[發明專利]一種空中微小拋撒物運動參數測量方法及系統

有效

• 申請號: 200910044123.4
• 申請日: 2009-08-17
• 公開（公告）號: CN101644579A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 李濤;齊振恒;吳美平;吳文啟;曹聚亮;羅兵;練軍想
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18;G01C21/08
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所
• 代理人: 趙 洪;周長清

技術領域

本發明主要涉及到微小拋撒物運動軌跡的測量領域，特指一種用于空中微小拋撒物運動的測量方法及系統。

背景技術

從空中拋撒的很多微小拋撒物，其實時運動參數對于分析其飛行模式，優化拋撒物設計具有重要意義，因此獲取微小拋撒物的實時運動參數成為很多應用領域需要解決的一個基本問題。

采用傳統的慣性器件，如石英撓性加速度計、機械陀螺、光學陀螺等構成慣性測量單元，雖然精度可以滿足測量要求，但測量設備體積大，無法滿足拋撒物測量系統小體積、高沖擊的要求，而且慣性系統需要已知拋撒時刻的位置、速度和姿態(初始參數)才能正常工作，這對于拋撒物來說很難得到。

由于拋撒物飛行時間很短，單獨的衛星定位接收機很可能在捕獲跟蹤完成前拋撒物已經結束飛行，拋撒物體積小也使得多天線衛星定姿技術難以部署和使用，因此衛星定位技術也很難應用到拋撒物的測量。

如采用傳統的雷測、光測等外彈道測量方法在應用到拋撒物的飛行參數測量時，實施成本高、難度大、精度低，且通常只能得到拋撒物線運動參數，很難得到包括姿態運動的完整飛行參數。

通過試驗后統計各拋撒物落點的分布情況，也僅僅可以大概估計各拋撒物飛行是否正常，但無法作定量分析。

到目前為止，還沒有公開的有關測量設備和方法能夠對包括角運動信息的拋撒物飛行參數進行完整的高精度測量。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種結構簡單緊湊、原理簡單、測量精度高、可靠性好、抗干擾能力強的用于空中微小拋撒物運動的測量方法及系統。

為解決上述技術問題，本發明提出的解決方案為：

一種用于空中微小拋撒物運動的測量方法，其特征在于步驟為：

(1)、將由三軸微陀螺、三軸微加速度計和三軸微磁強計構成的微測量單元安裝于拋撒物中，測量并記錄拋撒物從拋撒時刻到落地靜止后一段時間內的傳感器數據；

(2)以拋撒物落地靜止后的位置作為相對的初始位置，采用三軸微磁強計和三軸微加速度計構成靜態數字羅盤，對拋撒物落地靜止后一段時間的傳感器數據進行計算，得到拋撒物落地靜止后的姿態，并計算三軸微陀螺的零偏；

(3)、根據拋撒物飛行過程中記錄的三軸微陀螺和三軸微加速度計數據，采用逆時間慣性導航法得到拋撒物在整個飛行過程中的各種實時運動參數。

作為本發明的進一步改進。

所述逆時間慣性導航法，是在得到靜止后運動參數的的基礎上，根據飛行階段的三軸微陀螺和三軸微加速度計的數據，進行逆時間慣性導航計算，得到拋撒物的運動參數；其具體步驟為：

a.確定實時姿態：采用式(12)的四元數更新進行計算

其中，q_k表示T_k時刻的姿態四元數，r_k+1^*為由三軸微陀螺測量值計算得到的從T_k到T_k+1時刻的旋轉四元數，^*表示四元數的共軛，о表示四元數相乘；

b.確定實時速度：采用式(18)計算