[发明专利]一种动中通天线安装误差角的估计方法

说明书

本发明公开了一种动中通天线安装误差角的估计方法，属于卫星通信以及测控技术领域。该方法通过在动中通天线的方位旋转平台上安装惯性测量单元，使用天线安装载体上导航设备的输出信息作为外部观测信息，建立适用于任意安装误差角的传递对准算法模型，估计出天线安装平面的安装误差角，同时对惯性测量单元的捷联导航算法结果进行误差补偿。本发明通过将天线安装载体上的导航设备进行旋转变换，克服了使用Kalman滤波进行姿态匹配传递对准时的小角度误差要求，具有实施简单、适用范围广的优点。

技术领域

本发明属于卫星通信以及测控技术领域，特别是指一种动中通天线安装误差角的估计方法。该方法可应用于动中通天线，用来测量天线安装面与天线安装载体之间的安装误差角。

背景技术

在卫星通信以及测控领域的在多数应用场合要求实现对天线指向的精确测量和控制。特别地，在车载、船载和机载等动中通卫星通信等领域，大部分的天线安装载体都有较为精确的惯性导航系统等导航设备，用于测量载体的航姿信息，同时提供给天线，用于补偿载体运动时造成的指向角度偏差。

现有技术中，天线使用载体的航姿信息时，姿态信息反映的是天线安装载体的空间状态，其与天线安装平面的姿态之间存在固定的安装误差。为了测定这些误差，需要使用专门的标校方法，而现有的标校方法大都比较复杂，实施起来较为繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动中通天线安装误差角的估计方法，该方法通过在动中通天线的方位旋转平台上安装惯性测量单元，使用天线安装载体上导航设备的输出信息作为外部观测信息，建立适用于任意安装误差角的传递对准算法模型，估计出天线安装平面的安装误差角，同时对惯性测量单元的捷联导航算法结果进行误差补偿。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种动中通天线安装误差角的估计方法，包括以下步骤：

(1)采集天线的方位转动角、天线上安装的随天线方位转动的惯性测量单元输出的角速度和比力数据，得到天线安装平面的航姿数据；

(2)将天线安装载体上的导航设备的航姿数据与天线安装平面的航姿数据进行比较，若某一项数据相差超过3°，则将载体上导航设备的航姿数据进行坐标变换，以满足小角度误差模型；

(3)建立含安装误差角的状态空间，以及含速度误差、小角度姿态角误差的观测模型，使用传递对准技术对安装误差角进行估计。

进一步的，所述步骤(1)的具体方式为：

(101)建立天线和惯性测量单元的坐标系；

(102)采集惯性测量单元的陀螺仪输出的角速度数据ω_x、ω_y、ω_z，以及惯性测量单元的加速度计输出的比力数据f_x、f_y、f_z，计算出天线当前位置的俯仰角θ和横滚角γ，并将航向角ψ置0；

(103)将天线对准卫星，根据步骤(102)中的俯仰角θ和横滚角γ以及卫星的空间位置，反解出真实航向角ψ；

(104)根据步骤(102)获得的俯仰角θ、横滚角γ以及步骤(103)获得的航向角ψ，计算出姿态矩阵将其右乘由天线方位转动角A_j得到的转换矩阵得到天线安装平面的姿态矩阵进而计算出天线安装平面的航向角俯仰角横滚角

进一步的，所述步骤(2)的具体方式为：

(201)采集天线安装载体上的导航设备的航向角ψ_m、俯仰角θ_m、横滚角γ_m，将其与天线安装平面的航向角俯仰角横滚角相比较，若某一项相差超过3°，则执行步骤(202)，否则基准航姿数据为：