火箭弹用磁强计及姿态测试系统的研究与设计

发布时间：2023-10-13 18:04

　　常规弹药精确制导是现今国内外军事导航制导领域研究的热点之一，而身为常规弹药重要组成部分的火箭弹，具有成本低、射程远、火力强大、机动性好等优点。所以，世界各国都非常致力于火箭弹的精确制导化研究。对火箭弹进行精确制导必须得到火箭弹弹丸的姿态参数。 针对以上要求，本文通过对弹体姿态测量技术的发展现状及磁传感器特点进行深入研究，设计了基于地磁传感器的磁强计，在已知一个姿态角的情况下，利用磁阻传感器测量地磁场信号的方法来实现对火箭弹其余两个姿态角的测量。 论文进行了磁强计的软、硬件设计，并研制了原理样机。在硬件设计中，针对地磁传感器受温度影响变化大、输出电压小等特点，设计了恒流源电路、放大电路、低通滤波电路、A/D转换电路及置位复位电路。为了避免传感器输出受到外界铁磁材料的干扰，根据合作单位给出的弹体安装空间指标，设计了磁强计的铝制机械外壳。并用磁场发生器对磁强计进行了标定，得到的磁强计静态特性满足了设计指标的要求。 首先在室外通过手摇转台将磁强计和磁力计采集到的地磁场数据进行对比。在三轴转台上进行了系统仿真实验，模拟了弹体的滚转运动模式。通过解算采集到的数据得到系统姿态量，对系统的精度和灵敏度...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题的背景及意义
    1.2 姿态探测技术现状
    1.3 地磁传感器发展现状
    1.4 本文主要研究内容
2 地磁探测理论介绍及磁传感器的选择
    2.1 地磁场的基本理论
        2.1.1 地磁场概述
        2.1.2 地磁场的组成特点和要素
        2.1.3 地磁场数学模型
    2.2 姿态测量的基本原理
        2.2.1 常用导航坐标系的介绍
        2.2.2 姿态矩阵的推导
    2.3 磁传感器的介绍及选择
        2.3.1 磁传感器的类型
        2.3.2 测试用传感器的选型
    2.4 磁阻传感器
        2.4.1 磁阻传感器的工作原理及其特点
        2.4.2 HMC1001 和 HMC1002 传感器
    2.5 本章小结
3 姿态测量系统的硬件设计
    3.1 磁敏感头激励用恒流源设计
        3.1.1 配置恒流驱动电桥的设计
        3.1.2 恒流源设计
    3.2 惠斯通电桥信号的放大电路设计
        3.2.1 运算放大器的选用
        3.2.2 放大电路设计
        3.2.3 放大电路的参考电压源设计
    3.3 二阶低通滤波电路设计
    3.4 传感器技术指标的测试记录
    3.5 A/D 转换器的选择
    3.6 地磁传感器的置位复位电路
    3.7 机械结构设计及电路灌封
        3.7.1 机械结构设计
        3.7.2 电路灌封
    3.8 本章小结
4 测姿算法仿真与转台实验
    4.1 弹体姿态参数测量的算法仿真
        4.1.1 弹体姿态参数测量的算法原理
        4.1.2 弹体姿态参数测量的算法仿真
    4.2 磁强计的测试及结果分析
    4.3 弹体姿态系统的转台实验
    4.4 本章小结
5 系统误差分析和补偿办法
    5.1 系统误差分析
        5.1.1 非正交分量的误差补偿
        5.1.2 环境磁场的干扰补偿
        5.1.3 限速滤波算法
    5.2 经误差补偿后的载体姿态量
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 本文的主要创新点
    6.3 研究展望
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



本文编号：3853629