CN107063171A - 基于加权算法的姿态测量方法 - Google Patents

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王计斌
曹发根
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Abstract

本发明公开了一种基于加权算法的姿态测量方法，包括以下步骤：步骤1：将采集终端放置在目标物的右侧,启动采集终端的磁北传感器采集方位角α1；步骤2：移动采集终端至目标物的右边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度β1；步骤3：将采集终端放置在目标物的左侧,启动采集终端的磁北传感器采集方位角γ1；步骤4：移动采集终端至目标物的左边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度δ1；步骤5：从所述步骤1‑4得到的α1、β1、γ1、δ1，可计算出方位角；所述采集终端与目标物的左边缘/右边缘倾斜角在30°范围内。分两次左右采集目标物的方位角，并进一步的通过加权算法计算目标物的准确方位角，避免环境磁场干扰，可以准确测量目标物的方位角。

Description

基于加权算法的姿态测量方法
技术领域
本发明属于计量、通信技术领域，尤其是涉及一种抗干扰测量计量、通信领域的宏站天线(含板状天线及美化天线)、室分天线和各种装置的方位角的基于加权算法的姿态测量方法。
背景技术
在计量、通信领域，因装置都是固定在含铁的固件上(如板状天线的铁质抱杆)，因长时间经过雨淋、潮湿、雷电、传导等影响，含铁固件都带有一定量的磁性，对这些装置的方位角测量和采集都有很大影响，造成方位角测量和采集不准确。
目前采用的是一种整体测量方法，该方法测量和采集不是很理想，还是会造成信号的干扰和信号盲区。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种避免环境磁场干扰，准确测量和采集目标装置方位角的基于加权算法的姿态测量方法。
为解决上述技术方案，本发明采用的技术方案是：基于加权算法的姿态测量方法，包括以下步骤：
步骤1：将采集终端放置在目标物的右侧,启动采集终端的磁北传感器采集方位角α1；
步骤2：移动采集终端至目标物的右边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度β1；
步骤3：将采集终端放置在目标物的左侧,启动采集终端的磁北传感器采集方位角γ1；
步骤4：移动采集终端至目标物的左边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度δ1；
步骤5：从所述步骤1-4得到的α1、β1、γ1、δ1，可计算出第一次方位角Az1＝[(α1-β1)+(β1+γ1)]/2；其中，若(α1-β1)<0,|α1-β1|＝n×360+余数，则(α1-β1)的真值＝(α1-β1)+(n+1)×360；若(δ1+γ1)>360，(δ1+γ1)＝n×360+余数，则(δ1+γ1)的真值＝(α1-β1)-n×360；
重复所述步骤1-5进行n次，n大于等于1，目标物的准确方位角为Az＝(Az1+Az2+Az3+……+Azn)/n；
所述采集终端与目标物的左边缘/右边缘倾斜角在30°范围内。
采用上述技术方案，分两次左右采集目标物的方位角，并进一步的通过加权算法计算目标物的准确方位角，避免环境磁场干扰，可以准确测量和计算宏站天线(含板状天线及美化天线)、室分天线和各种装置的方位角；采集终端在目标物左边和右边的先后顺序不规定，本领域技术人员可根据自己的喜好随意，只要保证每一次采集计算中，都有一次采集终端放置在目标物的左边，移动采集终端到与目标物的左边缘采集一次，有一次采集终端放置在目标物的右边，移动采集终端到与目标物的右边缘采集一次，采集结果都正确有效；经试验证实，采集终端与目标物的左边缘/右边缘倾斜角在30°范围内，对采集终端下倾角影响有限，能够得到理想的方位角测量结果。
优选的，在所述步骤1-4中，所述采集终端竖直放置，竖直移动，且与所述目标物的边缘对齐。
采集终端采用上述方式放置移动可进一步准确测算方位角，与所述目标物的边缘对齐，降低对采集终端下倾角的影响，进而避免影响方位角的测算。
优选的，所述采集终端与所述目标物的边缘竖直对齐，降低对采集终端下倾角的影响，进而避免影响方位角的测算。
优选的，采集终端放置的位置大于目标物的右、左边缘50cm，使得采集终端在半径大于50cm的半球形空间内移动，最大限度的避免环境磁场干扰。
优选的，在所述步骤2中，逆时针移动采集终端到与目标物的右边缘竖直对齐；在所述步骤4中，顺时针移动采集终端到与目标物的左边缘竖直对齐。
