發(fā)布時間：2021-02-22 18:31

　　為了準確評估樓宇、艙室、廠房或戰(zhàn)艦等受限空間內爆炸沖擊波的毀傷威力,消除由于測試儀的姿態(tài)改變造成的測試誤差,設計了一種沖擊波測試儀姿態(tài)測量系統(tǒng)及角度解算方法。通過MPU9250傳感器采集因艙壁或墻壁的倒塌或形變引起測試儀姿態(tài)變化的原始數(shù)據(jù),采用四元數(shù)法進行姿態(tài)變換,結合系數(shù)優(yōu)化的卡爾曼濾波算法對姿態(tài)角進行融合,并進行驗證。實驗結果表明:基于卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)融合算法可行,降低了解算誤差,滿足對測試裝置姿態(tài)數(shù)據(jù)采集分析的需求,為后續(xù)研究沖擊波在受限空間的傳播規(guī)律提供了依據(jù)。 

【文章來源】：兵器裝備工程學報. 2020,41(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

系統(tǒng)結構

坐標系

圖3中的(a)圖和(b)圖分別是裝置在靜止狀態(tài)下的0°位置和45°位置提取出的俯仰角的測量結果，其中，曲線1為角度裝置測量值;曲線2為系統(tǒng)測量值;曲線3為卡爾曼濾波結果。表1和表2分別為測試儀在靜止狀態(tài)下0°和45°各抽取的5個點的數(shù)據(jù)，將角度測量裝置所測到的值視為真實值，分別與系統(tǒng)測量結果和卡爾曼濾波結果進行比較，得出最大誤差。如表1所示，在0°位置，可以看出系統(tǒng)測量與角度裝置測量誤差最大達±0.35°，經過卡爾曼濾波后，二者之間最大誤差降低為±0.183°，可見精度得到了一定的提升;如表2所示，在45°位置，通過卡爾曼濾波，最大誤差由0.43°降為0.21°，同樣提升了測量精度。圖4是裝置在運動狀態(tài)下測得的俯仰角，其中，曲線1為角度裝置測量值;曲線2為系統(tǒng)測量值;曲線3為卡爾曼濾波結果。表3為測試儀在運動狀態(tài)下抽取的5個點的數(shù)據(jù)。在運動過程中可能會有部分抖動，但對數(shù)據(jù)的精確分析幾乎沒有影響。從表3中可以看出，系統(tǒng)測量最大偏差在0.77°，經過濾波處理后，最大偏差在0.46°，精度得到了較大的提高。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]不同炸藥在圓筒裝置內爆炸沖擊波載荷傳播規(guī)律與分布特性[J]. 王梓昂,翟紅波,李芝絨,袁建飛,張玉磊.  彈箭與制導學報. 2019(01)
[2]測壓裝置外形對沖擊波測試特性的影響及分析[J]. 葛竹,馬鐵華,杜紅棉,任小軍.  彈箭與制導學報. 2018(03)
[3]基于四元數(shù)和Kalman濾波器的多傳感器數(shù)據(jù)融合算法[J]. 姜曉旭,馮彩群.  計量技術. 2017(05)
[4]基于MPU9250的無人機姿態(tài)信息采集及處理[J]. 何松,陳興武.  福建工程學院學報. 2016(06)
[5]MPU9250傳感器的姿態(tài)檢測與數(shù)據(jù)融合[J]. 劉春陽,徐軍領,程洪濤,王東方,薛玉君.  河南科技大學學報(自然科學版). 2015(04)
[6]封閉空間內爆炸沖擊波超壓計算模型及分布特性研究[J]. 柏小娜,李向東,楊亞東.  爆破器材. 2015(03)
[7]基于MEMS加速度計的倒置開關[J]. 丁永紅,馬鐵華,祖靜,尤文斌.  爆炸與沖擊. 2013(03)
[8]飛行體姿態(tài)慣性測量技術綜述[J]. 梁志劍,馬鐵華,范錦彪,曹詠弘.  探測與控制學報. 2010(05)
[9]兩輪自平衡機器人慣性傳感器濾波問題的研究[J]. 郜園園,阮曉鋼,宋洪軍,陳靜.  傳感技術學報. 2010(05)

碩士論文
[1]基于ARM的微慣性姿態(tài)測量系統(tǒng)平臺設計[D]. 劉柱.哈爾濱工程大學 2018
[2]典型密閉裝置內爆炸試驗及其數(shù)值模擬[D]. 連赟猛.南京理工大學 2013



本文編號：3046393