旋转弹用半捷联惯性测量系统数据传输技术

针对高速旋转弹药姿态高精度测量问题,提出了一种基于半捷联结构的惯性测量方案,讨论了半捷联减旋平台上弹丸发射前初始参数装订及飞行过程中存在相对旋转情况下导航信息的传递方法,设计并重点介绍了多级蓝牙无线数据传输方案。在此基础上,进行了地面转台模拟试验,完成了多级蓝牙间数据通信测试。结果表明,采用蓝牙方案进行数据传输方便可靠,利于半捷联平台的小型化设计;载体姿态角解算误差小于0.4°,满足高速旋转弹药精度测试要求。     

半捷联微惯性测量系统同轴度误差解析评定

半捷联微惯性测量方法的提出为高旋弹药飞行姿态的高精度测量提供了一种全新的解决方案,而复杂的半捷联机械结构又给测量系统带来了不可忽略的同轴度问题。针对半捷联系统的同轴度问题,在介绍半捷联微惯性测量系统基本组成结构与工作原理的基础上,分别提出了适用于半捷联系统外筒与内筒的同轴度解析评定方法。其中,外筒的同轴度测定方法参考现有标准测量方法,而内筒的同轴度测定,则是在推导存在同轴度误差角时微惯性测量组合（MIMU）输出模型的基础上,详细设计了适合半捷联内筒同轴度的动态标定方法,利用系统自身组部件完成了同轴度误差角标定,并在实验条件下对径向陀螺输出作了误差补偿,验证了该方法的可行性,最终完成了半捷联微惯性测量系统同轴度误差的综合解析评定。     

一种新型MEMS微惯性姿态系统自动化误差标定方法

针对MEMS微惯性姿态系统精度不高、标定花费时间长和人工参与标定步骤较多等问题,引入一种新型MEMS微惯性姿态系统自动化误差标定方法。该方法通过设置转台速率运行方式测量不同的角速率,经解算标定出零位、刻度因子、交叉耦合系数及安装误差角。试验验证表明,采用此标定方法原理简单、易于实现,能较好地补偿MEMS微惯性航姿系统的误差,提高导航精度。     

四旋翼飞行器航姿测量系统的数据融合方法

针对小型四旋翼飞行器航姿测量系统中MEMS器件精度低、易发散等问题,提出一种新的数据融合方法,对航姿测量系统中陀螺仪、加速度计和电子罗盘的输出数据进行融合。利用MEMS惯性测量元件搭建了一个低成本航姿测量系统,分析了姿态解算的过程和难点,采用基于梯度下降的姿态融合算法,对四元数更新方程进行了补偿。实验结果表明:与目前常用的卡尔曼滤波算法相比,基于梯度下降的数据融合算法能显著降低对处理器速度和精度的要求,能有效融合航姿测量单元的传感器数据,提高小型四旋翼飞行器的姿态测量精度。     

捷联寻的弹药惯性视线重构及制导系统设计

捷联导引头测量信息中耦合了弹体姿态信息,无法直接运用于制导指令解算.基于下视的捷联寻的方案,建立了从探测视线信息和弹体姿态信息中提取惯性视线角的理论解耦模型以及在倾斜稳定情况下的简化形式.通过非线性微分滤波器——跟踪微分器获得平滑的惯性视线角速率,设计了捷联寻的弹药制导综合系统.弹道仿真结果表明:基于下视的捷联寻的方案能够有效实现近程制导弹药的精确制导,具有一定的工程价值.     

微惯性测量装置的性能试验及分析

以采用MEMS惯性器件组成的微惯性测量装置(MIMU)为试验对象,介绍了其中的惯性器件的主要性能指标的试验方法和试验结果,同时也给出了采用MIMU的输出数据进行姿态解算的试验结果。     

适用于高旋弹药的MIMU角速率解算算法研究

针对由于陀螺抗过载能力差限制传统捷联惯性测量系统使用问题,以高速旋转弹药制导化应用为背景,提出了一种十二加速度计配置方案。在分析比较几种常见角速率解算算法基础上,通过优化组合得到了一种特别适用于高旋弹药而且不随时间积累的角速率解算算法,最后利用计算机仿真验证了该算法的有效性。仿真结果表明,该算法不随时间积累发散,在提高角速率解算精度的同时有效避免了角速率解算过程中符号误判和过零震荡现象。     

制导弹药用微惯性测量单元结构设计

针对制导弹药空间狭窄和发射过载高的环境特点, 提出了一种基于微机电系统 (MEMS)惯性器件的嵌入式一体化抗高过载微惯性测量单元(MEMS-IMU) 结构设计方法。在分析 MEMS-IMU结构设计原则和要求基础上,设计加工了MEMS-IMU 结构并研制了惯性测量系统。该 MEMS-IMU通过合理利用空间,极大地减小了体积和重量,同时采用一次性嵌入式的设计与加工方法,以及特殊的灌封材料与工艺,显著提高了结构的抗高过载性能。有限元分析结果表明该结构力学性能良好,马歇特落锤试验和地面炮击试验结果也表明该结构可满足制导弹药对MEMS-IMU 的小体积和抗高过载等要求。     

姿态更新算法在某型滚转弹药捷联寻的制导化中的应用研究

针对某型滚转弹药,设计了基于微机电惯性组件的捷联制导系统.运用H∞平方根滤波器,估计出弹目相对运动等信息,形成最优比例制导指令.利用微机电速率陀螺构建数字平台,实现毫米波捷联导引头量测信息及制导指令的坐标变换.对四元数法和等效转动矢量法的滚转弹姿态解算精度进行比较,并通过打击机动目标的仿真试验验证了姿态解算精度对制导精度的影响.仿真结果表明应用等效转动矢量法的捷联制导系统精度更高,能够满足要求.     

