本文關(guān)鍵詞：基于地磁傳感器與MEMS陀螺儀組合姿態(tài)測量技術(shù)研究

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【摘要】：簡易制導彈藥,主要是對常規(guī)炮彈加裝彈道修正裝置,通過對比彈道與預定彈道,解算出偏差量,從而對彈丸實際飛行軌道進行一次或幾次修正,提高彈藥射擊精度和命中率。姿態(tài)解算系統(tǒng)作為修正裝置的核心部分,其性能和精度對彈丸修正能力具有較大影響。因此,本文對地磁傳感器與MEMS陀螺儀組合姿態(tài)測量技術(shù)進行了研究。首先研究了地磁場的建模方法,分析了全球地磁場模型,建立了三軸地磁傳感器與兩軸陀螺儀姿態(tài)解算數(shù)學模型。設計了基于地磁傳感器與MEMS陀螺儀的姿態(tài)測量系統(tǒng),為后續(xù)地磁傳感器測量誤差校正的研究和隨機誤差濾波算法研究奠定了基礎(chǔ)。分析了地磁傳感器測量誤差的類型和特點,建立了地磁傳感器誤差模型,基于所建立的模型研究了基于最大似然法的靜態(tài)校正；利用靜態(tài)校正得到的補償參數(shù)作為初值,研究了基于最小二乘橢球擬合法的組合在線校正；最后利用組合在線校正方法對地磁傳感器進行了校正實驗。分析了地磁測量系統(tǒng)隨機噪聲源種類和特點,利用改進后的六自由度彈道方程建立了卡爾曼濾波模型,分別研究了擴展卡爾曼濾波、無跡卡爾曼濾波；針對濾波算法對初值敏感的問題,研究了對噪聲誤差的自適應估計。分別利用擴展卡爾曼濾波(EKF)、無跡卡爾曼濾波(UKF)、自適應無跡卡爾曼濾波(AUKF)對地磁傳感器進行了濾波實驗,對三種濾波結(jié)果進行了對比分析。經(jīng)過調(diào)試,所設計的地磁傳感器與MEMS陀螺儀的姿態(tài)測量系統(tǒng)能夠正常工作。針對兩種地磁傳感器誤差校正方法,進行了校正實驗,結(jié)果證明組合在線校正方法能夠有效減小地磁測量系統(tǒng)測量誤差。三種濾波算法的實驗結(jié)果表明自適應無跡卡爾曼濾波(AUKF)對地磁測量系統(tǒng)噪聲具有良好的濾除效果。
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TJ410;TN96

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