高自旋火箭弹滚转姿态测试方法研究
发布时间：2021-02-01 16:34
在现代战争中,精确打击是必然趋势,怎样提高常规无控弹药的精确打击能力,是各国均要努力解决的重要问题。传统无控弹药制导化的关键技术在于滚转姿态角获取。本文以测量火箭弹滚转姿态角作为主要研究内容,在求解初始滚转角,估计实时滚转角,姿态仿真平台的设计等方面展开研究。主要工作有以下几点:（1）通过建立姿态测试系统坐标系,推导得出各坐标系间的转换关系,分析了火箭弹的运动学模型,数值仿真计算了射程30km火箭弹的弹道特征曲线。基于忽略偏航角,建立了火箭弹初始滚转角解算数学模型。比较分析了加权平均法和卡尔曼滤波估计求解实时滚转角的性能,并利用卡尔曼滤波方法建立了实时滚转角估计的数学模型。（2）结合火箭弹的运动特性,对滚转姿态测试系统的工作原理进行了深入分析,确定以三轴磁阻传感器测量为主、三轴微机械陀螺测量为辅的磁阻/陀螺组合滚转姿态测试系统的设计方案,完成了数据记录仪的软件及硬件设计。解决了单一传感器姿态角辩识精度差、无法抗高冲击载荷的问题。该测试系统具有低成本、抗冲击、高精度等特点。（3）针对实弹试验过程无法重复的特点,设计了适用于地磁场作为参照系的高速旋转火箭弹滚转姿态半实物仿真平台,该平台主体...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题的研究意义
1.2 火箭弹姿态测试技术的发展
1.3 课题的主要研究内容
2 基于磁阻/陀螺组合的滚转姿态角测试原理
2.1 系统坐标系
2.1.1 系统坐标系定义
2.1.2 坐标系间的转换关系
2.2 火箭弹的运动学模型
2.3 火箭弹初始滚转角确定方法
2.3.1 地磁要素
2.3.2 利用磁阻传感器确定弹体滚转角
2.3.3 利用MEMS陀螺仪确定弹体滚转角
2.3.4 弹体初始滚转角的计算方法
2.4 火箭弹实时滚转角确定方法
2.4.1 加权平均法及卡尔曼滤波法
2.4.2 利用加权平均法实时解算滚转角
2.4.3 利用卡尔曼滤波法实时解算滚转角
3 火箭弹滚转姿态测试系统设计
3.1 地磁传感器选型
3.2 MEMS陀螺仪选型
3.3 滚转姿态测试系统设计
3.3.1 数据记录仪的结构设计
3.3.2 数据记录仪的状态设计
3.3.3 滚转姿态解算平台的功能设计
4.半实物仿真平台设计
4.1 机械结构设计
4.2 无磁性分析
4.3 控制系统的工作原理
4.4 实验结果分析
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用地磁场的弹体飞行姿态测量方法研究[J]. 郭庆伟,李超旺. 装备环境工程. 2012(04)
[2]磁阻传感器测量旋转弹滚转姿态的原理分析[J]. 马国梁,李岩,葛敬飞. 弹道学报. 2012(01)
[3]平面霍尔效应传感器的原理与研究进展[J]. 陈栖洲,汪学锋,张怀武,钟智勇. 磁性材料及器件. 2011(03)
[4]自制磁通门传感器测量弱磁场[J]. 曾育锋,游艳琳,何金灵. 实验室研究与探索. 2011(06)
[5]大容量多总线的记录仪硬件设计[J]. 梁志剑,马铁华. 计算机工程与设计. 2011(05)
[6]弹体姿态估计数据融合算法研究[J]. 王勇,陈家斌,刘志德,宋春雷. 北京理工大学学报. 2011(05)
[7]基于GMI效应的磁传感器研究与发展现状[J]. 郝建华,郑全普,胡然,丁丹. 国外电子测量技术. 2011(04)
[8]基于MSP430单片机的弹道解算方法研究与实现[J]. 申强,杨登红,李东光. 北京理工大学学报. 2011(02)
[9]旋转弹姿态解算方法研究[J]. 李海涛,曹咏弘,祖静. 兵工学报. 2010(07)
[10]弹道修正弹药的姿态测量技术研究[J]. 雷芳,王华,焦国太,赵晗. 弹箭与制导学报. 2009(04)
博士论文
[1]弹道修正弹飞行姿态角磁探测技术及其弹道修正方法研究[D]. 高峰.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]基于多传感器数据融合的弹箭姿态估计[D]. 顾贞友.南京理工大学 2013
