一种基于机载Ka波段的卫星视频传输系统
阅读说明：本技术 一种基于机载Ka波段的卫星视频传输系统 (Satellite video transmission system based on airborne Ka wave band ) 是由 邢向荣 王力强 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于机载Ka波段的卫星视频传输系统,包括：伺服控制子系统,其包括开环稳定模块、闭环跟踪模块和传感器融合模块,其中：开环稳定模块包括单惯性测量单元,单惯性测量单元用于测量载体的线加速度和角速率,开环稳定模块根据载体线加速度和角速率信息对天线进行控制；闭环跟踪模块对天线的指向进行校正,以保持天线准确地指向卫星；传感器融合模块对若干个传感器采集的数据进行融合,以快速得到并准确跟踪单惯性测量单元的陀螺零偏。根据本发明的系统,可以根据单惯性测量单元所获取的载体线加速度和角速率信息对天线进行控制；对天线的指向进行校正,保持天线准确地指向卫星,最大限度地保证视频传输的稳定性,提高抗干扰能力。(The invention provides a satellite video transmission system based on an airborne Ka waveband, which comprises: a servo control subsystem comprising an open loop stabilization module, a closed loop tracking module, and a sensor fusion module, wherein: the open-loop stabilization module comprises a single inertia measurement unit, the single inertia measurement unit is used for measuring the linear acceleration and the angular rate of the carrier, and the open-loop stabilization module controls the antenna according to the information of the linear acceleration and the angular rate of the carrier; the closed-loop tracking module corrects the direction of the antenna to keep the antenna accurately directed to the satellite; the sensor fusion module fuses data acquired by a plurality of sensors so as to quickly obtain and accurately track the gyro zero offset of the single inertial measurement unit. According to the system, the antenna can be controlled according to the linear acceleration and angular rate information of the carrier, which are acquired by the single inertia measurement unit; the pointing direction of the antenna is corrected, the antenna is kept to accurately point to the satellite, the stability of video transmission is guaranteed to the maximum extent, and the anti-interference capability is improved.)
