高转速弹丸地磁测姿系统仿真设计(3)
本文采用磁传感器组合的方法，对基于地磁探测的弹体姿态角的原理进行研究。采用该系统进行弹体姿态角测试，具有成本低廉、结构简单、自主性强、无漂移误差等优点，因而是一种很有前途的测姿方法。随着研究的深入，还可以与惯性器件联合使用，甚至部分取代惯性系统里的姿态测量模块，提高弹药的命中概率与毁伤效能，减少战时的弹药消耗量。此外，本测试技术的研究对各种弹丸姿态的测试研究、弹丸的姿态测试技术具有现实的意义，对当今的测姿技术的发展具有很大的推动作用。
1.2 制导弹药姿态测量技术现状
1.3论文主要工作
就目前磁传感器测姿所取得的研究成果，从实用的角度出发，详细阐述了地磁测姿技术的背景、原理以及其与其他测姿方法相比的优势。在仿真的基础上，去验证地磁测姿技术的正确性。论文的具体内容及结构安排如下：
第一章：绪论。首先综述了弹体姿态测试的选题背景与研究意义，然后对当前制导弹药的姿态测量技术现状与研究热点进行了概述，重点论述了基于地磁探测的几项关键技术及国内外发展情况。最后介绍了论文的主要内容和结构安排。
第二章：地磁测姿技术概述。本章首先简要介绍了地磁场的特性以及相关理论，然后就常见的地磁传感器性能及特点进行了介绍，并且分析了各种磁传感器的适用场合。最后分别分析讨论了经度、纬度、海拔高度的变化对弹道范围内的地磁变化情况产生的影响。
第三章：基于磁阻传感器的姿态测量方法。本章主要介绍了姿态解算推导过程以及解得存在性进行分析、以及找出整个地磁场上存在的不适用于地磁测姿方法的奇异点。本章首先从坐标系入手，分别介绍了地面坐标系与弹道坐标系的定义，以及在弹道坐标系上的姿态角的定义，再就两个坐标系之间的转换关系进行了推导，从而得出测量方程。接下来就是对测量方程进行推导，得出地磁测量方法的解算模型，最后对解算模型的解存在性进行了深入的分析，以及解算过程中存在多解时如何取舍。
第四章：姿态测量仿真。以某制导弹药的弹道数据作为初始输入参数，分别在考虑测量误差和忽略测量误差的情况下用地磁解算模型进行仿真，从而验证基于磁阻传感器的姿态测量方法的正确性。
第五章：地磁传感器滚转角速率测量。针对用磁阻传感器测量旋转弹滚转姿态的问题，本章提出了磁阻传感器滚转角速率的概念。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。针对旋转弹的滚转姿态测量问题，研究了磁阻传感器的滚转姿态测量原理，并对测量误差的主要影响因素进行理论分析，分析结果通过数值仿真进行了验证。
总结。对全文进行总结，指出了本文中存在的有待提高、深入分析的地方；提出了今后工作过程中有待进一步研究的问题。
2 地磁测姿技术概述
地磁场是由几种不同来源的磁场迭加构成的，稳定磁场是地磁场的主要部分。地磁场是一个弱磁场，正常情况下，地磁要素在世界各地分布有一定的规律且差异较大。弹体的姿态是弹体相对观察者的几何角度关系的总称，弹体的姿态运动是弹体绕自身质心的转动运动。姿态确定系统的目的就是提供弹体相对惯性基准或其它参考基准的指向或方位。无论是导航还是姿态控制的研究都要引入相应的坐标系才能进行。针对不同的研究对象和具体任务要求，正确选取坐标系是十分重要的。本章简要介绍了地磁场基本理论、常用的地磁场模型以及常见地磁传感器性能及特性可行性进行了分析。