基于地磁传感器的弹体角速度测量装置研究

发布时间：2020-06-09 23:53

【摘要】：随着现代战争的发展,精确打击成为了一种趋势,在常规弹药的基础上发展了弹道修正技术。如何实时获取弹体姿态角速度是弹道修正的关键技术。本文围绕基于三轴数字式地磁传感器的弹体角速度测量装置,在弹体角运动规律、系统软硬件、卡尔曼滤波算法及半实物仿真等方面进行了研究。首先,介绍了地球磁场的组成、特性以及地球磁场数学模型,作为研究地磁导航的理论基础。在此基础上,分别介绍了几种地磁传感器的探测原理,选取了磁阻传感器作为地磁测量模块的核心器件。其次,分析了弹体角运动规律及坐标转换,以此建立了地磁测量的数学模型,得到弹体各轴上的地磁分量。并研究了角速度滤波算法,利用扩展卡尔曼滤波器实现角速度的解算。根据数学模型、解算算法和外弹道理论,建立了Matlab/Simulink仿真模型,用于产生地磁模拟数据和滤波算法的实现。再次,设计了基于地磁传感器的弹体角速度测量装置,针对测量精度和实时性的要求,分别选用HMC5983三轴数字式地磁传感器和TMS320F2808定点DSP作为测量装置的核心器件。在硬件电路设计方面,主要对地磁测量模块、DSP系统及外围电路、通讯模块和电源模块等进行研究;在软件设计方面,主要在串口通信、数字滤波及定点卡尔曼滤波实现方法方面做了研究。最后,对地磁式弹体角速度测量装置进行半实物仿真,研究了半实物仿真系统的结构及其工作原理,利用弹道仿真软件计算模拟磁场信号,地磁测量模块来敏感三轴地磁分量。通过对实测数据进行扩展卡尔曼滤波得到弹体角速度信息,其误差在允许的范围内,验证了此装置的可行性。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ413.6

【参考文献】

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本文编号：2705450