隨著對彈藥射擊精度要求的不斷提高及各種智能彈藥的研制,迫切需要掌握彈體飛行的規(guī)律。精確測量彈體的飛行姿態(tài)參數(shù)成了刻不容緩的研究任務(wù)。準(zhǔn)確測試旋轉(zhuǎn)彈體的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)以提高各種武器性能,對我國國防科技發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。利用地磁場測量來實(shí)現(xiàn)彈體的姿態(tài)測試具有無源、無輻射、全天時、全天候、能耗低的優(yōu)良特征,已經(jīng)成為彈箭姿態(tài)信息獲取方法的發(fā)展趨勢。目前所有利用地磁來進(jìn)行飛行體姿態(tài)測量的方法都面臨背景磁場的干擾問題,且僅測量地磁場三軸分量無法得到姿態(tài)角的全部信息,使得該技術(shù)在載體姿態(tài)測量中還處于輔助測量的地位。本文對旋轉(zhuǎn)彈體背景磁場的干擾機(jī)理和特性進(jìn)行分析,建立了背景磁場的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行了彈上地磁場測量的模型化補(bǔ)償技術(shù)的研究。采用全磁傳感器組合,尋求合理的布陣方式及解算方法,設(shè)計了基于地磁探測的旋轉(zhuǎn)彈體姿態(tài)角測量方案。在此基礎(chǔ)上完成了測試系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計,對研制的測量裝置進(jìn)行了半實(shí)物仿真實(shí)驗,驗證了所設(shè)計方案的有效性。論文具體包括以下內(nèi)容：（1）在分析背景磁場的組成及其干擾機(jī)理的基礎(chǔ)上,研究了旋轉(zhuǎn)彈體背景磁場的數(shù)學(xué)建模,并結(jié)合磁傳感器自身誤差特性,建立了地磁場測量綜合補(bǔ)償模型,提出了彈上地磁... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題的背景及意義
        1.1.1 選題的背景
        1.1.2 選題的意義
    1.2 國內(nèi)外研究概述
        1.2.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展研究概況
        1.2.2 無陀螺慣性測量系統(tǒng)的發(fā)展研究概況
        1.2.3 基于地磁測量的導(dǎo)航測姿技術(shù)發(fā)展研究概況
        1.2.4 載體磁測量補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展研究概況
    1.3 本論文的研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)
2 基于地磁測量的彈體姿態(tài)測試原理
    2.1 引言
    2.2 姿態(tài)測試中的坐標(biāo)系與姿態(tài)矩陣
        2.2.1 常用坐標(biāo)系
        2.2.2 姿態(tài)角與姿態(tài)矩陣
    2.3 慣導(dǎo)系統(tǒng)的基本姿態(tài)更新算法
    2.4 地磁場的基本理論
        2.4.1 地磁場的組成特點(diǎn)和要素
        2.4.2 地磁場的解析模式
        2.4.3 地磁差異及應(yīng)用分析
    2.5 基于三軸磁傳感器的測姿基本方法與數(shù)值仿真
        2.5.1 基于載體三軸地磁分量測量的姿態(tài)算法原理
        2.5.2 基于載體三軸地磁分量測量的姿態(tài)算法的數(shù)值仿真
    2.6 本章小結(jié)
3 彈體背景磁場理論分析與建模
    3.1 引言
    3.2 彈體材料特性簡介
    3.3 彈體背景磁場原理分析
        3.3.1 固定剩余磁場原理
        3.3.2 磁化感應(yīng)磁場原理
        3.3.3 渦流感應(yīng)磁場原理
    3.4 磁傳感器測量坐標(biāo)系下的彈體背景磁場建模
        3.4.1 彈載磁傳感器測量坐標(biāo)系簡介
        3.4.2 地磁、固定、磁化磁場建模
        3.4.3 渦流磁場建模
        3.4.4 磁傳感器測量坐標(biāo)系下彈體背景磁場總模型
        3.4.5 背景干擾磁場原理實(shí)驗研究
    3.5 彈上地磁測量綜合補(bǔ)償模型
        3.5.1 磁傳感器輸出模型
        3.5.2 地磁測量綜合補(bǔ)償模型
        3.5.3 背景磁場引起的姿態(tài)角測量誤差分析
        3.5.4 數(shù)值仿真
    3.6 本章小結(jié)
4 地磁測量補(bǔ)償模型系數(shù)的辨識技術(shù)研究
    4.1 引言
    4.2 地磁測量補(bǔ)償模型系數(shù)的特點(diǎn)與分類
    4.3 靜態(tài)補(bǔ)償系數(shù)辨識方法研究
        4.3.1 橢球幾何變換擬合法
        4.3.2 十二位置不對北法
        4.3.3 基于線性支持向量機(jī)SVM的參數(shù)估計
        4.3.4 線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)辨識
        4.3.5 靜態(tài)補(bǔ)償參數(shù)各種算法的比較
    4.4 動態(tài)渦流補(bǔ)償系數(shù)辨識方法研究
        4.4.1 不同運(yùn)動狀態(tài)下載體地磁三分量變化率分析
        4.4.2 動態(tài)渦流補(bǔ)償系數(shù)的辨識實(shí)驗設(shè)計
        4.4.3 渦流補(bǔ)償參數(shù)的求解及分析
    4.5 本章小結(jié)
5 基于全磁傳感器組合的姿態(tài)測試方案設(shè)計
    5.1 引言
    5.2 基于磁傳感器特征比值的姿態(tài)角初步估計算法
        5.2.1 旋轉(zhuǎn)彈體飛行姿態(tài)特點(diǎn)簡介
        5.2.2 磁傳感器組合布陣方式
        5.2.3 零交叉法
        5.2.4 極值比值法
        5.2.5 三正交比值法
