一种惯性/GNSS/卫星信标组合式动中通天线稳定跟踪方法

摘要

一种基于惯性/GNSS/卫星信标组合式天线稳定跟踪系统，采用低成本MEMS惯性/GNSS组合导航系统作为运动传感器，该系统安装在天线稳定跟踪控制系统的基座部分，控制系统将组合导航系统输出的角速率经过坐标变换后解算得到天线面的运动角速度，对天线进行第一级惯性稳定跟踪控制；此外，惯性/GNSS组合导航系统可以通过Kalman滤波组合导航算法计算得到较高精度的基座的俯仰角、横滚角、方位角，可对天线面进行二级稳定跟踪控制；在此基础上，通过天线面主动扫描运动及信号峰值识别技术，卫星信号接收机可以计算得到当前天线面偏离卫星的方位角和俯仰角，完成第三级的稳定跟踪控制，从而控制天线得到更好的跟踪效果，形成闭环式稳定控制。

主权项

一种惯性/GNSS/卫星信标组合式动中通天线稳定跟踪方法，其特征在于：包括下列步骤：①将惯性系统测量的基座角速率信息通过坐标转换得到天线坐标系下的角速率信息其中：${\bar{\omega }}_a=C_b^a\times {\bar{\omega }}_b$θ_a，γ_a，分别为基座坐标系相对于天线坐标系的俯仰角、横滚角、方位角；②将作为指令角，对天线进行第一级稳定跟踪控制，其中${\bar{\omega }}_a={\left[\begin{array}{ccc}{\omega }_a^x& {\omega }_a^y& {\omega }_a^z\end{array}\right]}^T,$分别为天线坐标系俯仰轴、极化轴、方位轴的运动角速度；③通过惯性/GNSS组合导航系统输出的俯仰角θ_b、横滚角γ_b、方位角计算天线面为对准卫星需要的俯仰指令角θ_p，极化指令角γ_p、方位指令角④将步骤③计算得到俯仰指令角θ_p，极化指令角γ_p、方位指令角作为控制指令，控制电机驱动天线面，对天线进行第二级稳定跟踪控制，使得天线面能够对准卫星；⑤在上述稳定的基础上，通过天线面主动扫描运动及信号峰值识别技术，卫星信号接收机可以计算得到当前天线面偏离卫星的方位角和俯仰角Δθ_p，将两个偏角作为控制指令，对天线面的方位角、俯仰角进行修正控制，完成第三级的稳定跟踪控制；⑥通过以及Δθ_p修正后得到了正确的方位指令角和俯仰指令角θ′_p，通过坐标反变换，可以反推得到惯导系统的俯仰、横滚、方位角修正指令Δθ_b、Δγ_b、并计算得到正确的惯导俯仰、横滚、方位角为：θ′_b＝θ_b+Δθ_bγ′_b＝γ_b+Δγ_b重复执行步骤①‑⑥，可实现对天线的稳定跟踪控制。