動(dòng)中通天線穩(wěn)定陀螺動(dòng)態(tài)消除零點(diǎn)漂移的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種陀螺動(dòng)態(tài)消除零點(diǎn)漂移的方法，尤其涉及一種動(dòng)中通天線穩(wěn)定陀 螺動(dòng)態(tài)消除零點(diǎn)漂移的方法，屬于衛(wèi)星通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在動(dòng)中通天線設(shè)備的使用環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，影響陀螺零點(diǎn)的環(huán)境溫度、供電電壓 發(fā)生慢變化時(shí)，一些沒(méi)有經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)牡途韧勇輰⒊霈F(xiàn)零漂、溫漂、隨機(jī)游走等，其零點(diǎn)的 變化是溫度電壓和時(shí)間的函數(shù):Z = f(t)+f(v)+f(t)，導(dǎo)致陀螺環(huán)閉環(huán)反饋的零點(diǎn)發(fā)生變 化，影響跟蹤，本方法是通過(guò)位置反饋的輸出信號(hào)約束，對(duì)陀螺零點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)消除和補(bǔ)償?shù)?方法。在動(dòng)中通衛(wèi)星通信天線中需要采用速率陀螺進(jìn)行慣性系下的反饋穩(wěn)定控制，雙陀螺 穩(wěn)定系統(tǒng)，高精度的陀螺控制精度高但成本很高，而低成本陀螺，隨機(jī)游走和零漂都比較大 影響天線系統(tǒng)的跟蹤性能。因此，如果能動(dòng)態(tài)地解決穩(wěn)定反饋陀螺的零漂，就能采用低價(jià)位 的陀螺代替高精度陀螺，實(shí)現(xiàn)動(dòng)中通天線的穩(wěn)定控制，動(dòng)中通天線的控制計(jì)算機(jī)一般采用 簡(jiǎn)單的工業(yè)控制單片機(jī)做平臺(tái)，不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法。動(dòng)中通天線設(shè)備，工作環(huán)境短時(shí) 間內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定、變化緩慢，溫漂和電源波動(dòng)在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)也相對(duì)穩(wěn)定(時(shí)間單位一般以小 時(shí)計(jì)），在這個(gè)系統(tǒng)中又有位置反饋?zhàn)鳛橥勇莪h(huán)的外環(huán)，可以保證系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)橥勇莸牧闫?偏離目標(biāo)方向太遠(yuǎn)。設(shè)備安裝平臺(tái)在行進(jìn)中時(shí)，如果根據(jù)位置反饋通過(guò)簡(jiǎn)單的算法，對(duì)陀螺 進(jìn)行零點(diǎn)修正，可以有效的提高低成本陀螺的可用性，保證跟蹤性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種動(dòng)中通天線穩(wěn)定陀螺動(dòng)態(tài)消除零點(diǎn)漂移的 方法。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] -種動(dòng)中通天線穩(wěn)定陀螺動(dòng)態(tài)消除零點(diǎn)漂移的方法，其特征在于:包括以下步驟：
[0006] 步驟1:判斷所述動(dòng)中通天線是否處于穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)下，其判據(jù)為所述動(dòng)中通天線 的陀螺環(huán)和跟蹤環(huán)同時(shí)采集天線的跟蹤系統(tǒng)角差是否達(dá)到預(yù)定的跟蹤精度;如果否，繼續(xù) 跟蹤，如果是，轉(zhuǎn)向步驟2;
[0007] 步驟2:采樣并記錄所述陀螺的輸出信號(hào):按照設(shè)定的采樣頻率f和采樣時(shí)間長(zhǎng)度t 采集所述陀螺的輸出信號(hào)；
[0008] 步驟3:計(jì)算所述陀螺的零點(diǎn)偏移值Ez:
[0009]
(1)：
[0010] 其中：Eoi為第i次采集所述陀螺的輸出信號(hào)，采集次數(shù)N=f · t;
[0011] 步驟4:對(duì)所述零點(diǎn)偏移值Ez進(jìn)行限幅處理得到限幅處理后的零點(diǎn)偏移值E' z;
[0012] 步驟5:將陀螺的當(dāng)前采樣值與限幅處理后的零點(diǎn)偏移值作減法處理，得到陀螺用 于控制的最終修正值：
[0013] E = E〇-E，z (2)
[0014] 其中，E。為所述陀螺的當(dāng)前采樣值，E為所述陀螺用于控制的最終修正值；