在本申请的技术方案中，采集终端的运动轨迹不会对目标物的方位角测量有影响，但是逆时针或顺时针移动采集终端在具体的实际测量过程中更方便快捷。
优选的，在所述步骤1中，采集终端放置在目标物的右侧的位置，与在所述步骤2采集终端放置在目标物的左侧的位置处于同一水平面上，使得每一次采集过程采集终端左侧位置点、右侧位置点、以及目标物均处在一个半球形的空间范围内，测量结果更精准。
附图说明
下面结合附图和本发明的实施方式进一步详细说明：
图1是本发明基于加权算法的姿态测量方法从右侧采集测量方位角的示意图；
图2是本发明基于加权算法的姿态测量方法从左侧采集测量方位角的示意图；
图3是本发明基于加权算法的姿态测量方法的流程图。
具体实施方式
实施例1：
本发明的基于加权算法的姿态测量方法，包括如下步骤：
步骤1：将采集终端放置在目标物的右侧≥50cm处，启动采集终端的磁北传感器采集方位角α1，如图1所示，α1＝253°；
步骤2：逆时针移动采集终端至目标物的右边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度β1，β1＝82°；
步骤3：将采集终端放置在目标物的左侧≥50cm处,启动采集终端的磁北传感器采集方位角γ1，γ1＝84°；
步骤4：顺时针移动采集终端至目标物的左边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度δ1，δ1＝96°；
所述采集终端竖直放置，竖直移动，且与所述目标物的边缘竖直对齐；
上述步骤1中采集终端放置在目标物的右侧的位置，与在所述步骤2采集终端放置在目标物的左侧的位置处于同一水平面上；
因0°≤(α1-β1)≤360°，0°≤(δ1+γ1)≤360°；
计算Az1＝[(α1-β1)+(δ1+γ1)]/2＝[(253°-82°)+(84°+96°)]/2＝175.5°；
Az＝Az1＝175.5°。
实施例2：
第一次采集：本发明的基于加权算法的姿态测量方法，包括如下步骤：
步骤1：将采集终端放置在目标物的右侧≥50cm处，启动采集终端的磁北传感器采集方位角α1，如图1所示，α1＝3°；
步骤2：逆时针移动采集终端至目标物的右边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度β1，β1＝94°；
步骤3：将采集终端放置在目标物的左侧≥50cm处,启动采集终端的磁北传感器采集方位角γ1，γ1＝179°；
步骤4：顺时针移动采集终端至目标物的左边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度δ1，δ1＝92°；
所述采集终端竖直放置，竖直移动，且与所述目标物的边缘竖直对齐；
上述步骤1中采集终端放置在目标物的右侧的位置，与在所述步骤2采集终端放置在目标物的左侧的位置处于同一水平面上；
因(α1-β1)<0°；(α1-β1)＝(3°-94°)＝-91°<0°，所以(α1-β1)的真值＝(3°-94°)+360°＝269°；
Az1＝[(α1-β1)+(δ1+γ1)]/2＝[269+(179°+92°)]/2＝270°；
第二次采集：本发明的基于加权算法的姿态测量方法，包括如下步骤：
步骤1：将采集终端放置在目标物的右侧≥50cm处，启动采集终端的磁北传感器采集方位角α2，如图1所示，α2＝3°；
步骤2：逆时针移动采集终端至目标物的右边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度β2，β2＝814°(相当于陀螺仪逆时针旋转了2圈多)；
步骤3：将采集终端放置在目标物的左侧≥50cm处,启动采集终端的磁北传感器采集方位角γ2，γ2＝179°；
步骤4：顺时针移动采集终端至目标物的左边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度δ2，δ2＝92°；
所述采集终端竖直放置，竖直移动，且与所述目标物的边缘竖直对齐；
上述步骤1中采集终端放置在目标物的右侧的位置，与在所述步骤2采集终端放置在目标物的左侧的位置处于同一水平面上；
因(α2-β2)＝(3°-814°)＝-811°<0°，所以(α2-β2)的真值＝(3°-814°)+(2+1)×360°＝269°；
Az2＝[(α2-β2)+(δ2+γ2)]/2＝[269+(179°+92°)]/2＝270°；
Az＝(Az1+Az2)/2＝270°。
实施例3：
第一次采集：本发明的基于加权算法的姿态测量方法，包括如下步骤：
步骤1：将采集终端放置在目标物的右侧≥50cm处，启动采集终端的磁北传感器采集方位角α1，如图1所示，α1＝81°；
