[发明专利]一种旋转飞行器滚转角解算方法及系统

权利要求书

1.一种旋转飞行器滚转角解算方法，其特征在于：包括：

(1)建立绕飞行器质心动力学方程组为驱动方程，以地磁方位角σ_M与俯仰角偏航角磁偏角D、磁倾角I和航向角α_N的关系方程为观测方程，以地磁方位角σ_M的实际测量值为观测量，通过扩展卡尔曼滤波估计俯仰角和偏航角

所述绕飞行器质心动力学方程组为：

其中，ω_η、ω_ζ、ω_ξ分别为旋转飞行器的角速率在弹轴坐标系的η、ζ、ξ轴的投影分量；

v为飞行器的飞行速度，v_x、v_y、v_z为v在地面坐标系的三个分量；

A为赤道转动惯量，C为极转动惯量；

θ_a为速度高低角，ψ₂为速度方向角；

k_zz＝ρSldm′_zz/2A，k_y＝ρSldm″_y/2A；

ρ为空气密度，S为飞行器横截面积，l为飞行器长度，d为飞行器直径；m′_z为静力矩系数导数，m′_zz为赤道阻尼力矩系数导数，m″_y为马格努斯力矩系数的二阶导数；

(2)解算地磁矢量基准角γ₀：

其中，

T_η、T_ζ分别为地磁强度矢量在弹轴坐标系Oξηζ的Oη轴、Oζ轴的投影分量；在弹轴坐标系Oξηζ中，原点O为旋转飞行器的质心，Oξ轴沿旋转飞行器中轴线方向向前为正，Oη轴位于包含飞行器中轴线的铅垂面内且垂直于Oξ轴向上为正，按右手法则，Oζ轴与Oξη面垂直且向右为正；

T_N、T_E、T_D分别为地磁强度矢量在北东地地理坐标系的三个分量；

(3)解算滚转角γ：

γ＝γ₀+φ_S；

其中，φ_S为自转角，

T_by、T_bz分别为地磁强度矢量在载体坐标系OX₁Y₁Z₁的OY₁轴、OZ₁轴的投影分量；在载体坐标系OX₁Y₁Z₁中，原点O为旋转飞行器的质心，OX₁轴沿旋转飞行器中轴线方向向前为正，OY₁轴和OZ₁轴位于垂直于旋转飞行器中轴线的赤道面内并互相垂直。

2.根据权利要求1所述的旋转飞行器滚转角解算方法，其特征在于：在所述解算滚转角之后，还包括下述步骤：对滚转角γ进行小波滤波。

3.根据权利要求1所述的旋转飞行器滚转角解算方法，其特征在于：所述地磁方位角σ_M与俯仰角偏航角磁偏角D、磁倾角I和航向角α_N的关系方程为：

4.根据权利要求1所述的旋转飞行器滚转角解算方法，其特征在于：地磁方位角σ_M的实际测量值通过如下公式求得：

T_bx、T_by、T_bz分别由安装在旋转飞行器上的地磁传感器的三个敏感轴S_x、S_y、S_z实际测得；三个敏感轴S_x、S_y、S_z的方向分别对应载体坐标系OX₁Y₁Z₁的OX₁轴、OY₁轴、OZ₁轴的方向。