CN105466456A - 动中通天线稳定陀螺动态消除零点漂移的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动中通天线稳定陀螺动态消除零点漂移的方法，它在动中通天线稳定跟踪后，采集天线的跟踪系统角差，达到预定的跟踪精度；对采样的陀螺输出信号进行记录，记录的数据采用循环堆栈方式，实时更新；把记录的陀螺数据累加平均获得陀螺零点偏移值，对零点的偏移量进行限幅处理；将计算的零点迭加到陀螺反馈系统中。本方法有效的克服了动中通天线稳定陀螺的零漂和温漂，不需要精确和复杂的误差补偿算法，可以实时地消除稳定陀螺的零点变化，提高天线的跟踪精度，这种技术通过软件实现、无需增加硬件成本，可广泛用于需要陀螺环稳定而又需要降低成本的系统。

Description

动中通天线稳定陀螺动态消除零点漂移的方法

技术领域：

本发明涉及一种陀螺动态消除零点漂移的方法，尤其涉及一种动中通天线稳定陀螺动态消除零点漂移的方法，属于卫星通信领域。

背景技术

在动中通天线设备的使用环境发生变化时，影响陀螺零点的环境温度、供电电压发生慢变化时，一些没有经过补偿的低精度陀螺将出现零漂、温漂、随机游走等，其零点的变化是温度电压和时间的函数：Z＝f(t)+f(v)+f(t)，导致陀螺环闭环反馈的零点发生变化，影响跟踪，本方法是通过位置反馈的输出信号约束，对陀螺零点进行动态消除和补偿的方法。在动中通卫星通信天线中需要采用速率陀螺进行惯性系下的反馈稳定控制，双陀螺稳定系统，高精度的陀螺控制精度高但成本很高，而低成本陀螺，随机游走和零漂都比较大影响天线系统的跟踪性能。因此，如果能动态地解决稳定反馈陀螺的零漂，就能采用低价位的陀螺代替高精度陀螺，实现动中通天线的稳定控制，动中通天线的控制计算机一般采用简单的工业控制单片机做平台，不能实现复杂的控制算法。动中通天线设备，工作环境短时间内相对稳定、变化缓慢，温漂和电源波动在一个时间段内也相对稳定(时间单位一般以小时计)，在这个系统中又有位置反馈作为陀螺环的外环，可以保证系统不会因为陀螺的零漂偏离目标方向太远。设备安装平台在行进中时，如果根据位置反馈通过简单的算法，对陀螺进行零点修正，可以有效的提高低成本陀螺的可用性，保证跟踪性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种动中通天线稳定陀螺动态消除零点漂移的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种动中通天线稳定陀螺动态消除零点漂移的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：判断所述动中通天线是否处于稳定跟踪状态下，其判据为所述动中通天线的陀螺环和跟踪环同时采集天线的跟踪系统角差是否达到预定的跟踪精度；如果否，继续跟踪，如果是，转向步骤2；

步骤2：采样并记录所述陀螺的输出信号：按照设定的采样频率f和采样时间长度t采集所述陀螺的输出信号；

步骤3：计算所述陀螺的零点偏移值E_z：

$E_z=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{E}_{oi}---\left(1\right)$

其中：E_oi为第i次采集所述陀螺的输出信号，采集次数N＝f·t；

步骤4：对所述零点偏移值E_z进行限幅处理得到限幅处理后的零点偏移值E'_z；

步骤5：将陀螺的当前采样值与限幅处理后的零点偏移值作减法处理，得到陀螺用于控制的最终修正值：

E＝E_o-E'_z(2)

其中，E_o为所述陀螺的当前采样值，E为所述陀螺用于控制的最终修正值；

步骤6：将陀螺用于控制的最终修正值迭加到陀螺反馈系统中。

其中，所述步骤2中，设定的采样频率f大于所述动中通天线最大扰动频率的4倍；设定的采样时间长度t为动中通天线扰动周期的3倍或3倍以上。

其中，所述步骤2中，采样频率为20Hz，采样时间长度为60秒。

其中，所述步骤3中零点偏移值限定在环境变化的预设最大恶化阈值最大值的60％。

其中，所述步骤3中采用循环堆栈获取数据，计算陀螺输出的平均值作为所述陀螺的零点偏移值，具体为：每次计算前，都舍去队列的第一个数据，再补入采样的最后一个数据进队列，循环进行。

