一种高精度水平姿态测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高精度水平姿态测量方法及系统，利用简化温度补偿模型对加表输出进行补偿，降低和补偿了温度对加表输出准确度的影响，提高了加表输出精度，通过对补偿后的加表输出进行滤波处理，在很大程度上提高了抗高频干扰的能力，保证了大温差环境下水平姿态测量的高精度；该测量方法仅利用相互正交的两个加表输出进行姿态解算，无需外部信息的输入，计算简单，易于实现。易于实现。易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度水平姿态测量方法及系统


[0001]本专利技术属于精密测量
，尤其涉及一种高精度水平姿态测量方法及系统，适用于雷达天线车及与之使用环境相似的浮台、桥梁等载体的水平姿态测量过程。

技术介绍

[0002]根据雷达误差原理可知，天线大盘不水平度是雷达轴系误差源的重要组成部分，大盘不水平是指方位转盘平面和惯导坐标系基准平面的不平行度，若惯导坐标系基准平面不平，将会增大大盘不水平度的误差，因此通常需要先将雷达惯导坐标系基准平面进行调平，雷达惯导坐标系基准平面的调平常采用水平仪测量的方法，但该方法受仪器功能影响，存在使用条件较为严格，抗干扰能力差、温度适应性差等问题。针对上述问题有必要提出一种新的水平姿态测量方法及系统，能够在一定干扰环境及大温差环境下保证水平姿态的测量精度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种高精度水平姿态测量方法及系统，以解决现有测量方法或设备抗干扰能力差，测量精度低等问题。
[0004]本专利技术独立权利要求的技术方案解决了上述专利技术目的中的一个或多个。
[0005]本专利技术是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种高精度水平姿态测量方法，包括：
[0006]步骤1：构建简化温度补偿模型，所述简化温度补偿模型的具体表达式为：
[0007]A'(t)＝A(t)-ΔA，ΔA＝a0+a1T+a2T2+a3T3[0008]其中，A'(t)为t时刻温度补偿后的加表输出，A(t)为t时刻未进行温度补偿时的加表输出，ΔA为在温度点T时的温度补偿量，a0、a1、a2、a3均为温度系数；
[0009]步骤2：以东北天坐标系为基准，利用所述简化温度补偿模型对安装在东向轴的x加表和安装在北向轴的y加表的输出进行温度补偿；
[0010]步骤3：对温度补偿后的x加表输出和y加表输出进行滤波处理；
[0011]步骤4：根据所述步骤3中滤波处理后的x加表输出和y加表输出进行姿态解算。
[0012]本专利技术所述高精度水平姿态测量方法，利用简化温度补偿模型对加表输出进行补偿，降低和补偿了温度对加表输出准确度的影响，提高了加表输出精度，通过对补偿后的加表输出进行滤波处理，在很大程度上提高了抗高频干扰的能力，保证了大温差环境下水平姿态测量的高精度；该测量方法仅利用相互正交的x加表和y加表进行姿态解算，无需外部信息的输入，计算简单，易于实现。
[0013]进一步地，所述步骤1中，温度系数a0、a1、a2、a3的确定步骤为：
[0014]将产品置于隔振温箱或带温箱的转台上，将温箱降至起始温度，达到起始温度后保温至产品的加表温度为起始温度，产品上电并采集加表输出和温度，设置升温速率，使得温箱从起始温度升温至终止温度，产品保持上电状态直至加表温度达到终止温度，测量起
始温度至终止温度范围内每个温度点的加表输出，将温度点和温度点对应的加表输出进行三阶多项式拟合，得到温度系数a0、a1、a2、a3的具体值。
[0015]进一步地，所述步骤3中，采用实时滑动平均算法对温度补偿后的x加表输出和y加表输出进行滤波处理，具体的滤波处理过程为：
[0016]设窗口时间为t0，对窗口时间t0之前的x加表输出和y加表输出进行前端点平滑处理，对窗口时间t0之后的x加表输出和y加表输出进行滑动平均滤波处理，滤波处理统一表达式为：
[0017][0018][0019]其中，A
’
mean
(t)为滤波处理后的x加表输出或y加表输出，A'(t)为温度补偿后的x加表输出或y加表输出，t
n
为测量总时间，t为时间变量。
[0020]进一步地，所述窗口时间t0为100s。窗口时间为工程经验所得值，通过设定100s的窗口时间来进行滤波处理，抗干扰能力更强，滞后适中。
[0021]进一步地，所述步骤4中，姿态解算表达式为：
