中北大学的李海涛针对无陀螺捷联惯性导航系统姿态解算误差会随时间不断累积的缺陷,在惯导系统中引入磁阻传感器,用以辅助系统进行姿态的确定[14]。系统在三轴地磁分量方程组中选取两个独立的方程,把无陀螺捷联惯导系统解算得到的俯仰角与滚转角作为初值使用拟牛顿法进行迭代求解。系统中磁传感器测量的地磁信息主要用来修正无陀螺惯导系统的解算误差,提高弹体姿态解算精度。仿真结果发现,加入磁强计辅助的无陀螺惯导系统,姿态解算精度得到了明显的提升。
(3)纯地磁传感器测量方法
上诉测量方法均需要地磁传感器与其它传感器进行组合定姿,本质上来说并不属于纯粹的使用地磁测量姿态角。针对磁场三分量方程组无法独立求解姿态角的问题,国外有学者提出了让其中两个磁阻传感器采用非正交安装的形式[15],近年来,国内学者基于这一思路,也探索出多种姿态角测试方案[16][17][18]。
美国学者Thomas Harkins、David Hepner在他们的文章中为一个称作“MAGSONDE”的系统设计了一种零交叉法用来测量旋转炮弹的航向角和滚转角速度[15]。系统假设弹体在一个自转周期内,俯仰角、偏航角相对于滚转姿态近似不变,分析得到两个非正交安装的磁阻传感器输出信号过零点时的滚转角变化量的比值与俯仰角的呈固定对应关系, 通过磁传感器的输出与事先做好的校准曲线,确定俯仰角,利用所求得的俯仰角确定磁传感器过零点时的滚转角,结合时间信息就可计算出滚转角速率,进而求得每个时刻的滚转角。
南京理工大学的李玎等人在零交叉法的基础上,设计了一种在三正交磁阻传感器的基础上外加一个斜置的磁阻传感器进行姿态测试的方案[16],通过验证其中两个非正交安装的磁传感器在飞行体一个滚转周期内的输出极值比与俯仰角存在固定关系,求取输出极值比,从而确定俯仰角信息,弹体一个滚转周期内传感器输出有两个极值点,因此可以算出两个俯仰角,相对于零交叉法提高了一倍的姿态更新率。而南京理工大学的向超则是在其基础上提出了一种三正交比值测姿方案[17],利用其中两个正交安装的磁传感器输出极值时的相位差,得到弹体一个滚转周期内四个极值比与俯仰角的对应关系,一个周期内算出四组姿态角,相对极值比法再次提高了一倍的姿态更新率。零交叉法,极值比法以及三正交比值法是现阶段纯地磁测姿理论上最完善,仿真结果最可观,工程应用可能性最大的三种方法。
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