TWI831466B - 航向姿態的校正方法及航向姿態校正系統 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種航向姿態的校正方法及航向姿態校正系統。校正方法包含以下步驟：取得於一時間段中任一軸向方向的多個姿態數據；對多個姿態數據與多個時間點進行一線性迴歸分析，以取得一迴歸線及一標準差；取得姿態數據與迴歸線於各時間點的一偏離值；排除偏離值不小於至少兩倍標準差的姿態數據；依據一分群數值對多個姿態數據進行分群，以形成多個群集；比對各群集中的多個姿態數據的總數量，並定義總數量最多的群集為一理想群集；計算理想群集中的多個姿態數據的一平均數，以作為校正後的一合理姿態數據。據以用來校正軸向感測器所產生的誤差值。
Description
本發明涉及一種校正方法及校正系統，尤其涉及一種航向姿態的校正方法及航向姿態校正系統。
於電子驅動式的陣列天線中，當驅動裝置(例如：馬達裝置)故障而無法改變陣列天線的姿態時，陣列天線必須仰賴姿態航向參考系統取得相關參數，從而改變波束的方向以於不同的姿態下與衛星進行溝通。
然而，現有姿態航向參考系統的軸向傳感器於運作時容易受到環境干擾而發生測量數值不準確之情形。當姿態航向參考系統測量的數值不準確時，陣列天線的天線波束追蹤的效率會大幅降低。
於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種航向姿態的校正方法及航向姿態校正系統。
本發明實施例公開一種航向姿態的校正方法，應用於一航向姿態校正系統，所述校正方法包括以下步驟：取得一軸向感測器於一時間段中
的任一軸向方向的多個姿態數據；對多個所述姿態數據與所述時間段的多個時間點進行一線性迴歸分析，以取得一迴歸線及一標準差；取得多個所述姿態數據與所述迴歸線於各所述時間點的一偏離值；排除所述偏離值不小於至少兩倍所述標準差的所述姿態數據；依據一分群數值對多個所述姿態數據進行分群，以形成多個群集；比對各所述群集中的多個所述姿態數據的總數量，並定義總數量最多的所述群集為一理想群集；以及計算所述理想群集中的多個所述姿態數據的一平均數，以作為校正後的一合理姿態數據。
較佳地，所述分群數值為所述航向姿態校正系統的一軸向感測器的一最小精度。
本發明實施例還公開一種航向姿態校正系統，包括：一軸向感測器，用來感測一航行器的姿態，以產生於任一軸向方向的多個姿態數據；以及一校正模組，電性耦接所述軸向感測器，所述校正模組執行一航向姿態的校正方法，所述校正方法包含以下步驟：對多個所述姿態數據與所述時間段的多個時間點進行一線性迴歸分析，以取得一迴歸線及一標準差；取得多個所述姿態數據與所述迴歸線於各所述時間點的一偏離值；排除所述偏離值不小於至少兩倍所述標準差的所述姿態數據；依據一分群數值對多個所述姿態數據進行分群，以形成多個群集；比對各所述群集中的多個所述姿態數據的總數量，並定義總數量最多的所述群集為一理想群集；及計算所述理想群集中的多個所述姿態數據的一平均數，以作為校正後的一合理姿態數據。
較佳地，所述分群數值為所述軸向感測器的一最小精度。
綜上所述，本發明實施例所公開的航向姿態的校正方法及航向姿態校正系統，能通過“排除所述偏離值不小於至少兩倍所述標準差的所述姿態數據，並且依據所述分群數值對多個所述姿態數據進行分群，以形成多個群集”及“定義總數量最多的所述群集為一理想群集，並計算所述理想群集中
的多個所述姿態數據的所述平均數以作為校正後的所述合理姿態數據”的設計，所述校正方法及航向姿態校正系統能校正數值，從而確保天線波束追蹤的效率。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
S101~S113:步驟
100:航向姿態校正系統
1:軸向感測器
2:校正模組
L:迴歸線
圖1為本發明的航向姿態的校正方法的步驟流程示意圖。
圖2為本發明的航向姿態校正系統的電路方塊示意圖。
圖3為本發明的軸向感測器所實際測得的時間與俯仰角度的關係示意圖。
