基于传感器零值输出的旋转弹丸磁航向测量方法

为解决磁航向测量系统与引信设计空间要求构成的矛盾,提出一种新的用于测量旋转弹丸磁航向的方法.该方法可利用磁传感器与地磁场相对运动及相互作用过程中磁传感器输出为零时的相位信息.对包括旋转相位角、转速以及地磁场与弹轴间夹角在内的姿态参量进行测算,其结果可为弹丸空气动力学特征分析、弹药-载荷关联性分析以及弹药-武器系统关联性分析提供良好的实时数据支持.     

基于频谱细化的干扰磁场自主标定方法

针对基于磁传感器的二维弹道修正引信滚转角测量中翼面干扰磁场影响测量精度问题,提出了基于频谱细化的干扰磁场自主标定方法。该方法通过频谱细化以及相关特征值计算得到磁传感器信号中干扰磁场信号的幅值、相位信息,再根据翼面与弹丸之间的相对转速测量结果,重构翼面干扰磁场信号,然后将磁传感器的输出信号中减去该重构信号,比较精确地得到地磁场在磁传感器中的分量,实现了干扰磁场的标定。仿真结果表明,该方法能够较好地消除翼面干扰磁场对地磁信号的影响,从而提高引信滚转角解算精度,使其满足二维弹道修正引信滚转角测量要求。     

转速对低旋制导炮弹有控弹道的影响分析

转速是一对鸭舵控制低旋制导炮弹方案设计中的重要参数。阐述转速在弹丸飞行过程中的变化趋势,采用一对鸭舵控制的低旋尾翼弹为研究对象,建立有控弹道转速模型,根据该模型计算并分析转速对有控弹道特性的影响。数值仿真结果表明,转速对弹丸有控弹道各特性具有不同程度的影响。可为该类弹药的转速设计提供参考。     

基于Hilbert变换模拟弹丸转速信号的瞬时频率分析

利用基于线圈式地磁传感器的转速测试系统获取了某型号弹丸的转速信号,简述了基于薄膜线圈式地磁传感器转速测试理论。依据实测弹丸转速信号特点,构造一个频率相近的模拟弹丸转速信号,并对此模拟信号利用Hilbert变换组成的复信号进一步得出弹丸的瞬时频率曲线。对于瞬时频率曲线出现的端点效应,采用对模拟弹丸转速信号延拓的方法。经分析,所得模拟弹丸转速的瞬时频率曲线与对瞬时频率的估计值基本相吻合,且延拓后的瞬时频率值比延拓前的瞬时频率值更准确。对基于Hilbert变换模拟转速信号瞬时频率的求解可为实测弹丸转速信号的瞬时频率分析提供有力帮助。     

基于基准角和补偿角的常规弹药滚转角磁探测算法研究

常规弹药发射过程中的高过载和飞行过程中的高速旋转使得陀螺仪等传统的姿态角测量系统无法正常工作,以地球磁场为测量基准,通过相关算法实时辨识弹丸的姿态角,具有一系列的优点.将弹丸的滚转角分解为基准角和补偿角,给出了处于射击平面内的弹丸滚转角解算方法并进行了误差分析.针对弹丸的摆动及地磁信号测量误差进行了仿真.仿真结果表明,该解算方法具有较高的精度,基本能够满足常规弹药简易制导滚对转角探测的需要.     

