一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法专利检索-硬件实现电脑零配件专利检索查询-专利查询网

一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法

阅读：836发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明创造提供了一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法，包括：S1、在陀螺惯性空间稳定平台上，定义A、B、C、D四个跟踪点；A点为方位左，俯仰上；B点为方位右，俯仰上；C点为方位右，俯仰下；D点为方位左，俯仰下；S2、进行补偿算法开启条件判断。本发明提供了一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法，在动中通天线进入稳定跟踪后，记录稳定跟踪偏差信息，并根据偏差信息统计量，预估陀螺漂移的方向，通过误差信息，计算动中通天线方位、俯仰补偿量，达到抑制陀螺随机漂移的目的，算法实现简单，不需要额外的硬件开销。，下面是一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法，其特征在于，包括：
S1、在陀螺惯性空间稳定平台上，定义A、B、C、D四个跟踪点；A点为方位左，俯仰上；B点为方位右，俯仰上；C点为方位右，俯仰下；D点为方位左，俯仰下；
S2、进行补偿算法开启条件判断；当动中通已经完成初始寻星并进入稳定跟踪阶段，且动中通天线信标持续锁定时间超过30秒两个条件均满足时，执行基于信标值的陀螺稳定漂移补偿算法，否则清除算法漂移统计相关信息；
S3、采集并记录A、B、C、D四个跟踪点的信标值；
S4、比较俯仰轴上下两组信标值的大小关系，即A点、B点信标值之和与C点、D点信标值之和的大小关系，判断本次补偿周期俯仰陀螺是否发生上下漂移，若发生上下漂移，则累计俯仰陀螺向上/向下漂移次数，否则不累计；
S5、比较方位轴左右两组信标值的大小关系，即A点、D点信标值之和与B点、C点信标值之和的大小关系，判断本次补偿周期方位陀螺是否发生左右漂移，若发生左右漂移，则累计方位陀螺向左/向右漂移次数，否则不累计；
S6、计算俯仰漂移次数误差、以及方位漂移次数误差；俯仰漂移次数误差等于俯仰陀螺向上漂移次数减去俯仰陀螺向下漂移次数；方位漂移次数误差等于方位陀螺向左漂移次数减去方位陀螺向右漂移次数；
S7、判断俯仰漂移次数误差/方位漂移次数误差大小是否满足预设阈值；若满足，则计算俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿值，并对俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿值进行限幅，其中俯仰漂移补偿值等于俯仰漂移次数误差乘以俯仰补偿系数，方位漂移补偿值等于方位漂移次数误差乘以方位补偿系数；若不满足，则不计算俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿值。
2.根据权利要求1所述的一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法，其特征在于，所述步骤S3中，跟踪点的信标值采集方法如下：分别采集A点信标并等待300毫秒、B点信标并等待300毫秒、C点信标并等待300毫秒、D点信标，并完成四点的信标值记录。
3.根据权利要求1所述的一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法，其特征在于，所述步骤S4中，判断本次补偿周期俯仰陀螺是否发生上下漂移的具体方法如下：
S41、如果A点、B点信标值之和大于C点、D点信标值之和，说明本次补偿周期俯仰陀螺向下漂移，累计俯仰陀螺向下漂移次数；
S42、如果A点、B点信标值之和小于C点、D点信标值之和，说明本次补偿周期俯仰陀螺向上漂移，累计俯仰陀螺向上漂移次数；
S43、如果A点、B点信标值之和等于C点、D点信标值之和，说明本次补偿周期俯仰陀螺未漂移，俯仰陀螺向上、向下漂移次数均不累计。
4.根据权利要求1所述的一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法，其特征在于，所述步骤S5中，判断本次补偿周期方位陀螺是否发生左右漂移的具体方法如下：
S51、如果A点、D点信标值之和大于B点、C点信标值之和，说明本次补偿周期方位陀螺向右漂移，累计方位陀螺向右漂移次数；
S52、如果A点、D点信标值之和小于B点、C点信标值之和，说明本次补偿周期方位陀螺向左漂移，累计方位陀螺向左漂移次数；
S53、如果A点、D点信标值之和等于B点、C点信标值之和，说明本次补偿周期方位陀螺未漂移，方位陀螺向左、向右漂移次数均不累计。
5.根据权利要求1所述的一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法，其特征在于，所述步骤S7中，所述预设阈值为±5，如果俯仰漂移次数误差/方位漂移次数误差大于5或者小于-5，则计算俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿值；如果俯仰漂移次数误差/方位漂移次数误差小于等于5或者大于等于-5，则不计算俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿值。

