[發明專利]一種基于地磁信息的旋轉炮彈轉速測量誤差補償方法

有效

• 申請號: 201610056742.5
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105675905B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 鄧志紅;付夢印;尚劍宇;劉寧;藺震
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;南京理工大學
• 主分類號: G01P3/48
• 分類號: G01P3/48
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗;仇蕾安

本發明公開了一種基于地磁信息的旋轉炮彈轉速測量誤差補償方法。使用本發明能夠提高旋轉炮彈轉速提取精度。本發明首先在炮彈內部安裝單軸磁阻傳感器，單軸磁阻傳感器的敏感軸垂直于炮彈縱對稱軸，在炮彈頭部安裝與彈頭錐面共形的GPS天線陣；然后選取一個測量窗口，提取該測量窗口內單軸磁阻傳感器在其敏感軸上的投影信號F^b(t)的頻率，該頻率作為所述測量窗口中心時刻t_s的炮彈轉速然后計算炮彈在中心時刻t_s的轉速測量誤差補償值Δf(t_s)；最后利用誤差補償值Δf(t_s)對t_s時刻的炮彈轉速進行誤差補償，獲得炮彈在t_s時刻的實際轉速。

技術領域

本發明涉及炮彈制導技術領域，具體涉及一種基于地磁信息的旋轉炮彈轉速測量誤差補償方法。

背景技術

常規炮彈制導能顯著提高炮彈的打擊精度和總體作戰效能，使其更加適應未來信息化戰爭。炮彈轉速的精確測量是實現精確制導控制的基礎，也是當前的一個難點問題。磁阻傳感器可用于炮彈轉速的測量，尤其是在高旋轉、高過載等高動態炮射環境下優勢更為明顯。基于地磁信息的旋轉炮彈轉速測量原理建立在：當炮彈高速旋轉飛行時，當地地磁場矢量在炮彈徑向磁阻傳感器敏感軸上的投影信號其頻率與炮彈轉速近似相等。例如申請號為201310410889.6和201320561880.0的兩個測量旋轉炮彈轉速的專利申請都認為磁電子芯片輸出的正弦波信號中的一個周期就表示炮彈旋轉一周。然而，針對制導炮彈，其出炮口后轉速由于尾翼的打開而減小到10r/s以內。此時，由于轉速相對較低，炮彈徑向的磁阻傳感器輸出信號的頻率與炮彈轉速并不完全近似相等，兩者之間存在誤差。如果采用傳統的轉速測量方法而忽略此誤差的影響，則導致磁阻傳感器測量的炮彈轉速誤差較大。目前，相關領域針對磁測轉速的誤差補償仍缺乏深入細致的研究。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于地磁信息的旋轉炮彈轉速測量誤差補償方法，能夠提高旋轉炮彈轉速提取精度。

本發明的基于地磁信息的旋轉炮彈轉速測量誤差補償方法，包括如下步驟：

步驟1，在炮彈內部安裝單軸磁阻傳感器，單軸磁阻傳感器的敏感軸垂直于炮彈縱對稱軸；在炮彈頭部安裝與彈頭錐面共形的GPS天線陣；

步驟2，選取一個測量窗口，提取該測量窗口內單軸磁阻傳感器在其敏感軸上的投影信號F^b(t)的頻率，該頻率作為所述測量窗口中心時刻t_s的炮彈轉速

步驟3，計算炮彈在中心時刻t_s的轉速測量誤差補償值Δf(t_s)；

其中，

為炮彈發射處的當地地磁場矢量F在導航坐標系下的投影；ψ(t_s)為t_s時刻炮彈的偏航角；θ(t_s)為t_s時刻炮彈的俯仰角；ψ(t_s)和θ(t_s)由GPS天線陣測量獲得的炮彈速度計算獲得；Δt為單軸磁阻傳感器輸出信號的采樣間隔時間；

步驟4，對t_s時刻的炮彈轉速進行誤差補償：f(t_s)為炮彈在t_s時刻的實際轉速；

步驟5，移動測量窗口，按照步驟2～步驟4的方法，即得到炮彈任意時刻的轉速。