XW-ADU7610在車載衛(wèi)星動中通中的應(yīng)用

2009年03月13日 11:34:57人氣：2707來源：北京星網(wǎng)宇達科技開發(fā)有限公司

【引言】

載體在移動過程中，由于其姿態(tài)和地理位置發(fā)生變化，會引起原對準衛(wèi)星天線偏離衛(wèi)星，使通信中斷，因此必須對載體的這些變化進行隔離，使天線不受影響并始終對準衛(wèi)星。這就是天線穩(wěn)定系統(tǒng)要解決的主要問題，也是移動載體進行不間斷衛(wèi)星通信的前提。

1. 動中通的工作原理

“動中通”自動跟蹤系統(tǒng)是在初始靜態(tài)情況下，由GPS、經(jīng)緯儀、捷聯(lián)慣導系統(tǒng)測量出航向角、載體所在位置的經(jīng)度和緯度及相對水平面的初始角，然后根據(jù)其姿態(tài)及地理位置、衛(wèi)星經(jīng)度自動確定以水平面為基準的天線仰角，在保持仰角對水平面不變的前提下轉(zhuǎn)動方位，并以信號極大值方式自動對準衛(wèi)星。在載體運動過程中，測量出載體姿態(tài)的變化，通過數(shù)學平臺的運算，變換為天線的誤差角，通過伺服機構(gòu)調(diào)整天線方位角、俯仰角、極化角，保證載體在變化過程中天線對星在規(guī)定范圍內(nèi)，使衛(wèi)星發(fā)射天線在載體運動中實時跟蹤地球同步衛(wèi)星。該系統(tǒng)跟蹤方式有自跟蹤和慣導跟蹤兩種。自跟蹤是依靠衛(wèi)星信標進行天線閉環(huán)伺服跟蹤；慣導跟蹤是利用陀螺慣導組合敏感載體的變化進行天線跟蹤。這兩種跟蹤可根據(jù)現(xiàn)場情況自動切換。當系統(tǒng)對星完畢轉(zhuǎn)入自動跟蹤后，以自跟蹤方式工作；與此同時，慣導系統(tǒng)也進入工作狀態(tài)，并不斷輸出天線極化、方位和俯仰等數(shù)據(jù)。當由于遮擋或其它原因引起天線信標信號中斷時，系統(tǒng)自動切換到慣導跟蹤方式。同時，利用*的移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳輸廣播電視信號，達到現(xiàn)場轉(zhuǎn)播效果。

2. 應(yīng)用產(chǎn)品介紹

XW-ADU7610是由北京星網(wǎng)宇達科技開發(fā)有限公司自主開發(fā)并生產(chǎn)的一款高精度姿態(tài)方位組合導航系統(tǒng)。它有別于一般的GPS/INS產(chǎn)品，XW-ADU7610采用兩個高精度高動態(tài)的GPS接收機作為衛(wèi)星信號傳感器，利用載波相位差分技術(shù)和快速求解整周模糊度技術(shù)，可計算運動載體的方位角；并加以慣性測量技術(shù)輔助測姿導航。由于XW-ADU7610設(shè)計時融合了雙GPS定位定向、單GPS定位定向及自尋北技術(shù)，在內(nèi)部采用了星網(wǎng)宇達的擇優(yōu)算法，所以該系統(tǒng)在只有一個GPS接收天線時仍然能達到相同的測量精度，而且當GPS信號受到干擾后，不論GPS失鎖時間多久，系統(tǒng)均能輸出高精度的數(shù)據(jù)。

由于慣性導航具有不依賴外界信息、隱蔽性好、抗干擾性強、全天候工作等優(yōu)點，一種能夠提供多種導航參數(shù)，*自主的導航系統(tǒng)。但它的精度隨時間而變化，長時間工作會累積較大誤差，這使慣性導航系統(tǒng)不宜作長時間導航。而衛(wèi)星定位系統(tǒng)具有較高的導航精度，但由于運動載體的機動變化，常使接收機不易捕獲和跟蹤衛(wèi)星的載波信號，甚至對已跟蹤的信號失鎖。為發(fā)揮兩種技術(shù)的優(yōu)勢，很多廠家采用高精度的慣性器件研制開發(fā)了GPS/INS組合導航系統(tǒng)。這些系統(tǒng)雖然性能較好，但價格昂貴，一般用戶難以承受。

