飛行彈體的姿態(tài)測量是制導炮彈設(shè)計中必須要解決的問題。本文利用磁阻和陀螺組合測量彈體的飛行姿態(tài),分別采用基于權(quán)系數(shù)和基于卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)融合方法對傳感器信號進行處理,建立了基于權(quán)系數(shù)與基于UKF的彈體姿態(tài)角解算方法。 在姿態(tài)角解算過程中,假設(shè)偏航角可忽略與不可忽略兩種情況,分別建立了初始姿態(tài)角與實時姿態(tài)角的解算方法。仿真結(jié)果表明：兩種情況下,姿態(tài)角的解算誤差相當。但偏航角可忽略時,只用磁阻傳感器的信號便可確定彈體姿態(tài)角,不需要陀螺信號的輔助。即在陀螺信號異常時,只有磁阻傳感器的信號仍可以解算彈體姿態(tài),反之亦然。 在研究基于權(quán)系數(shù)的數(shù)據(jù)融合方法時,當初始姿態(tài)角確定后,本文先利用陀螺的信號,通過積分運算確定彈體的實時姿態(tài)角；然后將積分運算得到的偏航角作為已知量,再利用磁阻信號確定彈體實時俯仰角與滾轉(zhuǎn)角。最后采用最小方差估計權(quán)值分配方法確定權(quán)系數(shù),建立了基于權(quán)系數(shù)的彈體姿態(tài)角解算方法。在研究基于卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)融合方法時,根據(jù)磁阻和陀螺的安裝方式、測試原理及各個坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系,建立了組合測量系統(tǒng)的量測方程；通過對彈體進行動力學分析,建立了姿態(tài)角狀態(tài)方程。以離散化的量測方程與狀態(tài)方... 

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
1 緒論
    1.1 選題的科學意義和應(yīng)用前景
    1.2 彈體姿態(tài)測試方法
    1.3 本文的主要內(nèi)容
2 本文研究選用的測試傳感器與多傳感器數(shù)據(jù)融合方法
    2.1 本文研究選用的磁阻傳感器及其工作原理
        2.1.1 地磁場的基本知識
        2.1.2 本文研究選用的磁阻傳感器性能及其工作原理
        2.1.3 本文研究選用的三軸磁阻傳感器性能參數(shù)
    2.2 本文研究選用的微機械角速率陀螺及其工作原理
        2.2.1 本文研究選用的微機械陀螺的工作原理及其性能
        2.2.2 本文研究選用的三軸微機械角速率陀螺性能參數(shù)
    2.3 信息融合
        2.3.1 信息融合的定義及其優(yōu)越性
        2.3.2 多傳感器數(shù)據(jù)融合方法分析
    2.4 本章小結(jié)
3 理論彈道的獲取與姿態(tài)測試傳感器的信號仿真
    3.1 本文涉及的坐標系及其轉(zhuǎn)換關(guān)系
        3.1.1 坐標系的定義
        3.1.2 各個坐標系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系
    3.2 彈道模型的建立及理論彈道的獲取
        3.2.1 制導炮彈彈道模型的建立
        3.2.2 理論彈道的獲取
    3.3 彈丸內(nèi)部磁感應(yīng)強度T'的標定
    3.4 傳感器的信號仿真
        3.4.1 磁阻傳感器的信號仿真
        3.4.2 微機械角速率陀螺的信號仿真
    3.5 本章小結(jié)
4 彈體姿態(tài)角的解算與傳感器信號的小波閾值降噪
    4.1 初始時刻姿態(tài)角的解算
        4.1.1 偏航角可忽略時初始姿態(tài)角的解算
        4.1.2 偏航角不可忽略時初始姿態(tài)角的解算
    4.2 彈體實時姿態(tài)角的解算
        4.2.1 利用三軸微機械角速率陀螺信號解算彈體實時姿態(tài)角
        4.2.2 利用三軸磁阻傳感器信號解算彈體實時姿態(tài)角
        4.2.3 基于權(quán)系數(shù)的彈體實時姿態(tài)角的解算
    4.3 傳感器信號的小波閾值降噪
        4.3.1 小波降噪方法介紹
        4.3.2 傳感器信號的小波閾值降噪處理
    4.4 本章小結(jié)
5 基于卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)融合方法
    5.1 Kalman濾波理論及其應(yīng)用
    5.2 無跡卡爾曼濾波(UKF)算法
    5.3 基于UKF的磁阻/陀螺組合測量系統(tǒng)量測方程與狀態(tài)方程的建立
        5.3.1 磁阻/陀螺組合測量系統(tǒng)量測方程的建立
        5.3.2 磁阻/陀螺組合測量系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立
    5.4 基于UKF的彈體姿態(tài)角的解算
    5.6 本章小結(jié)
6 基于權(quán)系數(shù)的姿態(tài)角解算與基于UKF的姿態(tài)角解算仿真分析
    6.1 姿態(tài)角解算方法仿真分析
        6.1.1 初始姿態(tài)角誤差
        6.1.2 實時姿態(tài)角誤差
    6.2 基于權(quán)系數(shù)的彈體實時姿態(tài)角解算仿真分析
    6.3 基于UKF的彈體實時姿態(tài)角解算仿真分析
    6.4 有控飛行的彈體基于UKF的彈體姿態(tài)角解算仿真分析
7 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻
附錄A
附錄B
附錄C



本文編號：3711299