XW-ADU7610在车载卫星动中通中的应用

时间：2009/3/13阅读：2737

【引言】

载体在移动过程中，由于其姿态和地理位置发生变化，会引起原对准卫星天线偏离卫星，使通信中断，因此必须对载体的这些变化进行隔离，使天线不受影响并始终对准卫星。这就是天线稳定系统要解决的主要问题，也是移动载体进行不间断卫星通信的前提。

1. 动中通的工作原理

“动中通”自动跟踪系统是在初始静态情况下，由GPS、经纬仪、捷联惯导系统测量出航向角、载体所在位置的经度和纬度及相对水平面的初始角，然后根据其姿态及地理位置、卫星经度自动确定以水平面为基准的天线仰角，在保持仰角对水平面不变的前提下转动方位，并以信号极大值方式自动对准卫星。在载体运动过程中，测量出载体姿态的变化，通过数学平台的运算，变换为天线的误差角，通过伺服机构调整天线方位角、俯仰角、极化角，保证载体在变化过程中天线对星在规定范围内，使卫星发射天线在载体运动中实时跟踪地球同步卫星。该系统跟踪方式有自跟踪和惯导跟踪两种。自跟踪是依靠卫星信标进行天线闭环伺服跟踪；惯导跟踪是利用陀螺惯导组合敏感载体的变化进行天线跟踪。这两种跟踪可根据现场情况自动切换。当系统对星完毕转入自动跟踪后，以自跟踪方式工作；与此同时，惯导系统也进入工作状态，并不断输出天线极化、方位和俯仰等数据。当由于遮挡或其它原因引起天线信标信号中断时，系统自动切换到惯导跟踪方式。同时，利用*的移动卫星通信系统传输广播电视信号，达到现场转播效果。

2. 应用产品介绍

XW-ADU7610是由北京星网宇达科技开发有限公司自主开发并生产的一款高精度姿态方位组合导航系统。它有别于一般的GPS/INS产品，XW-ADU7610采用两个高精度高动态的GPS接收机作为卫星信号传感器，利用载波相位差分技术和快速求解整周模糊度技术，可计算运动载体的方位角；并加以惯性测量技术辅助测姿导航。由于XW-ADU7610设计时融合了双GPS定位定向、单GPS定位定向及自寻北技术，在内部采用了星网宇达的择优算法，所以该系统在只有一个GPS接收天线时仍然能达到相同的测量精度，而且当GPS信号受到干扰后，不论GPS失锁时间多久，系统均能输出高精度的数据。

由于惯性导航具有不依赖外界信息、隐蔽性好、抗干扰性强、全天候工作等优点，一种能够提供多种导航参数，*自主的导航系统。但它的精度随时间而变化，长时间工作会累积较大误差，这使惯性导航系统不宜作长时间导航。而卫星定位系统具有较高的导航精度，但由于运动载体的机动变化，常使接收机不易捕获和跟踪卫星的载波信号，甚至对已跟踪的信号失锁。为发挥两种技术的优势，很多厂家采用高精度的惯性器件研制开发了GPS/INS组合导航系统。这些系统虽然性能较好，但价格昂贵，一般用户难以承受。

而XW-ADU7610克服了单一器件的不足，充分发挥了GPS精度高、无累积误差、无漂移、价格低和惯性产品动态性能好、抗*力强、不需外部信号源就能自主工作等特点，提高了系统整体的姿态方位测量精度、导航精度及实时跟踪对准性能。经在海陆空多种环境试验证明，在基线长2米时，航向和姿态精度均达0.1度，并且有效克服了偏流角带来的航向误差，是兼容多系统、相互补充、相互备份的全天候高可靠性姿态方位测量产品。

XW-ADU7610系统指标：

3. XW-ADU7610与法国OCTANS的对比试验

为满足卫星动中通天线的稳定和准确对星的需求，其核心技术就是需要对运动中的车辆进行的姿态测量，其寻北精度要求0.1度，姿态精度要求0.05度。满足系统需求的产品国内外仅有几家，并且成本很高，国外产品对我们还有出口限制。我们在用户需求的基础上推出了XW-ADU7610，经过长达半年的各种环境测试，产品*需求。实验中我们与法国OCTANS（航向精度0.1度，姿态精度0.05度）进行了跑车比较试验，结果表明在航向上我公司的产品优于法国的OCTANS，在姿态上两个产品基本一致。测试数据曲线图：

图5 航向角

图6 航向角局部放大

4.结论

通过对比试验发现，北京星网宇达科技开发有限公司自主研发的XW-ADU7610姿态方位组合导航系统具有精度高、无累积误差、保持时间长；动态性能好、全姿态工作、实时性高；不受磁场环境影响、无惯性漂移，抗干扰性强、可靠性高；可根据具体需求二次开发、优化组合，性价比高等等优点。它可为各类无人机、飞艇、卫星通信车、卫星遥感车、气象雷达车、水文调查船、气象观测船、水面舰艇、科考船、火控系统、指挥控制系统、武器瞄准系统等提供高精度高可靠性的航向姿态测量数据，具有非常强的竞争力。

图1 横滚角

图2 横滚角局部放大

图3 俯仰角

图4 俯仰角局部放大

系统精度	航向精度		0.1°（2m基线）0.05°（4m基线） 0.025°（8m基线）
	姿态精度		0.05 （静态） 0.1° （动态）
	位置精度		0.3m CEP DGPS；＜2m CEP autonom ous, no SA
	速度精度		0.02m/s
	数据更新速率		100Hz
主要器件性能	陀螺	量程	±200°/s	加速度计	量程	±10g
		零偏	0.01°/S		零偏	＜1mg
		零偏稳定性	0.0002°/S		零偏稳定性	0.03mg
		零偏重复性	100ppm		零偏重复性	0.03mg
	GPS	定位精度	2m
		速度精度	0.02m/s
		授时精度	50ns
接口特性	接口方式		RS-232（或RS-422可选）
	波特率		115200
物理指标	供电电压		12VDC（或24VDC可选）
	工作温度		-40℃～+85℃
	物理尺寸		144121146mm
	重量		＜3Kg

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