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，特别涉及一种基于机载Ka波段的卫星视频传输系统。
背景技术
进入21世纪以来，无线通信在军事、科研以及人类生活等很多领域得到了广泛的应用，已经成为人们工作、学习、娱乐和生活等各个方面必不可少的通信工具。但是，由于无线通信应用在越来越广泛和深入的领域，这样就使得通信频点变的更加拥挤，通信的信息量要求愈加巨大，需求的带宽也越来越宽，目前使用的波段和频点越来越不能满足以上的要求。Ka波段由于其抗干扰性能强，地球站直径偏小，便于安装以及更宽的频率分配，使得Ka频段卫星通信系统具有更广泛的应用前景和巨大潜力。
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，这就是卫星视频传输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。
发明内容
本发明提供一种基于机载Ka波段的卫星视频传输系统，用以实现自动地根据载体线加速度和角速率信息对天线进行控制；并对天线的指向进行校正，保持天线准确地指向卫星。
本发明提供一种基于机载Ka波段的卫星视频传输系统，包括：伺服控制子系统，所述伺服控制子系统包括开环稳定模块、闭环跟踪模块和传感器融合模块，其中：
所述开环稳定模块包括单惯性测量单元，所述单惯性测量单元用于测量载体的线加速度和角速率，获得载体线加速度和角速率信息，所述开环稳定模块用于根据所述单惯性测量单元所获取的所述载体线加速度和角速率信息对天线进行控制；
所述闭环跟踪模块用于对所述天线的指向进行校正，以保持所述天线准确地指向卫星；
所述传感器融合模块用于对若干个传感器采集的数据进行融合，以快速得到并准确跟踪所述单惯性测量单元的陀螺零偏。
进一步地，所述单惯性测量单元包括若干个单轴的加速度计和若干个单轴的陀螺，所述传感器融合模块包括速度传感器，其中：
所述加速度计用于检测物体在所述载体所在的坐标系统中独立三轴的加速度信号，并用于感知飞机相对于地垂线的加速度分量；
所述陀螺用于检测所述载体相对于导航坐标系的角速度信号；
所述速度传感器用于感知所述飞机的角度信息，并测量物体在三维空间中的角度和加速度，并根据所述物体在三维空间中的所述角度和加速度解算出所述物体的姿态。
进一步地，所述惯性测量单元还用于：
将所述加速度计检测的所述加速度信号和所述陀螺检测的所述角速度信号进行空间坐标变换，将所述加速度计和所述陀螺所在的局部坐标系中的信息变换到当前统一的标准空间坐标系中的相应信息；
根据所述统一的标准空间坐标系中的相应信息，采用卡尔曼滤波算法对所述载体的姿态信息进行估计；
输出所述载体的所述姿态信息，所述姿态信息包括角速率和姿态角。
进一步地，所述闭环跟踪模块包括电流环单元、速度环单元和位置环单元，其中，
所述电流环单元用于接收电流环给定值和电流反馈值，并输出电流环输出值；
所述速度环单元用于接收速度环给定值和速度反馈值，并计算所述电流环给定值；
所述位置环单元用于接收位置环给定值和位置反馈值，并计算所述速度环给定值。
进一步地，所述电流环单元接收电流环给定值和电流反馈值，并输出电流环输出值执行以下步骤：
所述电流环单元接收所述电流环给定值和所述电流反馈值，所述电流环给定值包括所述速度环单元进行PID调节后的输出；
将所述电流环给定值和所述电流反馈值进行比较，获得所述电流环给定值和所述电流反馈值的第一差值；
将所述第一差值在所述电流环单元内进行PID调节，获得第一调节值，并将所述第一调节值输出到伺服电机，所述电流环单元的输出包括所述伺服电机的每相的相电流。
进一步地，所述速度环单元接收速度环给定值和速度反馈值，并计算所述电流环给定值执行以下步骤：
所述速度环单元接收所述速度环给定值和所述速度反馈值，所述速度环给定值包括所述位置环单元进行PID调节后的第二调节值；
将所述速度环给定值和所述速度反馈值进行比较，获得所述速度环给定值和所述速度反馈值的第二差值；
将所述第二差值在所述速度环单元内进行PID调节，获得第三调节值，并将所述第三调节值作为所述电流环给定值，输出到所述电流环单元。
