[發明專利]一種地磁輔助慣性姿態誤差耦合方法

在審

• 申請號: 202011038130.6
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112146661A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 鄧志紅;汪進文;付夢印;蘇中;劉寧
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/08;G01C21/16;F42B35/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗

本發明公開了一種地磁輔助慣性姿態誤差耦合方法。本發明結合地磁姿態測量原理耦合調制慣性/地磁姿態，構建慣性姿態誤差耦合模型，得到慣性/地磁姿態誤差函數關系，之后引入BP神經網絡求解該模型，實現慣性姿態誤差補償。該方法能提高慣性姿態解算精度，具有較強的環境適應和抗噪能力，適用于制導炮彈姿態解算。

技術領域

本發明涉及本發明公開了一種地磁輔助慣性姿態誤差耦合方法，屬于高動態環境下的姿態測量領域。

背景技術

姿態測量是制導炮彈實現精確制導的關鍵技術，其精度直接影響著炮彈制導的精度。目前，常用的姿態測量方法是組合姿態測量法，即利用兩種或兩種以上測量器件組合進行姿態測量。慣性姿態測量具有良好的自主性、高度隱蔽性以及穩定性，但存在誤差隨時間累積的問題；采用磁阻傳感器姿態測量，具有體積小、重量輕、價格低等優點，但存在地磁異常情況。因此，綜合考慮制導炮彈自身特性與姿態測量精度要求，可結合二者的優點進行組合姿態測量方法研究。

傳統的組合姿態測量方法是采用數據融合算法進行慣性/地磁信息融合，針對制導炮彈高動態環境，存在濾波模型不準確和觀測噪聲不確定導致濾波發散等問題。目前，對于慣性/地磁組合問題，主要是研究濾波算法，去避免濾波發散等問題，但并沒有從根本上解決二者的深度組合問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種地磁輔助慣性姿態誤差耦合方法，能夠提高慣性姿態解算精度，具有較強的環境適應和抗噪能力，適用于制導炮彈姿態解算。

一種地磁輔助慣性姿態誤差耦合方法，利用慣性姿態測量法，獲得彈體的俯仰角、滾轉角和偏航角，令其為第一組數據；利用第一組數據中的其中一個姿態角，根據磁阻傳感器姿態測量法，獲得另兩個姿態角；遍歷第一組數據中的所有姿態角，獲得兩個俯仰角、滾轉角和偏航角；并將其拆分為第二組數據和第三組數據；

利用第一組數據，構建各姿態角為其真實值與慣性測量誤差之和的第一函數關系式；

利用第二組數據和第三組數據，構建慣性姿態誤差耦合模型，即：第二組數據、第三組數據中各姿態角對應的差值等于相應姿態角的慣性測量誤差耦合在相應磁阻傳感器姿態測量誤差中的映射函數之差，即M誤差；

采用BP算法，以M誤差為輸入，以慣性測量誤差為輸出，對所述慣性姿態誤差耦合模型進行訓練，獲得慣性測量誤差與M誤差之間的函數映射關系；

在實際應用時，重新獲得第一組數據、第二組數據和第三組數據，并通過第二組數據和第三組數據解算出M誤差，并代入慣性測量誤差與M誤差之間的函數映射關系中，獲得慣性測量誤差，最終利用第一函數關系式，獲得真實的俯仰角、滾轉角和偏航角。

較佳地，第一組數據的獲得方法為：利用彈體上的陀螺儀，測量出彈體的俯仰角、滾轉角和偏航角的角速率，并經過慣性姿態解算，獲得彈體的俯仰角、滾轉角和偏航角。

較佳地，所述磁阻傳感器姿態測量法中，采用牛頓法獲得另兩個姿態角。

較佳地，所述構建慣性姿態誤差耦合模型的具體方法為：

構建第一函數組：即第二組數據中各姿態角為其真實值、牛頓法誤差以及慣性測量誤差在磁阻傳感器姿態測量誤差中的映射函數之和；同樣地，利用第三組數據構建第二函數組；之后令兩函數組對應的參數相減，即可獲得慣性測量誤差與M誤差之間的函數關系式。

有益效果：

本發明結合地磁姿態測量原理耦合調制慣性/地磁姿態，構建慣性姿態誤差耦合模型，得到慣性/地磁姿態誤差函數關系，之后引入BP神經網絡求解該模型，實現慣性姿態誤差補償。該方法能提高慣性姿態解算精度，具有較強的環境適應和抗噪能力，適用于制導炮彈姿態解算。

附圖說明

圖1圖1為坐標系定義；