[发明专利]一种适用于高速旋转弹药的磁测姿态高精度解算方法

权利要求书

1.一种适用于高速旋转弹药的磁测姿态高精度解算方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

a.采用三轴磁阻传感器、三轴加速度计和相应电子线路组成磁测姿态系统，并选定磁测姿态系统的导航参考坐标系和载体坐标系；然后根据磁测理论推写出磁测姿态系统的磁测姿态系统方程组； 

b.通过遗传算法在磁测姿态系统方程组的姿态区间内对磁测姿态系统方程组的根进行快速搜索，并得出磁测姿态系统方程组的姿态近似解；

c.以得出的姿态近似解作为磁测姿态系统方程组在当前解算点的迭代初值，并采用拟牛顿迭代法求取磁测姿态系统方程组在当前解算点的姿态最优解；然后将磁测姿态系统方程组在当前解算点的姿态最优解作为磁测姿态系统方程组在后续解算点的迭代初值，由此求取磁测姿态系统在全部解算点的姿态最优解。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高速旋转弹药的磁测姿态高精度解算方法，其特征在于：

所述步骤a中，选定地面发射坐标系作为磁测姿态系统的导航参考坐标系；选定前上右部坐标系作为磁测姿态系统的载体坐标系；

磁测姿态系统的姿态矩阵                                                为：

（1）；

磁测姿态系统的姿态矩阵、导航参考坐标系中的地磁分量、载体坐标系中的地磁分量之间的关系为：

                              （2）；

根据式（1）和式（2）推写出磁测姿态系统的磁测姿态系统方程组为：

    （3）；

式（1）-（3）中：为俯仰角，为偏航角，为横滚角；为载体坐标系中的地磁分量；为导航参考坐标系中的地磁分量。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高速旋转弹药的磁测姿态高精度解算方法，其特征在于：

所述步骤b中，采用遗传算法在磁测姿态系统方程组的姿态区间内对磁测姿态系统方程组的根进行快速搜索的具体步骤如下：

b1.选定遗传算法的初始种群，t=1，2，…，7；初始种群由7个染色体组成，且7个染色体分别作为俯仰角和横滚角的定义域对应8位二进制编码；

b2.计算初始种群中的每一个染色体的适应度函数：

                                    （4）；

当染色体作为俯仰角的定义域对应8位二进制编码时，

                  （5）；

当染色体作为横滚角的定义域对应8位二进制编码时，

      （6）；

当每一个染色体的适应度函数趋于稳定时，停止计算每一个染色体的适应度函数，并计算每一个染色体的概率：

                                       （7）；

式（4）-（7）中：为俯仰角，为偏航角，为横滚角；

b3.根据每一个染色体的概率从初始种群中随机选出染色体用于构成新种群：

                                （8）；

b4.设新种群的交叉概率Pc为0.5，新种群的变异概率Pm为0.1；针对新种群进行交叉与变异操作，由此形成新种群；针对新种群进行解算，由此得出俯仰角和横滚角；

b5.重复步骤b1-b4，直到针对新种群的解算精度达到1°之内时，将此时得出的俯仰角和横滚角作为磁测姿态系统方程组的姿态近似解。

4.根据权利要求1所述的一种适用于高速旋转弹药的磁测姿态高精度解算方法，其特征在于：

所述步骤c中，采用拟牛顿迭代法求取磁测姿态系统方程组在当前解算点的姿态最优解的具体步骤如下：

c1.将式（3）简写为形式：

                                  （9）；

式（9）中，为俯仰角，为偏航角，为横滚角；将、和均视为已知量，并假设为式（9）的姿态近似解，假设为式（9）在当前解算点的迭代初值；

c2.计算、和逆矩阵；

c3.计算，；当在容许误差内时，停止计算和；

c4.计算；当时，停止计算；

c5.计算；当代法次数达到预设值时，停止计算；否则，以替代，替代，替代，转到步骤c3；将作为磁测姿态系统方程组在当前解算点的姿态最优解。