进一步地，所述位置环单元接收位置环给定值和位置反馈值，并计算所述速度环给定值执行以下步骤：
所述位置环单元接收所述位置环给定值和所述位置反馈值，所述位置环给定值包括外部脉冲信号经过平滑滤波处理和电子齿轮计算得到的计算值，
将所述位置环给定值和所述位置反馈值进行比较，获得所述位置环给定值和所述位置反馈值的第三差值；
将所述第三差值在所述位置环单元内进行PID调节，获得所述第二调节值，并将所述第二调节值作为所述速度环给定值，输出到所述速度环单元。
进一步地，所述传感器融合模块对若干个传感器采集的数据进行融合执行以下步骤：
每隔预设时间，获取各传感器的检测数据；
对当前时刻获得的所述数据进行特征提取，所述特征提取是指对当前时刻的所有检测数据进行时间校准和空间坐标变换，以形成融合计算所需的统一时间参考点和空间参考点，
其中所述时间校准基于时间校准装置、GPS系统实现对各传感器的时间校准，所述时间校准装置与GPS系统通信取得时间信息并提供给所述各传感器，所述时间校准装置包括处理模块、通信接口和与所述GPS系统实现无线通信的GPS通信模块，
所述时间校准的步骤包括：接收来自所述各传感器的时间校准请求，所述通信接口等待接收来自各传感器的时间校准请求，直到接收到时间校准请求；所述通信接口将来自设备的时间校准请求发送给所述处理模块；
响应所述时间校准请求，从所述GPS系统取得时间信息，所述处理模块根据时间校准请求控制所述GPS通信模块发出时间校准请求，所述GPS通信模块接收GPS系统返回的信息，将信息转发给所述处理模块，所述处理模块提取时间信息或重新发出时间校准请求；
将所述时间信息发送给所述各传感器，所述处理模块将所述时间信息发送给所述通信接口，所述通信接口启动中断通知所述各传感器，等待所述各传感器的反馈，所述通信接口向所述各传感器发出时间信息，进行对所述各传感器的时间校准；
所述空间坐标变换的步骤包括：计算所述各传感器的各个基坐标系相对于所述各传感器中的第一传感器的基坐标系的空间坐标变换矩阵，根据所述各传感器在其对应的基坐标系的全部位置点上的角度和所述第一传感器在其对应的基坐标系的全部位置点上的角度，确定所述各传感器的各个基坐标系相对于所述第一传感器的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数，根据所述校正参数计算所述各传感器的基坐标系相对于所述第一传感器的基坐标系的空间坐标变换矩阵；根据所述空间坐标变换矩阵将所述各传感器与所述第一传感器的相对位置进行空间坐标变换；
分别对特征提取后的所述检测数据进行参数估计，分别获得所述检测数据的下一时刻数据估计，其中所述参数估计为将特征提取后的所述检测数据形成一个一行N列的矩阵测量值，将当前时刻的检测数据值与上一时刻对当前时刻的数据估计值的偏差乘以权重数，获得所述检测数据的所述下一时刻数据估计；同时，对特征提取后的所述检测数据进行特征识别，以获得所述检测数据的当前时刻特征属性，所述特征识别为根据特征提取后的所述检测数据的结果，分别形成一个N维的特征向量，其中每一维代表被检测数据的一个独立特征，从而得到所述检测数据的当前时刻特征属性；
分别对所述下一时刻数据估计和所述当前时刻特征属性进行融合计算，获取所述下一时刻数据估计和所述当前时刻的检测数据值的检测数据差，确定采用所述各传感器检测数据的置信度，根据所述置信度、所述检测数据差确定采用所述各传感器进行检测的检测偏差估计值，用于根据所述置信度、所述检测偏差估计值、所述下一时刻数据估计和所述当前时刻的检测数据值获取检测数据的估计值，将所述检测数据的估计值确定为各传感器的检测数据，获得若干个所述传感器的综合态势估计，以根据所述综合态势估计快速得到并准确跟踪所述单惯性测量单元的陀螺零偏。
进一步地，所述伺服控制子系统还包括编码器、卫星通信天线、伺服驱动模块、计算模块和控制模块，其中：
所述编码器用于向所述闭环跟踪模块输出反馈信号，所述编码器包括：编码器控制单元、编码器无线通信单元、编码器近场通信单元、编码器电源单元、人机交互单元、时钟单元、定位单元和编码器存储单元；
