高动态载体姿态测量方法研究
发布时间：2021-07-20 05:18
自旋体制以其特有的优势在传统弹药和制导化弹药中得到广泛应用,但也存在高动态和易于诱发锥运动等难题。本文针对自旋体制、高动态载体的姿态测量方法开展研究,主要包括以下内容:首先,为探究陀螺比例因数漂移原因,本文建立了高动态条件下振动陀螺动力学模型,研究高动态条件下陀螺的动态特性,发现当陀螺处于高动态条件下其动态特性将由理想的二阶系统变为四阶系统,并揭示出陀螺的比例因数漂移原因是高动态引起陀螺检测轴与敏感轴之间产生严重的耦合;为提高陀螺测量精度,建立了陀螺非线性误差模型和动态误差模型,提出了以锥运动为试验条件的锥运动动态标定方法;研究还发现,动态误差模型中的单轴旋转和双轴旋转影响与非线性误差是等效的,而动态误差模型中的三轴旋转影响可利用锥运动动态标定方法实现补偿。其次,利用旋转矢量方法推导了可描述锥运动过程的数学表征,证明了经典锥运动模型是动态锥运动模型的一种特例;研究了姿态解算的优化算法,分析了锥运动对姿态解算方法的影响,推导证明了锥运动会引起的姿态误差包括漂移误差和振荡误差,而且滚转角误差会传递给俯仰角和偏航角并出现误差。仿真分析发现,小角度近似导致优化算法仍难以有效抑制漂移误差,而且锥...
【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
高动态载体锥运动
目前国内外已对姿态测量展开了大量研究。本文将围绕姿态测量方法动陀螺与误差补偿方法，以及姿态解算算法，来阐述研究现状和需要进一步研究题。.1 姿态测量方法最常见、最基本的姿态测量方法是基于惯性测量技术的姿态测量方法，主要具有定轴性和进动性的惯性陀螺测量载体的姿态。将陀螺固连在载体上，可以敏感载体的运动角速度，再根据牛顿第二定律实现姿态解算。该方法具有高自、抗干扰能力强的特点，测量精度主要取决于惯性陀螺精度和姿态解算算法，所以通常需要研究陀螺误差补偿和高动态条件下姿态解算的误差发散情况。性陀螺的量程和测量精度满足要求，便可直接用于高动态载体姿态测量。为降动态对陀螺性能的苛刻要求，国内外对高速旋转载体采用了物理减旋方法，如“神剑”（图 1.2）和俄罗斯“红土地”（图 1.3）制导炮弹系列，虽然转速已减8r/s，当仍具有高转速特点[54, 55]。
目前国内外已对姿态测量展开了大量研究。本文将围绕姿态测量方法动陀螺与误差补偿方法，以及姿态解算算法，来阐述研究现状和需要进一步研究题。.1 姿态测量方法最常见、最基本的姿态测量方法是基于惯性测量技术的姿态测量方法，主要具有定轴性和进动性的惯性陀螺测量载体的姿态。将陀螺固连在载体上，可以敏感载体的运动角速度，再根据牛顿第二定律实现姿态解算。该方法具有高自、抗干扰能力强的特点，测量精度主要取决于惯性陀螺精度和姿态解算算法，所以通常需要研究陀螺误差补偿和高动态条件下姿态解算的误差发散情况。性陀螺的量程和测量精度满足要求，便可直接用于高动态载体姿态测量。为降动态对陀螺性能的苛刻要求，国内外对高速旋转载体采用了物理减旋方法，如“神剑”（图 1.2）和俄罗斯“红土地”（图 1.3）制导炮弹系列，虽然转速已减8r/s，当仍具有高转速特点[54, 55]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]美军制导弹药发展现状及趋势[J]. 王琦,穆希辉,路桂娥. 飞航导弹. 2015(08)
[2]基于磁强计和MEMS陀螺的弹箭姿态探测系统[J]. 杜烨,冯顺山,苑大威,方晶,郑奕. 北京理工大学学报. 2014(12)
[3]旋转弹用半捷联惯性测量系统数据传输技术[J]. 李杰,刘俊. 弹箭与制导学报. 2014(04)
[4]基于互补滤波器的MEMS/GPS/地磁组合导航系统[J]. 张勇刚,张云浩,李宁. 系统工程与电子技术. 2014(11)
[5]基于地磁信息的火箭弹滚转角测量系统研究[J]. 卢志才,高敏,贾春宁. 中国测试. 2014(03)
[6]一种基于磁传感器的MEMS陀螺标定方法[J]. 刘诗斌,陈露兰,张韦,王永波,秋颂松. 传感技术学报. 2013(12)
[7]制导火箭弹MEMS陀螺仪信号处理仿真[J]. 查颖,周长省,鞠玉涛. 计算机仿真. 2013(12)
[8]舰载小型化SINS/GNSS紧组合导航系统设计[J]. 闫捷,徐晓苏,张涛,刘义亭,吴亮. 中国惯性技术学报. 2013(06)
[9]高旋弹药飞行姿态测量用半捷联MEMS惯性测量装置研究[J]. 李杰,赵诣,刘俊,陈伟. 兵工学报. 2013(11)
[10]基于SVM的激光陀螺温度误差建模与补偿方法[J]. 程骏超,房建成,吴伟仁,李建利. 仪器仪表学报. 2013(04)
博士论文
[1]旋转弹药的惯性导航与解耦控制方法研究[D]. 武庆雅.北京理工大学 2015
[2]基于磁传感器组合的旋转弹体姿态测试方法研究[D]. 李玎.南京理工大学 2009
