[发明专利]基于MEMS惯导的双四元数动中通天线控制方法及系统

权利要求书

1.基于MEMS惯导的双四元数动中通天线控制方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在载体上同时安装MEMS惯导、GPS和动中通，其中MEMS惯导和GPS构成组合导航系统；

(2)设定天线控制四元数，天线控制四元数的形式为[q'₀ q'₁ q'₂ q'₃]，天线控制四元数中每个参数的含义与捷联惯导解算中获取的导航姿态四元数[q₀ q₁ q₂ q₃]对应一致，天线控制四元数的初值与导航姿态四元数相同；

(3)在捷联惯导导航计算机的每个中断周期里，用载体系相对于理想平台坐标系的旋转矢量分别更新导航姿态四元数和天线控制四元数；

(4)在所述组合导航系统的每个滤波周期内，利用卡尔曼滤波组合导航算法修正MEMS惯导的导航姿态中的水平姿态误差，从而修正导航姿态四元数；

(5)在捷联惯导导航计算机的每个中断周期里，将由导航姿态四元数确定的载体姿态角与由天线控制四元数确定的载体姿态角对应相减，得到姿态角差值，并根据姿态角差值产生用于校正天线控制四元数的三轴指令角速度旋转矢量，具体为：

a.若由天线控制四元数确定的航向角大于由导航姿态四元数确定的航向角，则三轴指令角速度旋转矢量的第三个元素取正的修正指令角速度；

b.若由天线控制四元数确定的航向角小于由导航姿态四元数确定的航向角，则三轴指令角速度旋转矢量的第三个元素取负的修正指令角速度；

c.若由天线控制四元数确定的俯仰角大于由导航姿态四元数确定的俯仰角，则三轴指令角速度旋转矢量的第一个元素取正的修正指令角速度；

d.若由天线控制四元数确定的俯仰角小于由导航姿态四元数确定的俯仰角，则三轴指令角速度旋转矢量的第一个元素取负的修正指令角速度；

e.若由天线控制四元数确定的横滚角大于由导航姿态四元数确定的横滚角，则三轴指令角速度旋转矢量的第二个元素取正的修正指令角速度；

f.若由天线控制四元数确定的横滚角小于由导航姿态四元数确定的横滚角，则三轴指令角速度旋转矢量的第二个元素取负的修正指令角速度；

(6)利用三轴指令角速度旋转矢量校正天线控制四元数，并在校正以后的下一个捷联惯导导航计算机的中断周期，利用校正后的天线控制四元数，解算得到动中通天线的伺服方位角、伺服仰角和伺服极化角，由此获得三个姿态方向所对应的控制量控制动中通天线转动。

2.根据权利要求1所述的基于MEMS惯导的双四元数动中通天线控制方法，其特征在于：所述步骤(5)中的修正指令角速度，在a和b两种情况下，大小至少是天线控制四元数确定的航向角与导航姿态四元数确定的航向角之差再除以组合导航滤波周期，并且不大于动中通天线每秒所允许的最大对星角度误差；在c和d两种情况下，大小至少是天线控制四元数确定的俯仰角与导航姿态四元数确定的俯仰角之差再除以组合导航滤波周期，并且不大于动中通天线每秒所允许的最大对星角度误差；在e和f两种情况下，大小至少是天线控制四元数确定的横滚角与导航姿态四元数确定的横滚角之差再除以组合导航滤波周期，并且不大于动中通天线每秒所允许的最大对星角度误差。