所述卫星通信天线用于收发地球同步轨道通信卫星或小倾角地球同步轨道通信卫星的Ka波段通信信号；
所述伺服驱动模块用于驱动所述卫星通信天线转动，以调整所述卫星通信天线的方位角、俯仰角和极化角；
所述计算模块用于计算所述卫星通信天线对准所述目标卫星所需的方位角、俯仰角和极化角；
所述控制模块用于根据计算的所述卫星通信天线对准所述目标卫星所需的方位角、俯仰角和极化角控制所述伺服驱动模块调整所述卫星通信天线的方位角、俯仰角和极化角。
进一步地，所述闭环跟踪模块在对所述天线的指向进行校正，以保持所述天线准确地指向卫星的过程中，包括如下步骤；
步骤A1、根据所述天线的输入功率、天线发出的信号波的波长信息、水平天线角度和垂直天线角度，确定所述天线的接收反馈功率；
其中，Pf为所述反馈功率，χ为所述波长信息的波长，r为所述天线发出的信号的第一菲涅尔区半径，θ为所述水平天线角度，Rj为所述天线的相对电介常数，Js为所述天线的导电率，
步骤A2、根据所述载体线加速度和角速度，从而控制所述天线的水平调整角度；
其中，ψs为所述天线的水平调整角度，arcsin为反三角函数正弦值，M为所述载体的行波系数，a为所述线加速度，W为所述角速度，v为所述载体的线速度；
步骤A3、根据所述载体线加速度和角速度，从而控制所述天线的垂直调整角度；
其中，ψc为所述垂直调整角度，S为所述载体的驻波比；
步骤A4、将所述天线向北调整ψs，向上调整ψc，以保持所述天线准确地指向卫星。
本发明实施例提供的一种基于机载Ka波段的卫星视频传输系统，具有以下有益效果：可以自动地根据单惯性测量单元所获取的载体线加速度和角速率信息对天线进行控制；同时可以对天线的指向进行校正，保持天线准确地指向卫星，最大限度地保证视频传输的稳定性，提高抗干扰能力。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种基于机载Ka波段的卫星视频传输系统的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例还提供了一种基于机载Ka波段的卫星视频传输系统，如图1所示，包括：伺服控制子系统100，所述伺服控制子系统100包括开环稳定模块101、闭环跟踪模块102和传感器融合模块103，其中：
所述开环稳定模块101包括单惯性测量单元，所述单惯性测量单元用于测量载体的线加速度和角速率，获得载体线加速度和角速率信息，所述开环稳定模块101用于根据所述单惯性测量单元所获取的所述载体线加速度和角速率信息对天线进行控制；
所述闭环跟踪模块102用于对所述天线的指向进行校正，以保持所述天线准确地指向卫星；
所述传感器融合模块103用于对若干个传感器采集的数据进行融合，以快速得到并准确跟踪所述单惯性测量单元的陀螺零偏。
上述技术方案的工作原理为：开环稳定模块101根据单惯性测量单元所获取的载体线加速度和角速率信息对天线进行控制；闭环跟踪模块102对天线的指向进行校正，以保持天线准确地指向卫星；传感器融合模块103用于对若干个传感器采集的数据进行融合，以快速得到并准确跟踪单惯性测量单元的陀螺零偏，可以使误差值最小，提高跟踪的准确性。
本发明的基于机载Ka波段的卫星视频传输系统采用了“开环稳定+闭环跟踪+传感器融合”的控制方案。开环稳定利用单惯性单元(IMU)构成的组合测量单元提供的信息对天线进行控制，以隔离载体的瞬间扰动对天线指向的影响。单惯性单元测量的是载体线加速度和角速率信息。经过惯性传感器去噪、姿态估计算法和跟踪信息陀螺误差校正后，可获得姿态角和角速率信息。采用姿态估计算法对不同传感器进行数据融合，能够快速得到并准确跟踪陀螺零偏，克服它对姿态估计的影响，同时给出准确的角速度信号。
开环稳定模块的机理是隔离方程，利用单惯性单元提供的角速率直接投影到天线坐标系进行补偿，保持波束在惯性空间指向稳定。开环稳定模块101具有自主性强、更新频率高等优点，但开环稳定模块101完全依赖于传感器的精度。另外，由于惯性器件、伺服系统的漂移以及系统其它因素的影响，单独采用开环稳定模块101，天线波束会逐渐偏离卫星波束中心。利用闭环跟踪模块102对天线指向进行校正，保持天线准确地指向卫星，因此可以保持信号强度最大，当单天线GPS/北斗等受到干扰，可自动切入预设位置，可不依赖于双天线GPS、北斗卫星导航系统的信息，具有很强的抗干扰能力。
