[发明专利]一种基于磁强计的空中飞行物高速旋转角运动测量方法

权利要求书

1.一种基于磁强计的空中飞行物高速旋转角运动测量方法，其特征在于，在被测物体上，与物体高速旋转轴垂直的平面内，利用磁传感器组同步测量物体高速旋转时敏感到的地球磁场分量，从而计算获得旋转角度的变化量、旋转角速率；所述磁传感器组为一对敏感轴正交的磁传感器，通过磁传感器同步测量物体高速旋转时敏感到的地球磁场分量；所述计算获得旋转角度的变化量、旋转角速率的流程为：

步骤S1：同步采集一对磁传感器中采集2个磁传感器的输出

步骤S2：计算t_k时刻的夹角在t_k时刻，两个正交的磁传感器输出为：

其中，假设当地地球磁场矢量为M，地球磁场矢量投影到与高速旋转轴垂直的平面内的分量为M_s，定义载体高速旋转方向为X轴，M_s的方向为Ym轴，Zm轴按照右手坐标系定义确定，则两个正交的磁传感器的敏感轴位于YZ平面内，假设敏感轴位于Ys和Zs，Ym轴与Ys轴的夹角为θ，则随着物体高速旋转，θ不断变化；

步骤S3：计算采样周期内旋转的角度

步骤S4：计算角速率

2.根据权利要求1所述的基于磁强计的空中飞行物高速旋转角运动测量方法，其特征在于，所述磁传感器组为两对以上正交的磁传感器，每对传感器的敏感轴都在平面内，且互成一定的角度，则计算的旋转角度变化量、旋转角速率，是每对正交的磁传感器计算的结果的平均值。

3.根据权利要求1所述的基于磁强计的空中飞行物高速旋转角运动测量方法，其特征在于，所述步骤S3中，采样周期内旋转的角度为：

4.根据权利要求3所述的基于磁强计的空中飞行物高速旋转角运动测量方法，其特征在于，所述步骤S4中，当前时刻旋转的角速率为：

5.一种基于磁强计的空中飞行物高速旋转角运动测量方法，其特征在于，在被测物体上，与物体高速旋转轴垂直的平面内，利用磁传感器组同步测量物体高速旋转时敏感到的地球磁场分量，当一段时间内高速旋转轴的朝向变化可以忽略时，通过磁传感器计算该段时间内获得旋转角度的变化量、旋转角速率；

所述当一段时间内高速旋转轴的朝向变化可以忽略时，是指通过计算这对磁传感器测量到的信号幅度的变化是否小于某个阈值来判断，当小于该阈值，则认为朝向变化可以忽略，具体为：

设当地地球磁场矢量为M，地球磁场矢量投影到与高速旋转轴垂直的平面内的分量为M_s，定义载体高速旋转方向为X轴，M_s的方向为Ym轴，Zm轴按照右手坐标系定义确定；则两个正交的磁传感器的敏感轴位于YmZm平面内，假设敏感轴位于Ys和Zs，Ym轴与Ys轴的夹角为θ，则随着物体高速旋转，θ不断变化；传感器测量误差为n_y和n_z，则在t_k时刻，两个正交的磁传感器输出为：

和为两个此传感器t_k时刻的输出，不考虑外界其它干扰软磁或者硬磁的影响，或者假设这些干扰磁场已经经过磁校正与补偿，则磁传感器误差n_y和n_z很小，可以等效为噪声；

则t_k时刻磁传感器测量到的地球磁场分量的幅度为：

如果一段时间内高速旋转轴的朝向不变，则的大小不变，因此计算t_M时刻到t_N时刻时间段内高速旋转轴的朝向是否变化，就是判断下式是否成立：

这里表示对在时间段[t_M,t_N]求均值；σ为阈值，其大小与磁传感器误差相关；

所述的当旋转轴的朝向变化可以忽略时，通过磁传感器计算该段时间内旋转的角度以及平均旋转角速率，具体流程为：

t_k时刻夹角为

t_k时刻到t_k+1时刻旋转的角度为

从t_M到t_N这段时间转动的角度为：

从t_M到t_N这段时间旋转的角速率为：