说明书全文

一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法

技术领域

[0001] 本发明创造属于动中通天线伺服控制领域，尤其是涉及一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法。

背景技术

[0002] 由于移动卫星通信具有传输距离远、覆盖范围广、组网灵活、信道质量好等特点，近年来在通信系统中普及发展很快。动中通天线通过与地球同步轨道通信卫星的链路形成
卫星通信网络，支持语音、数据、音视频和广域网接入等多媒体通信业务，具有机动性高、架
设开通快速方便等特点，已在部队、公安、消防、武警等及时通信领域得到了广泛应用。

[0003] 作为动中通系统的核心控制算法之一，稳定跟踪技术就是要实现动中通天线隔离载体扰动，实时对准卫星，并在卫星失锁后快速、准确捕获卫星，最终建立长时可靠的通信
链路。上述技术的实现，依赖于惯性敏感单元陀螺仪的反馈，但不论是高精度的光纤陀螺，
还是低成本的MEMS惯性器件，都存在随机漂移误差，当设备进入遮挡环境，长时间处于卫星
失锁的情况下，动中通天线法向量将偏离目标卫星位置，遮挡消失后，动中通天线无法快速
捕获卫星，恢复通信。《一种动中通天线的信号遮挡检测及恢复方案》专利号
CN201710480461.7给出了陀螺漂移容忍时间的概念，并分析了对其影响的相关因素，但并
未具体讨论如何延长陀螺漂移容忍的时间。

[0004] 传统的动中通天线陀螺稳定漂移补偿方案，是通过上电自动补偿实现，即确保动中通天线完全静止的条件下，系统上电后采集多组陀螺仪输出数据，通过平均值滤波，获取
陀螺仪补偿值，此方法要求设备上电完全静止，实现条件比较苛刻；陀螺仪出厂时由厂家进
行补偿，把补偿数据提供给用户，用户在设备中实际应用，此方法不能满足伴随外界环境变
化对陀螺漂移造成的影响，比如温度变化、电源噪声等；根据陀螺安装位置和捷联矩阵，可
以把陀螺数据解耦到电机轴，用编码器数据补偿陀螺漂移，但此时仍然需要保持设备静止。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法。

[0006] 为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

[0007] 一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法，包括：

[0008] S1、在陀螺惯性空间稳定平台上，定义A、B、C、D四个跟踪点；A点为方位左，俯仰上；B点为方位右，俯仰上；C点为方位右，俯仰下；D点为方位左，俯仰下；

[0009] S2、进行补偿算法开启条件判断；当动中通已经完成初始寻星并进入稳定跟踪阶段，且动中通天线信标持续锁定时间超过30秒两个条件均满足时，执行基于信标值的陀螺
稳定漂移补偿算法，否则清除算法漂移统计相关信息；

[0010] S3、采集并记录A、B、C、D四个跟踪点的信标值；

[0011] S4、比较俯仰轴上下两组信标值的大小关系，即A点、B点信标值之和与C点、D点信标值之和的大小关系，判断本次补偿周期俯仰陀螺是否发生上下漂移，若发生上下漂移，则
累计俯仰陀螺向上/向下漂移次数，否则不累计；

[0012] S5、比较方位轴左右两组信标值的大小关系，即A点、D点信标值之和与B点、C点信标值之和的大小关系，判断本次补偿周期方位陀螺是否发生左右漂移，若发生左右漂移，则
累计方位陀螺向左/向右漂移次数，否则不累计；

[0013] S6、计算俯仰漂移次数误差、以及方位漂移次数误差；俯仰漂移次数误差等于俯仰陀螺向上漂移次数减去俯仰陀螺向下漂移次数；方位漂移次数误差等于方位陀螺向左漂移
次数减去方位陀螺向右漂移次数；

