【摘要】：因地磁具有諸多優(yōu)點(diǎn),而被用于彈箭姿態(tài)測(cè)量。但使用地磁測(cè)量彈箭姿態(tài)過(guò)程中,存在各種因素會(huì)影響彈箭姿態(tài)測(cè)量精度,主要包括彈箭姿態(tài)解算方法以及磁測(cè)數(shù)據(jù)誤差,本文對(duì)這些影響磁測(cè)姿態(tài)因素進(jìn)行了分析和研究。依據(jù)三軸磁阻傳感器測(cè)量彈箭姿態(tài)原理,建立求解彈箭俯仰角以及滾轉(zhuǎn)角的數(shù)學(xué)模型。并根據(jù)彈箭飛行過(guò)程中偏航角變化小特點(diǎn),設(shè)計(jì)了基于牛頓迭代法的姿態(tài)解算算法。通過(guò)對(duì)靜態(tài)姿態(tài)和全彈道姿態(tài)數(shù)據(jù)仿真驗(yàn)證姿態(tài)解算方法,仿真結(jié)果表明當(dāng)偏航角已知時(shí),俯仰角和滾轉(zhuǎn)角的解算結(jié)果與理論值基本一致,并且具有較少的迭代步驟,證明了解算方法準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。并對(duì)偏航角數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確對(duì)姿態(tài)解算的影響進(jìn)行了分析,結(jié)果表明偏航角誤差為5°時(shí),俯仰角解算結(jié)果最大解算誤差為1°左右,滾轉(zhuǎn)角最大解算誤差為2.7°左右,仍具有較高的解算精度。對(duì)地磁數(shù)據(jù)測(cè)量影響因素進(jìn)行了分析,包括傳感器自身誤差、傳感器安裝誤差、彈體鐵磁誤差。建立了傳感器自身誤差模型、傳感器安裝誤差模型以及彈體硬磁材料誤差模型。由于彈體軟磁材料造成的誤差隨著彈體姿態(tài)的改變會(huì)發(fā)生變化,為建立彈體軟磁材料的誤差模型,本文使用ANSYS磁場(chǎng)仿真軟件從磁屏蔽角度分析彈體軟磁誤差的規(guī)律。通過(guò)理論計(jì)算與軟件仿真不同磁導(dǎo)率與壁厚的無(wú)限長(zhǎng)圓柱腔的磁屏蔽系數(shù),結(jié)果表明兩者之間誤差最大為4%左右,證明了 ANSYS仿真計(jì)算磁屏蔽具有一定的準(zhǔn)確度。通過(guò)對(duì)彈軸與磁場(chǎng)方向不同夾角的三維磁場(chǎng)仿真,得到磁場(chǎng)數(shù)據(jù)隨夾角變化規(guī)律為一橢球,據(jù)此建立了鐵磁材料誤差模型。根據(jù)上述的誤差模型建立了磁測(cè)數(shù)據(jù)的橢球綜合誤差模型,并通過(guò)橢球系數(shù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償。為驗(yàn)證上述的理論結(jié)果,本文設(shè)計(jì)了磁測(cè)彈箭姿態(tài)系統(tǒng),通過(guò)測(cè)試三組不同姿態(tài)角的磁測(cè)數(shù)據(jù),表明了磁測(cè)數(shù)據(jù)滿足上述橢球誤差模型。并根據(jù)補(bǔ)償后磁測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)解算,解算結(jié)果與理論結(jié)果基本一致,驗(yàn)證了姿態(tài)解算方法。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TJ410;TJ7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2675855