[发明专利]一种基于地磁和太阳光角的弹体滚转角检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于地磁和太阳光角的弹体滚转角检测系统，其特征在于，包括四个光敏管(2)以及设置于弹体内的地磁测量模块(3)、GPS模块(4)及控制器(1)，其中，地磁测量模块(3)、GPS模块(4)及控制器(1)自上到下依次设置，其中，地磁测量模块(3)位于弹体的弹头顶部，四个光敏管(2)沿周向均匀内嵌于弹体的外壁内，其中，地磁测量模块(3)的输出端、GPS模块(4)的输出端及四个光敏管(2)的输出端均与控制器(1)的输入端相连接。

2.根据权利要求1所述的基于地磁和太阳光角的弹体滚转角检测系统，其特征在于，地磁测量模块(3)经放大电路(6)及模数转换器(5)与控制器(1)相连接，控制器(1)通过推挽电路(7)与地磁测量模块(3)相连接。

3.根据权利要求1所述的基于地磁和太阳光角的弹体滚转角检测系统，其特征在于，GPS模块(4)通过RS422接口(8)与控制器(1)相连接。

4.根据权利要求1所述的基于地磁和太阳光角的弹体滚转角检测系统，其特征在于，光敏管(2)经模数转换器(5)与控制器(1)相连接。

5.一种基于地磁和太阳光角的弹体滚转角检测方法，其特征在于，基于权利要求1所述的基于地磁和太阳光角的弹体滚转角检测系统，包括以下步骤：

1)GPS模块(4)获取弹体的速度信息，并将弹体的速度信息发送至控制器(1)中，控制器(1)根据弹体的速度信息计算弹体的俯仰角α及偏航角β，光敏管(2)采集太阳光照角度x，再将采集到的太阳光照角度x转换为光电流y，然后将所述光电流y发送至控制器(1)中，控制器(1)根据接收到光电流y、弹体的俯仰角α及偏航角β计算光敏管(2)对地的最终滚转角φ；

2)地磁测量模块(3)实时采集地磁矢量v，然后将采集到的地磁矢量v发送至控制器(1)中，控制器(1)对所述地磁矢量v进行去噪，得去噪后的地磁矢量X，然后根据去噪后的地磁矢量X计算弹体的滚转角θ；

3)控制器(1)根据弹体的滚转角θ及光敏管(2)对地的最终滚转角φ计算弹体的最终滚转角

6.根据权利要求5所述的基于地磁和太阳光角的弹体滚转角检测方法，其特征在于，太阳光照角度x与光电流y的对应关系为：

y＝Asin²ax

其中，α为缩放值，A＝1。

7.根据权利要求5所述的基于地磁和太阳光角的弹体滚转角检测方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：

截取每个光敏管(2)的90°光照范围，再将四个光敏管(2)检测得到的光电流波形依次进行组合，得组合波形，然后将该组合波形以峰值点及谷值点为间隔划分为8段波形，其中，每个光敏管(2)对应两段波形,每段波形的角度基值设任一段波形的峰值及谷值分别为p及q，则有y＝sin²ax，求解a,得y＝sin²ax对应的拟合曲线；

将当前光敏管(2)获得的光电流代入到对应的拟合曲线中，得当前光敏管(2)的太阳照射角度x，再将当前光敏管(2)的太阳照射角度x作为当前光电流在对应段波形中的角度偏差然后将该角度偏差叠加到该段波形的角度基值角δ上，得该段波形的相对滚转角最后将该段波形的相对滚转角与对地基准角γ相加的结果作为光敏管(2)对地的最终滚转角

8.根据权利要求7所述的基于地磁和太阳光角的弹体滚转角检测方法，其特征在于，对地基准角γ为：

a＝cosβtanξ-cosδtanα

b＝sinδtanα-sinβtanξ

其中，λ，ξ分别为当前时刻太阳的方位角及太阳的高度角。

9.根据权利要求5所述的基于地磁和太阳光角的弹体滚转角检测方法，其特征在于，弹体的最终滚转角为：

其中，R_φ为测量φ时的测试方差，R_θ为测量θ时的测试方差。