[发明专利]一种太阳干扰影响下的四轴长波红外辐射姿态补偿方法

说明书

本发明涉及旋转飞行体的姿态信息获取与处理技术领域，具体涉及一种太阳干扰影响下的四轴长波红外辐射姿态补偿方法，包括分析太阳红外辐射干扰对长波和中波红外姿态测试的影响，找到太阳红外辐射对长波和中波红外辐射传感器干扰的影响规律；设计四轴长波红外辐射传感器姿态补偿算法，利用正弦度函数来判断是否存在干扰，并对干扰影响的传感器数据进行剔除，再利用剩余传感器数据解算姿态角，并取均值，从而得到最终的姿态角信息；本发明为利用红外辐射进行旋转飞行体姿态测试提供了一种全天候、抗干扰能力强的方法。

技术领域

本发明涉及旋转飞行体的姿态信息获取与处理技术领域，具体涉及一种太阳干扰影响下的四轴长波红外辐射姿态补偿方法。

背景技术

近年来，双波段红外辐射特性研究受到了越来越多的关注，相关研究表明地球表面的红外辐射中具有一定的导航信息，是一种绝对姿态测试方法，不受飞行体加速度的影响，被动方式工作，没有发射源，隐蔽性好，可以用于飞行体姿态参数测试等方面的研究。

目前，红外辐射姿态测试技术多采用长波红外辐射进行研究，如发表在《InfraredPhysicsTechnology》上的论文“Spinning Projectile’s Attitude Measurement withLW Infrared Radiation under Sea-sky Background”，公开了一种应用于旋转弹体的长波红外辐射姿态测试方法，但该方法未曾考虑太阳红外辐射对长波红外辐射传感器的影响。

而目前研究人员尝试采用中波段和长波段红外辐射来进行组合姿态测试，如发表在《IEEEAccess》上的论文“Dual-Band Infrared Radiation for Rotating MissileAttitude Measurement and Interference Compensation”研究了3～5μm和8～14μm两个波段的红外辐射特点，开展了双波段红外辐射场用于旋转飞行弹体的姿态测试理论研究，消除了部分红外姿态测试中外部环境干扰的影响，提高了红外姿态测试的抗干扰能力。但该方法同样只能在夜间使用，无法避开太阳红外辐射的影响，使得该方法的使用条件具有极大的局限性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种太阳干扰影响下的四轴长波红外辐射姿态补偿方法，以解决旋转飞行体在太阳红外辐射干扰影响下，姿态测试精度不高和抗干扰能力不强的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种太阳干扰影响下的四轴长波红外辐射姿态补偿方法，包括以下步骤：

步骤1、分析太阳红外辐射干扰对长波和中波红外姿态测试的影响，找到太阳红外辐射对长波和中波红外辐射传感器干扰的影响规律；

步骤1.1、将红外传感器接收到的太阳红外辐射干扰分为两类：直射太阳红外辐射和散射太阳红外辐射。直射太阳红外辐射是太阳红外辐射透过大气层直接进入传感器探测窗口的红外辐射，此时双波段红外传感器敏感方向的对地倾角β应在[0～π)区间范围内。散射太阳红外辐射是太阳红外辐射被大气分子反射或下垫面反射进入传感器探测窗口的红外辐射，此时双波段红外传感器敏感方向的地倾角β应在[π～2π)区间范围内。

步骤1.2、太阳直射红外辐射计算与分析

使用MODTRAN计算地倾角在[0～π)区间范围内的太阳直射红外辐射，为分析太阳直射红外辐射在地球大气红外辐射中的比重，选取夏季中纬度大气模式，在3～14μm红外波段范围内，计算正对太阳方向上的大气总辐射和太阳直射红外辐射。

步骤1.3、太阳散射红外辐射计算与分析

使用MODTRAN主要计算传感器敏感方向指向下垫面的区间，即地倾角在[π～2π)区间范围内，为分析太阳散射辐射在地球与大气背景红外辐射中的作用，同样选取了夏季中纬度大气模式，在3～14μm红外波段范围内，计算大气总辐射以及太阳散射辐射。