    5.3 三種特征比值的姿態(tài)算法的對比與仿真
        5.3.1 三種算法的比較
        5.3.2 數(shù)值仿真分析
    5.4 基于全磁傳感器組合與模型化補(bǔ)償技術(shù)的姿態(tài)角修正方案
        5.4.1 基于模型化補(bǔ)償技術(shù)的姿態(tài)角修正算法
        5.4.2 算法數(shù)值仿真分析
    5.5 全磁定姿算法的適用性分析
        5.5.1 姿態(tài)角誤差范圍分析
        5.5.2 測量盲區(qū)的分析
    5.6 本章小結(jié)
6 全磁姿態(tài)測量系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計
    6.1 引言
    6.2 姿態(tài)測量系統(tǒng)的總體方案分析與設(shè)計
    6.3 姿態(tài)測量系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計
        6.3.1 磁傳感器調(diào)理電路設(shè)計
        6.3.2 FPGA最小系統(tǒng)電路設(shè)計
        6.3.3 AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計
        6.3.4 數(shù)據(jù)存儲電路設(shè)計
        6.3.5 USB通訊電路設(shè)計
        6.3.6 電源電路設(shè)計
    6.4 姿態(tài)測量系統(tǒng)的軟件設(shè)計
        6.4.1 數(shù)據(jù)采集存儲程序設(shè)計
        6.4.2 USB通訊程序設(shè)計
    6.5 系統(tǒng)軟硬件抗干擾設(shè)計
    6.6 本章小結(jié)
7 旋轉(zhuǎn)彈體地磁定姿的半實(shí)物實(shí)驗研究
    7.1 引言
    7.2 全磁傳感器組合的彈體測姿系統(tǒng)半實(shí)物裝置的設(shè)計
        7.2.1 半實(shí)物裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計
        7.2.2 PCB電路板結(jié)構(gòu)設(shè)計
        7.2.3 半實(shí)物樣機(jī)測量系統(tǒng)的其他配件
    7.3 系統(tǒng)半實(shí)物裝置的硬件電路調(diào)試
        7.3.1 磁傳感器硬件電路性能測試
        7.3.2 數(shù)采存儲電路性能測試
    7.4 地磁分量測試信號預(yù)處理方法研究
        7.4.1 小波消噪技術(shù)
        7.4.2 地磁信號小波消噪實(shí)驗分析
    7.5 姿態(tài)算法轉(zhuǎn)臺驗證實(shí)驗及結(jié)果分析
        7.5.1 轉(zhuǎn)臺實(shí)驗系統(tǒng)簡介
        7.5.2 轉(zhuǎn)臺實(shí)驗結(jié)果分析
    7.6 馬歇特錘沖擊實(shí)驗
    7.7 本章小結(jié)
8 總結(jié)與展望
    8.1 論文總結(jié)
    8.2 創(chuàng)新點(diǎn)歸納
    8.3 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]硅微陀螺儀正交耦合系數(shù)的計算及驗證[J]. 姜劭棟,裘安萍,施芹,蘇巖.  光學(xué)精密工程. 2013(01)
[2]環(huán)氧樹脂灌封技術(shù)淺析[J]. 孫霞.  電子世界. 2012(23)
[3]數(shù)字磁羅盤的全姿態(tài)羅差補(bǔ)償[J]. 劉仁浩,王華.  光學(xué)精密工程. 2011(08)
[4]地磁場全球建模和局域建模[J]. 徐文耀,區(qū)加明,杜愛民.  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2011(02)
[5]傅里葉變換與小波變換在信號去噪中的應(yīng)用[J]. 司禎禎.  電子設(shè)計工程. 2011(04)
[6]嵌入式系統(tǒng)的存儲測試技術(shù)及無線傳輸應(yīng)用[J]. 孫婷婷,馬鐵華,沈大偉.  單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2011(01)
[7]彈道修正彈發(fā)展綜述[J]. 張民權(quán),劉東方,王冬梅,龐艷珂.  兵工學(xué)報. 2010(S2)
[8]基于磁強(qiáng)計和陀螺的彈箭飛行姿態(tài)測試方法[J]. 崔敏,馬鐵華,段精婧,范錦彪.  彈箭與制導(dǎo)學(xué)報. 2010(06)
[9]UKF在基于地磁場的自主導(dǎo)航中的應(yīng)用分析[J]. 王向磊,趙東明.  大地測量與地球動力學(xué). 2010(06)
[10]全磁傳感器彈體定姿布陣與半實(shí)物仿真[J]. 李玎,卜雄洙,向超,曾俊.  南京理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2010(05)

博士論文
[1]基于磁傳感器組合的旋轉(zhuǎn)彈體姿態(tài)測試方法研究[D]. 李玎.南京理工大學(xué) 2009
[2]基于地磁探測的彈丸滾轉(zhuǎn)角辨識系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 陳勇巍.南京理工大學(xué) 2007
[3]無陀螺慣性測量組合仿真及實(shí)驗研究[D]. 牟淑志.南京理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于微慣性組合的嵌入式航姿參考系統(tǒng)研究[D]. 楊續(xù)偉.上海交通大學(xué) 2012
[2]基于三維磁探測的彈丸姿態(tài)角檢測技術(shù)研究[D]. 陳麗.南京理工大學(xué) 2009
[3]弱磁傳感器在地磁探測應(yīng)用中的功能優(yōu)化研究[D]. 路超.南京理工大學(xué) 2008
[4]慣性/地磁組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 晏登洋.西北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3462730