[0014] S7、判断俯仰漂移次数误差/方位漂移次数误差大小是否满足预设阈值；若满足，则计算俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿值，并对俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿值进行限
幅，其中俯仰漂移补偿值等于俯仰漂移次数误差乘以俯仰补偿系数，方位漂移补偿值等于
方位漂移次数误差乘以方位补偿系数；若不满足，则不计算俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿
值。

[0015] 进一步的，所述步骤S3中，跟踪点的信标值采集方法如下：分别采集A点信标并等待300毫秒、B点信标并等待300毫秒、C点信标并等待300毫秒、D点信标，并完成四点的信标
值记录。

[0016] 进一步的，所述步骤S4中，判断本次补偿周期俯仰陀螺是否发生上下漂移的具体方法如下：

[0017] S41、如果A点、B点信标值之和大于C点、D点信标值之和，说明本次补偿周期俯仰陀螺向下漂移，累计俯仰陀螺向下漂移次数；

[0018] S42、如果A点、B点信标值之和小于C点、D点信标值之和，说明本次补偿周期俯仰陀螺向上漂移，累计俯仰陀螺向上漂移次数；

[0019] S43、如果A点、B点信标值之和等于C点、D点信标值之和，说明本次补偿周期俯仰陀螺未漂移，俯仰陀螺向上、向下漂移次数均不累计。

[0020] 进一步的，所述步骤S5中，判断本次补偿周期方位陀螺是否发生左右漂移的具体方法如下：

[0021] S51、如果A点、D点信标值之和大于B点、C点信标值之和，说明本次补偿周期方位陀螺向右漂移，累计方位陀螺向右漂移次数；

[0022] S52、如果A点、D点信标值之和小于B点、C点信标值之和，说明本次补偿周期方位陀螺向左漂移，累计方位陀螺向左漂移次数；

[0023] S53、如果A点、D点信标值之和等于B点、C点信标值之和，说明本次补偿周期方位陀螺未漂移，方位陀螺向左、向右漂移次数均不累计。

[0024] 进一步的，所述步骤S7中，所述预设阈值为±5，如果俯仰漂移次数误差/方位漂移次数误差大于5或者小于-5，则计算俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿值，并对俯仰漂移补偿
值/方位漂移补偿值进行限幅；如果俯仰漂移次数误差/方位漂移次数误差小于等于5或者
大于等于-5，则不计算俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿值。

[0025] 相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

[0026] 本发明提供了一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法，在动中通天线进入稳定跟踪后，记录稳定跟踪偏差信息，并根据偏差信息统计量，预估陀螺漂移的方向，通过误差
信息，计算动中通天线方位、俯仰补偿量，达到抑制陀螺随机漂移的目的，算法实现简单，不
需要额外的硬件开销；本发明通过信标值作为辅助信息，可以在静止、运动状态下实时补偿
陀螺漂移误差，不受外界因素干扰。
附图说明

[0027] 构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在
附图中：

[0028] 图1为本发明创造实施例所述基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法的流程图；

[0029] 图2为本发明创造实施例所述的跟踪点位置示意图。

具体实施方式

[0030] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0031] 在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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
为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另
有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0032] 在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，
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，可以通过具体情况理解上
述术语在本发明创造中的具体含义。

[0033] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

[0034] 一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法，如图1和图2所示，包括：

[0035] S1、在陀螺惯性空间稳定平台上，定义A、B、C、D四个跟踪点；A点为方位左，俯仰上；B点为方位右，俯仰上；C点为方位右，俯仰下；D点为方位左，俯仰下；

[0036] S2、实时进行补偿算法开启条件判断；当动中通已经完成初始寻星并进入稳定跟踪阶段，且动中通天线信标持续锁定时间超过30秒两个条件均满足时，执行基于信标值的
陀螺稳定漂移补偿算法，否则清除算法漂移统计相关信息，比如俯仰向上、向下漂移次数清
零，方位向左、向右漂移次数清零；

[0037] S3、采集并记录A、B、C、D四个跟踪点的信标值；

[0038] S4、比较俯仰轴上下两组信标值的大小关系，即A点、B点信标值之和与C点、D点信标值之和的大小关系，判断本次补偿周期俯仰陀螺是否发生上下漂移，若发生上下漂移，则
累计俯仰陀螺向上/向下漂移次数，否则不累计；

