【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二维修正火箭弹，具体涉及一种嵌入式gnss+地磁的修正火箭弹测姿系统。
技术介绍
1、在深入探讨制导火箭弹的实际应用时，我们可以看到其在军事、防御和航天领域的广泛运用。制导火箭弹作为重要的武器系统，不仅可以在战场上实现精确打击和战术控制，还在航天探索中扮演着关键角色。军事应用方面，制导火箭弹已成为现代战争中不可或缺的一部分。其能够迅速、精确地打击敌方目标，提高了作战效率和军事优势。在反导防御系统中，制导火箭弹也发挥着重要作用，用于拦截和摧毁来袭的导弹和弹道目标，保护国家的安全。此外，制导火箭弹在航天探索领域也具有重要意义。
2、然而，传统的火箭弹测姿系统通常依赖于惯性导航系统(ins)和陀螺仪等传感器来测量火箭弹的姿态。在一些情况下，这些传统系统可能存在一些限制，例如：1)姿态漂移：由于惯性传感器本身的误差和漂移，长时间的飞行可能导致姿态信息的不准确性；2)环境干扰：在复杂的环境中，如高速飞行、电磁干扰、温度变化等条件下，传统的测量系统可能受到影响，导致姿态测量的不稳定性；3)单一导航系统的局限性：仅依赖于惯性导航系统可能无法提供足够的位置和方向信息，特别是在需要高精度和高稳定性的任务中。
3、为了克服这些挑战，结合全球导航卫星系统(gnss)和地磁传感器的技术逐渐受到关注。gnss系统(如gps)提供了全球范围内的定位和速度信息，而地磁传感器则可以检测地球的地磁场，并提供与地球磁场的相对方向相关的数据。将gnss和地磁数据结合起来可以提高火箭弹姿态测量系统的精度和稳定性。地磁传感器可以作为
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的不足之处，本专利技术提供了一种基于gnss+地磁的修正火箭弹测姿系统，该系统结合了全球导航卫星系统(gnss)和地磁传感器，并采用了一种适合嵌入式系统实现的数据融合算法和姿态估计单元。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
3、一种基于gnss+地磁的修正火箭弹测姿系统，包括：
4、gnss接收器，用于接收全球导航卫星系统gnss的信号，所述gnss接收器能够接收来自卫星的定位信息，提供位置和速度数据；
5、地磁传感器，用于检测地球的地磁场并提供与地球磁场的相对方向相关的数据，地磁传感器应具有高灵敏度、低噪声和稳定性好的特点；
6、数据融合算法单元，用于将来自gnss接收器和地磁传感器的数据进行融合，并修正姿态测量中的误差和漂移；该算法单元应基于扩展卡尔曼滤波器，能够有效平衡计算效率和姿态估计精度；
7、姿态估计单元，用于根据融合后的数据估计火箭弹的姿态，包括偏航、俯仰和滚转角度；采用优化矢量triad算法作为姿态估计单元的核心技术。
8、作为本专利技术的一种优选方案，导航卫星信号接收设备性能直接影响着定位精度，接收设备可以分为接收机和天线两部分。接收设备在机内和机外均配置电源，常规情况下是机外电源供电，机内电源能够防止数据丢失，防止因为突然断电而引起的失锁。弹载接收机要求定位精度高、具有一定的抗过载能力、时效性好，所以接收机一般选用能够接收多种频率、载波相位定位的接收机，如双频gps接收机可以实现远程精密定位。接收设备发展至今己有多种类型，但是发展趋势都是体积缩小，重量变轻，携带方便，各种接收机在市场上常常以其用途和封装形式分类，弹载接收机可选择接收板卡，再搭配相应的天线，进行相关的开发和应用。
9、作为本专利技术的一种优选方案，弹载磁传感器的测量性能直接影响对姿态角的测量，因此需选择适用于火箭弹内部的磁传感器，综合考虑火箭弹飞行特征、飞行环境及其地磁特点，提出几点要求：1)三维磁测量。在飞行弹箭测姿中，弹丸能够绕质心任意方向转动，需要获知地磁三维的矢量信息，才能求解姿态角，因此选择能够测量磁场三维信息的传感器或组件。2)体积小。对于多数火箭弹而言，基本结构己经固定，弹体狭长，为了方便结构设计和安装，磁测量组件尽可能选择体积小、重量轻的。3)足够的测量范围和高灵敏度。根据地磁场强度范围，磁传感器测量范围应该包括20000nt-60000nt，传感器满足这两点才能保证地磁测量精度。4)具有一定的抗过载能力。一般的火箭弹在发射时受到较高的过载，因此磁传感器能够承受较高的过载。5)低成本。在考虑将火箭弹智能化的同时，需要考虑到消耗问题，生产成本低，有利于批量生产和智能化改造。综合考虑上述五点要求，目前磁阻传感器更适合做火箭弹弹载磁传感器，本设计选用磁阻传感器组合成三轴磁强计，以完成地磁测姿。
