CN106338280B - 一种电子磁罗盘的标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种电子磁罗盘的标定方法，首先在稳定且载体船处于静止的状态，启动电子磁罗盘标定流程；控制天线捕获目标卫星，并进入稳定跟踪状态，根据方位编码器角度，控制天线方位转动，使天线方位指向磁北；然后根据方位编码器角度，控制天线方位从磁北方向开始旋转360°，并每转1°记录一次方位编码器实时输出折算到以磁北为零位的标定方位角α，以及电子磁罗盘输出的方位角，得到标定表格；天线重新上电后，天线系统进入正常工作状态，水平平台姿态测量单元处理器将电子罗盘标定表格加载；水平平台姿态测量单元处理器采集电子磁罗盘方位角，并根据标定表格以及对应公式得到标定修正后的方位角。采用本发明能够通过标定的方法修正电子磁罗盘受铁磁物质干扰而产生的误差。
Description
技术领域
本发明涉及电子磁罗盘标定技术领域，具体为一种三轴动中通天线水平平台姿态测量单元中的两维电子磁罗盘标定方法。
背景技术
水平平台姿态测量单元是三轴动中通天线的关键部件，其特点在于：通过预设水平平台姿态测量单元传感器安装平面与天线电轴之间的夹角，使天线在对准星的状态下水平平台姿态测量单元的传感器安装平面平行于大地水平面。而两维电子磁罗盘是水平平台姿态测量单元中的关键部件，其作用是在天线捕获卫星过程中，提供方位角参数，引导天线方位指向卫星理论方位角。
电子磁罗盘是通过敏感地球磁场矢量来确定方位角的，在有较大铁磁物质存在的地方，地球磁场矢量的分布会发生变化，大小和方向也会改变。这些变化导致电子磁罗盘输出的方位角有较大偏差，进而影响天线准确对准卫星。
发明内容
在船载动中通天线的使用中，电子磁罗盘周围的铁磁物质相对固定，因此针对上述问题，可以通过标定的方法修正电子磁罗盘受铁磁物质干扰而产生的误差。本发明提供了一种三轴动中通天线水平平台姿态测量单元的两维电子磁罗盘标定方法。
本发明的技术方案为：
所述一种电子磁罗盘的标定方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：选择风浪小于2级且载体船处于静止的状态，操作天线控制单元启动电子磁罗盘标定流程；
步骤2：控制三轴动中通天线捕获目标卫星，并进入稳定跟踪状态；
步骤3：根据三轴动中通天线方位编码器角度，控制天线方位转动，使天线方位指向磁北；
步骤4：根据三轴动中通天线方位编码器角度，控制天线方位轴从磁北方向开始顺时针旋转360°，然后逆时针旋转360°，每转1个步长记录一次当前天线方位编码器实时输出折算到以磁北为零位的标定方位角α，以及电子磁罗盘输出的方位角；
步骤5：在步骤4记录的数据中，对于具有相同标定方位角α的顺时针旋转采集的电子磁罗盘输出方位角和逆时针旋转采集的电子磁罗盘输出方位角进行加权平均，并将标定方位角α与对应的电子磁罗盘输出方位角加权平均值A存储到三轴动中通天线水平平台姿态测量单元存储器件中；
步骤6：三轴动中通天线重新上电，天线系统进入正常工作状态后水平平台姿态测量单元处理器加载存储器件中的对应关系；
步骤7：三轴动中通天线水平平台姿态测量单元处理器采集电子磁罗盘方位角AC，根据以下公式得到标定修正后的方位角Θ：
若当前采集的电子磁罗盘方位角AC处于加载对应关系中电子磁罗盘角度A的最大值Anh和最小值Anl之间，则在对应关系中寻找An，使AC处于An和An+1之间，并根据公式
计算标定修正后的方位角Θ，其中αn+1、αn依次为An+1以及An在对应关系中的标定方位角；
若当前采集的电子磁罗盘方位角AC大于Anh，则根据公式
计算标定修正后的方位角Θ，其中αnl、αnh依次为Anl以及Anh在对应关系中的标定方位角；
若当前采集的电子磁罗盘方位角AC小于Anl，则根据公式
计算标定修正后的方位角Θ。
进一步的优选方案，所述一种电子磁罗盘的标定方法，其特征在于：步骤4中，动中通天线方位轴旋转角速度小于10°/s。
有益效果
本发明的有益效果为：
1、标定修正后，周围磁场环境不便的情况下，罗盘的指向精度提高到标定前的10％，罗盘静态指向精度小于2°；
2、整个标定过程只需要维护人员操作天线控制单元启动标定流程，标定流程无需人为干预；
3、标定过程无需借助动中通天线系统外的其他辅助设备；
4、标定流程采用通过天线准确对星时的理论方位角为基准找北，精度较高；
5、标定采用查表的方法进行修正，算法简单容易实现。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本方法的方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明用于船载三轴动中通天线，电子磁罗盘周围的铁磁物质相对固定，可以通过标定的方法修正电子磁罗盘受铁磁物质干扰而产生的误差。该船载三轴动中通天线采用AEC座架结构，具有GNSS和水平平台姿态测量单元，二维电子磁罗盘安装在水平平台姿态测量单元的传感器安装平面上。