[0039] S5、比较方位轴左右两组信标值的大小关系，即A点、D点信标值之和与B点、C点信标值之和的大小关系，判断本次补偿周期方位陀螺是否发生左右漂移，若发生左右漂移，则
累计方位陀螺向左/向右漂移次数，否则不累计；

[0040] S6、计算设定的特定时间段内的俯仰漂移次数误差、以及方位漂移次数误差；俯仰漂移次数误差等于俯仰陀螺向上漂移次数减去俯仰陀螺向下漂移次数；方位漂移次数误差
等于方位陀螺向左漂移次数减去方位陀螺向右漂移次数；

[0041] S7、判断俯仰漂移次数误差/方位漂移次数误差大小是否满足预设阈值；若满足，则计算俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿值，并对俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿值进行限
幅，其中俯仰漂移补偿值等于俯仰漂移次数误差乘以俯仰补偿系数，方位漂移补偿值等于
方位漂移次数误差乘以方位补偿系数；若不满足，则不计算俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿
值。

[0042] 所述步骤S3中，跟踪点的信标值采集方法如下：分别采集A点信标并等待300毫秒、B点信标并等待300毫秒、C点信标并等待300毫秒、D点信标，并完成四点的信标值记录。

[0043] 所述步骤S4中，判断本次补偿周期俯仰陀螺是否发生上下漂移的具体方法如下：

[0044] S41、如果A点、B点信标值之和大于C点、D点信标值之和，说明本次补偿周期俯仰陀螺向下漂移，累计俯仰陀螺向下漂移次数；

[0045] S42、如果A点、B点信标值之和小于C点、D点信标值之和，说明本次补偿周期俯仰陀螺向上漂移，累计俯仰陀螺向上漂移次数；

[0046] S43、如果A点、B点信标值之和等于C点、D点信标值之和，说明本次补偿周期俯仰陀螺未漂移，俯仰陀螺向上、向下漂移次数均不累计。

[0047] 所述步骤S5中，判断本次补偿周期方位陀螺是否发生左右漂移的具体方法如下：

[0048] S51、如果A点、D点信标值之和大于B点、C点信标值之和，说明本次补偿周期方位陀螺向右漂移，累计方位陀螺向右漂移次数；

[0049] S52、如果A点、D点信标值之和小于B点、C点信标值之和，说明本次补偿周期方位陀螺向左漂移，累计方位陀螺向左漂移次数；

[0050] S53、如果A点、D点信标值之和等于B点、C点信标值之和，说明本次补偿周期方位陀螺未漂移，方位陀螺向左、向右漂移次数均不累计。

[0051] 所述步骤S7中，所述预设阈值为±5，如果俯仰漂移次数误差/方位漂移次数误差大于5或者小于-5，则计算俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿值，并对俯仰漂移补偿值/方位漂
移补偿值进行限幅；如果俯仰漂移次数误差/方位漂移次数误差小于等于5或者大于等于-
5，则不计算俯仰漂移补偿值/方位漂移补偿值；通过漂移补偿值限幅，有利于防止错误的数
据干扰系统正常工作。

[0052] 针对传统技术的缺点，本发明提供了一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法，在动中通天线进入稳定跟踪后，记录稳定跟踪偏差信息，并根据偏差信息统计量，预估陀螺
漂移的方向，通过导航信息解算控制，计算动中通天线方位、俯仰补偿量，达到抑制陀螺随
机漂移的目的，具体解决技术问题主要如下：

[0053] 1)针对动中通天线上电自动补偿方案，必须确保设备完全静止，车载、船载环境实现较为困难以及补偿无法发生在设备运行过程中的问题；本发明要实现通过信标稳定跟
踪，直接输出补偿量，补偿至解算后陀螺数据，不论动中通天线静止、还是运动，都可以进行
补偿；

[0054] 2)针对使用陀螺仪厂家提供的补偿值方案，不能满足伴随外界环境变化对陀螺漂移造成的影响问题；本发明进行的是实时补偿，与陀螺本身特性以及外部环境没有关联，算
法通用性、普适性更强；