上述技术方案的有益效果为：可以自动地根据单惯性测量单元所获取的载体线加速度和角速率信息对天线进行控制；同时可以对天线的指向进行校正，保持天线准确地指向卫星，最大限度地保证视频传输的稳定性，提高抗干扰能力。
在一个实施例中，所述单惯性测量单元包括若干个单轴的加速度计和若干个单轴的陀螺，所述传感器融合模块包括速度传感器，其中：
所述加速度计用于检测物体在所述载体所在的坐标系统中独立三轴的加速度信号，并用于感知飞机相对于地垂线的加速度分量；
所述陀螺用于检测所述载体相对于导航坐标系的角速度信号；
所述速度传感器用于感知所述飞机的角度信息，并测量物体在三维空间中的角度和加速度，并根据所述物体在三维空间中的所述角度和加速度解算出所述物体的姿态。
上述技术方案的工作原理为：惯性测量单元是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。具体地，一个惯性测量单元包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，在载体跟随卫星视频传输系统移动的过程中，物体相对于载体运动，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，加速度计用来感受飞机相对于地垂线的加速度分量，速度传感器用来感受飞机的角度信息，测量物体在三维空间中的角度和加速度，并以此解算出物体的姿态。
上述技术方案的有益效果为：利用加速度计、陀螺以及速度传感器，可以解算出物体的姿态。
在一个实施例中，所述惯性测量单元还用于：
将所述加速度计检测的所述加速度信号和所述陀螺检测的所述角速度信号进行空间坐标变换，将所述加速度计和所述陀螺所在的局部坐标系中的信息变换到当前统一的标准空间坐标系中的相应信息；
根据所述统一的标准空间坐标系中的相应信息，采用卡尔曼滤波算法对所述载体的姿态信息进行估计；
输出所述载体的所述姿态信息，所述姿态信息包括角速率和姿态角。
上述技术方案的工作原理为：卡尔曼滤波作为一种新的线性滤波和预测理由论，其特点是在线性状态空间表示的基础上对有噪声的输入和观测信号进行处理，求取系统状态或真实信号。这种理论是在时间域上来表述的，基本的概念是：在线性系统的状态空间表示基础上，从输出和输入观测数据求系统状态的最优估计。这里所说的系统状态，是总结系统所有过去的输入和扰动对系统的作用的最小参数的集合，知道了系统的状态就能够与未来的输入与系统的扰动一起确定系统的整个行为。
状态估计是卡尔曼滤波的重要组成部分。一般来说，根据观测数据对随机量进行定量推断就是估计问题，特别是对动态行为的状态估计，它能实现实时运行状态的估计和预测功能。状态估计对于了解和控制一个系统具有重要意义，所应用的方法属于统计学中的估计理论。最常用的是最小二乘估计，线性最小方差估计、最小方差估计、递推最小二乘估计等。也可以使用其他风险准则的贝叶斯估计、最大似然估计、随机逼近等方法。
受噪声干扰的状态量是个随机量，不可能测得精确值，但可对它进行一系列观测，并依据一组观测值，按某种统计观点对它进行估计。使估计值尽可能准确地接近真实值，这就是最优估计。真实值与估计值之差称为估计误差。若估计值的数学期望与真实值相等，这种估计称为无偏估计。卡尔曼提出的递推最优估计理论，采用状态空间描述法，在算法采用递推形式，卡尔曼滤波能处理多维和非平稳的随机过程。
上述技术方案的有益效果为：利用惯性测量单元，采用卡尔曼滤波算法对载体的姿态信息进行估计。
在一个实施例中，所述闭环跟踪模块102包括电流环单元、速度环单元和位置环单元，其中，
所述电流环单元用于接收电流环给定值和电流反馈值，并输出电流环输出值；
所述速度环单元用于接收速度环给定值和速度反馈值，并计算所述电流环给定值；
所述位置环单元用于接收位置环给定值和位置反馈值，并计算所述速度环给定值。
