基于地磁/GPS组合的火箭弹测姿技术研究

发布时间：2021-01-08 23:42

　　随着国防科技不断进步和提升,现代火箭弹正向着智能化和精确制导化发展,弹箭测控技术成为现今一大热点,实时准确地测量弹体姿态成为基本技术要求。地磁探测技术在导航应用中具有稳定性高、无累积误差的特点,目前双GPS天线可以实现短基线的高精度姿态角测量,本文立足于这两种技术优点,提出地磁/GPS组合测量火箭弹姿态方案,即三轴磁强计与双GPS天线组合测姿,研究了磁强计校准技术、推演姿态解算方法,经仿真验证其测姿效果。首先,介绍弹体测姿技术发展背景及其研究价值,分析地磁探测技术和全球卫星定位技术研究现状,以及对相应基础知识进行理论阐述。其次,对三轴磁强计测量误差分析,建立统一误差和误差校准模型。研究了最小二乘校准方法并设计其校准方案;对于椭球校准法,提出“列同阵”、“行同阵”两种假设,并设计了误差修正矩阵的迭代求解方法。经过五种校准方法的数值仿真表明:最小二乘法精度高;椭球校准法独立性好,其中上三角椭球校准效果最好。之后,根据磁传感器和双GPS天线测量量特性,设计组合导航基本结构,推演出两类姿态解算方法:电子罗盘算法和TRIAD及其改进算法,并研究了基于重构矢量的优化矢量TRIAD算法。最后,对火箭... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 国内外发展概述
        1.2.1 姿态测量技术概述
        1.2.2 地磁导航技术概况
        1.2.3 GPS定位技术概况
    1.3 本文主要研究内容
2 地磁测姿技术与GPS技术基础
    2.1 坐标系及其转换
        2.1.1 常用坐标系
        2.1.2 常用坐标系之间的转换
    2.2 姿态角定义和模型
        2.2.1 姿态角定义
        2.2.2 方向余弦
        2.2.3 四元数
    2.3 地磁场基本理论
        2.3.1 地球磁场和基本要素
        2.3.2 地球磁场模型
    2.4 地磁探测传感器
        2.4.1 磁传感器分类
        2.4.2 弹载磁传感器的选取
    2.5 全球卫星导航系统导航原理
        2.5.1 卫星导航系统结构
        2.5.2 GPS载波相位相对定位
        2.5.3 单基线GPS姿态测量原理
        2.5.4 导航卫星信号接收设备
    2.6 本章小结
3 三轴磁强计校准技术
    3.1 磁传感器测量误差分析
        3.1.1 误差组成分析
        3.1.2 误差模型建立
    3.2 误差校准技术
        3.2.1 线性最小二乘批处理法
        3.2.2 椭球拟合校准法
        3.2.3 椭球法的假设和解算方法
    3.3 数值仿真
4 地磁/GPS组合的姿态解算方法
    4.1 地磁/GPS组合测姿系统
        4.1.1 地磁/GPS组合结构
        4.1.2 地磁测姿数学模型
    4.2 电子罗盘算法
    4.3 TRIAD算法研究
        4.3.1 TRIAD算法
        4.3.2 改进TRIAD算法
        4.3.3 优化矢量TRIAD算法
5 地磁/GPS组合姿态解算仿真
    5.1 轨迹模拟与传感器信号仿真
        5.1.1 仿真数学模型
        5.1.2 火箭弹姿态与传感器信号仿真
    5.2 姿态解算方法仿真实验与结果分析
6 总结
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：2965539