圖4為圖3被排除偏離值不小於至少兩倍標準差的姿態數據時的示意圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“航向姿態的校正方法及航向姿態校正系統”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者訊號，但這些元件或者訊號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一訊號與另一訊號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
另外，於以下說明中，如有指出請參閱特定圖式或是如特定圖式所示，其僅是用以強調於後續說明中，所述的相關內容大部份出現於該特定圖式中，但不限制該後續說明中僅可參考所述特定圖式。
參閱圖1至圖4所示，本實施例提供一種航向姿態的校正方法及航向姿態校正系統100。其中，所述航向姿態的校正方法是應用於所述航向姿態校正系統100，因此以下先行介紹所述航向姿態校正系統100的各元件，接著介紹所述航向姿態校正系統100的各元件實施所述校正方法的說明。
如圖2所示，所述航向姿態校正系統100包括一軸向感測器1及電性耦接所述軸向感測器1的一校正模組2。其中，所述軸向感測器1能用來感測一航行器(未繪示)的姿態，以產生於任一軸向方向的多個姿態數據。於實務上，所述軸向感測器1可以例如是九軸電子感測裝置並具有三軸加速度計、三軸陀螺儀、及三軸磁力計，從而能用來感測所述航行器的姿態(例如：俯仰角度、翻滾角度、或偏擺角度)，但本發明不受限於此。
再者，如圖2所示，所述校正模組2於本實施例中可以是具備運算功能的電子裝置(例如：CPU、MCU、或ECU)，並能執行所述校正方法以用來校正所述軸向感測器1所產生的誤差。其中，所述校正方法的步驟包含步驟S101~步驟S113。需說明的是，上述多個步驟的其中任一
個步驟能夠視設計者的需求而省略或是以合理的變化方式取代。
步驟S101：取得所述軸向感測器1於一時間段中的任一軸向方向的多個姿態數據。舉例來說，所述軸向方向可以是俯仰角度，各所述姿態數據則為於不同時間點的姿態狀態。
步驟S103：對多個所述姿態數據與所述時間段的多個時間點進行一線性迴歸分析，以取得一迴歸線及一標準差。
步驟S105：取得多個所述姿態數據與所述迴歸線於各所述時間點的一偏離值。所述偏離值可以理解為，所述姿態數據與所述迴歸線於相同一個時間點中的殘差(Residual)。
步驟S107：排除所述偏離值不小於至少兩倍所述標準差的所述姿態數據。其中，被排除的所述姿態數據較佳可以是不小於三倍的所述標準差。
步驟S109：依據一分群數值對多個所述姿態數據進行分群，以形成多個群集。其中，所述分群數值可以視情況選定任何數值。於實務上，所述分群數值較佳可以是所述軸向感測器1的一最小精度。
步驟S111：比對各所述群集中的多個所述姿態數據的總數量，並定義總數量最多的所述群集為一理想群集。
步驟S113：計算所述理想群集中的多個所述姿態數據的一平均數，以作為校正後的一合理姿態數據。也就是說，所述合理姿態數據用來替代所述軸向感測器1所當前測量到的姿態數據。
為了便於理解，以下以一例子說明前述步驟S101~步驟S113，但本發明不以此為限制。
如圖3所示，圖3為時間與俯仰角度的關係示意圖，並且橫軸為時間(毫秒)，縱軸為俯仰角度(即，所述姿態數據)。其中，圖3中的
時間與姿態數據通過線性迴歸分析可以得到一迴歸線L及一標準差，並且所述迴歸線L的方程式為y=-3×10-5x+0.3083，所述標準差約為0.1。
所述校正模組2(於各所述時間點)比對所述姿態數據與所述迴歸線的一偏離值(即，差值、或稱殘差)，並且所述校正模組2排除所述偏離值不小於至少兩倍所述標準差的所述姿態數據。舉例來說，於第100毫秒時，所述迴歸線的數值為0.3053(度)，所述軸向感測器1測得的姿態數據為0.09(度)。因此，第100毫秒時的所述姿態數據明顯地超過兩倍的所述標準差(0.3053-0.09
2×0.1)而被排除(即，圖4中俯仰角度為零的數據)。
