[发明专利]一种卫星动中通姿态检测方法

说明书

本发明公开了一种卫星动中通姿态检测方法，该方法采用的装置包括卫星动中通、微处理器、姿态检测模块和互补滤波器，所述姿态检测模块包括X轴姿态检测模块、Y轴姿态检测模块和Z轴姿态检测模块；该方法包括以下步骤：一、三轴坐标系的建立及姿态检测模块的布设；二、信号实时采集及上传；三、卫星动中通三轴加权融合角速度值的获取；四、卫星动中通姿态角的获取；五、卫星动中通姿态角的校正。本发明设计合理，先通过多个微机械陀螺同源传感器的融合，再通过微机械陀螺和加速度计异源传感器的融合，能准确地获取卫星动中通姿态，成本低，可靠性高，且精度高，实用性强。

技术领域

本发明属于微惯性航姿技术领域，尤其是涉及一种卫星动中通姿态检测方法。

背景技术

卫星动中通是卫星通信的重要分支，实质是将卫星动中通搬到运动载体上，利用固定卫星通信资源，在运动或静止状态下，与目标卫星建立和保持卫星链路的宽带移动卫星通信系统。卫星动中通设备特别之处在于天线增益高、波束窄，且天线是置于无规则不停运动的载体上，要保证通信质量就必须使天线波束始终对准卫星。国际电信联盟规定：Ku频段车载卫星地球站的指向误差应小于0.5°；当天线指向误差大于0.2°时，则必须减小发射功率避免干扰到相邻卫星。因此，卫星动中通需要准确测量载体的姿态角才能正常工作。

微机械航姿系统具有体积小、质量轻、功耗低等优点，在动中通领域得到广泛应用。但微机械陀螺存在较大的漂移误差，因此提高姿态精度非常关键。为了提高精度，往往通过多个传感器的信息融合达到优于单个传感器的目的。常用的方法是融合多个异源传感器的数据，取长补短来提高输出信号的质量和鲁棒性，但这种方法往往没有冗余信息，不能有效进行故障隔离。另一种是将多个同源陀螺组成阵列，融合成一个较高精度输出，其核心在于软件滤波器的设计，即通过对微机械陀螺阵列测量值的分析辨识，设计最优滤波器估计出陀螺各项误差的大小，并对测量信息补偿校正，得到对输入角速率的较高精度估计值。如公开号为CN301144719A的中国发明专利“陀螺的虚拟实现方法”该方法将若干个微机械陀螺形成微机械陀螺阵列，对同角速度进行冗余检测。通过采用Kalman间接估计的方法，对微机械陀螺速率随机游走进行估计，来校正陀螺输出。但该方法在动态情况下将差分后的速率假定为正态分布，不完全符合实际情况，动态情况下效果不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种卫星动中通姿态检测装置，其设计合理且成本低，使用操作简便，先通过多个微机械陀螺同源传感器的融合，再通过微机械陀螺和加速度计异源传感器的融合，能准确地获取卫星动中通姿态，成本低，可靠性高，且精度高，实用性强。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种卫星动中通姿态检测装置，其特征在于：包括安装在载体上的卫星动中通、与卫星动中通相接的微处理器、用于检测卫星动中通姿态的姿态检测模块和与微处理器相接且用于姿态校正的互补滤波器，所述姿态检测模块包括用于检测卫星动中通X轴方向的X轴姿态检测模块、用于检测卫星动中通Y轴方向的Y轴姿态检测模块和用于检测卫星动中通Z轴方向的Z轴姿态检测模块，所述X轴姿态检测模块包括X轴加速度计和多个X轴微机械陀螺，所述Y轴姿态检测模块包括Y轴加速度计和多个Y轴微机械陀螺，所述Z轴姿态检测模块包括Z轴加速度计和多个Z轴微机械陀螺，所述X轴微机械陀螺、Y轴微机械陀螺、Z轴微机械陀螺、X轴加速度计、Y轴加速度计和Z轴加速度计的输出端均与微处理器的输入端相接，所述X轴微机械陀螺、Y轴微机械陀螺、Z轴微机械陀螺的数量均相同。

上述的一种卫星动中通姿态检测装置，其特征在于：还包括数据存储器，所述数据存储器与微处理器相接。

上述的一种卫星动中通姿态检测装置，其特征在于：所述微处理器为单片机、FPGA微控制器、DSP微控制器或者ARM微控制器。

上述的一种卫星动中通姿态检测装置，其特征在于：所述微处理器通过通信模块与上位机进行数据通信，所述通信模块为蓝牙模块、WIFI模块、GPRS通信模块或者ZigBee模块。