一种电子磁罗盘的动态修正方法与流程

本发明涉及一种AEC座架动中通天线的姿态测量单元中的两维电子磁罗盘动态修正方法。

背景技术：

本发明中动中通天线为AEC座架形式，安装有GNSS系统和能保持水平的姿态测量单元。AEC座架动中通天线姿态测量单元的特点在于：通过预设姿态测量单元与天线面俯仰方向的夹角，使天线在对准星的状态下姿态测量单元相对于大地水平。上述姿态测量单元的两维电子磁罗盘作用在于：提供方位基准，使天线可以根据理论方位角快速运动到卫星附近，然后通过方位扫描使天线准确跟踪上卫星。

电子磁罗盘是通过敏感地球磁场矢量在其敏感轴上的分量，来得出方位角度的。当有较大铁磁物质存在时，会使地球磁场大小和方向在铁磁物质附近发生改变，从而使电子磁罗盘指向发生偏差。AEC座架载体(船体)的制造材料包含大量铁磁物质，且动中通天线的运动导致电子磁罗盘处于复杂磁场分布的不同位置，所以在船载动中通天线使用中，电子磁罗盘的角度指向偏差可高达50°。仅利用几个位置的标定难以将电子磁罗盘的方向测量误差修正到动中通天线要求的范围内。

技术实现要素：

针对上述电子磁罗盘在复杂分布磁场中的指向偏差问题，本发明提出了一种电子磁罗盘的动态修正方法，用于AEC座架动中通天线姿态测量单元的两维电子磁罗盘动态修正。

当AEC座架动中通天线对准卫星时，天线的实际方位角就等于理论方位角。而已知所跟踪的卫星轨迹和天线的当地地理坐标，就可以计算出理论方位角和理论俯仰角。此时以理论方位角与电子磁罗盘输出的方位角进行比较，两者之差就可以作为电子磁罗盘的修正量。

基于此原理，本发明的技术方案为：

所述一种电子磁罗盘的动态修正方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：获取AEC座架动中通天线姿态测量单元中电子磁罗盘的方位角角度A_c；

步骤2：判断AEC座架动中通天线是否处于稳定跟踪状态，是则执行步骤3，否则执行步骤6；

步骤3：在稳定跟踪状态下，获取AEC座架动中通天线指向目标的理论方位角A；

步骤4：计算AEC座架动中通天线姿态测量单元中电子磁罗盘的角度偏差：

Δ＝A_c-A

其中Δ为电子磁罗盘角度偏差量；

步骤5：计算AEC座架动中通天线中电子磁罗盘的角度修正量：

其中Δ_i为第i次计算的电子罗盘方位角偏差，p为选取的Δ序列长度，n为当前计算次数；

步骤6：对AEC座架动中通天线姿态测量单元中电子磁罗盘的角度进行修正：

A_m＝A_c+ε_n

若AEC座架动中通天线处于稳定跟踪状态，则采用此次稳定跟踪状态下计算得到的角度修正量；若AEC座架动中通天线处于非稳定跟踪状态，则采用前一次稳定跟踪状态下计算得到的角度修正量；

步骤7：对AEC座架动中通天线姿态测量单元中电子磁罗盘修正后角度与方位陀螺角速率做卡尔曼滤波，输出最终AEC座架动中通天线姿态测量单元方位角。

进一步的优选方案，所述一种电子磁罗盘的动态修正方法，其特征在于：步骤1中电子磁罗盘方位角数据采集周期为20ms。

进一步的优选方案，所述一种电子磁罗盘的动态修正方法，其特征在于：步骤5中Δ序列长度p值取100。

有益效果

本发明的有益效果为：

1、可使电子磁罗盘指示精度都有很大提高；

2、可以有效提高天线寻星和捕获速度；

3、天线跟踪过程丢失跟踪目标卫星时，根据修正后电子磁罗盘方位角，可快速将天线指向方位轴调整到目标位置；

4、方法实现简单、无需额外硬件支持、可靠性高、环境适应性强。

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。

本发明的目的是解决电子磁罗盘在复杂分布磁场中的指向偏差问题，基本原理是当AEC座架动中通天线对准卫星时，天线的实际方位角就等于理论方位角，而已知所跟踪的卫星轨迹和天线的当地地理坐标，就可以计算出理论方位角和理论俯仰角。此时以理论方位角与电子磁罗盘输出的方位角进行比较，两者之差就可以作为电子磁罗盘的修正量。

基于上述原理，本实施例中的电子磁罗盘的动态修正方法，包括以下步骤：

步骤1：获取AEC座架动中通天线姿态测量单元中电子磁罗盘的方位角角度A_c。其中本实施例中方位角数据采集周期为20ms。

步骤2：判断AEC座架动中通天线是否处于稳定跟踪状态，是则执行步骤3，否则执行步骤6。

步骤3：在稳定跟踪状态下，获取AEC座架动中通天线指向目标的理论方位角A。在AEC座架动中通天线处于稳定跟踪状态时，天线控制单元根据GNSS系统计算天线理论方位角和理论俯仰角，以天线理论方位角A为姿态测量单元的准确方位角。

步骤4：在稳定跟踪状态下，电子磁罗盘的输出方位角A_c相对于上述理论方位角A的偏差等于电子磁罗盘输出方位角与天线指向方位角的偏差Δ，所以计算AEC座架动中通天线姿态测量单元中电子磁罗盘的角度偏差：

Δ＝A_c-A

其中Δ为电子磁罗盘角度偏差量。

步骤5：在稳定跟踪状态下，对Δ序列进行平滑处理，计算AEC座架动中通天线中电子磁罗盘的角度修正量：

其中Δ_i为第i次计算的电子罗盘方位角偏差，p为选取的Δ序列长度，n为当前计算次数；即计算n点之前的p个点的角度偏差的平均值。经过试验测试，本实施例中优选Δ序列长度p值取100。

步骤6：对AEC座架动中通天线姿态测量单元中电子磁罗盘的角度进行修正：

A_m＝A_c+ε_n

若AEC座架动中通天线处于稳定跟踪状态，则采用此次稳定跟踪状态下计算得到的角度修正量；若AEC座架动中通天线处于非稳定跟踪状态，则采用前一次稳定跟踪状态下计算得到的角度修正量，即姿态测量单元电子磁罗盘方位角的修正量保持前一稳定跟踪时的值ε_n不变，并仍以此作为电子磁罗盘的方位角的修正量进行修正。

步骤7：对AEC座架动中通天线姿态测量单元中电子磁罗盘修正后角度与方位陀螺角速率做卡尔曼滤波，输出最终AEC座架动中通天线姿态测量单元方位角。

通过以上步骤即能够使电子磁罗盘指示精度有很大提高，有效提高天线寻星和捕获速度，当天线跟踪过程丢失跟踪目标卫星时，根据修正后电子磁罗盘方位角，可快速将天线指向方位轴调整到目标位置，而且方法实现简单、无需额外硬件支持、可靠性高、环境适应性强。

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。