CN111337055B - 一种卫星移动通信天线惯导的标校方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卫星移动通信天线惯导的标校方法，涉及卫星移动通信领域，包括S1获取通信天线经纬度和同步卫星的星位；S2确定地理坐标系下天线的理论对星角度；S3转动卫星移动通信天线至理论对星角度；S4卫星移动通信天线方位顺时针转动，并记录卫星理论方位角度、实际方位角度和时间；S5确定惯导的方位固定漂移率Ae；S6将Ae发送给惯导，惯导接收后进行标校；可以让卫星移动通信系统上使用的惯导实现高精度标校后得到更高精度的姿态数据，这样卫星移动通信系统就可以采用更廉价的捷联式惯性导航系统，让卫星移动通信设备更为普及。

Description

一种卫星移动通信天线惯导的标校方法
技术领域
本发明涉及卫星移动通信领域，尤其涉及一种卫星移动通信天线惯导的标校方法。
背景技术
捷联式惯性导航系统(后面简称惯导)的方位固定漂移率普遍采用GPS航向信息予以修正。车辆、轮船、飞机等移动载体上都可以安装GPS导航设备，在移动载体运动过程中GPS导航设备可以输出载体的航行数据，其中的航向数据可以反馈给惯导。惯导设备把GPS航向数据和内部陀螺仪计算的航向数据进行对比，把该误差进行折算后用于修正惯导的方位固定漂移率，捷联式惯性导航系统的方位固定漂移率采用GPS航向信息予以修正的缺点是GPS航向信息必须要载体运动达到一定速度后才会有效，当载体静止或者运动速度慢时GPS无法计算出航向信息的。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种卫星移动通信天线惯导的标校方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种卫星移动通信天线惯导的标校方法，包括以下步骤：
S1、包括获取卫星移动通信天线经纬度和同步卫星的经度；
S2、根据S1中的卫星移动通信天线经纬度和同步卫星的经度确定地理坐标系下天线的理论对星角度；
S3、转动卫星移动通信天线至理论对星角度；
S4、卫星移动通信天线方位顺时针转动720度，并记录每圈中卫星信号最强时刻的地理坐标系下的理论方位角度、实际方位角度和时间，设第一圈卫星信号最强时的理论方位角度At1、实际方位角度Aa1、时间T1，第二圈卫星信号最强时的理论方位角度At2、实际方位角度Aa2、时间T2；
S5、根据S4中的At1、Aa1、T1、At2、Aa2和T2确定惯导的方位固定漂移率Ae；
S6、将确定的方位固定漂移率Ae发送给惯导，惯导接收后进行标校。
进一步地，在S2中理论对星角度包括理论方位角度和理论俯仰角度。
进一步地，在S3中，转动卫星移动通信天线的俯仰角度转动到理论对星角度中的理论俯仰角度。
进一步地，在S4中，星移动通信天线方位以一个恒定速度顺时针转动720度。
进一步地，在S5中，Ae＝((Aa2-Aa1)-(At2-At1))/(T2-T1)。
本发明的有益效果在于：可以让卫星移动通信系统上使用的惯导实现高精度标校后得到更高精度的姿态数据，这样卫星移动通信系统就可以采用更廉价的捷联式惯性导航系统，让卫星移动通信设备更为普及。
附图说明
图1是本发明一种卫星移动通信天线惯导的标校方法的流程示意图；
图2是三轴平台坐标示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1、图2所示，一种卫星移动通信天线惯导的标校方法，包括以下步骤：
S1、包括获取卫星移动通信天线经纬度和同步卫星的经度；
S2、根据S1中的卫星移动通信天线经纬度和同步卫星的经度确定地理坐标系下天线的理论对星角度；
S3、转动卫星移动通信天线至理论对星角度；
S4、卫星移动通信天线方位顺时针转动720度，并记录每圈中卫星信号最强时刻的地理坐标系下的理论方位角度、实际方位角度和时间，设第一圈卫星信号最强时的理论方位角度At1、实际方位角度Aa1、时间T1，第二圈卫星信号最强时的理论方位角度At2、实际方位角度Aa2、时间T2；
S5、根据S4中的At1、Aa1、T1、At2、Aa2和T2确定惯导的方位固定漂移率Ae；
S6、将确定的方位固定漂移率Ae发送给惯导，惯导接收后进行标校。
在S2中理论对星角度包括理论方位角度和理论俯仰角度，角度定义如图2所示，其中绕X轴旋转为俯仰轴，绕Y轴旋转为横滚轴，绕Z轴旋转为方位轴。
在S3中，转动卫星移动通信天线的俯仰角度转动到理论对星角度中的理论俯仰角度。
在S4中，星移动通信天线方位以一个恒定速度顺时针转动720度。
在S5中，Ae＝((Aa2-Aa1)-(At2-At1))/(T2-T1)。
本发明一种卫星移动通信天线惯导的标校方法如下：
