高转速弹丸地磁测姿系统仿真设计(2)
3.5 本章小结 23
4 地磁传感器姿态测量仿真 24
4.1 忽略测量噪声时的姿态测量仿真 24
4.2 考虑测量噪声时的姿态测量仿真 31
4.3本章小结 33
5 地磁传感器转速测量 34
5.1地磁传感器转速测量原理 34
5.2地磁传感器转速测量仿真 36
5.3本章小结 38
总 结 39
致 谢 40
参 考 文 献 41
1 绪论
1.1 课题背景
当今世界虽然处于和平年代，但局部纷争仍然不断。为了巩固、提高自己的作战能力，世界各国都在不断研制新型武器，如远程多管火箭、炮射子母弹、末端制导炮弹及末敏弹等，然而在这些先进的武器发展方向上，各国优先发展的对象首先还是能够精确、高效打击敌方目标的武器。在弹药从研发工作的开始到最终定型，解决弹药的试验验证方法和手段，以获得弹箭在飞行实验过程中的时空位置信息是至关重要的，因为这样才能让弹药的研发和实验定型更加顺利的进行，同时还能减少设计过程中的失误。随着对弹药射击精度要求的提高及各种子母弹和灵巧弹的研制，要掌握弹体飞行的规律，精确测量弹体的各种实际飞行参数成了制导的关键，因此迫切要求测试弹丸的飞行姿态。各种弹丸飞行姿态参数的获取无论是对弹丸的设计、弹丸空气动力学的研究还是对引信的设计都有着重要的意义，可大大减少设计人员在新产品设计中的盲目性、提高工作效率、缩短研制周期、节约研制经费。因此，研究弹丸飞行姿态参数的测试理论和方法对于加速研制进程、辅助分析故障等具有十分重要的意义。以地球磁场作为测量基准，通过相关算法辨识弹丸姿态信息，具有成本低廉、抗冲击能力强、无累积误差、可靠性高等诸多的优点，开展这一方面的研究工作具有重要的理论价值与现实意义。
目前国内外对于弹体飞行姿态参数的获取，可采用的技术很多，如太阳方位角测试法、惯性测量组合是通过测量弹丸的角速度来解算弹丸的姿态角；无陀螺惯性测量组合是通过测量弹丸的加速度来解算弹丸的姿态角。这几种方法仅就弹箭的滚转角测试而言是完全可以的，但是如果要作为像火箭弹、炮射导弹这样一些低成本的压制性弹药的配套设备来说，将需要昂贵的成本，并且对于高速旋转弹丸来说，目前的微惯性器件还不能在量程和精度上达到要求。因此，我们迫切需要研制出一种能有效提高弹体姿态探测精度，低成本并且抗高过载测量姿态角的方法、手段。近些年来，借用大地测量技术的进步，利用地球物理特征的无源自主导航方法得到了国内外学者的关注，基于重力场测量、地磁场测量等自主导航方法重新激起了学者们的研究热情。随着地磁理论的不断完善以及传感器、微处理器和导航算法的日趋成熟，地磁导航技术获得了快速的发展，并以其隐蔽性好、成本低和精度适中等优点成为了当前测姿、导航研究领域的一个热点。地球的磁场比较稳定，它能够在弹体飞行定姿中发挥巨大的作用。由于地磁的磁阻传感器测量精度较高、响应速度能够满足弹体姿态测试的要求等特征，因而成为当今很有前景的姿态测试传感器。利用磁探测技术测量弹丸地磁场的各个信号分量，通过计算可以获得弹丸的实时空间姿态，作为组合导航系统的导航信息，可以提高系统的整体导航精度及导航性能。而且其具有误差不随时间积累、体积小、可靠性高、响应速度快、具有高的抗过载能力、不受天气的影响、可以全天候工作等优点。