[3]MEMS惯性器件参数辨识及系统误差补偿技术[D]. 何昆鹏.哈尔滨工程大学 2009
[4]栅结构微机械振动式陀螺[D]. 熊斌.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2001
[5]微机械陀螺的材料及器件设计研究[D]. 陈垚.中国科学院上海冶金研究所 2000
硕士论文
[1]半球谐振陀螺控制技术研究[D]. 雷霆.重庆大学 2006
[2]光纤陀螺捷联惯导系统中的误差分析与补偿[D]. 付强文.西北工业大学 2005
本文编号：3292211
【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
高动态载体锥运动
目前国内外已对姿态测量展开了大量研究。本文将围绕姿态测量方法动陀螺与误差补偿方法，以及姿态解算算法，来阐述研究现状和需要进一步研究题。.1 姿态测量方法最常见、最基本的姿态测量方法是基于惯性测量技术的姿态测量方法，主要具有定轴性和进动性的惯性陀螺测量载体的姿态。将陀螺固连在载体上，可以敏感载体的运动角速度，再根据牛顿第二定律实现姿态解算。该方法具有高自、抗干扰能力强的特点，测量精度主要取决于惯性陀螺精度和姿态解算算法，所以通常需要研究陀螺误差补偿和高动态条件下姿态解算的误差发散情况。性陀螺的量程和测量精度满足要求，便可直接用于高动态载体姿态测量。为降动态对陀螺性能的苛刻要求，国内外对高速旋转载体采用了物理减旋方法，如“神剑”（图 1.2）和俄罗斯“红土地”（图 1.3）制导炮弹系列，虽然转速已减8r/s，当仍具有高转速特点[54, 55]。
目前国内外已对姿态测量展开了大量研究。本文将围绕姿态测量方法动陀螺与误差补偿方法，以及姿态解算算法，来阐述研究现状和需要进一步研究题。.1 姿态测量方法最常见、最基本的姿态测量方法是基于惯性测量技术的姿态测量方法，主要具有定轴性和进动性的惯性陀螺测量载体的姿态。将陀螺固连在载体上，可以敏感载体的运动角速度，再根据牛顿第二定律实现姿态解算。该方法具有高自、抗干扰能力强的特点，测量精度主要取决于惯性陀螺精度和姿态解算算法，所以通常需要研究陀螺误差补偿和高动态条件下姿态解算的误差发散情况。性陀螺的量程和测量精度满足要求，便可直接用于高动态载体姿态测量。为降动态对陀螺性能的苛刻要求，国内外对高速旋转载体采用了物理减旋方法，如“神剑”（图 1.2）和俄罗斯“红土地”（图 1.3）制导炮弹系列，虽然转速已减8r/s，当仍具有高转速特点[54, 55]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]美军制导弹药发展现状及趋势[J]. 王琦,穆希辉,路桂娥. 飞航导弹. 2015(08)
[2]基于磁强计和MEMS陀螺的弹箭姿态探测系统[J]. 杜烨,冯顺山,苑大威,方晶,郑奕. 北京理工大学学报. 2014(12)
[3]旋转弹用半捷联惯性测量系统数据传输技术[J]. 李杰,刘俊. 弹箭与制导学报. 2014(04)
[4]基于互补滤波器的MEMS/GPS/地磁组合导航系统[J]. 张勇刚,张云浩,李宁. 系统工程与电子技术. 2014(11)
[5]基于地磁信息的火箭弹滚转角测量系统研究[J]. 卢志才,高敏,贾春宁. 中国测试. 2014(03)
[6]一种基于磁传感器的MEMS陀螺标定方法[J]. 刘诗斌,陈露兰,张韦,王永波,秋颂松. 传感技术学报. 2013(12)
[7]制导火箭弹MEMS陀螺仪信号处理仿真[J]. 查颖,周长省,鞠玉涛. 计算机仿真. 2013(12)
[8]舰载小型化SINS/GNSS紧组合导航系统设计[J]. 闫捷,徐晓苏,张涛,刘义亭,吴亮. 中国惯性技术学报. 2013(06)
[9]高旋弹药飞行姿态测量用半捷联MEMS惯性测量装置研究[J]. 李杰,赵诣,刘俊,陈伟. 兵工学报. 2013(11)
[10]基于SVM的激光陀螺温度误差建模与补偿方法[J]. 程骏超,房建成,吴伟仁,李建利. 仪器仪表学报. 2013(04)
博士论文
[1]旋转弹药的惯性导航与解耦控制方法研究[D]. 武庆雅.北京理工大学 2015
[2]基于磁传感器组合的旋转弹体姿态测试方法研究[D]. 李玎.南京理工大学 2009
[3]MEMS惯性器件参数辨识及系统误差补偿技术[D]. 何昆鹏.哈尔滨工程大学 2009
[4]栅结构微机械振动式陀螺[D]. 熊斌.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2001
[5]微机械陀螺的材料及器件设计研究[D]. 陈垚.中国科学院上海冶金研究所 2000
硕士论文
[1]半球谐振陀螺控制技术研究[D]. 雷霆.重庆大学 2006
[2]光纤陀螺捷联惯导系统中的误差分析与补偿[D]. 付强文.西北工业大学 2005
本文编号：3292211
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