【摘要】：在當(dāng)今世界軍事化水平蓬勃發(fā)展的大趨勢(shì)下,更高精度、成本更低的制導(dǎo)炮彈成為研究的焦點(diǎn)。其中準(zhǔn)確測(cè)量制導(dǎo)炮彈的姿態(tài)角是制導(dǎo)炮彈能否精確制導(dǎo)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)的姿態(tài)角測(cè)量主要使用陀螺儀與加速度計(jì)共同完成,但是在制導(dǎo)炮彈發(fā)射時(shí)存在大加速度的條件下,陀螺儀往往容易損壞,無法完成測(cè)姿。因此針對(duì)傳統(tǒng)測(cè)姿方法存在的問題,只使用加速度計(jì)測(cè)量制導(dǎo)炮彈的姿態(tài)角是一種較好的方法。隨著加速度計(jì)制造工藝的提高,加速度計(jì)具有低成本、低能耗、高精度、抗過載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在這種大背景下,本文對(duì)基于全加速度計(jì)的旋轉(zhuǎn)彈姿態(tài)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。首先,對(duì)空氣彈道旋轉(zhuǎn)彈進(jìn)行了建模,并生成了理論的基準(zhǔn)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)。并針對(duì)九加速度計(jì)與十二加速度計(jì)安裝構(gòu)型,推導(dǎo)了運(yùn)用全加速度計(jì)輸出解算彈體角速度的各種方法,通過仿真進(jìn)行驗(yàn)證,可知對(duì)數(shù)法和積分法解算彈體角速度精度較高,十二加速度計(jì)安裝構(gòu)型較九加速度計(jì)安裝構(gòu)型更適合旋轉(zhuǎn)彈測(cè)姿系統(tǒng)。其次,針對(duì)全加速度計(jì)存在位置安裝誤差的問題,提出了一種改進(jìn)的十二加速度計(jì)安裝構(gòu)型,以減小位置安裝誤差對(duì)解算角速度的影響,并推導(dǎo)了相應(yīng)的誤差公式。將傳統(tǒng)十二加速度計(jì)構(gòu)型與提出的改進(jìn)十二加速度計(jì)構(gòu)型進(jìn)行比較,可以發(fā)現(xiàn)在加速度計(jì)位置安裝誤差相同時(shí),改進(jìn)構(gòu)型可以提高彈體角速度的解算精度。最后,針對(duì)傳統(tǒng)慣導(dǎo)中四階龍格庫塔算法、旋轉(zhuǎn)矢量算法解算彈體姿態(tài)角誤差隨著時(shí)間積累的問題,研究了地磁與全加速度計(jì)組合測(cè)姿的方法解算彈體姿態(tài)角。經(jīng)過分析和仿真,這種方法有效的抑制了姿態(tài)角解算誤差的發(fā)散,在一定程度上提高了姿態(tài)角的解算精度。
【圖文】：

現(xiàn)代炮彈沿著較低成本、較高精度、攜帶方便、發(fā)射距離更遠(yuǎn)的方向發(fā)展，因此現(xiàn)代炮彈將會(huì)逐漸取代傳統(tǒng)火炮在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著巨大作用[2]隨著各國(guó)現(xiàn)代炮彈信息化和精準(zhǔn)化水平的提高，研制精度更高、成本更低等高性能的彈藥迫在眉睫，在經(jīng)歷過一戰(zhàn)之后，一種將新型制導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)火炮上的制導(dǎo)炮彈受到了各國(guó)軍事的青睞。這種制導(dǎo)炮彈是一種將精確制導(dǎo)技術(shù)和普通火炮發(fā)射距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合的炮彈，這樣就可以極大的提高普通火炮的命中精度，具體分析這種炮彈的特點(diǎn)，主要有：跟導(dǎo)彈相比較，制導(dǎo)炮彈并不需要專用的導(dǎo)彈平臺(tái)進(jìn)行發(fā)射，而是像普通炮彈一樣使用簡(jiǎn)易的炮彈發(fā)射裝置發(fā)射，這樣在戰(zhàn)爭(zhēng)中更加方便迅速，，同時(shí)它的制造成本也非常低；跟普通彈藥相比較，這種炮彈不僅可以準(zhǔn)確打擊靜止的敵方目標(biāo)，而且對(duì)于運(yùn)動(dòng)中的目標(biāo)其打擊精度也較高[3]。其中這類炮彈最具代表性的主要有美國(guó)自主研制的 155mm“銅斑蛇”制導(dǎo)炮彈、前蘇聯(lián)研究的代號(hào)為“紅土地”152mm 制導(dǎo)炮彈、英國(guó)大量使用的“默林(灰背隼)”81mm 末制導(dǎo)迫擊炮彈、法國(guó)研制的名為“鵜鶘”的制導(dǎo)增程炮彈等等[4][5]，其中銅斑蛇與紅土地制導(dǎo)炮彈如下圖 1所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TJ765.3

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳凱;衛(wèi)鳳;張前程;于云峰;閆杰;;基于飛行力學(xué)的慣導(dǎo)軌跡發(fā)生器及其在半實(shí)物仿真中的應(yīng)用[J];中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào);2014年04期

2 李軍偉;程詠梅;陳克U

本文編號(hào)：2698015