[发明专利]一种地磁辅助惯性姿态误差耦合方法

说明书

本发明公开了一种地磁辅助惯性姿态误差耦合方法。本发明结合地磁姿态测量原理耦合调制惯性/地磁姿态，构建惯性姿态误差耦合模型，得到惯性/地磁姿态误差函数关系，之后引入BP神经网络求解该模型，实现惯性姿态误差补偿。该方法能提高惯性姿态解算精度，具有较强的环境适应和抗噪能力，适用于制导炮弹姿态解算。

技术领域

本发明涉及本发明公开了一种地磁辅助惯性姿态误差耦合方法，属于高动态环境下的姿态测量领域。

背景技术

姿态测量是制导炮弹实现精确制导的关键技术，其精度直接影响着炮弹制导的精度。目前，常用的姿态测量方法是组合姿态测量法，即利用两种或两种以上测量器件组合进行姿态测量。惯性姿态测量具有良好的自主性、高度隐蔽性以及稳定性，但存在误差随时间累积的问题；采用磁阻传感器姿态测量，具有体积小、重量轻、价格低等优点，但存在地磁异常情况。因此，综合考虑制导炮弹自身特性与姿态测量精度要求，可结合二者的优点进行组合姿态测量方法研究。

传统的组合姿态测量方法是采用数据融合算法进行惯性/地磁信息融合，针对制导炮弹高动态环境，存在滤波模型不准确和观测噪声不确定导致滤波发散等问题。目前，对于惯性/地磁组合问题，主要是研究滤波算法，去避免滤波发散等问题，但并没有从根本上解决二者的深度组合问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种地磁辅助惯性姿态误差耦合方法，能够提高惯性姿态解算精度，具有较强的环境适应和抗噪能力，适用于制导炮弹姿态解算。

一种地磁辅助惯性姿态误差耦合方法，利用惯性姿态测量法，获得弹体的俯仰角、滚转角和偏航角，令其为第一组数据；利用第一组数据中的其中一个姿态角，根据磁阻传感器姿态测量法，获得另两个姿态角；遍历第一组数据中的所有姿态角，获得两个俯仰角、滚转角和偏航角；并将其拆分为第二组数据和第三组数据；

利用第一组数据，构建各姿态角为其真实值与惯性测量误差之和的第一函数关系式；

利用第二组数据和第三组数据，构建惯性姿态误差耦合模型，即：第二组数据、第三组数据中各姿态角对应的差值等于相应姿态角的惯性测量误差耦合在相应磁阻传感器姿态测量误差中的映射函数之差，即M误差；

采用BP算法，以M误差为输入，以惯性测量误差为输出，对所述惯性姿态误差耦合模型进行训练，获得惯性测量误差与M误差之间的函数映射关系；

在实际应用时，重新获得第一组数据、第二组数据和第三组数据，并通过第二组数据和第三组数据解算出M误差，并代入惯性测量误差与M误差之间的函数映射关系中，获得惯性测量误差，最终利用第一函数关系式，获得真实的俯仰角、滚转角和偏航角。

较佳地，第一组数据的获得方法为：利用弹体上的陀螺仪，测量出弹体的俯仰角、滚转角和偏航角的角速率，并经过惯性姿态解算，获得弹体的俯仰角、滚转角和偏航角。

较佳地，所述磁阻传感器姿态测量法中，采用牛顿法获得另两个姿态角。

较佳地，所述构建惯性姿态误差耦合模型的具体方法为：

构建第一函数组：即第二组数据中各姿态角为其真实值、牛顿法误差以及惯性测量误差在磁阻传感器姿态测量误差中的映射函数之和；同样地，利用第三组数据构建第二函数组；之后令两函数组对应的参数相减，即可获得惯性测量误差与M误差之间的函数关系式。

有益效果：

本发明结合地磁姿态测量原理耦合调制惯性/地磁姿态，构建惯性姿态误差耦合模型，得到惯性/地磁姿态误差函数关系，之后引入BP神经网络求解该模型，实现惯性姿态误差补偿。该方法能提高惯性姿态解算精度，具有较强的环境适应和抗噪能力，适用于制导炮弹姿态解算。

附图说明

图1图1为坐标系定义；