一种用于机械相控阵天线的惯导误差补偿的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于机械相控阵天线的惯导误差补偿的方法，涉及天线技术领域。通过将天线本体、机械平台、天线载体和定位卫星组成惯导误差补偿系统，利用卫星作为参考目标，进而修正惯导自身产生的误差；通过进行大动态变化监测，避免在不稳定的情况下进行惯导误差补偿；在进行惯导误差补偿时，通过寻找信号强度最大值，来确定天线指向卫星的方向；并且考虑了由于机械平台俯仰变化导致的信号损失问题，由于信号频率不同导致的信号衰减问题，并分别进行补充后从而寻找到准确有效的信号强度最大值；通过求取定位误差数据反算惯导姿态误差，即可对当前惯导姿态数据进行误差补偿；使得低精度惯导能满足机械相控阵天线部署需求，具备实用与推广价值。具备实用与推广价值。具备实用与推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种用于机械相控阵天线的惯导误差补偿的方法


[0001]本专利技术涉及天线
，尤其涉及一种用于机械相控阵天线的惯导误差补偿的方法。

技术介绍

[0002]机械相控阵天线是一种机械扫描式天线，通过在平板波导上连续开贯通的横向缝隙实现辐射的方法，具备通信容量大、成本低、机械稳定性好等特点，在军用领域和民用领域均有出色的实用价值。
[0003]现有机械相控阵天线部署在各类可移动平台上时（如：汽车、轮船、飞机等），需要配合安装惯性导航系统（如下简称为“惯导”）以达到精准定位的效果；但是，高精度惯导的硬件成本极其高昂，仅限于一些高精尖领域进行部署，无法大量普及部署在一些日常普通场景内。因此，我们谋求一种通过低精度惯导满足机械相控阵天线部署需求的方法。
[0004]惯性导航系统是一种自主式导航系统，设备都安装在运载体内，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰；但是，这也导致了其无法得到有效修正的问题，在低精度惯导模块中尤其明显；如果我们能够对惯导误差进行有效补充，那么低精度惯导就能满足机械相控阵天线部署需求。
[0005]因此，有必要提供一种用于机械相控阵天线的惯导误差补偿的方法来解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种用于机械相控阵天线的惯导误差补偿的方法，运用于机械相控阵天线中，其特征在于，将天线本体、机械平台、天线载体和定位卫星组成惯导误差补偿系统，并通过如下步骤进行惯导误差补偿：步骤1：持续记录天线本体的惯导姿态数据、天线本体与定位卫星之间的信号强度数据；持续获取机械平台的机械角度数据、天线载体的本地经纬数据和定位卫星的卫星经纬数据；步骤2：进行大动态变化监测，当发生大动态变化时，暂停惯导误差补偿；未发生大动态变化，且触发误差补偿条件时，执行下一步骤；步骤3：设置天线扫描范围，并在扫描范围内获取各角度信号强度数据；步骤4：进行俯仰角度监测，并对信号强度数据进行俯仰角度损失补偿；步骤5：进行信号频率监测，并对信号强度数据进行频率交化增益补偿；步骤6：不断调整天线扫描范围，并重复步骤3至步骤5，寻找信号强度最大值；步骤7：将信号强度最大值对应的机械角度数据输出，得到天线指向角度；步骤8：通过本地经纬数据、天线指向角度和卫星经纬数据，计算卫星目标真值；步骤9：通过惯导姿态数据计算惯导目标虚值；步骤10：求取卫星目标真值与惯导目标虚值之间的误差，得到定位误差数据；
步骤11：通过定位误差数据反算惯导姿态误差，并对当前惯导姿态数据进行误差补偿。
[0007]作为更进一步的解决方案，在步骤2中，大动态变化监测通过如下步骤进行：获取机械相控阵天线的惯导姿态数据、信号强度数据和机械角度数据；将惯导姿态数据与大动态姿态阈值进行比较；若超出则判断为发生大动态变化；将信号强度数据与大动态信号阈值进行比较；若超出则判断为发生大动态变化；将机械角度数据与大动态角度阈值进行比较；若超出则判断为发生大动态变化；重复执行大动态变化监测，直至惯导误差补偿停止。
[0008]作为更进一步的解决方案，在步骤4中，俯仰角度损失补偿通过如下步骤进行：对机械平台的俯仰角度进行持续监测，得到平台俯仰角度数据；查询与平台俯仰角度数据对应的俯仰角度损失补偿量；获取当前扫描范围内的各角度信号强度数据，并得到信号强度极大值；将俯仰角度损失补偿量与信号强度极大值进行叠加，得到俯仰角度损失补偿后的信号强度极大值；其中，各角度损失补偿量由实验测得，并与平台俯仰角度数据一一对应预存为查询表。
[0009]作为更进一步的解决方案，在步骤5中，频率交化增益补偿通过如下步骤进行：对天线本体的信号频率进行持续监测，得到信号频率数据；通过信号频率数据计算信号频率衰减量L
f
；其中，L
f
=20logf，f为信号频率；获取当前扫描范围内的各角度信号强度数据，并得到信号强度极大值；将信号强度极大值与信号频率衰减量L
f
进行叠加，得到频率交化增益补偿后的信号强度极大值。
[0010]作为更进一步的解决方案，在步骤6中，采用二维扫描调整天线扫描范围；其中，机械角度数据包括俯仰机械角和旋转机械角；在进行二维扫描时，分别改变俯仰机械角和旋转机械角，以实现天线扫描范围的二维扫描调整。
