[发明专利]一种新息正交性的红外与地磁复合旋转弹体测姿方法

权利要求书

1.一种新息正交性的红外与地磁复合旋转弹体测姿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、求解姿态角参数：根据弹体飞行过程中弹体坐标系与地理坐标系之间关系，建立弹体三轴地磁分量测量模型；在地磁场基本理论的基础上，推导磁传感器输出信号之间的积分比值与弹体俯仰角的理论公式，利用积分比值的方法独立求解姿态角参数；

步骤2、解算姿态角参数：根据红外传感器观测方向的不同，得到红外辐射场的理论测量模型；利用弹载红外传感器的理论测量模型，采用分段交互的三轴红外传感器姿态优化算法解算姿态角参数；具体包括以下步骤：

步骤2.1、推导弹载红外传感器的理论测量模型：

根据红外传感器对地倾角范围，得到弹载红外传感器8～14μm波段的红外辐射场的理论测量模型：

其中，T(β)为红外传感器的理论测量输出，λ表示红外辐射波长，λ₁＝8μm，λ₂＝14μm，β为红外传感器观测方向的对地倾角，k为传感器敏感系数，β₀为红外传感器视场角角平分线的对地倾角，α为红外传感器的视场角；将大气分为n层，i表示第i层大气，ε_s(λ,β)表示大气红外发射率，C₁为第一辐射常数，C₂为第二辐射常数，T_s为大气的温度，τ(λ,β)表示大气透过率，ε_g(λ,β)为地表发射率，T_g表示地表温度；

通过坐标转换矩阵，可以得出对地倾角与弹体姿态角的关系：

θ为俯仰角，γ为横滚角；

通过数据分析和拟合，得到弹载红外传感器的简化测量模型近似拟合为如下：

T(θ,γ)＝K cosθsin(γ+δ)+B (6)

式中K为红外传感器输出信号的幅值，B为红外传感器输出信号的偏置，δ为红外传感器相位角；

步骤2.2、采用分段交互的三轴红外传感器姿态优化算法解算弹体俯仰角和横滚角：

根据误差传递原理：

俯仰角可以按下式解算：

θ＝arcsin(T_x) (7)

横滚角可以按以下两式计算：

γ_y＝arcsin(T_y/cosθ) (8)

γ_z＝arcsin(T_z/cosθ)-0.5π (9)

当|T_y|≤|T_z|，采用T_y解算横滚角，采用T_z判断横滚角象限；当|T_y|＞|T_z|，采用T_z解算横滚角，采用T_y判断横滚角象限，其中T_x为弹体坐标系下x_b轴红外传感器的输出值，T_y为弹体坐标系下y_b轴红外传感器的输出值，T_z为弹体坐标系下z_b轴红外传感器的输出值；

步骤3、对野值点进行判别：将弹体三轴地磁分量的测量模型与弹载红外传感器的理论测量模型有机结合起来，对卡尔曼滤波器中新息进行分析，设计新息正交性的自适应滤波切换算法及阈值范围；根据新息正交理论，在红外或地磁异常的情况下，对野值点进行判别；

步骤4、根据步骤3对红外传感器、地磁传感器测量数据与阈值进行的判断，采用新息正交性的红外与地磁复合旋转弹体测姿方法对红外与地磁传感器输出进行处理。