[0022][0023][0024]其中，β(t)为t时刻的俯仰角，γ(t)为t时刻的滚动角，A
’
xmean
(t)为t时刻滤波处理后的x加表输出，A
’
ymean
(t)为t时刻滤波处理后的y加表输出，g0为重力加速度。
[0025]本专利技术还提供一种高精度水平姿态测量系统，包括：
[0026]模型构建单元，用于构建简化温度补偿模型，所述简化温度补偿模型的具体表达式为：
[0027]A'(t)＝A(t)-ΔA，ΔA＝a0+a1T+a2T2+a3T3[0028]其中，A'(t)为t时刻温度补偿后的加表输出，A(t)为t时刻未进行温度补偿时的加表输出，ΔA为在温度点T时的温度补偿量，a0、a1、a2、a3均为温度系数；
[0029]温度补偿单元，用于以东北天坐标系为基准，利用所述简化温度补偿模型对安装在东向轴的x加表和安装在北向轴的y加表的输出进行温度补偿；
[0030]滤波处理单元，用于对经温度补偿单元进行温度补偿后的x加表输出和y加表输出进行滤波处理；
[0031]姿态解算单元，用于对经滤波处理单元进行滤波处理后的x加表输出和y加表输出进行姿态解算，姿态解算表达式为
[0032][0033][0034]其中，β(t)为t时刻的俯仰角，γ(t)为t时刻的滚动角，A
’
xmean
(t)为t时刻滤波处理后的x加表输出，A
’
ymean
(t)为t时刻滤波处理后的y加表输出，g0为重力加速度。
[0035]有益效果
[0036]与现有技术相比，本专利技术所提供的一种高精度水平姿态测量方法及系统，利用简化温度补偿模型对加表输出进行补偿，降低和补偿了温度对加表输出准确度的影响，提高了加表输出精度，通过对补偿后的加表输出进行滤波处理，在很大程度上提高了抗高频干扰的能力，保证了大温差环境下水平姿态测量的高精度；该测量方法仅利用相互正交的两个加表输出进行姿态解算，无需外部信息的输入，计算简单，易于实现；简化温度补偿模型将对水平姿态影响较大的零位进行建模，并采用全温温扫方式确定温度系数，耗时短，易于操作。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1是本专利技术实施例中一种高精度水平姿态测量方法的流程图。
具体实施方式
[0039]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]如图1所示，本实施例所提供的一种高精度水平姿态测量方法，包括以下步骤：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度水平姿态测量方法，其特征在于，包括：步骤1：构建简化温度补偿模型，所述简化温度补偿模型的具体表达式为：A'(t)＝A(t)-ΔA，ΔA＝a0+a1T+a2T2+a3T3其中，A'(t)为t时刻温度补偿后的加表输出，A(t)为t时刻未进行温度补偿时的加表输出，ΔA为在温度点T时的温度补偿量，a0、a1、a2、a3均为温度系数；步骤2：以东北天坐标系为基准，利用所述简化温度补偿模型对安装在东向轴的x加表和安装在北向轴的y加表的输出进行温度补偿；步骤3：对温度补偿后的x加表输出和y加表输出进行滤波处理；步骤4：根据所述步骤3中滤波处理后的x加表输出和y加表输出进行姿态解算。2.如权利要求1所述的一种高精度水平姿态测量方法，其特征在于：所述步骤1中，温度系数a0、a1、a2、a3的确定步骤为：将产品置于隔振温箱或带温箱的转台上，将温箱降至起始温度，达到起始温度后保温至产品的加表温度为起始温度，产品上电并采集加表输出和温度，设置升温速率，使得温箱从起始温度升温至终止温度，产品保持上电状态直至加表温度达到终止温度，测量起始温度至终止温度范围内每个温度点的加表输出，将温度点和温度点对应的加表输出进行三阶多项式拟合，得到温度系数a0、a1、a2、a3的具体值。3.如权利要求1所述的一种高精度水平姿态测量方法，其特征在于：所述步骤3中，采用实时滑动平均算法对温度补偿后的x加表输出和y加表输出进行滤波处理，具体的滤波处理过程为：设窗口时间为t0，对窗口时间t0之前的x加表输出和y加表输出进行前端点平滑处理，对窗口时间t0之后的x加表输出和y加表输出进行滑动平均滤波处理，滤波处理统一表达式为：为：其中，A'
mean
(t)为滤波处理后的x加表输出或y加表输出，A'(t)...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志洁，曾浩瀚，
申请(专利权)人：湖南航天机电设备与特种材料研究所，
类型：发明
国别省市：