10、作为本专利技术的一种优选方案，数据融合算法本系统选择采用扩展卡尔曼滤波器(ekf)作为数据融合算法的核心技术，主要出于以下几个原因：1、非线性系统的适用性，火箭弹的运动状态和环境是非线性的，传统的卡尔曼滤波器在非线性系统中效果较差，ekf能够有效处理非线性系统的状态估计，适用于火箭弹的姿态估计问题；2、估计结果的精度和稳定性：ekf通过在线性化非线性系统模型，结合协方差矩阵对传感器数据和系统模型进行权衡，能够获得相对较准确的姿态估计结果；3、实时性要求的满足：ekf具有较低的计算复杂度，能够在实时性要求较高的嵌入式系统中实现。ekf能够处理非线性系统和非高斯噪声的情况，在适当的参数设置下，能够实现对姿态估计的高精度和稳定性。数据融合算法包括以下主要步骤：1)传感器数据采集，gnss接收器和地磁传感器实时采集位置、速度和地磁数据。2)ekf状态初始化：初始化系统状态向量和协方差矩阵，以及ekf的过程噪声和测量噪声。3)预测步骤：根据系统的动力学模型和控制输入，利用卡尔曼滤波器的线性化过程对当前状态进行预测。4)更新步骤：结合传感器测量值和预测值之间的残差，通过卡尔曼增益来调整状态估计值，获得更准确的状态估计结果。5)实时更新：系统根据新的传感器数据实时更新状态估计值，实现姿态的持续跟踪和修正。通过上述过程，数据融合算法能够有效地融合gnss和地磁传感器的数据，并实现火箭弹姿态的精确估计和修正。
11、作为本专利技术的一种优选方案，本系统选择采用优化矢量triad算法作为姿态估计单元的核心技术，主要出于以下几个原因：1、精度和稳定性：优化矢量triad算法能够提供高精度和稳定性的姿态估计结果。相比于传统的triad算法，优化矢量triad算法能够更好地优化解算结果，减小姿态估计误差。2、适用性广泛：优化矢量triad算法能够在不同的环境条件下实现准确的姿态估计。3、计算效率高：优化矢量triad算法具有较高的计算效率，适用于嵌入式系统等资源受限的环境，能够实现实时姿态估计。优化矢量triad算法利用磁阻传感器和导航卫星信号接收设备提供的矢量三元组数据，通过计算矢量之间的夹角和关系，估计目标的姿态。利用优化矢量triad算法对传感器数据进行处理和计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于GNSS+地磁的修正火箭弹测姿系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于GNSS+地磁的修正火箭弹测姿系统，其特征在于，导航卫星信号接收设备性能直接影响着定位精度，接收设备可以分为接收机和天线两部分；接收设备在机内和机外均配置电源，内电源能够防止数据丢失，防止因为突然断电而引起的失锁；弹载接收机可选择接收板卡，再搭配相应的天线。
3.根据权利要求1所述的基于GNSS+地磁的修正火箭弹测姿系统，其特征在于，所述地磁传感器选择适用于火箭弹内部的磁传感器，磁传感器测量范围为20000nT-60000nT。
4.根据权利要求1所述的基于GNSS+地磁的修正火箭弹测姿系统，其特征在于，所述数据融合算法单元选择采用扩展卡尔曼滤波器作为数据融合算法的核心技术；数据融合算法包括以下主要步骤：
5.根据权利要求1所述的基于GNSS+地磁的修正火箭弹测姿系统，其特征在于，本系统选择采用优化矢量TRIAD算法作为姿态估计单元的核心技术；优化矢量TRIAD算法利用磁阻传感器和导航卫星信号接收设备提供的矢量三元组数据，通过计算矢量之间
6.根据权利要求4或5所述的基于GNSS+地磁的修正火箭弹测姿系统，其特征在于，所述数据融合单元和姿态估计单元中的核心芯片采用TI公司生产的基于TMS320C6747 DSP芯片，运行速度最高可达300MHZ，采用基于浮点型超长指令C674x内核，支持超长指令字VLIW，并采用精简的16字指令集。
...【技术特征摘要】
1.一种基于gnss+地磁的修正火箭弹测姿系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于gnss+地磁的修正火箭弹测姿系统，其特征在于，导航卫星信号接收设备性能直接影响着定位精度，接收设备可以分为接收机和天线两部分；接收设备在机内和机外均配置电源，内电源能够防止数据丢失，防止因为突然断电而引起的失锁；弹载接收机可选择接收板卡，再搭配相应的天线。
3.根据权利要求1所述的基于gnss+地磁的修正火箭弹测姿系统，其特征在于，所述地磁传感器选择适用于火箭弹内部的磁传感器，磁传感器测量范围为20000nt-60000nt。
4.根据权利要求1所述的基于gnss+地磁的修正火箭弹测姿系统，其特征在于，所述数据融合算法单元选择采用扩展卡尔曼滤波器作为数据融合算法的核心技术；数据融合算法包括以下主要步骤：
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