庸俗的“动中通”和高大上的“惯导”(图文)

时间:2014-07-18 来源:卫客网友作者:卫星界阅读: 字体:[大] [中] [小] [我说两句]

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“动中通”这个最庸俗的名词，是“神奇”的移动卫星通信系统最贴切的“标签”。 “动中通”可以实现车辆、轮船或飞机等载体在运动过程中实时跟踪卫星信号，不间断传递语音、数据和图像等信息。想象一下开车时探脖子扭头，将视线定焦在街边姑娘身上是多么不靠谱的一件事。而“动中通”设备的使命，恰恰就是要在运动中锁定36000公里外的卫星，并实现双向通信传输功能。

国外从上世纪90年代开始推广动中通系统设备，美国的Trackstar、SeaTel；以色列的RaySat、Starling；韩国KNS、Intllion等都是我们中国卫星应用大会长期关注的品牌。而我国的动中通设备近年来经过军队、公安、消防、交通等领域的实践检验更是活力迸发。如航天13所、航天新世纪、中电54所、星网卫通、爱科迪公司等，都已经拥有了与外资品牌抗衡的实力。

“动中通”由自动跟踪系统和通信系统两部分组成。在运动过程中，天线的姿态、方位和位置不断发生变化，导致卫星天线偏离卫星指向，使通信中断。如何确保动中通天线的指向永远锁定卫星呢？

央视“大裤衩”是个地标建筑，只要以它为参照物，在繁华的国贸地区你就丢不了。这是用外界参照物引导你的方法。卫星的信标信号就是参照物，扫描信标信号并锁定最大值，是动中通锁定卫星最简单的方法。简单往往意味着“经济”，用户只能在鱼和熊掌间二选一了。穿隧道钻桥梁过树荫，遮挡物阻断了卫星信号，动中通要浪费你生命中的20几秒时间来重新扫描信标信号。

动中通系统要时刻精确锁定36000公里，终极解决方案还要选择惯导技术。

“从门口到窗户七步，从窗户到门口七步。走过去是七步，走回来也是七步。紧靠着一面墙壁的是一张行军床，另一面墙上钉着一块暗褐色的搁板，上面放着陶制的碗盆。”这是伏契克对自己牢房的描述。不用眼睛看，走上几步就知道自己在什么位置，这就是惯导。牢房如果是地球呢？有难度了吧。惯导技术就是解决这个难题的。

惯导系统利用陀螺仪测量角速度变化，利用加速度计测量加速度变化，通过捷联解算，可以实时测量出载体姿态、速度和位置变化，通过数学平台转换，可以转换为天线的角度变化量，通过伺服机构调整天线的方位角、俯仰角和极化角，从而保证天线始终保持在跟踪卫星的有效信号范围内，即实现载体运动中实时跟踪同步卫星，这就是“动中通”的惯导技术原理。惯导系统的最大的优点是能够自主导航能力，卫星信号遮挡过程中仍然能够解算天线角度，在遮挡消失后能够立即恢复信号跟踪。用户们看不懂不用难为情，只要知道这是潜艇、轮船、飞机的标配设备，是“高大上”的技术就行了。还有一点要知道，这样的惯导产品很贵很贵，如按同等体积算，北京的房子就是白菜价，切糕算是白给。

目前市场上“动中通”产品中，主要使用中高精度的激光或光纤惯导作为测量单元，在与GPS进行组合导航，跟踪精度高，至于价格嘛，你猜。因此，低成本MEMS惯导系统在“动中通”系统中的应用更有前景。MEMS惯导系统与GPS组合条件下，结合扫描卫星信标信号，再进行自修正和在线标定，另外，MEMS惯导系统本身还能作为角度传感器和速度传感器，在伺服控制系统中可以进一步提高伺服跟踪性能。这一套组合拳下来，不仅动中通的功能得到保障，价格嘛，你再猜猜。

总而言之，在动中通设备的采购清单中：高精度光纤陀螺、高精度激光陀螺、高性能MEMS陀螺和加速度计；北斗/GPS接收机、导航计算机、组合导航算法软件，还没完呢，惯性测量单元IMU、垂直陀螺VG、航姿参考系统AHRS、组合导航系统GI、双天线组合导航系统DGI、寻北仪NF、定位定向系统OPS等等。

用户们又晕了吧，不用计较。实际上，丑陋的惯导设备（图1、图2）用户们很难注意到。看看动中通天线的外观(图3)，用户们之需要知道用起来爽就够了。