基于地球红外辐射场的旋转弹丸姿态测试方法

针对微惯性器件无法满足高转速弹丸飞行过程中的滚转姿态测量要求的问题,提出了基于地球红外辐射场的旋转弹丸姿态测试方法。首先,研究了地球红外辐射场的产生机理和特性,分析了天地间红外辐射率的变化规律。然后,结合旋转弹丸在飞行过程中的运动特征,建立了红外传感器测量模型,推导了弹丸姿态与传感器感测信号的函数关系。最后,合理布局红外传感器,基于误差传递的原理,改进了常规的姿态解算算法,进一步提高了传感器测试信号的利用率。结果表明,利用地球红外辐射场测姿具有较高的精度,俯仰角解算误差在±0.3°以内,改进解算方案的横滚角解算误差在±0.5°以内。该姿态测量系统简单有效,能够满足旋转飞行体的姿态测量要求。

利用地球红外辐射的旋转飞行体姿态估计方法

针对导航控制系统对姿态测试技术多元化、新型化和低成本的要求,提出了一种基于地球红外辐射的旋转飞行体姿态估计方法.首先,根据地球红外辐射的产生机理,结合红外辐射在大气中的传播规律,建立了地球红外辐射模型.然后,分析了旋转飞行体的运动特征,构建了红外传感器的测量模型.为了探索红外传感器的输出信号与旋转飞行体的姿态信息之间的内在联系,研究了不同姿态角和视场角下的传感器输出信号特征.最后,为了提高旋转飞行体的姿态测试精度,设计了基于三轴红外传感器的扩展卡尔曼滤波算法来估计姿态角和横滚角速度.结果表明:利用地球红外辐射场进行姿态测试的方法有效可行,俯仰角估计误差在±0.1°,横滚角估计误差在±0.05°,横滚角速度估计误差在±1 rad/s.该姿态测量方法简单有效,能够满足旋转飞行体的姿态测量要求.