半捷联惯导系统轴向角度安装误差分析与补偿

针对半捷联惯性测量系统中轴向角度安装误差影响系统姿态测量精度的问题,分析了轴向角度安装误差的来源、产生机理及其对姿态测量精度的影响规律,并从理论上推导了其数学表达式。在此基础上,提出了轴向角度安装误差的分级补偿方法。该方法的核心思想是,根据轴向角度安装误差产生的原理和作用机理不同,依次对其补偿。地面实测试验表明,对轴向角度安装误差的补偿方法是正确和有效的,利用该补偿方法可以将轴向角度安装误差引起的周期性姿态测量误差由0.32°减小到0.05°以内,减小幅度达1个数量级,显著地提高了系统的解算精度。     

一种大动态惯导技术在旋转弹上的仿真与实验研究

针对大动态环境下旋转弹的特点,在无陀螺惯性测量系统的基础上,采用一种基于MEMS双陀螺多加速度计的捷联惯导方案。该方案可以克服单纯加速度计的惯导方案对加速度测量和安装精度的苛刻要求,实现对弹轴方向角速度的解算。计算机仿真结果表明,导航解算的误差可以满足旋转弹的精度要求。在仿真分析基础上,给出了一种面向炮弹系统．基于FPGA双核处理器结构惯导系统的硬件实现方案。     

基于光电位置传感的弹道偏航与姿态测量

针对传统激光驾束制导弹道偏航和姿态测量需要高精度的惯性测量组件,存在系统复杂、体积大、成本高的问题,提出基于光电位置传感的弹道偏航与姿态角测量方法。该方法利用光电位置传感器PSD代替传统光电编码传感器完成弹道偏差测量,光电位置传感器还根据激光光斑在光电位置传感器上的位置代替传统惯性测量组件判断偏航角、俯仰角。同时实现弹丸弹道偏航与姿态角测量。测量精度评价分析表明,所提出的测量方法对弹丸偏航角和俯仰角测量精度可达到0.60°,能够满足小口径枪榴弹弹道修正的应用需求。     

侵彻弹药姿态测量技术研究现状及发展

侵彻弹药姿态测量技术是实现侵彻轨迹预测,提高侵彻引信环境感知能力的关键技术,对于确保侵彻弹药的作战效能具有重要意义。对侵彻姿态偏转机理、高过载条件下陀螺失效机理及抗高过载MEMS陀螺、陀螺噪声抑制及校准技术、快速姿态解算算法等进行了详细论述。总结了侵彻姿态测量技术的研究现状,给出了未来技术发展趋势和建议。     

MEMS陀螺/磁传感器复合弹丸姿态测量

针对弹体高速旋转下一个微机械陀螺和磁传感器组合无法测量弹丸姿态角的问题,用磁传感器和微机械陀螺构建了新型低成本姿态探测系统。该系统由两个微机械陀螺和一个三轴磁传感器组成,通过测量弹体三轴磁场强度、双轴角速度,实现姿态探测。计算机仿真分析表明:该姿态测量系统可以准确地捕捉到弹体姿态角,实现高速旋转下弹体的姿态测量。     

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MEMS技术的惯性测量器件及系统的发展现状和应用

简要描述了MEMS系统的特点,介绍了基于MEMS技术的惯性测量器件及系统在国外的发展现状及应用情况,从武器系统低成本、小型化、高可靠性的发展趋势说明了武器系统中使用MEMS技术的必要性,同时根据武器系统对惯性测量器件的要求,通过国外武器系统中的成功应用说明了MEMS技术在飞航导弹或无人机的控制系统中使用的可行性,最后针对国内MEMS技术的发展情况,对MEMS惯性测量器件及系统在武器系统中的应用提出了相关要求。     

高精度惯性测量装置全温测试系统设计

阐述了高精度捷联惯性测量装置全温测试系统的设计方案及主要功能,对该系统进行了软硬件设计,分析了测试程序的特点。通过对软硬件进行部分修改,该系统可以完成不同种类的惯性测量装置误差建模和综合测试。     

导航和控制用LMR-85惯性测量装置

目前捷联技术已达到可以开发一种可为飞行调节和飞行控制提供测量数据的高精度传感器。本文根据对未来高性能飞机测量数据的要求,描述了LMR-85惯性测量装置的结构、工作原理和性能参数;然后对在fly-by-wire飞机上由四个这种测量装置组成的冗余系统进行了讨论;最后结合高性能飞机的航空电子设备介绍了测量装置的改进情况。     

机载捷联惯导数字仿真器的设计

针对捷联惯导系统实时动态数据获取难的问题,设计一种机载捷联惯导数字仿真器。利用飞控仿真系统输出的参数作为惯性测量元件的真值数据,用Visual Studio 2005完成捷联惯导系统的姿态解算、速度解算和位置解算,实现捷联惯导系统的动态数字化仿真。仿真结果表明:该仿真器不但能灵活改变惯性器件参数,还具有良好的人机环境和输出参数的可视化效果。     

余度捷联惯性测量装置的最佳测量

讨论了余度捷联惯性测量装置中传感器的配置问题,对几种优化性能指标进行了比较,并给出了最优冗余配置的充要条件,最后以５个传感器配置的余度系统为例,给出其最佳结构配置。