[发明专利]基于运动学方程的旋转弹空中快速粗对准方法

权利要求书

1.基于运动学方程的旋转弹空中快速粗对准方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、坐标系的明确：惯性坐标系OX_iY_iZ_i，导航坐标系为东北天地理坐标系OX_nY_nZ_n，弹体坐标系为OX_bY_bZ_b，其中Y_b轴为旋转弹自转轴，X_b轴为水平轴，Z_b轴为天向轴，弹道坐标系为OX₂Y₂Z₂，其中Y₂轴为弹道指向轴；

S2、快速粗对准所需数据信息的获取：包含北斗卫星导航信息的获取与INS(InertialNavigation System)数据的获取；

S2.1、北斗卫星导航信息的获取：包括旋转弹的速度与位置，并设TBDS为北斗卫星导航结果输出的采样时间；

S2.2、INS数据的获取：包括右向陀螺、前向陀螺、天向陀螺输出的角速率，其中，右向陀螺敏感弹体的俯仰角速率，前向陀螺敏感弹体的滚转角速率，天向陀螺敏感弹体的航向角速率，并设TINS为INS数据输出的采样时间；

S3、根据北斗卫星导航结果中每个采样时间得到的旋转弹的速度信息，计算得到对应时间的弹道航向角Ψ₂和弹道俯仰角θ_a，并由弹道航向角和俯仰角计算得到弹体的航向角Ψ和俯仰角θ；

S4、根据北斗卫星导航结果中每个采样时间得到的旋转弹的位置、速度信息，以及地球曲率半径信息，计算得到该位置下的导航坐标系相对于惯性坐标系的角速率

S5、根据刚体绕定点转动的运动学方程推导得出未经补偿的滚转角对准公式；

S6、将S3中获取的弹体的航向角Ψ和俯仰角θ以及S4中获取的用于计算补偿项M，并将M项补偿到S5所得到的公式中，并计算得到弹体滚转角γ；

S7、将S6中得到的弹体滚转角γ和S3中得到的弹体的航向角Ψ和俯仰角θ以及该时刻北斗卫星导航结果中的速度、位置信息一起作为旋转弹空中快速粗对准结果，为后续的旋转弹空中精对准与组合导航提供初始值。

2.根据权利要求1所述的基于运动学方程的旋转弹空中快速粗对准方法，其特征在于，所述步骤S3中弹道航向角Ψ₂和弹道俯仰角θ_a，弹体的航向角Ψ和俯仰角θ的计算方法，具体步骤为：

其中航向角的定义以正北为基准，北偏东为负；v_e,v_n,v_u分别代表北斗卫星导航结果中的东向速度、北向速度、天向速度；

由外弹道学理论可知，弹体坐标系与弹道坐标系存在以下关系：

ψ≈ψ₂+δ₁；θ≈θ_a+δ₂ (3)

其中；δ₁为水平方向的攻角，δ₂为竖直方向的攻角；

在旋转弹飞行的上升段，由初始扰动引发的攻角会在短时间内迅速衰减为小量，因此可以用如下近似：

ψ≈ψ₂；θ≈θ_a (4)。

3.根据权利要求1所述的基于运动学方程的旋转弹空中快速粗对准方法，其特征在于，所述步骤S4中计算具体步骤是：

其中v_e,v_n,v_u分别代表北斗卫星导航结果中的东向速度、北向速度、天向速度；ω_ie代表地球自转角速率，是一个常值；L为纬度信息；R_M，R_N为地球曲率半径。