高速旋转弹载体干扰磁场补偿算法

为解决高速旋转弹载体磁场会严重影响捷联地磁传感器的测量精度问题,文中在对弹体的载体干扰磁场机理分析与误差建模基础上,提出了基于Kalman滤波技术的弹体载体磁场误差参数估计与补偿方法。最后以152 mm旋转弹药载体磁场为研究仿真对象,对所述载体磁场补偿方法进行了算法仿真验证,结果表明该算法可有效实现载体磁场误差参数的准确估计,且地磁传感器测量数据在经误差补偿后,其测量精度提高一个数量级。     

弹载地磁传感器时变误差的校正

在弹箭设计过程中,为了获得弹体飞行时的气动参数,通常采用地磁传感器来测量弹体的姿态信息,而采用的三轴磁传感器都存在误差,因此,对误差的校正就显得很有必要了。在文中提出了一种新的校正方法,该方法是对已有的常规误差校正方法的扩展,使之能用来对磁传感器的时变误差进行校正。这种方法可用于复杂电磁环境中的弹载测量系统,可以有效校正磁传感器的测量误差,最后通过仿真实验数据对结果进行了验证。     

抗干扰弹载地磁测姿系统设计

实时准确的弹丸姿态测试是实现高速旋转弹丸正确修正的关键技术。受弹丸高转速、发射时高过载及全天候使用等因素的限制,地磁测量弹体姿态成为解决该关键问题的唯一途径。根据地磁场基本特性、磁阻传感器测量姿态的基本原理,建立了飞行过程中实时解算弹体姿态的简化模型。针对弹体剩磁、舵机干扰等众多影响磁传感器准确测量的问题,设计了抗干扰的弹载地磁测姿系统。为了评估地磁测量弹体转速和滚转角的精度,与基于光敏器件和太阳方位角的绝对滚转角测量系统同时进行飞行试验,通过飞行试验验证,所设计的抗干扰系统有效地减小了弹体剩磁和舵机干扰的影响,基于地磁信息解算出的滚转角速率与光敏器件测量得到的绝对滚转角速率误差在0.5 Hz,解算出的滚转角度误差为6°,符合工程应用的要求。     

一种高速旋转弹弹体磁场干扰的在线修正方法

滚转角的准确测量是受控高速旋转弹进行精确制导与控制的前提。然而,基于磁传感器的弹载地磁测姿方法因受到弹体磁场的干扰,会影响磁传感器测量的准确性。针对该问题,提出一种弹体磁场干扰在线修正方法,根据高速旋转弹飞行过程中可能受到的磁场干扰,建立磁场误差模型,通过旋转弹飞行规律约束,对磁传感器测量得到的磁场值进行实时修正补偿。通过半物理仿真试验验证,该方法可以有效降低测量误差,提高弹体滚转角估计精度。通过三轴飞行转台测量对该方法进行了验证,地磁测姿滚转角精度可以提高6倍。该方法仅需三轴磁传感器即可完成修正,步骤简单,修正时间极短,实时性好,精度高。     

高温弹体形位误差自动测量原理

文中简要介绍了一种新研制的高温弹体形位误差非接触自动测量系统的构成、检测原理和方法。该系统包括机械系统、测量机构、运动控制和数据采集系统;利用测量杠杆耐高温的特点,直接获取内壁的几何信息,与CCD激光位移传感器远距离、非接触特点相结合,共同完成恶劣环境下弹体内外表面几何信息的采集;根据最小二乘法,计算机对测量数据进行处理,从而得出弹体壁厚误差、圆度、圆柱度和内外圆柱面间同轴度等形位误差。     

固定翼双旋弹动力学特性分析

固定翼双旋弹作为一种特殊的弹道修正弹,在飞行过程中其前体弹道修正引信（CCF）和后体以不同转速绕弹轴旋转。根据固定翼双旋弹气动不对称的特性,推导出固定翼双旋弹的动力学模型,经过模型简化,得到其非齐次角运动方程,根据这个角运动方程对角运动特性和飞行稳定性进行了分析。结果显示：当CCF转速固定时,转速的大小和滚转的方向都会影响弹体的角运动特性,由于弹体的共振,不合理的转速可能引起角运动的不稳定;当CCF转角固定时,弹体可以获得与CCF的鸭翼安装角近似呈正比的弹道修正能力。对固定翼双旋弹的飞行稳定性判据进行了研究,飞行稳定性判据为固定翼双旋弹前后体转速和初始射角的设计提供了参考。     

基于地磁传感器的弹体姿态测量方法

针对现有求解弹体姿态角方法存在易受天气影响、不易分析解的存在性的不足,提出了一种基于地磁传感器的弹体姿态测量方法。该方法基于弹体坐标系及弹轴坐标系之间的转换关系求得弹轴坐标系上磁场强度,并通过迭代的方法解算出弹体姿态角,解决了常规利用磁传感器求解弹体姿态角难以分析解的存在性的问题。仿真结果表明,姿态角解算结果具有较小的误差,且不随时间积累,能实现对弹体的姿态测量。     

常规弹药转速测量方法仿真研究

常规弹药制导化改造过程中转速的测量尤为关键。针对常规弹转速高的特点,提出一种基于捷联式单轴磁传感器的常规弹药转速测量方法。在建立了弹丸质点外弹道模型、载体磁场模型和单轴磁传感器模型的基础上,使用Matlab对磁传感器输出信号进行仿真,利用滑动窗口CZT变换方法由磁测信号中提取弹丸转速信息。最后对仿真结果做误差分析,验证了此种转速测量方法的可行性。     

