[發(fā)明專利]一種彈丸跨介質(zhì)姿態(tài)測(cè)試方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111429658.0
• 申請(qǐng)日: 2021-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN114199226A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧金良;楊浩龍;劉志宇;張濤;夏言;羅紅娥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/00
• 分類號(hào): G01C21/00;G01C21/18
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發(fā)明提出了一種跨介質(zhì)姿態(tài)測(cè)試方法，利用跨介質(zhì)彈載姿態(tài)測(cè)試裝置去測(cè)試彈丸入水瞬間的加速度和角速度，從而得到彈丸入水瞬間的姿態(tài)。在測(cè)試完成后利用設(shè)計(jì)的跨介質(zhì)測(cè)試裝置將數(shù)據(jù)以串行總線式通信的方式傳輸回來，以ARM系列的芯片為測(cè)試系統(tǒng)的主控單元，然后進(jìn)行了硬件模塊設(shè)計(jì)，同時(shí)設(shè)計(jì)了跨介質(zhì)測(cè)試裝置。可以進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)采集后，不用人工打撈，使用測(cè)試裝置自動(dòng)完成對(duì)數(shù)據(jù)的回收。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及彈丸跨介質(zhì)的動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)，具體涉及一種跨介質(zhì)的彈丸姿態(tài)測(cè)試方法。

在水下復(fù)雜的測(cè)量環(huán)境中，進(jìn)行彈載測(cè)試的研究較為困難，因此進(jìn)行彈載測(cè)試裝置的研究具有重大的意義。在使用彈載測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行姿態(tài)的測(cè)量時(shí)，由于水下的通信較為困難，不能進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸。目前，在水下彈載姿態(tài)測(cè)量中，常用的獲取數(shù)據(jù)的手段一般都是采用人工打撈的方式進(jìn)行打撈彈丸，然后獲取其中的數(shù)據(jù)，如果彈丸進(jìn)入水底泥沙之中，人工尋找也較為困難，因此發(fā)明了適合測(cè)量的測(cè)試裝置。同時(shí)在姿態(tài)的測(cè)試中，一般也會(huì)使用慣性器件進(jìn)行測(cè)量，但是在彈丸跨介質(zhì)的測(cè)量中，常用的慣性器件的加速度的量程較小，不能夠完成測(cè)量的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種彈丸跨介質(zhì)姿態(tài)測(cè)試方法，解決了彈丸在入水瞬間姿態(tài)測(cè)量的問題和彈丸在入水后進(jìn)入泥沙后打撈困難，數(shù)據(jù)回收困難的問題。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種彈丸跨介質(zhì)姿態(tài)測(cè)試方法，步驟如下：

步驟1、在彈丸內(nèi)增設(shè)姿態(tài)測(cè)試裝置：

所述姿態(tài)測(cè)試裝置包括外殼、彈簧、扭簧、掛鉤、浮標(biāo)、掛鉤塞、第一隔板、第二隔板、加速度傳感器、陀螺儀、供電模塊、信號(hào)調(diào)理電路、存儲(chǔ)器模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、主芯片MCU。

在外殼內(nèi)設(shè)置第一隔板，第一隔板將外殼內(nèi)分為第一腔體和第二腔體，彈簧、扭簧、掛鉤、設(shè)置在第一腔體內(nèi)，在第一腔體的圓周外壁上開有一個(gè)圓孔，掛鉤塞設(shè)置在圓孔內(nèi)，并與外殼的外壁面平滑過渡，彈簧一端固定在第一腔體的內(nèi)壁，另一端固定在掛鉤塞上，掛鉤通過扭簧和轉(zhuǎn)軸設(shè)置在第一腔體內(nèi)，初始狀態(tài)時(shí)，掛鉤鉤在掛鉤塞上，且彈簧處于拉伸狀態(tài)；在掛鉤塞外壁和彈丸內(nèi)壁之間留有間隙，用于裝填炸藥，用于炸開彈丸殼體以及作為推動(dòng)掛鉤塞向外殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。

在第二腔體內(nèi)設(shè)有第二隔板，通過第二隔板將第二腔體自上而下分為電路板腔和供電模塊腔，陀螺儀、主芯片MCU、信號(hào)調(diào)理電路、存儲(chǔ)器模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)置在電路板腔，加速度傳感器固定在第二隔板上，供電模塊固定在供電模塊腔內(nèi)；加速度傳感器的輸出信號(hào)通過3根電纜線與信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行連接；信號(hào)調(diào)理電路的輸出連接到主芯片MCU的AD上，陀螺儀與主芯片MCU通過SPI的方式進(jìn)行連接，存儲(chǔ)器模塊與主芯片MCU通過FSMC的方式進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)傳輸模塊通過串行式通信的方式進(jìn)行回傳數(shù)據(jù)的；供電模塊分別與陀螺儀、信號(hào)調(diào)理電路、存儲(chǔ)器模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和主芯片MCU連接，對(duì)它們進(jìn)行供電。

步驟2、彈丸發(fā)射瞬間，加速度傳感器和陀螺儀進(jìn)行啟動(dòng)，自檢和校準(zhǔn)；加速度傳感器與信號(hào)調(diào)理電路通過三根電纜線相連；加速度傳感器將采集到的電荷信號(hào)通過電纜線輸入到信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路將電荷信號(hào)進(jìn)行放大和轉(zhuǎn)換變?yōu)殡妷耗M信號(hào)；再通過主芯片MCU中的AD轉(zhuǎn)換將電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓數(shù)字信號(hào)，獲得加速度；主芯片MCU將陀螺儀設(shè)置為它的從設(shè)備，讀取角速度；主芯片MCU將角速度和加速度的值寫入存儲(chǔ)器模塊中。

步驟3、彈丸到達(dá)水底之后，在姿態(tài)測(cè)試裝置的作用下，浮標(biāo)被彈出，帶著串行通信線的一端浮到水上和上位機(jī)建立連接；等待上位機(jī)通過串行通信的方式給姿態(tài)測(cè)試裝置發(fā)送一個(gè)信號(hào)之后，然后通過為數(shù)據(jù)傳輸模塊將保存在存儲(chǔ)器模塊中的三軸角速度、三軸加速度和姿態(tài)角的值傳回到上位機(jī)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于：