GPS/IMU組合導航產品進行位置、速度、加速度等的運動參數來完成天線平臺的運動補償。該結構形式和運動傳感器的使用帶來的代價就是價格昂貴，體積較大難以完成平臺的一體化，集成化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于組合導航構建的捷聯式高精度穩定平臺系統，能夠保證在機載工作狀態下的高精度穩定指向性能。

為解決上述問題，本發明提供一種基于組合導航構建的捷聯式高精度穩定平臺系統，包括：

天線伺服機構，采取滾轉俯仰兩軸的穩定平臺，其中，穩定平臺包括驅動電機、與所述驅動電機連接的包括滾轉外框架、俯仰內框架式的萬向支架結構及設置于所述萬向支架結構上的天線；

組合導航系統，設置于穩定平臺的基座上，組合導航系統包括運動傳感器，用于測量得到載機的三維位置、速度和姿態信息并實時傳輸給伺服控制系統；

伺服控制系統，用于通過穩定控制算法控制天線伺服機構的驅動電機帶動所述萬向支架結構進行天線的運動。

進一步的，在上述系統中，所述組合導航系統，利用最優濾波算法完成系統的定位定姿精度補償。

進一步的，在上述系統中，所述伺服控制系統采用標準的422串口通信電氣接口進行數據傳輸和控制。

進一步的，在上述系統中，所述滾轉外框架的滾轉軸通過一級減速比與載體縱軸連接，所述俯仰內框架的俯仰軸與滾轉外框架的滾轉軸正交。

進一步的，在上述系統中，所述俯仰軸的高低運動軸向為Y’軸線，所述滾轉軸的運動軸向為Z’軸線。

進一步的，在上述系統中，組合導航系統的測量載機飛行狀態的航向角為載機縱軸線與正北向之間的夾角，水平面中以順時針為正，旋轉軸為Z軸線；俯仰角為載機縱軸面與水平面之間的夾角，在垂直面中飛機抬頭為正，旋轉軸為X軸線；橫滾角為載機橫軸與水平面之間的夾角，從尾部向前看機翼左側抬起為正，旋轉軸為Y軸線。

進一步的，在上述系統中，俯仰角的X軸線與所述滾轉軸的Z’軸線平行，橫滾方向的Y軸線與所述俯仰軸的Y’軸線平行。