而XW-ADU7610克服了單一器件的不足，充分發(fā)揮了GPS精度高、無累積誤差、無漂移、價格低和慣性產(chǎn)品動態(tài)性能好、抗*力強、不需外部信號源就能自主工作等特點，提高了系統(tǒng)整體的姿態(tài)方位測量精度、導航精度及實時跟蹤對準性能。經(jīng)在海陸空多種環(huán)境試驗證明，在基線長2米時，航向和姿態(tài)精度均達0.1度，并且有效克服了偏流角帶來的航向誤差，是兼容多系統(tǒng)、相互補充、相互備份的全天候高可靠性姿態(tài)方位測量產(chǎn)品。

XW-ADU7610系統(tǒng)指標：

3. XW-ADU7610與法國OCTANS的對比試驗

為滿足衛(wèi)星動中通天線的穩(wěn)定和準確對星的需求，其核心技術(shù)就是需要對運動中的車輛進行的姿態(tài)測量，其尋北精度要求0.1度，姿態(tài)精度要求0.05度。滿足系統(tǒng)需求的產(chǎn)品國內(nèi)外僅有幾家，并且成本很高，國外產(chǎn)品對我們還有出口限制。我們在用戶需求的基礎(chǔ)上推出了XW-ADU7610，經(jīng)過長達半年的各種環(huán)境測試，產(chǎn)品*需求。實驗中我們與法國OCTANS（航向精度0.1度，姿態(tài)精度0.05度）進行了跑車比較試驗，結(jié)果表明在航向上我公司的產(chǎn)品優(yōu)于法國的OCTANS，在姿態(tài)上兩個產(chǎn)品基本一致。測試數(shù)據(jù)曲線圖：

圖5 航向角

圖6 航向角局部放大

4.結(jié)論

通過對比試驗發(fā)現(xiàn)，北京星網(wǎng)宇達科技開發(fā)有限公司自主研發(fā)的XW-ADU7610姿態(tài)方位組合導航系統(tǒng)具有精度高、無累積誤差、保持時間長；動態(tài)性能好、全姿態(tài)工作、實時性高；不受磁場環(huán)境影響、無慣性漂移，抗干擾性強、可靠性高；可根據(jù)具體需求二次開發(fā)、優(yōu)化組合，性價比高等等優(yōu)點。它可為各類無人機、飛艇、衛(wèi)星通信車、衛(wèi)星遙感車、氣象雷達車、水文調(diào)查船、氣象觀測船、水面艦艇、科考船、火控系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)、武器瞄準系統(tǒng)等提供高精度高可靠性的航向姿態(tài)測量數(shù)據(jù)，具有非常強的競爭力。

圖1 橫滾角

圖2 橫滾角局部放大

圖3 俯仰角

圖4 俯仰角局部放大

系統(tǒng)精度	航向精度		0.1°（2m基線）0.05°（4m基線） 0.025°（8m基線）
	姿態(tài)精度		0.05 （靜態(tài)） 0.1° （動態(tài)）
	位置精度		0.3m CEP DGPS；＜2m CEP autonom ous, no SA
	速度精度		0.02m/s
	數(shù)據(jù)更新速率		100Hz
主要器件性能	陀螺	量程	±200°/s	加速度計	量程	±10g
		零偏	0.01°/S		零偏	＜1mg
		零偏穩(wěn)定性	0.0002°/S		零偏穩(wěn)定性	0.03mg
		零偏重復性	100ppm		零偏重復性	0.03mg
	GPS	定位精度	2m
		速度精度	0.02m/s
		授時精度	50ns
接口特性	接口方式		RS-232（或RS-422可選）
	波特率		115200
物理指標	供電電壓		12VDC（或24VDC可選）
	工作溫度		-40℃～+85℃
	物理尺寸		144121146mm
	重量		＜3Kg

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)加速度計

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