采用上述技术方案产生的的有益效果在于：

1、本发明具有运算小，实现方便，不需要额外增加硬件电路软件。

2、本发明可以有效的保证低成本陀螺在动中通高精度跟踪的适用性，在满足跟踪指标的情况下，有效的降低产品成本，简化设备的设计与使用。

具体实施方式

下面，对本发明作进一步说明。

一种动中通天线稳定陀螺动态消除零点漂移的方法，包括以下步骤：

步骤1：判断所述动中通天线是否处于稳定跟踪状态下，其判据为所述动中通天线的陀螺环和跟踪环同时采集天线的跟踪系统角差是否达到预定的跟踪精度；如果否，继续跟踪，如果是，转向步骤2；

步骤2：采样并记录所述陀螺的输出信号：按照设定的采样频率f和采样时间长度t采集所述陀螺的输出信号；

步骤3：计算所述陀螺的零点偏移值E_z：

$E_z=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{E}_{oi}---\left(1\right)$

其中：E_oi为第i次采集所述陀螺的输出信号，采集次数N＝f·t；

步骤4：对所述零点偏移值E_z进行限幅处理得到限幅处理后的零点偏移值E'_z；

步骤5：将陀螺的当前采样值与限幅处理后的零点偏移值作减法处理，得到陀螺用于控制的最终修正值：

E＝E_o-E'_z(2)

其中，E_o为所述陀螺的当前采样值，E为所述陀螺用于控制的最终修正值；

步骤6：将陀螺用于控制的最终修正值迭加到陀螺反馈系统中。

其中，所述步骤2中，设定的采样频率f大于所述动中通天线最大扰动频率的4倍；设定的采样时间长度t为动中通天线扰动周期的3倍或3倍以上。

其中，所述步骤2中，采样频率为20Hz，采样时间长度为60秒。

其中，所述步骤3中零点偏移值限定在环境变化的预设最大恶化阈值最大值的60％。

其中，所述步骤3中采用循环堆栈获取数据，计算陀螺输出的平均值作为所述陀螺的零点偏移值，具体为：每次计算前，都舍去队列的第一个数据，再补入采样的最后一个数据进队列，循环进行。

工作原理：

动中通天线稳定跟踪后，天线的陀螺环和跟踪环同时工作，采集天线的跟踪系统角差，达到预定的跟踪精度，达到1/4半功率波束宽度就开始对陀螺零漂进行修正；对采样的陀螺输出信号进行记录，记录的时长根据采样频率折算，要保证记录时间超过几个扰动周期，一般设定为60秒，大于3倍以上扰动周期，船只的扰动周期最大不超过15秒，采样频率设定为20Hz，大于最快扰动的4倍以上，陀螺环的采样频率一般超过100Hz，对5次进行平均，记录的数据采用循环堆栈方式，实时更新，这样计算时记录的数据为1200组，双路为2400个数据。

Claims (5)

1.一种动中通天线稳定陀螺动态消除零点漂移的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：判断所述动中通天线是否处于稳定跟踪状态下，其判据为所述动中通天线的陀螺环和跟踪环同时采集天线的跟踪系统角差是否达到预定的跟踪精度；如果否，继续跟踪，如果是，转向步骤2；

步骤2：采样并记录所述陀螺的输出信号：按照设定的采样频率f和采样时间长度t采集所述陀螺的输出信号；

步骤3：计算所述陀螺的零点偏移值E_z：

其中：E_oi为第i次采集所述陀螺的输出信号，采集次数N＝f·t；

步骤4：对所述零点偏移值E_z进行限幅处理得到限幅处理后的零点偏移值E'_z；

步骤5：将陀螺的当前采样值与限幅处理后的零点偏移值作减法处理，得到陀螺用于控制的最终修正值：

E＝E_o-E'_z(2)

其中，E_o为所述陀螺的当前采样值，E为所述陀螺用于控制的最终修正值；

步骤6：将陀螺用于控制的最终修正值迭加到陀螺反馈系统中。

2.根据权利要求1所述的动中通天线稳定陀螺动态消除零点漂移的方法，其特征在于：所述步骤2中，设定的采样频率f大于所述动中通天线最大扰动频率的4倍；设定的采样时间长度t为动中通天线扰动周期的3倍或3倍以上。

3.根据权利要求2所述的动中通天线稳定陀螺动态消除零点漂移的方法，其特征在于：所述步骤2中，采样频率为20Hz，采样时间长度为60秒。

4.根据权利要求1所述的动中通天线稳定陀螺动态消除零点漂移的方法，其特征在于：所述步骤3中零点偏移值限定在环境变化的预设最大恶化阈值最大值的60％。

5.根据权利要求1所述的动中通天线稳定陀螺动态消除零点漂移的方法，其特征在于：所述步骤3中采用循环堆栈获取数据，计算陀螺输出的平均值作为所述陀螺的零点偏移值，具体为：每次计算前，都舍去队列的第一个数据，再补入采样的最后一个数据进队列，循环进行。