[0055] 3)针对基于编码器的补偿方案，陀螺安装轴与电机轴的非正交安装误差，会引入解算误差，影响补偿的准确性的问题；本发明的陀螺补偿值可以直接作用解耦后的陀螺数
据，是基于动中通天线电机轴的反馈，不会引入轴隙误差。

[0056] 具体的，这种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法是建立在陀螺惯性空间稳定平台的基础上，可以在传统位置、速度、电流三闭环伺服控制系统外，配合信标跟踪环路，跟踪
环路可以给出每一个跟踪周期随机干扰的方向信息，通过方向信息数据统计以及伺服控制
系统多数据融合，产生陀螺漂移补偿量，补偿随机漂移；

[0057] 如图2所示，通过定义A、B、C、D四个跟踪点，其中A点为方位左，俯仰上；B点为方位右，俯仰上；C点为方位右，俯仰下；D点为方位左，俯仰下；如果不存在陀螺随机漂移，则天线的方位、俯仰轴往相反两个方向的跟踪次数基本相等。但当陀螺存在随机漂移时，因稳定跟
踪找到卫星最大信标点的时间较长，因此两个正交的天线轴总会分别朝着一个特定方向移
动，通过统计方位轴左右跟踪次数和俯仰轴上下跟踪次数，即可判断随机漂移的方向；通过
跟踪次数误差可以计算两个正交的天线轴陀螺漂移补偿值。

[0058] 这种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法的特征是天线进入稳定跟踪后，补偿算法自动完成数据采集、分析、以及漂移补偿值的存储，不需要人为操作，算法运行与稳定跟
踪同时进行，不需要额外的软硬件开销；通过进行开启条件判断，从而避免因外界环境变
化，如遮挡、颠簸等产生错误的补偿值；通过A、B、C、D四点信标，分成俯仰上、下两组，方位左、右两组，分别依据俯仰和方位两组信标比较，判断陀螺漂移方向，并通过漂移次数统计，
计算漂移补偿值；通过漂移补偿值限幅，防止错误的数据干扰系统正常工作。

[0059] 本发明可以应用于车载、机载、船载动中通天线伺服控制，其优势在于：

[0060] 1)不依赖于载体运动环境，动中通天线通过初始寻星进入稳定跟踪阶段后，自动开启漂移补偿方法，输出补偿量根据稳定跟踪结果实时调整，直至抑制漂移误差；

[0061] 2)本发明方法不敏感陀螺仪外部环境变化，比如温度变化、电源供电噪声、载体高频振动等，闭环控制，并有限幅机制，精确可靠；

[0062] 3)通过对解耦到电机轴的陀螺数据进行补偿可以避免因安装不同轴引入的系统误差和解耦算法精度损失误差；

[0063] 4)在不增加软硬件开销的情况下，同时进行方位、俯仰补偿，避免动中通天线因单一轴漂移，造成天线法线偏离卫星波束角范围。

[0064] 本发明提供了一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法，在动中通天线进入稳定跟踪后，记录稳定跟踪偏差信息，并根据偏差信息统计量，预估陀螺漂移的方向，通过误差
信息，计算动中通天线方位、俯仰补偿量，达到抑制陀螺随机漂移的目的，算法实现简单，不
需要额外的硬件开销；本发明通过信标值作为辅助信息，可以在静止、运动状态下实时补偿
陀螺漂移误差，不受外界因素干扰。

[0065] 以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造
的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种消防应急灯专用片上控制系统及构建方法	2020-05-08	212
晶格光片显微镜和在晶格光片显微镜中平铺晶格光片的方法	2020-05-08	522
一种用于钻杆液压动力钳上、卸扣及健康管理的监控系统	2020-05-08	557
基于FPGA和非线性插值的视频缩放方法	2020-05-08	618
一种快速放电的RC充放电电路	2020-05-08	1026
一种逆变器主动放电方法和装置	2020-05-08	242
一种存储设备的硬件配置检测装置、设备及存储介质	2020-05-08	907
一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法	2020-05-08	836
一种兼容RNSS的室内外增强定位系统及方法	2020-05-08	943
一种基于FPGA的智能农业实时控制系统	2020-05-08	112

一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法

一种基于信标值的陀螺稳定漂移补偿方法

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：