具体步骤如下：
步骤1：选择风浪小于2级的海况且载体船处于静止的状态，由维护人员操作天线控制单元启动电子磁罗盘标定流程；
步骤2：控制三轴动中通天线捕获目标卫星，并进入稳定跟踪状态，此时天线的指向方位角等于理论方位角；
步骤3：根据三轴动中通天线方位编码器角度，控制天线方位转动，使天线方位指向磁北；
步骤4：根据三轴动中通天线方位编码器角度，控制天线方位轴从磁北方向开始顺时针旋转360°，然后逆时针旋转360°，每转1°记录一次当前天线方位编码器实时输出折算到以磁北为零位的标定方位角α，以及电子磁罗盘输出的方位角P/N；其中天线方位轴旋转角速度小于10°/s；
步骤5：在步骤4记录的数据中，对于具有相同标定方位角α的顺时针旋转采集的电子磁罗盘输出方位角和逆时针旋转采集的电子磁罗盘输出方位角进行加权平均，并将标定方位角α与对应的电子磁罗盘输出方位角加权平均值A按[α1 A1]、[α2 A2]、[α3 A3]、……[αnAn]、[αn+1 An+1]……[α360 A360]建立表格存储到三轴动中通天线水平平台姿态测量单元嵌入式闪存中，标定过程结束；
步骤6：三轴动中通天线重新上电，天线系统进入正常工作状态后水平平台姿态测量单元处理器将电子罗盘标定表格由嵌入式闪存加载到SRAM中；
步骤7：三轴动中通天线水平平台姿态测量单元处理器采集电子磁罗盘方位角AC，根据以下公式得到标定修正后的方位角Θ：
若当前采集的电子磁罗盘方位角AC处于标定表格中电子磁罗盘角度A的最大值Anh和最小值Anl之间，则遍历电子磁罗盘标定表格寻找An，使AC处于An和An+1之间，并根据公式
计算标定修正后的方位角Θ，其中αn+1、αn依次为An+1以及An在标定表格中的标定方位角；该公式中αn+1-αn表示经标定所建立表格中的标定方位角间隔，An+1-An表示经标定所建立表格中的电子罗盘角度间隔；上述公式根据当前电子磁罗盘采集的方位角所位于标定表格中的两个相邻电子磁罗盘角度与对应的两个实际方位角之间的比例关系，确定出实际方位角；
若当前采集的电子磁罗盘方位角AC大于Anh，则根据公式
计算标定修正后的方位角Θ，其中αnl、αnh依次为Anl以及Anh在标定表格中的标定方位角；
若当前采集的电子磁罗盘方位角AC小于Anl，则根据公式
计算标定修正后的方位角Θ；
上述公式中αnl-αnh表示标定过程建立表格中电子磁罗盘角度过零时，最大角度和最小角度对应的标定方位角的角度间隔；Anl-Anh+360表示标定过程建立表格中电子罗盘角度过零时，电子磁罗盘角度最大角度和最小角度间隔。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (2)
1.一种电子磁罗盘的标定方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：选择风浪小于2级且载体船处于静止的状态，操作天线控制单元启动电子磁罗盘标定流程；
步骤2：控制三轴动中通天线捕获目标卫星，并进入稳定跟踪状态；
步骤3：根据三轴动中通天线方位编码器角度，控制天线方位转动，使天线方位指向磁北；
步骤4：根据三轴动中通天线方位编码器角度，控制天线方位轴从磁北方向开始顺时针旋转360°，然后逆时针旋转360°，每转1个步长记录一次当前天线方位编码器实时输出折算到以磁北为零位的标定方位角α，以及电子磁罗盘输出的方位角；
步骤5：在步骤4记录的数据中，对于具有相同标定方位角α的顺时针旋转采集的电子磁罗盘输出方位角和逆时针旋转采集的电子磁罗盘输出方位角进行加权平均，并将标定方位角α与对应的电子磁罗盘输出方位角加权平均值A存储到三轴动中通天线水平平台姿态测量单元存储器件中；
步骤6：三轴动中通天线重新上电，天线系统进入正常工作状态后水平平台姿态测量单元处理器加载存储器件中的对应关系；
步骤7：三轴动中通天线水平平台姿态测量单元处理器采集电子磁罗盘方位角AC，根据以下公式得到标定修正后的方位角Θ：
若当前采集的电子磁罗盘方位角AC处于加载对应关系中电子磁罗盘输出方位角加权平均值A的最大值Anh和最小值Anl之间，则在对应关系中寻找An，使AC处于An和An+1之间，并根据公式
计算标定修正后的方位角Θ，其中αn+1、αn依次为An+1以及An在对应关系中的标定方位角；
若当前采集的电子磁罗盘方位角AC大于Anh，则根据公式
计算标定修正后的方位角Θ，其中αnl、αnh依次为Anl以及Anh在对应关系中的标定方位角；
若当前采集的电子磁罗盘方位角AC小于Anl，则根据公式
计算标定修正后的方位角Θ。
2.根据权利要求1所述一种电子磁罗盘的标定方法，其特征在于：步骤4中，动中通天线方位轴旋转角速度小于10°/s。
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