低成本动中通方案

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1、我工作室专门从事相控阵天线、平板天线、共形天线研发，根据用户系统规模和应用需求定制射频前端解决方案，提供系统级平台产品。产品案例包括：有源相频扫线阵、无源相频扫线阵、二维有源阵、二维无源阵、低剖面动中通天线、定向波导缝隙阵、微波监测天线、测速雷达天线。产品频率范围覆盖S波段至Ka波段。具备资格认证级别暗室、近场、远场天线测试条件，可单独提供天线测试服务。工作室产品序列同时包括：铁氧体移相器（S波段至Ka波段）、二极管移相器（C波段至Ka波段）、变极化器（S波段至Ka波段）、环行器（S波段至Ka波段）等射频零部件。联系电话：（+86）153

2、32484005江先生邮箱：bkj_jlq@163.com地址：陕西省西安市航天产业基地ATN工作室技术方案1.主要技术方案：1.1.系统主要方案由惯性测量元件和高频GPS构成GPS/INS捷联惯性导航系统系统，根据相关经验估计惯性导航系统的导航精度：误差不超过0.3度惯性测量元件采用ADI公司或SENSONOR公司MEMS陀螺和加速度计组件，省去陀螺与加速度计数据采集的高精度AD，显著降低系统成本；根据计算系统指向精度与信号衰减幅度之间的关系，数据见附件信号衰减幅度指向角偏差0.3dB0.3度0.5dB0.4度1.5dB0.7度3.0d

3、B1.0度因此确定系统跟踪精度为0.3度（均方根值），这样可以降低系统的角度传感器、惯性导航系统的要求，从而降低系统的成本。2.系统设计2.1.系统结构设计根据双方协商确定，系统硬件平台采用甲方的硬件平台，采用Sensonor公司STIM300惯性测量单元（IMU），与GPS实现GPS/INS捷联惯性导航系统。根据GPS与IMU的配置，确定GPS与INS之间采用松耦合方式，GPS与INS之间的关系如下图GPS与INS集成滤波器采用卡尔曼滤波器，可选的滤波器有EKF、UKF、CDKF、SR-UKF、SR-CDKF、SPPF、GMSPPF等，

4、考虑系统的复杂度，精度等因素，确定采用SR-UKF作为GPS/INS集成滤波器。用滤波结果对IMU测量结果进行校正。1.1.GPS/INS滤波算法为了进行导航计算，确定在用地理东北天坐标系作为导航坐标系，坐标系满足右手定则。EKF与SPKF相比，计算复杂度基本一致，在实际的应用中大约能提高30%的系统精度。由于在系统使用的惯性传感器的测量精度的限制，忽略地球自转对导航系统的影响，即忽略地球自转角速度。1.1.系统模型设计GPS/INS滤波模型包括运动学模型和测量模型，在工程实践中常用的模型有直接模型和间接模型。在大多数惯性导航系统中均采用

5、EKF和误差模型，因为EKF是在状态附近对运动学模型进行线性化，因此采用误差模型有利于线性化的实现和雅可比矩阵的求取，当SPKF算法出现以后，不必求取雅可比矩阵，所以采用误差模型的必要性不再。从而直接模型更多的应用于惯性导航系统中，直接模型与工程中的数学描述完全一致，优点是直观，便于理解。系统中采用16维状态矢量模型，即在这里，且是在导航坐标系下载体的位置和速度矢量，是归一化的载体姿态四元数，是惯性测量单元的加速度偏差，是惯性测量单元陀螺偏差。基于这个状态矢量的连续时间运动学导航方程（INS机械方程和误差模型）如下：是从载体坐标系到导航坐

6、标系的方向余弦矩阵，方向余弦矩阵与四元数之间的关系如下：项是重力加速度分量，和校正后的IMU的陀螺和加速度计测量值，即在以上方程中和是来自IMU的原始测量，和是IMU的加速度和角速率测量噪声项，是在导航坐标系下地球旋转角速的地测量值(科里奥利效应)。通常情况下是导航坐标系相对于地球坐标系位置的函数，因此是随载体位置变化而时变的。由于我们的目的，载体在一个较小的空域内运动，所以我们假定导航坐标系相对于地球坐标系不变，即是常数。是反对称矩阵，是经校正后的IMU角速率测量值的组合，即：方程中，表示当IMU没有被安装在载体中心上的杠杆耦合分量，如

7、果导航滤波在IMU安装点计算状态估计，这个量可以被忽略。在这种情况下，求解导航方程的中心可以简单的变换到载体的重心位置.过程模型的最后两项为IMU偏移误差的时变特性模型，通常在惯性导航系统中的传感器误差模型为零平均值的，平稳的，一阶GAUSS-MARKOV过程。尽管MEMSIMU的偏差和比例因子表现出非零均值与非平稳的，误差的模型为随机游走。为了通过滤波改善这个时变系统的跟踪误差，这需要在选择测量模型时这些误差是可观测的。位置和速度的离散时间更新可以通过下面的一阶欧拉方程近似来计算这里和可以通过方程来计算，为积分的时间步长（在我们的系统中

8、规定为IMU的数据更新时间）。四元数更新方程可以通过史蒂夫给出的反对称矩阵的指数分析来离散化，离散时间更新方程可以写为如果我们进一步表示为在周期内，载体相对于载体坐标系的横滚、纵摇和航向轴的旋