上述技术方案的工作原理为：闭环跟踪模块102从内到外依次是电流环单元、速度环单元和位置环单元，电流环单元接收电流环给定值和电流反馈值，并输出电流环输出值；速度环单元接收速度环给定值和速度反馈值，并计算电流环给定值；位置环单元接收位置环给定值和位置反馈值，并计算速度环给定值。位置环单元利用惯性测量单元提供的载体姿态经坐标转换得到天线指向角，在位置环路上进行捷联稳定。
上述技术方案的有益效果为：借助于电流环单元、速度环单元和位置环单元，可以保证内部时序，在输出不变时采样各种输入，例如，位置、电流、速度等较弱信号，然后在同一时刻输出幅度强大的输出信号，可以保持信号强度最大，进一步提高抗干扰能力。
在一个实施例中，所述电流环单元接收电流环给定值和电流反馈值，并输出电流环输出值执行以下步骤：
所述电流环单元接收所述电流环给定值和所述电流反馈值，所述电流环给定值包括所述速度环单元进行PID调节后的输出；
将所述电流环给定值和所述电流反馈值进行比较，获得所述电流环给定值和所述电流反馈值的第一差值；
将所述第一差值在所述电流环单元内进行PID调节，获得第一调节值，并将所述第一调节值输出到伺服电机，所述电流环单元的输出包括所述伺服电机的每相的相电流。
上述技术方案的工作原理为：电流环单元的输入是速度环单元进行PID调节后的输出，电流环给定值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，其中PID调节主要是比例增益和积分处理，电流环的输出就是电机的每相的相电流，电流环的反馈不是编码器的反馈而是在驱动器内部反馈给电流环的。电流环是在驱动器内部形成的，即使没有电机，只要在每相上安装模拟负载(例如电灯泡)电流环就能形成反馈工作。
上述技术方案的有益效果为：提供了电流环单元输出电流环输出值的具体步骤。
在一个实施例中，所述速度环单元接收速度环给定值和速度反馈值，并计算所述电流环给定值执行以下步骤：
所述速度环单元接收所述速度环给定值和所述速度反馈值，所述速度环给定值包括所述位置环单元进行PID调节后的第二调节值；
将所述速度环给定值和所述速度反馈值进行比较，获得所述速度环给定值和所述速度反馈值的第二差值；
将所述第二差值在所述速度环单元内进行PID调节，获得第三调节值，并将所述第三调节值作为所述电流环给定值，输出到所述电流环单元。
上述技术方案的工作原理为：速度环单元的输入是位置环单元进行PID调节后的输出以及速度环单元设定的速度反馈馈值，速度环给定值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环进行PID调节后，其中PID调节主要是比例增益和积分处理，然后输出电流环给定值。速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值，经过速度运算器得到。
上述技术方案的有益效果为：提供了速度环单元计算电流环给定值的具体步骤。
在一个实施例中，所述位置环单元接收位置环给定值和位置反馈值，并计算所述速度环给定值执行以下步骤：
所述位置环单元接收所述位置环给定值和所述位置反馈值，所述位置环给定值包括外部脉冲信号经过平滑滤波处理和电子齿轮计算得到的计算值，
将所述位置环给定值和所述位置反馈值进行比较，获得所述位置环给定值和所述位置反馈值的第三差值；
将所述第三差值在所述位置环单元内进行PID调节，获得所述第二调节值，并将所述第二调节值作为所述速度环给定值，输出到所述速度环单元。
上述技术方案的工作原理为：位置环单元的输入就是外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算得到的计算值，位置环给定值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节，其中PID调节主要是比例增益和积分处理，然后输出速度环给定值，位置环的反馈也来自于编码器，经过位置运算器得到。
上述技术方案的有益效果为：提供了位置环单元计算速度环给定值的具体步骤。
在一个实施例中，所述传感器融合模块103对若干个传感器采集的数据进行融合执行以下步骤：
每隔预设时间，获取各传感器的检测数据；
对当前时刻获得的所述数据进行特征提取，所述特征提取是指对当前时刻的所有检测数据进行时间校准和空间坐标变换，以形成融合计算所需的统一时间参考点和空间参考点，