接著，所述校正模組2依據一分群數值對多個所述姿態數據進行分群，以形成多個群集。其中，所述分群數值是以所述軸向感測器1的最小精度為例子，並且所述最小精度為0.1。因此，多個所述姿態數被區分為0.1~0.2的群集、0.2~0.3的群集、0.3~0.4的群集、0.4~0.5的群集。
所述校正模組2比對各所述群集中的多個所述姿態數據的總數量(如下表一)並定義總數量最多的所述群集為一理想群集，也就是角度為0.3~0.4的多個所述姿態數據為所述理想群集。並且，所述校正模組2計算所述理想群集中的多個所述姿態數據的所述平均數(即，0.35度)，以作為校正後的所述合理姿態數據。
需額外說明的是，角度為0.5~0.1的多個所述姿態數據(即，全部的所述姿態數據)的平均值為0.30度，但實際上所述航行器的實際俯仰角度更趨近於0.35度。也就是說，本發明的航向姿態的校正方法及航向姿態校正系統確實能有效縮減誤差。
綜上所述，本發明實施例所公開的航向姿態的校正方法及航向姿態校正系統，能通過“排除所述偏離值不小於至少兩倍所述標準差的所述姿態數據，並且依據所述分群數值對多個所述姿態數據進行分群，以形成多個群集”及“定義總數量最多的所述群集為一理想群集，並計算所述理想群集中的多個所述姿態數據的所述平均數以作為校正後的所述合理姿態數據”的設計，所述校正方法及航向姿態校正系統能校正數值，從而確保天線波束追蹤的效率。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
S101~S113:步驟
Claims (2)
- 一種航向姿態的校正方法，應用於一航向姿態校正系統，所述校正方法包括以下步驟：取得一軸向感測器於一時間段中的任一軸向方向的多個姿態數據；對多個所述姿態數據與所述時間段的多個時間點進行一線性迴歸分析，以取得一迴歸線及一標準差；取得多個所述姿態數據與所述迴歸線於各所述時間點的一偏離值；排除所述偏離值不小於至少兩倍所述標準差的所述姿態數據；依據一分群數值對多個所述姿態數據進行分群，以形成多個群集；其中，所述分群數值為所述航向姿態校正系統的一軸向感測器的一最小精度；比對各所述群集中的多個所述姿態數據的總數量，並定義總數量最多的所述群集為一理想群集；以及計算所述理想群集中的多個所述姿態數據的一平均數，以作為校正後的一合理姿態數據。
- 一種航向姿態校正系統，包括：一軸向感測器，用來感測一航行器的姿態，以產生於任一軸向方向的多個姿態數據；以及一校正模組，電性耦接所述軸向感測器，所述校正模組執行一航向姿態的校正方法，所述校正方法包含以下步驟：對多個所述姿態數據與所述時間段的多個時間點進行一線性迴歸分析，以取得一迴歸線及一標準差；取得多個所述姿態數據與所述迴歸線於各所述時間點的一 偏離值；排除所述偏離值不小於至少兩倍所述標準差的所述姿態數據；依據一分群數值對多個所述姿態數據進行分群，以形成多個群集；其中，所述分群數值為所述軸向感測器的一最小精度；比對各所述群集中的多個所述姿態數據的總數量，並定義總數量最多的所述群集為一理想群集；及計算所述理想群集中的多個所述姿態數據的一平均數，以作為校正後的一合理姿態數據。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7676329B2 (en) * | 2004-04-23 | 2010-03-09 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | Method and system for processing multi-dimensional measurement data |
| CN105718715A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-06-29 | 华为技术有限公司 | 异常检测方法和设备 |
| CN112762925A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-07 | 东方红卫星移动通信有限公司 | 一种基于地磁计和陀螺仪的低轨卫星定姿方法 |
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