S1、包括获取卫星移动通信天线经纬度和同步卫星的经度；
S2、根据GPS提供的卫星移动通信天线经纬度和同步卫星的经度计算出地理坐标系下天线的理论对星角度，理论对星角度包括理论方位角度和理论俯仰角度，理论方位角度为
Figure GDA0004207027610000041
理论俯仰角度为/>
Figure GDA0004207027610000051
其中λ为卫星移动通信设备的纬度，φp为卫星移动通信设备的经度，φS为卫星经度(星位)，R为地球半径，H为卫星高度；
S3、通过惯导提供的卫星移动通信天线转台姿态信息，转动卫星移动通信天线的俯仰角度转动到理论对星角度中的理论俯仰角度；
S4、卫星移动通信天线方位以一个恒定速度(如：18°/s的速度，方位转速速度快慢取决于卫星移动通信天线的伺服控制系统和卫星信号强度解调接收机的响应快慢)顺时针转动720度(2圈)，同时记录每圈中卫星信号最强时刻的地理坐标系下的理论(通过GPS经纬度和经度计算的角度)方位角度、实际方位角度和时间，设第一圈卫星信号最强时的理论方位角度At1、实际方位角度Aa1、时间T1，第二圈卫星信号最强时的理论方位角度At2、实际方位角度Aa2、时间T2；
S5、卫星移动通信天线方位转动两圈的过程中在卫星信号最强的两个方位角度如果存在偏差可以大致认为是惯导方位固定漂移率过大导致，卫星经度和卫星移动通信天线经纬度误差造成的天线指向误差极小可以忽略，通过上诉的测试值计算惯导的方位固定漂移率Ae＝((Aa2-Aa1)-(At2-At1))/(T2-T1)；
S6、通过惯导的通信接口把卫星移动通信天线测试的惯导方位固定漂移率Ae反馈给惯导，惯导标校后卫星移动通信天线就用标校后的惯导数据进行寻星和跟踪。
本发明规避了GPS航向信息误差，通过卫星位置作为参考，载体在静止和各种运作状态都可以精确计算惯导方位漂移率。提高标校速度可以加大卫星移动通信天线的方位转动速度，并在第二圈找到卫星信号最强时计算惯导方位漂移率并反馈给惯导模块；如果想提高标校精度可以延长两次寻星的时间，甚至可以在第一圈寻星完成后停留一段时间在进行第二圈寻星，两次寻星的时间间隔越长计算出的惯导方位漂移率更准确，只要找出两个时间点卫星的准确位置就能计算出惯导方位固定漂移率，不限制卫星移动通信天线转动速度、转动角度和转动方式，假如某些卫星移动通信天线不能转动一圈时可以通过来回旋转的方式正确寻找卫星两次就可以获取两组计算用的理论方位角度、实际方位角度、时间，同样可以实现惯导方位固定漂移率精确标校。
本方法可以让卫星移动通信系统上使用的惯导实现高精度标校后得到更高精度的姿态数据，这样卫星移动通信系统就可以采用更廉价的捷联式惯性导航系统，让卫星移动通信设备更为普及。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种卫星移动通信天线惯导的标校方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、包括获取卫星移动通信天线经纬度和同步卫星的经度；
S2、根据S1中的卫星移动通信天线经纬度和同步卫星的经度确定地理坐标系下天线的理论对星角度，理论对星角度包括理论方位角度和理论俯仰角度，理论方位角度为
Figure FDA0004207027590000011
理论俯仰角度为/>
Figure FDA0004207027590000012
其中λ为卫星移动通信设备的纬度，φp为卫星移动通信设备的经度，φS为卫星经度，R为地球半径，H为卫星高度；
S3、转动卫星移动通信天线至理论对星角度；
S4、卫星移动通信天线方位顺时针转动720度，并记录每圈中卫星信号最强时刻的地理坐标系下的理论方位角度、实际方位角度和时间，设第一圈卫星信号最强时的理论方位角度At1、实际方位角度Aa1、时间T1，第二圈卫星信号最强时的理论方位角度At2、实际方位角度Aa2、时间T2；
S5、根据S4中的At1、Aa1、T1、At2、Aa2和T2确定惯导的方位固定漂移率Ae，表示为Ae＝((Aa2-Aa1)-(At2-At1))/(T2-T1)；
S6、将确定的方位固定漂移率Ae发送给惯导，惯导接收后进行标校。
2.根据权利要求1所述的一种卫星移动通信天线惯导的标校方法，其特征在于，在S3中，转动卫星移动通信天线的俯仰角度转动到理论对星角度中的理论俯仰角度。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种卫星移动通信天线惯导的标校方法，其特征在于，在S4中，星移动通信天线方位以一个恒定速度顺时针转动720度。
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