基于地磁辅助的弹载两轴陀螺传感器校正方法研究

为解决弹载环境下两轴陀螺传感器难以实现三轴校正的问题,提出基于地磁辅助的两轴陀螺 传感器校正方法。建立两轴陀螺传感器测量误差模型,由单轴地磁信号解算得到弹丸x轴 角速率,解决了因陀螺传感器量程限制而无法测量低旋弹丸x轴滚转角速率的问题;研究线性最小二乘模型和卡尔曼滤波模型校正两轴陀螺传感器相关参数的方法,数值仿真分析弹丸x轴角速率解算误差和陀螺传感器测量噪声对校正结果的影响;半实物仿真模拟两轴陀螺传感器在工程中的应用,研究基于地磁辅助的两轴陀螺传感器校正方法校正效果。数值仿真结果表明：当弹丸x轴 角速率解算误差在0.261 8 rad/s以内且当陀螺传感器测量噪声在0.001 6 rad/s以内时,经过校正后,弹丸y轴和z轴角速率校正误差在0.01 rad/s以内。半实物仿真结果表明：当弹丸x轴角速率解算误差在0.8 rad/s以内时,两种校正模型均能将陀螺传感器的测量误差从－0.30~－0.05 rad/s范 围减小到－0.02~0.02 rad/s范围内。数值仿真和半实物仿真结果证明：基于地磁辅助的两轴陀螺传感器校正方法具有较好的校正效果。     

多普勒雷达测量弹丸转速的DDA法应用研究

针对旋转弹丸转速的测量,对底部刻槽弹丸的雷达(散射)截面积和转速进行了理论分析,给出了转速计算公式,运用现代谱估计的状态矢量空间直接数据近似方法代替传统的快速傅里叶变换算法,对回波信号进行了频谱估计,在不同信噪比下对其频谱估计能力进行了仿真计算和实验测试,给出了信噪比与测量误差之间的关系曲线.结果表明:在低信噪比的情况下,相比传统快速傅里叶变换算法,该高精度转速测量方法的测试精度明显提高.     

引信用转数、转速传感器的设计原理及其应用研究

对于旋转弹丸,当出炮口以后,其转数与运动距离成正比关系,如果能采用某一种手段测出转数或转速,对于机电型或电子型引信来讲,就有可能在电路上把这一信号作为环境信息或开关信号,精确确定炮口保险距离和弹丸飞行距离。弹丸用转数、转速传感器正是在这一指导思想下提出的。在机械引信中,大都采用离心力作为解除保险的动力,这一动力目前也被采用在转数或转速传感器中。本文较全面的介绍了国外目前已被采用的几种转速传感器及其原理,并对每一种传感器的设计进行了分析与比较。另外,在国内现有的水平下,系统的论述了一种采用电敏感元件转数(或转速)传感器的设计以及接口电路的设计。本文对设计引信用转速传感器有一定的参考价值。     

基于交流励磁的高旋载体转速测量传感器

针对陀螺仪等惯性器件测量高旋弹转速时,存在累积误差大、测量范围受限的问题,提出了基于交流励磁的高旋载体转速测量传感器。该传感器利用法拉第电磁感应原理,采用三轴"弯工型"感应线圈,获取弹体大转速条件下切割地磁场的信息,通过自适应闭环频率跟踪测量算法实时解算高旋载体的旋转速度。试验验证表明,该传感器不仅能够测量大动态转速范围内的转速信息,而且消除了累积误差,满足高旋弹大转速、高精度的测量要求,对常规弹药弹体改进和弹丸的设计研究具有一定的工程应用价值。     

引信外弹道加速度测量方法

为了实现弹丸外弹道切向加速度的有效测量,使加速度测量更具理论基础,在实际应用时更具参考价值,提出利用MEMS加速度传感器测量轴向加速度以代替切向加速度的测量方法。利用六维刚体外弹道模型分析了弹丸运动过程中攻角随着弧长和射角的变化规律,并以此为基础计算利用两种加速度进行弹道弧长解算的误差,仿真试验发现,攻角变化很小,两种加速度变化规律差异很小,利用两种加速度计算出的弧长误差也很小,在有限距离内可以利用轴向加速度进行弧长解算。利用MEMS加速度传感器进行测量系统设计,并进行实弹射击试验,试验结果表明该方法能准确获得弹丸外弹道的加速度,加速度变化规律和范围在误差允许的范围内与仿真试验结果基本一致,在弹丸外弹道性能分析、惯导系统设计以及精确制导弹药研制方面具有广阔的应用前景。