其中所述时间校准基于时间校准装置、GPS系统实现对各传感器的时间校准，所述时间校准装置与GPS系统通信取得时间信息并提供给所述各传感器，所述时间校准装置包括处理模块、通信接口和与所述GPS系统实现无线通信的GPS通信模块，
所述时间校准的步骤包括：接收来自所述各传感器的时间校准请求，所述通信接口等待接收来自各传感器的时间校准请求，直到接收到时间校准请求；所述通信接口将来自设备的时间校准请求发送给所述处理模块；
响应所述时间校准请求，从所述GPS系统取得时间信息，所述处理模块根据时间校准请求控制所述GPS通信模块发出时间校准请求，所述GPS通信模块接收GPS系统返回的信息，将信息转发给所述处理模块，所述处理模块提取时间信息或重新发出时间校准请求；
将所述时间信息发送给所述各传感器，所述处理模块将所述时间信息发送给所述通信接口，所述通信接口启动中断通知所述各传感器，等待所述各传感器的反馈，所述通信接口向所述各传感器发出时间信息，进行对所述各传感器的时间校准；
所述空间坐标变换的步骤包括：计算所述各传感器的各个基坐标系相对于所述各传感器中的第一传感器的基坐标系的空间坐标变换矩阵，根据所述各传感器在其对应的基坐标系的全部位置点上的角度和所述第一传感器在其对应的基坐标系的全部位置点上的角度，确定所述各传感器的各个基坐标系相对于所述第一传感器的基坐标系的空间坐标变换矩阵的校正参数，根据所述校正参数计算所述各传感器的基坐标系相对于所述第一传感器的基坐标系的空间坐标变换矩阵；根据所述空间坐标变换矩阵将所述各传感器与所述第一传感器的相对位置进行空间坐标变换；
分别对特征提取后的所述检测数据进行参数估计，分别获得所述检测数据的下一时刻数据估计，其中所述参数估计为将特征提取后的所述检测数据形成一个一行N列的矩阵测量值，将当前时刻的检测数据值与上一时刻对当前时刻的数据估计值的偏差乘以权重数，获得所述检测数据的所述下一时刻数据估计；同时，对特征提取后的所述检测数据进行特征识别，以获得所述检测数据的当前时刻特征属性，所述特征识别为根据特征提取后的所述检测数据的结果，分别形成一个N维的特征向量，其中每一维代表被检测数据的一个独立特征，从而得到所述检测数据的当前时刻特征属性；
分别对所述下一时刻数据估计和所述当前时刻特征属性进行融合计算，获取所述下一时刻数据估计和所述当前时刻的检测数据值的检测数据差，确定采用所述各传感器检测数据的置信度，根据所述置信度、所述检测数据差确定采用所述各传感器进行检测的检测偏差估计值，用于根据所述置信度、所述检测偏差估计值、所述下一时刻数据估计和所述当前时刻的检测数据值获取检测数据的估计值，将所述检测数据的估计值确定为各传感器的检测数据，获得若干个所述传感器的综合态势估计，以根据所述综合态势估计快速得到并准确跟踪所述单惯性测量单元的陀螺零偏。
上述技术方案的工作原理为：所述传感器融合模块103包括惯性传感器、角度传感器、速度传感器、红外测距传感器等。当前时刻特征属性例如可以包括获取检验数据的时间、下一时刻与当前时刻的时间差等。
所述预设时间可以为0.1s-1s，例如可设定为0.2s。在本发明中，每个传感器所获得的检测数据都包括数据层信息和特征层信息两方面内容。在卡尔曼滤波中，上述权重数是一直改变的，该权重与检测数据值与上一时刻对当前时刻的数据估计值的偏差有关。所述特征识别是对各传感器的检测数据进行特征层信息的融合。所述融合计算是对所述参数估计和特征识别部分输出的一行N列矩阵测量值和N维特征向量的相关观测结果进行验证、分析、补充取舍、修改和状态跟踪估计，对不相关观测结果进行分析和综合，获得对单惯性测量单元的陀螺零偏感知的综合态势估计。
上述技术方案的有益效果为：提供了传感器融合模块对若干个传感器采集的数据进行融合的具体步骤，获得全面的检测信息，采用多传感器融合的方式处理多种传感器回传的信息，能够获得单惯性测量单元的陀螺零偏的准确数据，大大提高了检测精确度。
在一个实施例中，所述伺服控制子系统100还包括编码器104、卫星通信天线105、伺服驱动模块106、计算模块107和控制模块108，其中：
