[發明專利]用于脈沖修正火箭彈的彈體姿態計算方法

在審

• 申請號: 201910542886.5
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110160519A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 李超旺;高敏;呂靜;施冬梅;周曉東;王毅;徐敬青;崔亮
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: G01C21/08
• 分類號: G01C21/08
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產權代理事務所(普通合伙) 13128
• 代理人: 王占華

1.一種用于脈沖修正火箭彈的彈體姿態計算方法，其特征在于包括如下步驟：

將磁傳感器安裝在彈丸的徑向平面內，測量軸垂直于彈軸方向，測量軸感應不同方向的磁通量，建立磁傳感器測量模型，利用磁傳感器測量模型測量彈體滾轉角和滾轉角速度，將該磁通量和當地的磁場進行比較，解算出彈體姿態信息。

2.如權利要求1所述的用于脈沖修正火箭彈的彈體姿態計算方法，其特征在于，所述磁傳感器測量模型的建立方法如下：

設彈丸在一段射程內磁場穩定，即磁場方向和大小恒定；

定義O-NED為地理坐標系，O-xyz為彈體坐標系，B為空間地磁場矢量，H為地磁場水平分量，D表示地磁偏角，I表示地磁傾角；[B_x B_y B_z]為磁矢量B在北－東－地坐標系中的三軸分量；式(1)為坐標系中三軸分量與磁矢量的關系：

地磁測量單元安裝在彈體頭部，位于o-yz平面內；磁傳感器敏感軸z、x、y分別與彈體坐標系O-xyz方向一致；式(2)為彈丸飛行過程中，彈體坐標系磁分量與基準坐標系分量的變換關系；式(3)為姿態變換矩陣：

式中，[B_x B_y B_z]為地理坐標系下的地磁三軸分量，[b_x b_y b_z]為彈體坐標系下的三軸分量；為俯仰角、ψ為偏航角、γ為滾轉角，為地理坐標系到彈體坐標系的變換矩陣，變換順序為z-y-x。

3.如權利要求2所述的用于脈沖修正火箭彈的彈體姿態計算方法，其特征在于，彈丸滾轉角測量方法如下：

設彈丸在射擊平面內偏航角ψ不變，彈丸滾轉角速率和彈丸俯仰角保持不變；由式(3)知，b_x為固定值，b_y，b_z為關于γ的三角函數，在一個滾轉周期內，磁傳感器的輸出為正弦函數，其對應一個極大值點和一個極小值點，以極大值點為初始零點，可得單個周期內任意一點的角度值如式(4)所示：

4.如權利要求3所述的用于脈沖修正火箭彈的彈體姿態計算方法，其特征在于，所述彈丸初始位置的標定方法如下：

根據空間磁矢量和磁傳感器輸出信號之間的關系，在信號峰谷值進行初始位置矯正；測試過程中，磁傳感器的敏感項為磁矢量B在彈體坐標系oy和oz上的分量；因此，當地磁傳感器的敏感方向為磁矢量B在o-yz平面的正投影時，信號處于波峰，反之位于正投影的反方向時信號處于波谷；以彈丸無滾轉時的彈體oy軸為滾轉角零基準，在o-yz平面內磁傳感器波峰值對應的絕對滾轉角關系式如式(5)所示：

其中b_y和b_z為地磁矢量B在彈體坐標系上的投影分量，可得地磁傳感器波峰值對應的絕對滾轉角值為：

5.如權利要求3所述的用于脈沖修正火箭彈的彈體姿態計算方法，其特征在于：火箭彈發射前，預先裝定地磁參數，根據衛星接收機測量到的速度信息，反算彈丸飛行俯仰角，如果俯仰角和當地的地磁傾角小于某一值時，判斷放棄使用地磁數據，凍結脈沖推沖器使用和作用，直到滿足測量要求。