步骤2：逆时针移动采集终端至目标物的右边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度β1，β1＝78°；
步骤3：将采集终端放置在目标物的左侧≥50cm处,启动采集终端的磁北传感器采集方位角γ1，γ1＝279°；
步骤4：顺时针移动采集终端至目标物的左边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度δ1，δ1＝86°；
所述采集终端竖直放置，竖直移动，且与所述目标物的边缘竖直对齐；
上述步骤1中采集终端放置在目标物的右侧的位置，与在所述步骤2采集终端放置在目标物的左侧的位置处于同一水平面上；
因(δ1+γ1)＝(279°+86°)＝365°，所以(δ1+γ1)的真值＝(279°+86°)-360°＝5°；
Az1＝[(α1-β1)+(δ1+γ1)]/2＝[(81°-78°)+5°]/2＝4°；
第二次采集：本发明的基于加权算法的姿态测量方法，包括如下步骤：
步骤1：将采集终端放置在目标物的右侧≥50cm处，启动采集终端的磁北传感器采集方位角α2，如图1所示，α2＝81°；
步骤2：逆时针移动采集终端至目标物的右边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度β2，β2＝78°；
步骤3：将采集终端放置在目标物的左侧≥50cm处,启动采集终端的磁北传感器采集方位角γ2，γ2＝279°；
步骤4：顺时针移动采集终端至目标物的左边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度δ2，δ2＝1166°(相当于陀螺逆时针旋转了3圈多)；
所述采集终端竖直放置，竖直移动，且与所述目标物的边缘竖直对齐；
上述步骤1中采集终端放置在目标物的右侧的位置，与在所述步骤2采集终端放置在目标物的左侧的位置处于同一水平面上；
因(δ2+γ2)＝(279°+1166°)＝1445°，所以(δ2+γ2)的真值＝(279°+1166°)-4×360°＝5°，
Az2＝[(α2-β2)+(δ2+γ2)]/2＝[(81°-78°)+5°]/2＝4°；
Az＝(Az1+Az2)/2＝4°。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明；凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于加权算法的姿态测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将采集终端放置在目标物的右侧,启动采集终端的磁北传感器采集方位角α1；
步骤2：移动采集终端至目标物的右边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度β1；
步骤3：将采集终端放置在目标物的左侧,启动采集终端的磁北传感器采集方位角γ1；
步骤4：移动采集终端至目标物的左边缘，通过陀螺仪计算出移动的角度δ1；
步骤5：从所述步骤1-4得到的α1、β1、γ1、δ1，可计算出第一次方位角Az1＝[(α1-β1)+(β1+γ1)]/2；其中，若(α1-β1)<0,|α1-β1|＝n×360+余数，则(α1-β1)的真值＝(α1-β1)+(n+1)×360；若(δ1+γ1)>360，(δ1+γ1)＝n×360+余数，则(δ1+γ1)的真值＝(α1-β1)-n×360；
重复所述步骤1-5进行n次，n大于等于1，目标物的准确方位角为Az＝(Az1+Az2+Az3+……+Azn)/n；
所述采集终端与目标物的左边缘/右边缘倾斜角在30°范围内。
2.根据权利要求1所述的基于加权算法的姿态测量方法，其特征在于，在所述步骤1-4中，所述采集终端竖直放置，竖直移动，且与所述目标物的边缘对齐。
3.根据权利要求2所述的基于加权算法的姿态测量方法，其特征在于，所述采集终端与所述目标物的边缘竖直对齐。
4.根据权利要求1所述的基于加权算法的姿态测量方法，其特征在于，采集终端放置的位置大于目标物的右、左边缘50cm。
5.根据权利要求1所述的基于加权算法的姿态测量方法，其特征在于，在所述步骤2中，逆时针移动采集终端到与目标物的右边缘竖直对齐；在所述步骤4中，顺时针移动采集终端到与目标物的左边缘竖直对齐。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于加权算法的姿态测量方法，其特征在于，在所述步骤1中，采集终端放置在目标物的右侧的位置，与在所述步骤2采集终端放置在目标物的左侧的位置处于同一水平面上。
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