一种磁传感器姿态解算方法技术

本发明专利技术涉及一种磁传感器姿态解算方法，包括：采用最小二乘法对弹体旋转一周的非正交磁传感器测量数据进行滤波处理；将滤波后的磁传感器测量数据输入到积分模型中计算模型函数；根据模型函数求解俯仰角；计算非正交磁传感器测量数据为零时的横滚角；重复上述步骤实时解算磁传感器姿态。本发明专利技术利用弹丸旋转一圈范围内磁传感器的所有数据解算俯仰角，解算结果更加精确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及姿态测量领域，具体涉及一种磁传感器姿态解算方法。
技术介绍
高动态环境下捷联惯导系统的姿态解算是提高系统精度的关键技术。姿态解算是指利用载体传感器的输出计算分析得到姿态信息，包括航向角、俯仰角、滚转角。对作高动态运动处在高动态环境的导弹炮弹等载体来说，姿态测量精度是决定其捷联惯导系统能否正常工作的关键性因素。旋转弹体绕自身纵轴高速旋转，高精度陀螺仪的量程有限，难以应用在高速高旋的弹载环境。地磁场探测具有响应速度快、体积小、抗高过载能力强、无积累误差等优点，适合用于高速高旋的常规弹药弹体姿态测量。磁传感器测量弹体姿态的方法有多种方式，其中，两个传感器的非正交磁传感器组合测量法采用两个非正交安装的磁传感器采集弹体旋转一圈的地磁场数据，根据弹体旋转一圈时俯仰角和航向角几乎不变，求解弹体横滚角。非正交磁传感器组合测量法解算载体俯仰角有两种算法，零点交叉法和极值比值法。两种算法都能获得对弹体某一时刻的姿态角估计值，但零点交叉法和极值比值法都是利用了弹体旋转一圈时采样数据中的特殊点进行运算，采样值误差较小时，姿态角估计值的误差也较小，采样值受到随机干扰误差增大时，姿态角误差也随之增加，算法易受到随机干扰的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有零点交叉法和极值比值法的不足，提出一种磁传感器姿态解算方法。实现本专利技术目的的技术方案为：一种磁传感器姿态解算方法，括如下步骤：步骤1、采用最小二乘法对弹体旋转一周的非正交磁传感器测量数据进行滤波处理；步骤2、将滤波后的磁传感器测量数据输入到积分模型中计算模型函数；步骤3、根据模型函数求解俯仰角；步骤4、计算非正交磁传感器测量数据为零时的横滚角；步骤5、重复步骤1至步骤4实时解算磁传感器姿态。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的积分比值法是利用弹丸旋转一圈
范围内磁传感器的所有数据进行计算俯仰角；相对于极值比值法在每个旋转周期仅取一个数据，积分模型在每个旋转周期取得多组数据，在噪声方差越大的情况下，本专利技术俯仰角的解算误差相对于极值比值法越小。附图说明图1是本专利技术的磁传感器姿态解算方法流程图。图2是本专利技术实施例中两轴磁传感器安装示意图。具体实施方式结合图1，本专利技术的一种磁传感器姿态解算方法，包括如下步骤：步骤1、采用最小二乘法对弹体旋转一周的非正交磁传感器测量数据进行滤波处理；步骤2、将滤波后的磁传感器测量数据输入到积分模型中计算模型函数；步骤3、根据模型函数求解俯仰角；步骤4、计算非正交磁传感器测量数据为零时的横滚角；步骤5、重复步骤1至步骤4实时解算磁传感器姿态。进一步的，步骤2所述的模型函数f(θm)是将两个非正交磁传感器测量数据HS1和HS2在旋转过程中的所有采样点进行积分计算，然后再做比例运算，具体公式为： f ( θ m ) = ∫ 0 2 π H S 2 ( γ ) 2 d γ ∫ 0 2 π H S 1 ( γ ) 2 d γ = 2 cos 2 θ m cos 2 ψcos 2 λ + sin 2 ψcos 2 θ m sin 2 λ + sin 2 θ m sin 2 λ sin 2 ψcos 2 θ m + sin 2 θ m ]]>其中，ψ表示航向角，θm表示俯仰角，γ表示横滚角，h为地磁场矢量H的标量大小，λ为弹体坐标系Ox1y1z1中磁传感器S2与Ox1轴夹角。进一步的，步骤3所述根据模型函数f(θm)求解俯仰角θm的具体过程为： θ m = arctan 2 ( | u ( u - v ) | , ± | 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁传感器姿态解算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、采用最小二乘法对弹体旋转一周的非正交磁传感器测量数据进行滤波处理；步骤2、将滤波后的磁传感器测量数据输入到积分模型中计算模型函数；步骤3、根据模型函数求解俯仰角；步骤4、计算非正交磁传感器测量数据为零时的横滚角；步骤5、重复步骤1至步骤4实时解算磁传感器姿态。

【技术特征摘要】
1.一种磁传感器姿态解算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、采用最小二乘法对弹体旋转一周的非正交磁传感器测量数据进行滤波处理；步骤2、将滤波后的磁传感器测量数据输入到积分模型中计算模型函数；步骤3、根据模型函数求解俯仰角；步骤4、计算非正交磁传感器测量数据为零时的横滚角；步骤5、重复步骤1至步骤4实时解算磁传感器姿态。2.根据权利要求1所述的磁传感器姿态解算方法，其特征在于，步骤2所述的模型函数f(θm)是将两个非正交磁传感器测量数据HS1和HS2在旋转过程中的所有采样点进行积分计算，然后再做比例运算，具体公式为： f ( θ m ) = ∫ 0 2 π H S 2 ( γ ) 2 d γ ∫ 0 2 π H S 1 ( γ ) 2 d γ = ...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴盘龙，朱建良，刘佳乐，李星秀，周洋，薄煜明，邹卫军，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32