【摘要】：末敏彈的姿態(tài)信息是末敏彈引戰(zhàn)配合的重要參數(shù)。為了設(shè)計(jì)和制造出智能化的末敏彈,精確測(cè)量末敏彈的穩(wěn)態(tài)掃描姿態(tài)參數(shù)必不可少,本文在以往單傳感器末敏彈姿態(tài)測(cè)量的基礎(chǔ)上,基于地磁、陀螺儀和加速度計(jì)傳感器設(shè)計(jì)了一種彈載多傳感器姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng),采用ARM微處理器對(duì)多傳感器姿態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理,同時(shí)采用氣壓計(jì)進(jìn)行落速的輔助測(cè)量,從而為新型末敏彈的性能優(yōu)化提供設(shè)計(jì)依據(jù)�；谀┟魪椆ぷ鬟^程中地磁場(chǎng)不變的假設(shè),首先研究了基于地磁的末敏彈姿態(tài)解算方法,通過仿真的方法對(duì)地磁姿態(tài)解算方法進(jìn)行了驗(yàn)證,分析了地磁姿態(tài)測(cè)量中可能存在的誤差,并根據(jù)橢圓假設(shè)法對(duì)其進(jìn)行誤差補(bǔ)償。同時(shí),運(yùn)用四元數(shù)法研究了了陀螺儀、加速度計(jì)的組合姿態(tài)解算方法。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了多傳感器數(shù)據(jù)融合的卡爾曼濾波器,將地磁信息和陀螺儀、加速度信息融合,組合解算末敏彈的姿態(tài),通過仿真分析,融合后的姿態(tài)角誤差遠(yuǎn)小于單傳感器的測(cè)量結(jié)果。最后,通過高塔實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了多傳感器姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的精度和可靠性。
【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】：2018
【分類號(hào)】：TJ410.6
【圖文】：

結(jié)果精度較好。在末敏彈作用過程中的很小范圍內(nèi)，ＧＰＳ高達(dá)幾米的誤差無法逡逑到達(dá)測(cè)量要求［３９］。本文擬采用地磁和由加速度計(jì)、陀螺儀組成的ＭＥＭＳ慣性組件組合逡逑測(cè)量姿態(tài)，落速則依靠氣壓計(jì)間接測(cè)量。逡逑２．１總體方案設(shè)計(jì)逡逑由前人在末敏彈氣動(dòng)性的仿真結(jié)果可知，本文所使用的末敏彈的穩(wěn)態(tài)掃描參數(shù)為：逡逑掃描角２８度、掃描角速度４ｒｅｖ／ｓ、落速１０ｍ／ｓ１４（）１。針對(duì)末敏彈研制過程中穩(wěn)態(tài)掃描系統(tǒng)逡逑高塔投放試驗(yàn)的姿態(tài)測(cè)量需求，，采用非實(shí)時(shí)解算姿態(tài)的方法，以保證測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量逡逑精度。首先，在末敏彈穩(wěn)態(tài)下落過程中，彈載系統(tǒng)測(cè)量末敏彈的姿態(tài)數(shù)據(jù)。落地后，通逡逑過串口讀取傳感器的原始數(shù)據(jù)，然后在ＰＣ機(jī)上運(yùn)用姿態(tài)解算算法求解末敏彈的穩(wěn)態(tài)掃逡逑描參數(shù)。因此，末敏彈多傳感器測(cè)量系統(tǒng)可分為兩大部分：彈載測(cè)量系統(tǒng)、ＰＣ機(jī)數(shù)據(jù)逡逑處理。其中彈載測(cè)量系統(tǒng)可分為：ＭＥＭＳ慣性組件模塊給出三軸加速度、三軸角速度，逡逑地磁模塊給出三軸磁場(chǎng)強(qiáng)度，氣壓計(jì)模塊給出高度；ＰＣ機(jī)處理部分可分為：數(shù)據(jù)讀取，逡逑數(shù)據(jù)處理部分。系統(tǒng)功能總體示意圖如２．１所示。逡逑

