[發明專利]適用于高速旋轉彈體炮口初始姿態的測量方法

有效

• 申請號: 201210573065.6
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103075930A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 張曉明;劉俊;李杰;石云波;唐軍;龍達峰;趙鑫爐;白渚銓;王宇
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: F42B35/02
• 分類號: F42B35/02;G01C21/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

1.一種適用于高速旋轉彈體炮口初始姿態的測量方法，其特征在于：包括如下步驟：

（Ⅰ）建立火炮發射坐標系O-XⁿYⁿZⁿ為參考坐標系，彈體在炮筒內的發射點設為參考坐標系的原點，炮筒置于參考坐標系的XⁿOYⁿ平面內；建立彈體坐標系O-X^bY^bZ^b，其中彈心設為彈體坐標系的原點，OX^b軸沿彈體軸線方向；則彈體從發射到炮口整個過程中，彈體的偏航角為零、俯仰角θ不變；

（Ⅱ）采用兩個非正交布陣單軸MEMS陀螺儀Gy、Gv、三軸MEMS加速度計A和相應的電子線路組成彈體姿態測量系統，安裝方式如下：三軸MEMS加速度計A安裝在彈體上、且其敏感方向分別對應彈體坐標系的X^b、Y^b和Z^b各坐標軸；陀螺儀Gy安裝在彈體坐標系的OY^b軸、且其敏感方向與OY^b軸一致，陀螺儀Gv安裝在彈體坐標系的OV^b軸、且其敏感方向與OV^b軸一致，所述OV^b軸在X^bOY^b平面內、且其與OX^b軸的夾角為α角，所述α角大小由陀螺儀Gy、Gv的量程及設定的彈體軸向角速度的量程具體確定；

（Ⅲ）彈體在發射前，由三軸加速度計A的輸出值完成彈體的初始俯仰角θ₀和初始橫滾角γ₀計算，計算公式如下：

θ0=arcsin(Ax(Ax)2+(Ay)2+(Az)2)γ0=arctan(-AyAz)---(1)]]>

式（1）中：Ax、Ay和Az為三軸MEMS加速度計A的各軸輸出值；

（Ⅳ）利用非正交捷聯安裝的兩個陀螺儀Gy、Gv輸出值完成彈體從發射到出炮口前的軸向角速度計算：設彈體軸向角速度為ω_x，彈體徑向角速度ω_y由陀螺儀Gy測出，v^b軸在X^bOY^b平面內與OX^b軸的夾角為α角已知，彈體v^b軸向的角速度ω_v由陀螺儀Gv測出，由矢量三角函數關系可以推導出角速度ω_x、ω_y、ω_v之間的關系式（2）如下所示：

ωv=ωxcos(α)+ωysin(α)ωx=ωv-ωysin(α)cos(α)---(2)]]>

即解算出彈體出炮前的軸向角速度ω_x；

（Ⅴ）解算彈體在炮口時的橫滾角γ：橫滾角γ的計算公式（3）如下：

γ=γ0+∫0tωxdt---(3)]]>

式（3）中：積分上限t為測量出的彈體從發射到炮口所經歷的時間；

（Ⅵ）彈體到達炮口時的初始姿態解算完成，即偏航角為零、俯仰角θ=θ₀，橫滾角γ由式（3）算出。

2.根據權利要求1所述的適用于高速旋轉彈體炮口初始姿態的測量方法，其特征在于：所述陀螺儀Gy、Gv的安裝點到彈體坐標系原點的距離相等。