[发明专利]一种应用于动中通的惯导系统航向漂移误差闭环补偿方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种应用于动中通的惯导系统航向漂移误差补偿方法，适用于要求系统长时间保持天线跟踪卫星精度的场合，属于卫星通讯技术领域。

背景技术

基于惯导方案的“动中通”天线系统的卫星跟踪控制主要是依赖惯导系统能实时解算出载体的俯仰、滚动和航向角信息，再通过坐标转换引导天线隔离载体运动维持天线始终指向目标卫星。由于惯性仪表存在漂移误差，惯导系统在长时间不断电运行时，会使捷联惯导方程解算出的载体姿态和航向角产生漂移误差，影响天线系统卫星指向精度。

根据惯导系统误差传播特性可知，载体两水平姿态角满足84.4min的舒拉振荡周期，并受舒拉周期限制使载体两水平姿态角保持在一定的角度范围内振荡。惯导系统姿态解算精度较高，又受到舒拉周期限制，所以载体两水平姿态角长期漂移误差较小，可以忽略其对天线跟踪卫星精度的影响。但惯导系统航向角不满足舒拉振荡周期，其误差随时间增长而不断增加，长时间使用时航向角将存在较大的误差累积，从而导致天线系统卫星指向精度的不断变差。

根据上述分析可以看出，单纯依靠惯导系统高精度导航技术，来实现“动中通”天线系统长期高精度卫星信号跟踪功能，存在较大的困难，尤其针对船载“动中通”应用领域，惯导系统航向角的长时间漂移误差累积会严重影响天线系统卫星信号的跟踪精度。

因此，如何克服惯导系统航向角误差随时间不断累积的弊端，实现长时间不间断运行情况下天线系统的高精度稳定卫星跟踪功能是目前基于惯导方案“动中通”系统的一个难点。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种应用于动中通的惯导系统航向漂移误差闭环补偿方法，解决惯导系统航向角误差随时间不断累积而导致动中通天线系统卫星跟踪精度受损的问题。

本发明的技术解决方案：

一种应用于动中通的惯导系统航向漂移误差闭环补偿方法，步骤如下：

(1)所述动中通完成卫星对准后，设置控制导航周期计数器M、航向定时器SCANFLAG和补偿标志MODIFLAG，初值均为0；

(2)控制导航周期计数器M和航向定时器SCANFLAG开始计时，当导航周期计数器M计时到5ms时，进入步骤(3)；

(3)对动中通中的惯导系统提供的数据进行导航解算，得到载体的姿态角，并根据载体的姿态角、载体的位置信息和卫星的位置信息，计算天线的极化角、俯仰角和方位角，完成天线的姿态驱动，之后进入步骤(4)；所述载体是指承载动中通系统的运输设备；

(4)判断航向定时器SCANFLAG是否达到预设的定时时间，如果达到，则天线方位轴按照预设步长进行步进扫描，每次扫描时，均读取信标值，确定最大信标值处对应的航向误差ΔY；之后根据所述航向误差ΔY驱动天线方位轴转动到最大信标值处对应的天线方位角度上，同时设置补偿标志MODIFLAG＝1，之后进入步骤(5)；如果航向定时器SCANFLAG未达到预设的定时时间，则直接进入步骤(5)；

(5)判断补偿标志MODIFLAG是否有效，MODIFLAG＝1时表示有效，MODIFLAG＝0时表示无效，若补偿标志MODIFLAG无效则返回步骤(2)；若补偿标志MODIFLAG有效，则根据步骤(4)确定的最大信标值处对应的航向误差ΔY补偿当前惯导系统航向角Y'，补偿后的惯导系统航向角

Y_补偿＝Y'+ΔY，根据Y_补偿更新惯导系统捷联四元数矩阵Q′和捷联姿态矩阵T，实现漂移误差的闭环修正，之后返回步骤(2)进行下一个导航周期的漂移误差闭环修正。

所述根据Y_补偿更新惯导系统捷联四元数矩阵Q′和捷联姿态矩阵T具体为：

(2.1)根据Y_补偿更新惯导系统捷联四元数矩阵Q′，具体为：

其中，P为当前载体俯仰角，R为当前载体滚动角；

(2.2)将更新后的捷联四元数矩阵Q′进行归一化，得到归一化后的捷联四元数矩阵Q，公式如下：

(2.3)更新捷联姿态矩阵T为：

本发明与现有技术相比的优点如下：