地磁传感器测量弹体滚转姿态方法研究

地磁传感器抗过载能力强且成本低,在制导炮弹中得到广泛应用,它的主要功能是测量弹体姿态;介绍了一种双轴地磁传感器测量弹体滚转姿态的方法,该双轴传感器固联在弹体横截面上;该测量方法利用地磁传感器随弹体滚转时感应磁场变化产生的正弦输出解算弹体滚转角速率及滚转方向,利用经纬度信息及弹体俯仰偏航信息,根据地磁场模型计算地磁场矢量在弹体横截面上的投影分量,然后由投影分量解算出滚转姿态角的基准角,最后根据双轴地磁传感器输出和基准角判定弹体姿态角;通过试验验证了该滚转姿态测量方法的可行性,并进行了误差分析,误差在可接受范围内,可满足简易制导炮弹需求。     

基于磁阻传感器的弹体姿态测量系统

为实时准确获取弹体俯仰和滚转参数,提出一种利用磁阻传感器获取地磁场强度,结合微机电陀螺精确求解弹体姿态的方法。介绍了基于地磁场的姿态测量系统原理和硬件设计,对存在的各种误差进行了分析,并提出了相应的误差补偿方法。最后,对所设计的系统进行了验证。结果表明,其测量姿态角精度优于1°。     

地磁方位传感器及其在飞行体姿态测量中的应用

根据法拉第电磁感应定律，即线圈切割地磁场磁力线产生感应电动势的原理，设计一种基于地磁方位传感器的姿态测量系统。并在某型炮弹上进行了实验，测出了数据。结果表明：该地磁方位传感器可应用于高过载旋转飞行体的姿态测量。     

基于地磁传感器与陀螺仪的姿态测量法

姿态测量系统是火箭弹简易制导领域不可或缺的一部分。文中基于地磁传感器与MEMS陀螺仪的姿态测量系统,对传统单点姿态测量方法进行了研究与改进。以MEMS陀螺仪解算所得的偏航角作为三轴地磁传感器输入,推导了姿态角测量方法。针对姿态测量方法,设计了三轴地磁传感器姿态测量模块,在三轴旋转平台上进行了半实物仿真实验。实验结果表明,改进后的方法可以满足火箭弹姿态解算,提高了姿态角解算精度。     

基于两磁传感器极值比值的弹体横滚姿态测量

针对高转速弹体飞行过程中的高速旋转,微惯性器件无法满足测量要求的问题,提出利用两个磁传感器组合测量姿态的方法.将磁传感器组合中的一个与弹轴成锐角安装,利用两磁传感器输出的极值信息,采用极值比值的方法确定姿态,无需知道地磁场强度且解算过程中只需要标量运算.与Thomas Harkins,David Hepner提出的零交叉法相比,姿态角信息多且是单值的.针对极值比值算法及磁传感器安装角度误差进行了仿真,仿真结果表明:该算法具有较高的精度,解算的姿态角与真实姿态角相符;对磁传感器的位置误差修正后,姿态角的解算精度有所提高.     

弹体飞行姿态测量方法探讨

研究弹体在炮口随近飞行姿态测量的方法，建立了加速度计组合姿态测量的数学模型，通过理论推导给出了飞行姿态的计算方法。     

基于地磁传感器测量的滚转弹药角速度估计

为了实时获得滚转弹药的飞行角速度,提出了一种基于地磁组件的角速度测量方法.该方法采用地磁传感器获得大地磁场强度在弹体三轴的投影及其变化率,并结合刚体转动运动模型,利用卡尔曼滤波器来获得滚转弹药的角速度.文中所提出的算法不同于其他的角速率估计器,不使用弹体的姿态,使得该算法适用于滚转弹药.仿真结果表明:该算法能很好的估计出滚转弹药的角速度,误差在允许的范围内,有较高的应用价值.     

