[发明专利]用于动中通的伪航向的基于卡尔曼滤波的海泊态搜星方法

摘要

用于动中通的伪航向的基于卡尔曼滤波的海泊态搜星方法，在载体航向未知的情况下，假定载体航向初值为0，利用直接固定在载体上的MEMS IMU和GNSS组合导航测量载体水平姿态角，确定地垂线在载体坐标系下的矢量分量，再驱动动中通天线绕地垂线旋转扫描卫星方位。扫描到卫星方位后，再反算真实的载体航向，反算载体航向后，再由组合导航系统控制动中通天线锁定卫星。本发明方法解决了低成本动中通在海泊摇摆态下快速对星的难题，为基于较低成本的MEMS惯导的船载动中通海泊摇摆态动态对星提供了一种可行的解决方案。

主权项

用于动中通的伪航向的基于卡尔曼滤波的海泊态搜星方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在海上停泊的载体上同时安装MEMS惯导、GNSS和动中通，其中MEMS惯导和GNSS构成组合导航系统；所述的组合导航系统将GNSS输出的载体速度和位置信息，以及MEMS惯导输出的载体速度和位置信息进行组合，构成卡尔曼滤波的量测量，通过卡尔曼滤波组合导航算法，以固定的滤波周期修正MEMS惯导的俯仰角和横滚角；(2)利用MEMS惯导实时解算得到的航向角，以及卡尔曼滤波组合导航获取的俯仰角和横滚角，计算地垂线在载体坐标系OXYZ下的坐标其中为地垂线的矢量方向在地理坐标系下的坐标，g0为重力加速度大小，γ、θ和ψ分别为横滚角、俯仰角和航向角；所述的地理坐标系的原点位于载体质心，三轴分别指向当地的东、北、天；所述的载体坐标系OXYZ的原点O位于载体的质心，OX轴和OY轴与动中通天线底座安装基准重合，OZ轴与动中通天线方位轴重合；(3)驱动动中通天线绕地垂线以γ3为锥顶角，以γ0＝0为起始位置进行圆锥旋转一周，将旋转过程中卫星信标强度最大时对应的天线指向作为动中通天线跟踪卫星的指向，并驱动动中通天线继续旋转到卫星信标强度最大的方向；所述的OSatn为地理坐标系下载体的质心与卫星连线的矢量，γ0为动中通天线绕地垂线进行圆锥旋转已经旋转过的角度；(4)利用卫星信标强度最大时动中通天线的指向，反算出载体的航向角并修正MEMS惯导的航向角；(5)利用修正后MEMS惯导的航向角，以及卡尔曼滤波组合导航算法修正后的俯仰角和横滚角，实现动中通天线对卫星的持续跟踪。