[發(fā)明專(zhuān)利]適用于旋轉(zhuǎn)彈初始姿態(tài)和速度聯(lián)合測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811493894.7
• 申請(qǐng)日: 2018-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109373833B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍達(dá)峰;曹建忠;孫俊麗;黃近秋;謝珩;魏曉慧;羅中良;徐瑜;陳培濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 惠州學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): F42B35/02
• 分類(lèi)號(hào): F42B35/02
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;武建云

本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于旋轉(zhuǎn)彈初始姿態(tài)和速度聯(lián)合測(cè)量方法，包括如下步驟：（1）、彈載傳感器測(cè)量方案和坐標(biāo)系變換，（2）、旋轉(zhuǎn)彈滾轉(zhuǎn)速度解算方法，（3）、彈體滾轉(zhuǎn)角速率濾波器，（4）、旋轉(zhuǎn)彈炮口初始速度解算方法，（5）、旋轉(zhuǎn)彈炮口初始姿態(tài)解算方法，（6）、利用速度矢量投影關(guān)系，即按如下速度投影計(jì)算旋轉(zhuǎn)彈出炮口時(shí)各初始速度υ_x，υ_y和υ_z。本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)彈體初始姿態(tài)參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高速旋轉(zhuǎn)彈體炮口初始參數(shù)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于三軸磁傳感器和兩個(gè)單軸陀螺儀的旋轉(zhuǎn)彈炮口初始姿態(tài)和速度聯(lián)合測(cè)量方法。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)彈制導(dǎo)化改造是國(guó)內(nèi)外常規(guī)武器發(fā)展方向，旋轉(zhuǎn)彈飛行過(guò)程中姿態(tài)角的實(shí)時(shí)精確測(cè)量是實(shí)現(xiàn)其精確控制飛行的關(guān)鍵前提。受旋轉(zhuǎn)彈高速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)、發(fā)射大過(guò)載和空間體積小等的限制，其彈載系統(tǒng)必須滿(mǎn)足抗高過(guò)載、小體積和低成本等要求。旋轉(zhuǎn)彈其自旋能高達(dá)40轉(zhuǎn)/秒，軸向角速率達(dá)14400°/s，而目前彈用陀螺儀的量程與精度很難同時(shí)滿(mǎn)足這類(lèi)應(yīng)用需求，彈丸發(fā)射瞬間產(chǎn)生的大過(guò)載也容易使彈載傳感器出現(xiàn)短時(shí)間的飽和、失真或失效等問(wèn)題。這些不利因素使得現(xiàn)有姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)移植很難直接應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)彈的導(dǎo)航測(cè)試。特別是彈體炮口姿態(tài)和初始速度參數(shù)的準(zhǔn)確性將直接會(huì)影響全彈道飛行參數(shù)的慣導(dǎo)解算。因此，旋轉(zhuǎn)彈炮口初始姿態(tài)和初始速度參數(shù)的測(cè)量是其制導(dǎo)化改造關(guān)鍵難點(diǎn)之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種適用于旋轉(zhuǎn)彈初始姿態(tài)和速度聯(lián)合測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)彈體初始姿態(tài)參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種適用于旋轉(zhuǎn)彈初始姿態(tài)和速度聯(lián)合測(cè)量方法，包括如下步驟：

(1)、彈載傳感器測(cè)量方案和坐標(biāo)系變換

彈載測(cè)量傳感器由三軸地磁傳感器和兩個(gè)單軸MEMS陀螺儀組成，其中，三軸磁傳感器與彈體捷聯(lián)安裝，三軸磁傳感器各敏感軸方向與彈體坐標(biāo)系完全一致，其中彈體坐標(biāo)系(OX^bY^bZ^b)符合右手關(guān)系，X軸為彈軸，則三軸磁傳感器的X軸、Y軸和Z軸敏感方向分別對(duì)應(yīng)彈體坐標(biāo)系的X^b、Y^b和Z^b軸，三軸磁傳感器用于測(cè)量彈體內(nèi)地磁場(chǎng)矢量信息，其測(cè)量輸出分別用H_x、Hy和H_z表示；

兩個(gè)單軸陀螺儀捷聯(lián)安裝于X₁軸和Y₁軸上，X₁軸和Y₁軸相互正交，X₁和Y₁陀螺安裝軸與彈體坐標(biāo)系的X^b和Y^b不重合，它們之間存在夾角，兩個(gè)陀螺儀的測(cè)量輸出分別用ω_X1和ω_Y1表示，即陀螺安裝軸X₁軸和Y₁軸處在平面(OX^bY^b)內(nèi)，OZ^b軸垂直于平面(OX^bY^b)，X₁軸和Y₁軸分別與X^b和Y^b之間的夾角均為β角；因此，兩坐標(biāo)系間的變換關(guān)系矩陣，用變換矩陣或表示：

(2)、旋轉(zhuǎn)彈滾轉(zhuǎn)速度解算方法

根據(jù)彈體坐標(biāo)系與陀螺儀安裝坐標(biāo)系變換矩陣陀螺儀安裝坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量所得角速率投影到彈體坐標(biāo)系角速率的變換關(guān)系表示為：