弹载三轴磁测系统设计与误差标定补偿技术研究

发布时间：2024-03-10 22:30

　　现代战争要求常规武器弹药具有能够对目标进行精确打击的能力，所以弹药的精确制导在战争中起着举足轻重的作用。通过对地磁场矢量的精确测量能够为常规弹药中GPS、惯性导航系统等提供辅助导航数据，提高常规弹药的制导精度。本文主要通过设计研制弹载三轴磁测系统获得三分量地磁场强度数据，并通过对三轴磁测系统误差与弹体磁场误差进行分析研究提高磁测系统测量精度，从而能够为常规弹药中的组合导航系统提供准确的地磁辅助导航数据，对提高我国武器装备水平具有重大意义 针对常规弹弹载高冲击、高旋转的测试环境中精确测量的要求，通过分析弹载应用环境的需求选择了适用于该环境的传感器、模拟元器件以及数字元器件，并设计了小体积、低功耗、高精度、高采样率以及多通道同步采集的弹载三轴磁测系统，并在此基础上设计了配套的上位机软件。 在三轴磁传感器误差的研究方面，通过分析磁传感器误差产生机理建立传感器的零偏误差、灵敏度误差以及三轴不正交误差的数学模型。同时根据实际三轴磁传感器在不同姿态下对同一地磁矢量测量数据的特性选择了基于最小二乘的椭球拟合算法来标定传感器的误差系数，确定了三轴磁传感器误差标定补偿方法。在三轴磁传感器与磁测系统封装壳...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究发展现状
        1.2.1 磁传感器技术的发展现状
        1.2.2 三轴磁传感器误差标定的研究现状
        1.2.3 载体磁场标定补偿的研究现状
    1.3 论文的主要内容及结构安排
第二章 弹载三轴磁测系统设计
    2.1 弹载三轴磁测系统总体设计
        2.1.1 弹载应用环境需求分析
        2.1.2 传感器选型分析
    2.2 传感器模拟信号调理电路设计
        2.2.1 磁传感器输出信号调理模块
        2.2.2 磁传感器复位模块
    2.3 多通道同步数据采集电路设计
        2.3.1 数据采集电路设计
        2.3.2 控制芯片 VHDL 程序设计
        2.3.3 上位机软件设计
    2.4 弹载三轴磁测系统实测数据实验
        2.4.1 三轴磁传感器模拟信号测量实验
        2.4.2 多通道同步采集电路测试实验
    2.5 本章小结
第三章 三轴磁测系统误差分析与补偿
    3.1 三轴磁传感器误差分析建模
        3.1.1 单轴传感器误差
        3.1.2 三轴传感器轴间误差
        3.1.3 三轴磁传感器误差
    3.2 基于椭球拟合的三轴磁传感器误差标定补偿算法
        3.2.1 基于最小二乘的椭球拟合算法
        3.2.2 三轴磁传感器误差标定补偿
    3.3 三轴磁传感器与磁测系统封装壳体间安装误差标定补偿
        3.3.1 安装误差分析建模
        3.3.2 安装误差标定补偿算法
    3.4 实验验证
        3.4.1 弹载三轴磁测系统中三轴磁传感器误差校准实验
        3.4.2 弹载三轴磁测系统封装壳体与三轴磁传感器之间的安装误差校准实验
    3.5 本章小结
第四章 三轴磁测系统弹体磁场分析与补偿
    4.1 固定磁场与感应磁场误差分析建模
        4.1.1 固定磁场
        4.1.2 感应磁场
    4.2 弹体磁场误差标定补偿算法
    4.3 仿真与实验验证
        4.3.1 弹体磁场误差仿真标定
        4.3.2 弹体磁场误差仿真补偿
        4.3.3 模拟弹体磁场误差实验
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文研究工作总结
    5.2 下一步的工作和建议
参考文献
攻读硕士学位期间所取得的研究成果
致谢



本文编号：3925417