[发明专利]基于差商法磁测旋转飞行器滚转角的实时解算方法

摘要

本发明公开了一种基于差商法磁测旋转飞行器滚转角解算方法，利用捷联在飞行器体内的地磁传感器解算旋转飞行器滚转角，在飞行器飞行过程中，取同一个滚转周期内的三个磁测量点，将前一个磁测量点分别减去后两个磁测量点，然后将其差值作商，得到含有滚转角的数学表达式。本发明不仅简单、计算量小、不需要提前校正地磁传感器、在一个滚转周期的任何位置都能进行解算，而且该方法对传感器刻度因子误差和固定偏差具有很强的鲁棒性。

主权项

1.一种基于差商法磁测旋转飞行器滚转角的实时解算方法，其特征在于，方法步骤如下：步骤1：建立地磁传感器敏感轴输出模型：步骤1‑1：对飞行器进行坐标变换：采用地磁测量飞行器滚转角的过程中，捷联于飞行器内部的地磁传感器敏感方向与飞行器坐标轴方向一致，并利用测量所得的地磁信息进行飞行器姿态解算；飞行器发射坐标系ox₁y₁z₁向飞行器体坐标系o_sxyz的转换关系为：分别为地磁场强度在发射坐标系ox₁y₁z₁中各轴的分量，b_x、b_y、b_z分别为地磁场强度在飞行器体坐标系o_sxyz中各轴的分量，为飞行器姿态转换矩阵；θ为飞行器俯仰角，为飞行器偏航角，γ为飞行器滚转角；步骤1‑2：计算参考滚转角γ_B：当飞行器滚转角γ与参考滚转角γ_B相等时，分矢量B_c在飞行器体坐标系o_sxyz中的分量b_z为0；根据公式(1.2)和公式(1.3)得到b_z的表达式将γ＝γ_B和b_z＝0代入公式(1.4)得到参考滚转角的表达式：在飞行器的滚转平面内，地球地磁矢量在飞行器径向平面的分矢量为B_c，b_y和b_z为分矢量B_c在飞行器体坐标系o_sxyz中的投影分量，即为地磁传感器敏感轴的输出量；和为分矢量为B_c在飞行器轴坐标系o_sx₂y₂z₂中的投影分量；γ_B为地磁场分矢量B_c与y₂轴方向的夹角，即参考滚转角；γ为飞行器体坐标系o_sxyz的y轴方向和飞行器轴坐标系o_sx₂y₂z₂的y₂轴方向的夹角，即飞行器滚转角；步骤1‑3：获得地磁传感器敏感轴输出模型，通过地磁传感器y轴方向的地磁分量大小b_y表示：飞行器滚转一周，地磁传感器y轴方向的地磁分量大小b_y的表达式为b_y＝B_c cos(γ‑γ_B)                     (1.6)在飞行器磁测量环境下，磁场测量误差包括磁场敏感方向刻度因子误差、传感器的固定偏差和测量噪声带来的随机偏差；当只考虑前两种测量误差时，将表达式(1.6)改写为b_y＝k_yB_c cos(γ‑γ_B)+b_s                  (1.7)式中，k_y表示地磁传感器y轴方向的刻度因子误差，b_s表示地磁传感器的固定偏差；步骤2：获取任意两个时刻滚转角间隔：Δγ为任意两个时刻滚转角间隔，Δt₁₂为任意两个时刻的时间差，为第i个周期的滚转角速率；步骤3：解算飞行器滚转角。