[2]基于磁阻/陀螺组合测量弹体飞行姿态的数据融合方法研究[D]. 马秀丽.南京理工大学 2012
[3]地磁信号检测系统设计及误差补偿研究[D]. 刘宗尧.南京理工大学 2011
[4]基于地磁、陀螺原理的姿态测试技术研究[D]. 段精婧.中北大学 2010
[5]方波激励磁通门接口ASIC设计[D]. 董俅.哈尔滨工业大学 2009
[6]利用磁阻传感器测量飞行体滚转角[D]. 孙宁.南京理工大学 2008
[7]某型战机飞行模拟器三自由度运动平台的研制[D]. 李绍安.华中科技大学 2005
本文编号：3013088
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题的研究意义
1.2 火箭弹姿态测试技术的发展
1.3 课题的主要研究内容
2 基于磁阻/陀螺组合的滚转姿态角测试原理
2.1 系统坐标系
2.1.1 系统坐标系定义
2.1.2 坐标系间的转换关系
2.2 火箭弹的运动学模型
2.3 火箭弹初始滚转角确定方法
2.3.1 地磁要素
2.3.2 利用磁阻传感器确定弹体滚转角
2.3.3 利用MEMS陀螺仪确定弹体滚转角
2.3.4 弹体初始滚转角的计算方法
2.4 火箭弹实时滚转角确定方法
2.4.1 加权平均法及卡尔曼滤波法
2.4.2 利用加权平均法实时解算滚转角
2.4.3 利用卡尔曼滤波法实时解算滚转角
3 火箭弹滚转姿态测试系统设计
3.1 地磁传感器选型
3.2 MEMS陀螺仪选型
3.3 滚转姿态测试系统设计
3.3.1 数据记录仪的结构设计
3.3.2 数据记录仪的状态设计
3.3.3 滚转姿态解算平台的功能设计
4.半实物仿真平台设计
4.1 机械结构设计
4.2 无磁性分析
4.3 控制系统的工作原理
4.4 实验结果分析
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用地磁场的弹体飞行姿态测量方法研究[J]. 郭庆伟,李超旺. 装备环境工程. 2012(04)
[2]磁阻传感器测量旋转弹滚转姿态的原理分析[J]. 马国梁,李岩,葛敬飞. 弹道学报. 2012(01)
[3]平面霍尔效应传感器的原理与研究进展[J]. 陈栖洲,汪学锋,张怀武,钟智勇. 磁性材料及器件. 2011(03)
[4]自制磁通门传感器测量弱磁场[J]. 曾育锋,游艳琳,何金灵. 实验室研究与探索. 2011(06)
[5]大容量多总线的记录仪硬件设计[J]. 梁志剑,马铁华. 计算机工程与设计. 2011(05)
[6]弹体姿态估计数据融合算法研究[J]. 王勇,陈家斌,刘志德,宋春雷. 北京理工大学学报. 2011(05)
[7]基于GMI效应的磁传感器研究与发展现状[J]. 郝建华,郑全普,胡然,丁丹. 国外电子测量技术. 2011(04)
[8]基于MSP430单片机的弹道解算方法研究与实现[J]. 申强,杨登红,李东光. 北京理工大学学报. 2011(02)
[9]旋转弹姿态解算方法研究[J]. 李海涛,曹咏弘,祖静. 兵工学报. 2010(07)
[10]弹道修正弹药的姿态测量技术研究[J]. 雷芳,王华,焦国太,赵晗. 弹箭与制导学报. 2009(04)
博士论文
[1]弹道修正弹飞行姿态角磁探测技术及其弹道修正方法研究[D]. 高峰.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]基于多传感器数据融合的弹箭姿态估计[D]. 顾贞友.南京理工大学 2013
[2]基于磁阻/陀螺组合测量弹体飞行姿态的数据融合方法研究[D]. 马秀丽.南京理工大学 2012
[3]地磁信号检测系统设计及误差补偿研究[D]. 刘宗尧.南京理工大学 2011
[4]基于地磁、陀螺原理的姿态测试技术研究[D]. 段精婧.中北大学 2010
[5]方波激励磁通门接口ASIC设计[D]. 董俅.哈尔滨工业大学 2009
[6]利用磁阻传感器测量飞行体滚转角[D]. 孙宁.南京理工大学 2008
[7]某型战机飞行模拟器三自由度运动平台的研制[D]. 李绍安.华中科技大学 2005
本文编号：3013088
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