[發明專利]基于牛頓迭代法的姿態失準角現場快速標定補償方法

有效

• 申請號: 202011284715.6
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112362083B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 高麗珍;張曉明;張鶯鶯;李杰;劉俊;馮凱強;薛羽陽
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C21/20;G01C21/08
• 代理公司: 太原新航路知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14112
• 代理人: 王勇

本發明涉及旋轉彈藥的制導化改造技術，具體是一種基于牛頓迭代法的姿態失準角現場快速標定補償方法。本發明解決了傳統的標定補償方法無法對磁測信號與彈體坐標系之間的姿態失準角進行標定補償的問題。基于牛頓迭代法的姿態失準角現場快速標定補償方法，該方法是采用如下步驟實現的：步驟一：實時采集磁測系統輸出的三軸地磁場矢量信號步驟二：計算出Z的實際值；步驟三：設定X的初值；步驟四：得出Z的估計值；步驟五：利用牛頓迭代法求解非線性約束方程組；步驟六：求解出磁測系統坐標系與彈體坐標系之間的坐標旋轉矩陣步驟七：得到彈體坐標系下的三軸地磁場矢量信號本發明適用于旋轉彈藥的制導化改造。

技術領域

本發明涉及旋轉彈藥的制導化改造技術，具體是一種基于牛頓迭代法的姿態失準角現場快速標定補償方法。

背景技術

在旋轉彈藥的制導化改造過程中，需要根據磁測信號(即磁測系統輸出的三軸地磁場矢量信號)解算出彈體的滾轉角。在解算過程中，滾轉角的解算精度不僅受到磁測系統的測量精度影響，還受到磁測信號與彈體坐標系之間的姿態失準角影響。

磁測信號與彈體坐標系之間的姿態失準角來源于兩個方面：

一方面，在將磁測系統安裝到彈體上時，由于安裝不準確，使得磁測系統坐標系與彈體坐標系之間存在安裝誤差角，安裝誤差角會導致磁測信號與彈體坐標系不匹配，由此導致磁測信號與彈體坐標系之間存在姿態失準角。

另一方面，在彈載飛行過程中，當磁測系統受到強磁干擾后，需要對磁測系統的零點、靈敏度進行在線重新標定，在線重新標定同樣會導致磁測信號與彈體坐標系不匹配，由此導致磁測信號與彈體坐標系之間存在姿態失準角。

因此，為了進一步提高滾轉角的解算精度，不僅需要對磁測系統的測量精度進行標定補償，還需要對磁測信號與彈體坐標系之間的姿態失準角進行標定補償。而傳統的標定補償方法(例如基于高精度無磁轉臺的多位置標定補償法、基于三維橢球擬合的無基準標定補償法)由于自身原理所限，只能對磁測系統的測量精度進行標定補償，卻無法對磁測信號與彈體坐標系之間的姿態失準角進行標定補償，由此導致滾轉角的解算精度無法進一步提高。

基于此，有必要發明一種基于牛頓迭代法的姿態失準角現場快速標定補償方法，以解決傳統的標定補償方法無法對磁測信號與彈體坐標系之間的姿態失準角進行標定補償的問題。

發明內容

本發明為了解決傳統的標定補償方法無法對磁測信號與彈體坐標系之間的姿態失準角進行標定補償的問題，提供了一種基于牛頓迭代法的姿態失準角現場快速標定補償方法。

本發明是采用如下技術方案實現的：

基于牛頓迭代法的姿態失準角現場快速標定補償方法，該方法是采用如下步驟實現的：

步驟一：將磁測系統安裝到彈體上，并將彈體靜止放置在一個無磁干擾平面中，使得彈體坐標系與標定坐標系重合，將彈體的當前位置記為位置1，并實時采集磁測系統輸出的三軸地磁場矢量信號然后，將彈體繞標定坐標系的y軸旋轉180°，將彈體的當前位置記為位置2，并實時采集磁測系統輸出的三軸地磁場矢量信號然后，將彈體繞標定坐標系的x軸旋轉180°，將彈體的當前位置記為位置3，并實時采集磁測系統輸出的三軸地磁場矢量信號

步驟二：令根據磁測系統輸出的三軸地磁場矢量信號計算出Z的實際值；具體計算公式如下：

Z滿足如下非線性約束方程組：

式(4)中：α_x、α_y、α_z分別表示磁測系統坐標系與彈體坐標系之間的x軸安裝誤差角、y軸安裝誤差角、z軸安裝誤差角；分別表示磁測系統輸出的三軸地磁場矢量信號在標定坐標系中的x軸投影矢量、y軸投影矢量、z軸投影矢量；