[0015]步驟6:將陀螺用于控制的最終修正值迭加到陀螺反饋系統(tǒng)中。
[0016] 其中，所述步驟2中，設(shè)定的采樣頻率f大于所述動(dòng)中通天線最大擾動(dòng)頻率的4倍； 設(shè)定的采樣時(shí)間長(zhǎng)度t為動(dòng)中通天線擾動(dòng)周期的3倍或3倍以上。
[0017] 其中，所述步驟2中，采樣頻率為20Hz，采樣時(shí)間長(zhǎng)度為60秒。
[0018] 其中，所述步驟3中零點(diǎn)偏移值限定在環(huán)境變化的預(yù)設(shè)最大惡化閾值最大值的 60% 〇
[0019] 其中，所述步驟3中采用循環(huán)堆棧獲取數(shù)據(jù)，計(jì)算陀螺輸出的平均值作為所述陀螺 的零點(diǎn)偏移值，具體為:每次計(jì)算前，都舍去隊(duì)列的第一個(gè)數(shù)據(jù)，再補(bǔ)入采樣的最后一個(gè)數(shù) 據(jù)進(jìn)隊(duì)列，循環(huán)進(jìn)行。
[0020] 采用上述技術(shù)方案產(chǎn)生的的有益效果在于：
[0021] 1、本發(fā)明具有運(yùn)算小，實(shí)現(xiàn)方便，不需要額外增加硬件電路軟件。
[0022] 2、本發(fā)明可以有效的保證低成本陀螺在動(dòng)中通高精度跟蹤的適用性，在滿足跟蹤 指標(biāo)的情況下，有效的降低產(chǎn)品成本，簡(jiǎn)化設(shè)備的設(shè)計(jì)與使用。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024] -種動(dòng)中通天線穩(wěn)定陀螺動(dòng)態(tài)消除零點(diǎn)漂移的方法，包括以下步驟：
[0025]步驟1:判斷所述動(dòng)中通天線是否處于穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)下，其判據(jù)為所述動(dòng)中通天線 的陀螺環(huán)和跟蹤環(huán)同時(shí)采集天線的跟蹤系統(tǒng)角差是否達(dá)到預(yù)定的跟蹤精度;如果否，繼續(xù) 跟蹤，如果是，轉(zhuǎn)向步驟2;
[0026] 步驟2:采樣并記錄所述陀螺的輸出信號(hào):按照設(shè)定的采樣頻率f和采樣時(shí)間長(zhǎng)度t 采集所述陀螺的輸出信號(hào)；
[0027] 步驟3:計(jì)算所述陀螺的零點(diǎn)偏移值Ez:
[0028]
(1)
[0029] 其中:Eoi為第i次采集所述陀螺的輸出信號(hào)，采集次數(shù)N=f · t;
[0030] 步驟4:對(duì)所述零點(diǎn)偏移值Ez進(jìn)行限幅處理得到限幅處理后的零點(diǎn)偏移值E' z;
[0031] 步驟5:將陀螺的當(dāng)前采樣值與限幅處理后的零點(diǎn)偏移值作減法處理，得到陀螺用 于控制的最終修正值：
[0032] E = E〇-E，z (2)
[0033] 其中，E。為所述陀螺的當(dāng)前采樣值，E為所述陀螺用于控制的最終修正值；
[0034]步驟6:將陀螺用于控制的最終修正值迭加到陀螺反饋系統(tǒng)中。
[0035]其中，所述步驟2中，設(shè)定的采樣頻率f大于所述動(dòng)中通天線最大擾動(dòng)頻率的4倍； 設(shè)定的采樣時(shí)間長(zhǎng)度t為動(dòng)中通天線擾動(dòng)周期的3倍或3倍以上。
[0036]其中，所述步驟2中，采樣頻率為20Hz，采樣時(shí)間長(zhǎng)度為60秒。
[0037]其中，所述步驟3中零點(diǎn)偏移值限定在環(huán)境變化的預(yù)設(shè)最大惡化閾值最大值的 60% 〇
[0038] 其中，所述步驟3中采用循環(huán)堆棧獲取數(shù)據(jù)，計(jì)算陀螺輸出的平均值作為所述陀螺 的零點(diǎn)偏移值，具體為:每次計(jì)算前，都舍去隊(duì)列的第一個(gè)數(shù)據(jù)，再補(bǔ)入采樣的最后一個(gè)數(shù) 據(jù)進(jìn)隊(duì)列，循環(huán)進(jìn)行。
[0039] 工作原理：
[0040] 動(dòng)中通天線穩(wěn)定跟蹤后，天線的陀螺環(huán)和跟蹤環(huán)同時(shí)工作，采集天線的跟蹤系統(tǒng) 角差，達(dá)到預(yù)定的跟蹤精度，達(dá)到1/4半功率波束寬度就開(kāi)始對(duì)陀螺零漂進(jìn)行修正;對(duì)采樣 的陀螺輸出信號(hào)進(jìn)行記錄，記錄的時(shí)長(zhǎng)根據(jù)采樣頻率折算，要保證記錄時(shí)間超過(guò)幾個(gè)擾動(dòng) 周期，一般設(shè)定為60秒，大于3倍以上擾動(dòng)周期，船只的擾動(dòng)周期最大不超過(guò)15秒，采樣頻率 設(shè)定為20Hz，大于最快擾動(dòng)的4倍以上，陀螺環(huán)的采樣頻率一般超過(guò)100Hz，對(duì)5次進(jìn)行平均， 記錄的數(shù)據(jù)采用循環(huán)堆棧方式，實(shí)時(shí)更新，這樣計(jì)算時(shí)記錄的數(shù)據(jù)為1200組，雙路為2400個(gè) 