单轴磁传感器测量转速及滚转角的低成本方法

发布时间：2021-02-14 15:00

　　针对目前地磁传感器测量转速及滚转角的方法存在标定不便、工作量较大、成本偏高等问题,提出了一种基于任意安装角度的单轴地磁传感器测量转速及滚转角的低成本方法。分析了基于任意安装角度的传感器的信号输出规律,提出了分段平移的信号处理方法;通过仿真计算与当前常用方法进行对比分析,验证了该方法的有效性;并结合工程应用综合分析了该方法的优缺点和适用范围。 

【文章来源】：兵器装备工程学报. 2020,41(07)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

装有传感器的弹体在磁场中的瞬时位置示意图

假设当地的磁感应强度B=50 000 n T，磁方位角角σM=60°，任意选取一个安装角度λ=52°，一段时间内，仿真得到传感器S的输出信号MS和虚拟信号MS0曲线如图2所示。从图2看出，输出信号MS与虚拟信号MS0之间相差一个偏距E，即平移量。因此，虚拟信号MS0也可以看作是输出信号MS平移了一个偏距E所得到的新信号。则可以求得偏距E为

仿真验证程序采用的传感器安装角度与上文分析过程中相同，λ=52°，地磁场强度为50 000 n T，磁方位角σM=60°。为了使仿真程序涵盖到尽量多的转速变化范围，且又保证仿真结果易于辨识，弹箭的初始转速设置为200 r/s，在1 s内降至2 r/s，转速ω下降先快后慢。假设初始滚转角为零，仿真模拟全程的滚转角γ，如图3所示。根据式(1)模拟出安装角度λ=52°的传感器信号MS。为了进行解算误差和解算精度的比对，根据目前常用的测转速的方法，针对性的模拟了垂直于弹轴的理想信号MSJ和存在2°标定误差的信号MS2(与弹轴轴向夹角为88°)，其曲线如图4所示。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于单轴地磁信号的滚转角及转速解算[J]. 刘英,张嘉易,郝永平,孙林,张继发.  传感器与微系统. 2018(03)
[3]弹箭滚转姿态的地磁测角模型研究[J]. 陈国光,牛小敏,郎文杰,田利伟.  弹箭与制导学报. 2017(02)
[4]基于地磁传感器测量的滚转弹药角速度估计[J]. 马云建,辛长范,贾意弦,王尧,张毅.  弹箭与制导学报. 2016(01)
[5]地磁传感器测量弹体滚转姿态方法研究[J]. 邱荣剑.  四川兵工学报. 2014(10)
[6]基于地磁与卫星组合的高旋弹丸滚转角高频测量及系统误差计算研究[J]. 曹鹏,于纪言,王晓鸣,姚文进,吴有龙.  兵工学报. 2014(06)
[7]基于磁强计测量的滚转弹药姿态估计[J]. 杨荣军,王良明,修观,丁传炳.  海军工程大学学报. 2011(05)
[8]基于MR/GPS的弹体姿态解算方法研究[J]. 史连艳,张自宾,宋文渊.  系统仿真学报. 2010(12)
[9]基于磁传感器/GPS组合制导飞行弹体的姿态和位置估计[J]. 杨小军,施坤林,汪仪林.  兵工学报. 2008(02)

硕士论文
[1]基于磁阻传感器的弹体姿态测量技术研究[D]. 陶维之.南京理工大学 2012
[2]基于地磁测量的弹丸滚转角实时解算[D]. 曲磬.南京理工大学 2009



本文编号：3033433