所述编码器104用于向所述闭环跟踪模块102输出反馈信号，所述编码器104包括：编码器控制单元、编码器无线通信单元、编码器近场通信单元、编码器电源单元、人机交互单元、时钟单元、定位单元和编码器存储单元；
所述卫星通信天线105用于收发地球同步轨道通信卫星或小倾角地球同步轨道通信卫星的Ka波段通信信号；
所述伺服驱动模块106用于驱动所述卫星通信天线转动，以调整所述卫星通信天线的方位角、俯仰角和极化角；
所述计算模块107用于计算所述卫星通信天线对准所述目标卫星所需的方位角、俯仰角和极化角；
所述控制模块108用于根据计算的所述卫星通信天线105对准所述目标卫星所需的方位角、俯仰角和极化角控制所述伺服驱动模块106调整所述卫星通信天线的方位角、俯仰角和极化角。
上述技术方案的工作原理为：所述速度反馈值和/或所述位置反馈值来自编码器104。编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，采样来自于电机的转动而不是电机电流，和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系，所述编码器的主轴与所述电机的输出轴连接。所述电机为两相混合式步进电机。
所述编码器电源单元分别连接至所述编码器控制单元、所述编码器无线通信单元、所述编码器近场通信单元、所述人机交互单元、所述时钟单元、定位单元和所述编码器存储单元，提供工作电压；所述编码器控制单元还分别与所述编码器无线通信单元、所述编码器近场通信单元、所述人机交互单元、所述时钟单元、所述定位单元和所述编码器存储单元相连接，进行信息交互；所述编码器近场通信单元用于实现近场通信；所述编码器无线通信单元用于实现无线双向通信；所述定位单元用于进行定位以获取此时编码器的定位信息。
卫星通信天线105收发地球同步轨道通信卫星或小倾角地球同步轨道通信卫星的Ka波段通信信号；伺服驱动模块106驱动卫星通信天线转动，以调整卫星通信天线的方位角、俯仰角和极化角；计算模块107计算卫星通信天线对准目标卫星所需的方位角、俯仰角和极化角；控制模块108根据计算的卫星通信天线105对准目标卫星所需的方位角、俯仰角和极化角控制伺服驱动模块106调整卫星通信天线的方位角、俯仰角和极化角。
上述技术方案的有益效果为：借助于编码器，可以提供速度反馈值和位置反馈值；借助于卫星通信天线、伺服驱动模块、计算模块和控制模块，可以提高卫星通信天线跟踪卫星的精度。
在一个具体实施例中，所述闭环跟踪模块在对所述天线的指向进行校正，以保持所述天线准确地指向卫星的过程中，包括如下步骤；
步骤A1、根据所述天线的输入功率、天线发出的信号波的波长信息、水平天线角度和垂直天线角度，确定所述天线的接收反馈功率；
其中，Pf为所述反馈功率，χ为所述波长信息的波长，r为所述天线发出的信号的第一菲涅尔区半径，θ为所述水平天线角度，Rj为所述天线的相对电介常数，Js为所述天线的导电率，
其中，所述水平天线角度为所述天线与正北方向的夹角，所述垂直天线角度为所述天线与水平面之间的角度，
步骤A2、根据所述载体线加速度和角速度，从而控制所述天线的水平调整角度；
其中，ψs为所述天线的水平调整角度，arcsin为反三角函数正弦值，M为所述载体的行波系数，a为所述线加速度，W为所述角速度，v为所述载体的线速度；
步骤A3、根据所述载体线加速度和角速度，从而控制所述天线的垂直调整角度；
其中，ψc为所述垂直调整角度，S为所述载体的驻波比；
步骤A4、将所述天线向北调整ψs，向上调整ψc，以保持所述天线准确地指向卫星。
例如，当ψs为3°，ψc为5°则将所述天线向北调整3度，向上调整5°。
上述技术方案的有益效果为：利用上述技术，可以根据所述载体线加速度和角速率信息确定所述天线的方向，从而对所述天线的指向进行校正，以保持所述天线准确地指向卫星，同时利用上述技术，在载体在移动过程中能实时的监控所述载体和天线的信息，从而使得所述天线能够实现实时调控，从而使得天线能始终对准卫星，从而能够解决视频传输系统的主要问题。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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