在利用地磁探测确定弹体滚转姿态时的使用域分析

地磁场的强度和方向是地理位置的函数，可通过对地磁矢量的探测确定稳定飞行的弹体在空中的滚转姿态。但在利用地磁探测滚转姿态的过程中，存在着诸如地磁异常、地磁传感器的使用域等问题，在地磁探测中这些问题应该得到考虑。文中主要针对影响姿态探测可行性的几种情况，初步分析了影响地磁参量的原因，讨论了影响的程度，提出了一些相应的措施。     

飞行弹体滚转姿态探测方法研究

地磁场的强度和方向是地理位置的函数,可通过对地磁矢量的探测确定稳定飞行的飞行体在空中的滚转姿态。文中给出了利用地磁传感器探测结果解算飞行体滚转姿态的探测系统总体方案、滚转姿态解算的实施方法及数学模型,对该模型进行了仿真计算,对仿真结果进行了分析。     

壳体材料对地磁传感器测量弹体转速的影响

为消除弹丸壳体材料对地磁传感器测量弹体转速时采集数据的影响,分析了地磁传感器测量弹体转速的原理和数据采集电路的组成。采用铝壳材料和钢壳材料作为弹丸壳体进行数据采集,通过对采集数据的分析,获得了铝壳材料和钢壳材料对采集数据的影响参数。     

基于非正交磁传感器组合的旋转弹体横滚角测试

针对微惯性传感器测量误差随时间严重发散且量程不能满足旋转弹体横滚角测量的要求,采用磁传感器组合对旋转弹体的横滚角测量及工程可实现性进行了研究。对于不同角度、位置安装的磁传感器,给出了其敏感轴上的数学表达式,并且利用两个非正交安装的磁传感器输出的极值之比与俯仰角呈固定关系进行姿态角求解。分析了产生奇异的条件和使用磁传感器进行横滚角测量的可行性,并对传感器布阵方案及解算方法进行了半实物实验。实验结果表明,俯仰角和横滚角的解算误差基本控制在1°以内,此测量方案适用于偏航角变化不大的旋转弹体。     

基于极化特征的旋转弹丸飞行姿态测量方法研究

火炮弹丸的体积小、过载高、速度快,测量其飞行姿态难度大,针对此问题,提出了一种利用测速雷达实现旋转弹丸飞行姿态测量的方法.该方法通过在弹丸底部刻槽使其回波具备比较明显的线极化特性,以回波调幅指数表示弹丸飞行姿态.根据底部刻槽弹丸的表面结构,通过数值计算建立姿态角与调幅指数的对应关系,从射击试验弹丸的回波中处理出调幅指数,进而构建姿态角方程,辅以弹丸角运动规律解算出弹丸的飞行姿态.仿真分析表明,该方法是有效的.     

一种基于惯性测量组合的弹箭飞行姿态测试方法

在弹箭飞行遥测中，采用基于MEMS传感器的惯性测量组合（IMU）来测试弹箭飞行姿态数据，该方法构成的测试系统体积小、抗过载高、功耗低、数据处理简单直观可靠、对弹载结构改动不大且成本低。给出了该测试方法原理以及四元数解算方法，并对四元数初值进行了分析，在此基础上给出了仿真计算结果。     

磁阻传感器测量旋转弹滚转姿态的原理分析

针对用磁阻传感器测量旋转弹滚转姿态的问题,提出了磁阻传感器滚转角及磁阻传感器滚转角速率的概念,给出了磁阻传感器测量方程和磁阻传感器滚转角速率的测量方程.经过理论推导给出了弹体滚转角速率与磁阻传感器滚转角速率的关系式,分析结果表明弹体滚转角速率与磁阻传感器滚转角速率之间的测量误差受弹丸俯仰姿态、偏航姿态和射向的影响.数值仿真表明,弹丸滚转角速率的地磁测量方法在一定条件下是可行的,但在工程实际应用中难以保证滚转角的精确测量.     

基于磁通门传感器的弹丸姿态角测量系统设计

基于地磁场方向性的磁探测技术是弹药系统实现姿态控制的重要方向之一.以磁通门传感器为敏感器件,提出了弹丸姿态角测量系统的电路组成,重点分析了电路设计中所涉及的相关问题及解决途径.实验结果表明,所设计电路的功能达到了预期目标.     

基于虚拟仪器技术的弹体静态特征参数测试系统

为了解决传统测量方式中分散测量弹体静态特征参数的不足,文中设计了一套基于工控机为主控单元、LabWindows/CVI为开发平台的弹体静态特征参数测量系统,详述了系统的组成和测量原理以及各分系统的软硬件设计.该系统能完成各种弹体的质量、质心、偏心、极(赤道)转动惯量等参数的测量.给出的试验结果表明,所有的测量精度均能够满足国军标的要求.目前该系统已投入试验使用,效果良好,可靠性高,且具有广泛的应用开发前景.