[發明專利]一種空間翻滾火箭箭體的運動參數估計方法

在審

• 申請號: 202010616743.7
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111750870A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 趙高鵬;范佳杰;敖俊杰;汪標;黃皓冉
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24;G01S17/933;G01S17/89
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 王瑋

1.一種空間翻滾火箭箭體的運動參數估計方法，其特征在于：針對空間翻滾運動狀態下的火箭箭體，利用激光成像雷達獲得點云數據，通過隨機一致性采樣算法求得自旋軸，隨后采用帶有遺忘因子的最小二乘法求得翻滾軸參數和章動角，接著求解得出繞翻滾軸的空間章動角速率。

2.根據權利要求1所述的空間翻滾火箭箭體的運動參數估計方法，其特征在于，所述方法具體步驟如下：

步驟(1)、利用激光成像雷達獲取第K幀的目標點云Q_K；

步驟(2)、對第K幀目標點云Q_K進行點云表面法向量估計，得到每個點對應的法向量n_K{n_K，1，n_K，2，…，n_K，N}；

步驟(3)、利用目標點云Q_K和法向量n_K{n_K，1，n_K，2，…，n_K，N}采用隨機采樣一致性算法進行自旋軸的估計；

步驟(4)、當K＜2時，K＝K+1并回到步驟1；當K≥2時，對翻滾軸m_K進行估計，采用帶有遺忘因子的最小二乘遞推算法進行求解，得到翻滾軸的公共點m_K，0(m_a，m_b，m_c)和方向向量m_K，dir(m_dir，y，m_dir，y，m_dir，z)；

步驟(5)、利用自旋軸l_K和翻滾軸m_K的夾角公式，求解得到章動角θ_K；

步驟(6)、利用自旋軸l_K-1和l_K求得其投影線l_K-1′和l_K′，計算l_K-1′和l_K′的夾角，除以相鄰幀之間的時間，得到空間章動角速率Ω_K。

3.根據權利要求2所述的空間翻滾火箭箭體的運動參數估計方法，其特征在于，所述步驟(3)的具體實現如下：

步驟3.1：從目標點云Q_K中隨機選取2個點{Q_K，i，Q_K，j|i，j∈[1，N]且i≠j}及其對應的法向量n_K，i和n_K，j；

步驟3.2：由點Q_K，i和Q_K，j及對應的法向量n_K，i和n_K，j，求解出點Q_K，i和Q_K，j所在的圓柱體模型的參數，得到圓柱體的圓柱軸l以及其半徑r；

步驟3.3：對輸入點云數據Q_K中的每一個點{Q_K，d|d∈[1，N]}，計算點Q_K，d到估計的圓柱體模型的圓柱軸l的距離r_d；設置閾值δ，當滿足r_d∈[r-δ，r+δ]時，點Q_K，d被記作為內點，否則點Q_K，d被記作為外點；

步驟3.4：統計所有內點的個數，判斷其是否大于設置的最小數目值，如果是，則記錄求得的圓柱體模型參數，并存儲所有內點作為分割結果，如果不是，則跳到步驟3.1進行下一輪計算；

步驟3.5：重復步驟3.1到步驟3.4共Z次，從中選取內點個數最多的一次，該次求得的圓柱體模型參數即為最符合數據的模型參數，存儲的內點為最后的分割數據；此時求得的圓柱軸l即為第K幀自旋軸l_K。