數(shù)據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種動(dòng)中通天線穩(wěn)定陀螺動(dòng)態(tài)消除零點(diǎn)漂移的方法，其特征在于:包括以下步驟： 步驟1:判斷所述動(dòng)中通天線是否處于穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)下，其判據(jù)為所述動(dòng)中通天線的陀 螺環(huán)和跟蹤環(huán)同時(shí)采集天線的跟蹤系統(tǒng)角差是否達(dá)到預(yù)定的跟蹤精度;如果否，繼續(xù)跟蹤， 如果是，轉(zhuǎn)向步驟2; 步驟2:采樣并記錄所述陀螺的輸出信號(hào)：按照設(shè)定的采樣頻率f和采樣時(shí)間長(zhǎng)度t采集 所述陀螺的輸出信號(hào)； 步驟3:計(jì)算所述陀螺的零點(diǎn)偏移值Ez:其中:Eoi為第i次采集所述陀螺的輸出信號(hào)，采集次數(shù)N=f · t; 步驟4:對(duì)所述零點(diǎn)偏移值Ez進(jìn)行限幅處理得到限幅處理后的零點(diǎn)偏移值E'z; 步驟5:將陀螺的當(dāng)前采樣值與限幅處理后的零點(diǎn)偏移值作減法處理，得到陀螺用于控 制的最終修正值：其中，E。為所述陀螺的當(dāng)前采樣值，E為所述陀螺用于控制的最終修正值； 步驟6:將陀螺用于控制的最終修正值迭加到陀螺反饋系統(tǒng)中。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)中通天線穩(wěn)定陀螺動(dòng)態(tài)消除零點(diǎn)漂移的方法，其特征在于： 所述步驟2中，設(shè)定的采樣頻率f大于所述動(dòng)中通天線最大擾動(dòng)頻率的4倍;設(shè)定的采樣時(shí)間 長(zhǎng)度t為動(dòng)中通天線擾動(dòng)周期的3倍或3倍以上。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)中通天線穩(wěn)定陀螺動(dòng)態(tài)消除零點(diǎn)漂移的方法，其特征在于： 所述步驟2中，采樣頻率為20Hz，采樣時(shí)間長(zhǎng)度為60秒。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)中通天線穩(wěn)定陀螺動(dòng)態(tài)消除零點(diǎn)漂移的方法，其特征在于： 所述步驟3中零點(diǎn)偏移值限定在環(huán)境變化的預(yù)設(shè)最大惡化閾值最大值的60%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)中通天線穩(wěn)定陀螺動(dòng)態(tài)消除零點(diǎn)漂移的方法，其特征在于： 所述步驟3中采用循環(huán)堆棧獲取數(shù)據(jù)，計(jì)算陀螺輸出的平均值作為所述陀螺的零點(diǎn)偏移值， 具體為:每次計(jì)算前，都舍去隊(duì)列的第一個(gè)數(shù)據(jù)，再補(bǔ)入采樣的最后一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)隊(duì)列，循環(huán) 進(jìn)行。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種動(dòng)中通天線穩(wěn)定陀螺動(dòng)態(tài)消除零點(diǎn)漂移的方法，它在動(dòng)中通天線穩(wěn)定跟蹤后，采集天線的跟蹤系統(tǒng)角差，達(dá)到預(yù)定的跟蹤精度；對(duì)采樣的陀螺輸出信號(hào)進(jìn)行記錄，記錄的數(shù)據(jù)采用循環(huán)堆棧方式，實(shí)時(shí)更新；把記錄的陀螺數(shù)據(jù)累加平均獲得陀螺零點(diǎn)偏移值，對(duì)零點(diǎn)的偏移量進(jìn)行限幅處理；將計(jì)算的零點(diǎn)迭加到陀螺反饋系統(tǒng)中。本方法有效的克服了動(dòng)中通天線穩(wěn)定陀螺的零漂和溫漂，不需要精確和復(fù)雜的誤差補(bǔ)償算法，可以實(shí)時(shí)地消除穩(wěn)定陀螺的零點(diǎn)變化，提高天線的跟蹤精度，這種技術(shù)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)、無(wú)需增加硬件成本，可廣泛用于需要陀螺環(huán)穩(wěn)定而又需要降低成本的系統(tǒng)。
【IPC分類(lèi)】G01C25/00, G01C19/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105466456
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510967105
【發(fā)明人】魏英杰, 鄭萬(wàn)章
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月22日