[0011]作为更进一步的解决方案，在步骤8中，卫星目标真值通过如下步骤获取：将本地经纬数据对应的坐标映射点设置为第一定位点；将卫星经纬数据对应的坐标映射点设置第二定位点；将天线指向角度作为第一定位点与第二定位点之间的方位角，确定第一定位点与第二定位点之间在三维空间中的相对位置；将卫星大地坐标值代入第一定位点与第二定位点之间的相对位置，得到本地大地坐标值；将本地大地坐标值作为卫星目标真值并输出。
[0012]作为更进一步的解决方案，在步骤9中，惯导目标虚值通过如下步骤获取：获取上一时刻的本地定位数据；获取当前时刻惯导姿态数据；通过惯导姿态数据计算位移增量数据；通过位移增量数据对上一时刻本地定位数据进行更新，得到当前时刻的本地定位数据；
将本地定位数据代换至大地坐标系，得到本地大地坐标值；将本地大地坐标值作为惯导目标虚值并输出。
[0013]作为更进一步的解决方案，本地定位数据通过如下步骤将本地定位数据代换至大地坐标系：；A=H+arctgZ/X，E=arcsinY/L;其中，[X,Y,Z]为大地直角坐标的本地大地坐标值，[Xc,Yc,Zc]为本地定位数据，D为变换矩阵，A
c
为本地定位数据的方位角，E
c
为本地定位数据的俯仰角，L为本地定位数据的天线斜距，H为惯导姿态数据的航向角，P为惯导姿态数据的纵摇角，R为惯导姿态数据的横摇角；A为大地极坐标的方位角，E为大地极坐标的俯仰角。
[0014]与相关技术相比较，本专利技术提供的一种用于机械相控阵天线的惯导误差补偿的方法具有如下有益效果：本专利技术通过将天线本体、机械平台、天线载体和定位卫星组成惯导误差补偿系统，利用卫星作为参考目标，进而修正惯导自身产生的误差；首先，通过进行大动态变化监测，避免在不稳定的情况下进行惯导误差补偿；在进行惯导误差补偿时，通过寻找信号强度最大值，来确定天线指向卫星的方向；并且考虑了由于机械平台俯仰变化导致的信号损失问题，由于信号频率不同导致的信号衰减问题，并分别进行补充后从而寻找到准确有效的信号强度最大值；通过求取定位误差数据反算惯导姿态误差，即可对当前惯导姿态数据进行误差补偿；使得低精度惯导能满足机械相控阵天线部署需求，具备实用与推广价值。
附图说明
[0015]图1为本专利技术提供的一种用于机械相控阵天线的惯导误差补偿的方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的示意图一；图3为本专利技术实施例提供的示意图二；图4为本专利技术实施例提供的示意图三；图5为本专利技术实施例提供的示意图四。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步说明。
[0017]如图1所示，本实施例提供的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于机械相控阵天线的惯导误差补偿的方法，运用于机械相控阵天线中，其特征在于，将天线本体、机械平台、天线载体和定位卫星组成惯导误差补偿系统，并通过如下步骤进行惯导误差补偿：步骤1：持续记录天线本体的惯导姿态数据、天线本体与定位卫星之间的信号强度数据；持续获取机械平台的机械角度数据、天线载体的本地经纬数据和定位卫星的卫星经纬数据；步骤2：进行大动态变化监测，当发生大动态变化时，暂停惯导误差补偿；未发生大动态变化，且触发误差补偿条件时，执行下一步骤；步骤3：设置天线扫描范围，并在扫描范围内获取各角度信号强度数据；步骤4：进行俯仰角度监测，并对信号强度数据进行俯仰角度损失补偿；步骤5：进行信号频率监测，并对信号强度数据进行频率交化增益补偿；步骤6：不断调整天线扫描范围，并重复步骤3至步骤5，寻找信号强度最大值；步骤7：将信号强度最大值对应的机械角度数据输出，得到天线指向角度；步骤8：通过本地经纬数据、天线指向角度和卫星经纬数据，计算卫星目标真值；步骤9：通过惯导姿态数据计算惯导目标虚值；步骤10：求取卫星目标真值与惯导目标虚值之间的误差，得到定位误差数据；步骤11：通过定位误差数据反算惯导姿态误差，并对当前惯导姿态数据进行误差补偿。2.根据权利要求1所述的一种用于机械相控阵天线的惯导误差补偿的方法，其特征在于，在步骤2中，大动态变化监测通过如下步骤进行：获取机械相控阵天线的惯导姿态数据、信号强度数据和机械角度数据；将惯导姿态数据与大动态姿态阈值进行比较；若超出则判断为发生大动态变化；将信号强度数据与大动态信号阈值进行比较；若超出则判断为发生大动态变化；将机械角度数据与大动态角度阈值进行比较；若超出则判断为发生大动态变化；重复执行大动态变化监测，直至惯导误差补偿停止。3.根据权利要求1所述的一种用于机械相控阵天线的惯导误差补偿的方法，其特征在于，在步骤4中，俯仰角度损失补偿通过如下步骤进行：对机械平台的俯仰角度进行持续监测，得到平台俯仰角度数据；查询与平台俯仰角度数据对应的俯仰角度损失补偿量；获取当前扫描范围内的各角度信号强度数据，并得到信号强度极大值；将俯仰角度损失补偿量与信号强度极大值进行叠加，得到俯仰角度损失补偿后的信号强度极大值；其中，各角度损失补偿量由实验测得，并与平台俯仰角度数据一一对应预存为查询表。4.根据权利要求1所述的一种用于机械相控阵天线的惯导误差补偿的方法，其特征在于，在步骤5中，频率交化...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛晓江，安鑫，郭玉成，
申请(专利权)人：成都时代宇辰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：