地磁测姿及其在精确制导弹药上的应用

发布时间：2020-05-25 00:28

【摘要】：打击精度是武器装备的一项重要技术指标,对于火炮而言其在各国的武器装备中都拥有着重要的地位,为此火炮的打击精度成为人们研究的重点。传统的火炮弹药处于一种无控状态,进而导致落点散布大,很难达到精确打击的目的。人们开始采用多种手段方式来实现对火炮弹药的导航制导,其中就包括地磁导航方法。本文将对地磁导航应用于火炮弹药之中所涉及到的内容进行相应的研究。首先对火炮弹药的无控飞行状态进行了研究。利用真空弹道理论以及空气弹道理论,完成了炮弹飞行运动的建模分析以及仿真计算,明确了炮弹本身的运动特性。同时也针对地磁导航基础理论进行了研究,建立了对地磁场的准确认识,同时利用地球磁场模型完成了地球磁图的计算,为地磁导航的实现奠定了基础。并且也对各式磁测传感器进行了分析,给出了实验室课题组自主研制的高精度三轴磁传感器。对于炮弹弹药的导航测姿问题,提出了解析计算以及滤波估计两种方法。对于解析计算方法,利用三轴磁场数据输出以及弹道飞行先验信息,推导了三轴姿态角计算公式。对于滤波估计方法,建立了状态空间中的系统模型,利用多种滤波估计方法,完成了姿态、速度、位置等参数的估计。同时也利用模拟仿真,完成了上述算法的验证。最后对地磁测姿地面半实物仿真实验进行了方案设计,完成了实验设备的调试,编写了磁场发生控制软件以及三轴磁数据采集显示软件。在磁屏蔽环境下进行实验,对提出的地磁姿态解算算法进行了验证。
【图文】：

铜斑蛇,激光制导,弹药,精确制导

图 1-1 铜斑蛇和红土地激光制导弹药伴随着技术水平的进步，以及作战要求的提升，各国都在不断开发新型精确制导弹药。美国首先在航空炸弹上使用 GPS 制导方式[10]，实现了精确制导的目的，这就是联合直接攻击武器（Joint Direct Attack Munition，JDAM）项目。而后美军便开始研究在炮弹上利用 GPS 实现精确制导，，这其中有代表性的就是

制导弹药,榴弹炮,地球磁场,导航定位

图 1-2 M777 榴弹炮发射 M982 制导弹药对于利用地球磁场来进行导航定位，在这方面美国的研究起步早，同时成果也比较显著。在 20 世纪 50 年代，美国[12]就拥有磁通门方向指示器，用于飞机的姿态指向测量。后来逐步发展到空间卫星轨道姿态确定[13]，以及水下定位等[14]。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ413.6

【参考文献】