本次實(shí)驗(yàn)只是為了測(cè)試彈載測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確性和可靠性而進(jìn)行的簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)采逡逑用于高塔上拋灑有傘末敏彈的實(shí)驗(yàn)方式，來模擬末敏彈穩(wěn)態(tài)掃描這一過程，希望對(duì)這一逡逑過程進(jìn)行姿態(tài)檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)采用圖２．２中的末敏彈，旋轉(zhuǎn)傘并未在圖中表現(xiàn)出來。逡逑圖２．２實(shí)驗(yàn)用末敏彈（１．地磁模塊，２．氣壓計(jì)、慣導(dǎo)模塊，３電源倉(cāng)）逡逑在模擬彈內(nèi)部裝有配重，用來模擬真實(shí)末敏彈，盡量保證整個(gè)拋灑過程與實(shí)際炮射逡逑末敏彈一致，彈載測(cè)量系統(tǒng)分兩部分分別安裝于末敏彈內(nèi)部，陀螺儀的姿態(tài)角計(jì)算需要逡逑利用加速度計(jì)來校準(zhǔn)累積誤差，在末敏彈的穩(wěn)態(tài)掃描過程中，彈體上除了旋轉(zhuǎn)軸，都存逡逑在一個(gè)離心力，這會(huì)影響陀螺儀的姿態(tài)角輸出，為了減小誤差，陀螺儀的安裝與懸掛軸逡逑一致；地磁傳感器的安裝為了減少鐵磁性彈體對(duì)磁場(chǎng)的屏蔽效果，加強(qiáng)地磁傳感器對(duì)外逡逑界磁場(chǎng)敏感度，選擇固定于彈體后端鋁制后蓋上，具體安裝位置如圖２．２所示１為地磁逡逑模塊的安裝位置

本次實(shí)驗(yàn)只是為了測(cè)試彈載測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確性和可靠性而進(jìn)行的簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)采逡逑用于高塔上拋灑有傘末敏彈的實(shí)驗(yàn)方式，來模擬末敏彈穩(wěn)態(tài)掃描這一過程，希望對(duì)這一逡逑過程進(jìn)行姿態(tài)檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)采用圖２．２中的末敏彈，旋轉(zhuǎn)傘并未在圖中表現(xiàn)出來。逡逑圖２．２實(shí)驗(yàn)用末敏彈（１．地磁模塊，２．氣壓計(jì)、慣導(dǎo)模塊，３電源倉(cāng)）逡逑在模擬彈內(nèi)部裝有配重，用來模擬真實(shí)末敏彈，盡量保證整個(gè)拋灑過程與實(shí)際炮射逡逑末敏彈一致，彈載測(cè)量系統(tǒng)分兩部分分別安裝于末敏彈內(nèi)部，陀螺儀的姿態(tài)角計(jì)算需要逡逑利用加速度計(jì)來校準(zhǔn)累積誤差，在末敏彈的穩(wěn)態(tài)掃描過程中，彈體上除了旋轉(zhuǎn)軸，都存逡逑在一個(gè)離心力，這會(huì)影響陀螺儀的姿態(tài)角輸出，為了減小誤差，陀螺儀的安裝與懸掛軸逡逑一致；地磁傳感器的安裝為了減少鐵磁性彈體對(duì)磁場(chǎng)的屏蔽效果，加強(qiáng)地磁傳感器對(duì)外逡逑界磁場(chǎng)敏感度，選擇固定于彈體后端鋁制后蓋上，具體安裝位置如圖２．２所示１為地磁逡逑模塊的安裝位置

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張春草;張劍波;朱國(guó)力;;基于多傳感器融合的TBM姿態(tài)角測(cè)量方法[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年12期

2 朱葉;;基于單片機(jī)控制的數(shù)字氣壓計(jì)的設(shè)計(jì)[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2015年16期

3 崔瀚;焦志剛;;國(guó)外末敏彈發(fā)展概述[J];飛航導(dǎo)彈;2015年02期

4 李慕陽;陳松;謝明;郭俊梅;馬俊;吳建昆;任縣利;胡潔瓊;王塞北;;高速攝像技術(shù)在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用和發(fā)展[J];貴金屬;2014年S1期

5 吳甜甜;張?jiān)?劉永明;袁國(guó)良;;北斗/GPS組合定位方法[J];遙感學(xué)報(bào);2014年05期

6 徐梓皓;周召發(fā);孫立江;;基于卡爾曼濾波器的姿態(tài)角測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];電子測(cè)量技術(shù);2014年01期

7 辛宇天;楊成文;樊琨;;末敏彈及其對(duì)抗方法分析[J];艦船電子工程;2013年12期

8 雷灝;尉廣軍;姚志敏;;國(guó)外坦克裝甲車輛主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)發(fā)展綜述[J];飛航導(dǎo)彈;2013年11期

9 張燕;夏慶鋒;謝鵬飛;;基于多傳感器的姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2013年03期

10 高顯忠;侯中喜;王波;張俊韜;;四元數(shù)卡爾曼濾波組合導(dǎo)航算法性能分析[J];控制理論與應(yīng)用;2013年02期

本文編號(hào)：2803478