地磁传感器测量弹体滚转姿态方法研究

地磁传感器抗过载能力强且成本低,在制导炮弹中得到广泛应用,它的主要功能是测量弹体姿态;介绍了一种双轴地磁传感器测量弹体滚转姿态的方法,该双轴传感器固联在弹体横截面上;该测量方法利用地磁传感器随弹体滚转时感应磁场变化产生的正弦输出解算弹体滚转角速率及滚转方向,利用经纬度信息及弹体俯仰偏航信息,根据地磁场模型计算地磁场矢量在弹体横截面上的投影分量,然后由投影分量解算出滚转姿态角的基准角,最后根据双轴地磁传感器输出和基准角判定弹体姿态角;通过试验验证了该滚转姿态测量方法的可行性,并进行了误差分析,误差在可接受范围内,可满足简易制导炮弹需求。     

基于磁阻传感器的旋转弹飞行姿态测量方法

在弹体旋转的情况下,角速度陀螺测试滚转角误差较大,飞行姿态测量精度低。文中提出一种基于磁阻传感器代替滚转角速率陀螺,测量滚转弹飞行姿态的方法。通过仿真,基于磁阻传感器测量的姿态角比用滚转角速度陀螺测量的姿态角的精度提高了至少10倍,验证了该方法的可行性,同时也证明了该方法具有较高的精度。由于磁阻传感器成本较低,该方法具有广泛的推广和应用价值。     

一种扫描式六象限激光探测系统弹目交会算法研究

针对某旋转式火箭弹定向战斗部定向探测与起爆控制系统,分析了扫描式六象限激光探测系统的构成和工作原理,提出了由激光束螺旋角计算弹体转速的方法,建立了弹体转速数学模型、弹目相对运动方程及相互间的迭代解耦算法,并编写Fortran程序进行仿真。仿真结果表明,建立的交会算法可以计算得到弹体转速、弹目相对运动速度、目标脱靶量、最佳起爆延迟时间、最佳起爆方位角等参量,且误差分析显示探测方位角误差满足定向战斗部的方位探测精度要求。     

一种基于压敏传感器的制导炮弹寻地新方法

为提高制导炮弹寻地精度,根据压敏传感器测量高旋弹体的方法,提出了一种基于压敏传感器制导炮弹寻地的新方法。从理论上分析了炮弹寻地的原理;进行了实验方案设计及其电路设计,解决了提高测量精度的问题;飞行试验验证表明,该方法可实现炮弹寻地和转速的精确测量。实验结果表明,该方法完全可用于制导炮弹寻地和转速测量,不仅具有灵敏度高、精度高、受外部因素影响小等特点,而且电路具有结构简单、体积小、性能优良等优点,可广泛应用于旋转炮弹的姿态控制和制导系统。     

基于卫星/地磁组合的弹箭滚转姿态解算方法

弹箭的飞行过程往往伴随高速旋转,这使弹体的姿态测量成为一大难题,常规惯性器件虽然也能测量,但成本较高。工程急需一种可以满足高过载、大量程、小体积、低成本要求的旋转弹体测量方法。针对这一问题,提出一种基于卫星定位系统与磁阻传感器组合的测量方法,利用卫星导航系统提供的弹道信息进行弹体滚转姿态解算。仿真结果表明:解算的结果与惯导输出的滚转角基本相符,误差较小,精度可以满足工程使用。     

基于两磁传感器极值比值的弹体横滚姿态测量

针对高转速弹体飞行过程中的高速旋转,微惯性器件无法满足测量要求的问题,提出利用两个磁传感器组合测量姿态的方法.将磁传感器组合中的一个与弹轴成锐角安装,利用两磁传感器输出的极值信息,采用极值比值的方法确定姿态,无需知道地磁场强度且解算过程中只需要标量运算.与Thomas Harkins,David Hepner提出的零交叉法相比,姿态角信息多且是单值的.针对极值比值算法及磁传感器安装角度误差进行了仿真,仿真结果表明:该算法具有较高的精度,解算的姿态角与真实姿态角相符;对磁传感器的位置误差修正后,姿态角的解算精度有所提高.     

弹箭磁屏蔽效能仿真及分析

为了分析磁传感器的测量误差,建立了弹体静磁屏蔽效应数学模型,利用ANSYS软件进行弹体三维磁场仿真,分析了弹体相对磁导率、壁厚等自身因素对磁屏蔽系数的影响,仿真结果与理论计算结果一致。仿真研究并拟合出弹体磁屏蔽系数与弹体姿态角之间的关系。结果表明,当弹轴与磁场方向平行时,磁屏蔽系数最小,随着夹角的增大,磁屏蔽系数增大,当弹轴与磁场方向垂直时,磁屏蔽系数最大。建立了磁屏蔽椭球模型,提出直接获取软磁误差矩阵的方法,为磁传感器的误差校正提供了理论基础;给出了利用磁屏蔽椭球模型直接解算弹体相对于地磁矢量姿态角的方法,为磁传感器在弹上的应用提供了理论基础。     

投影图像法在立式风洞中的应用

文中着重介绍了投影图像法在立式风洞中的应用,伞弹稳态扫描试验的试验方法、试验设备、图像采集与处理方法、以及伞弹稳态特性研究.研究结果表明:实验系统工作正常,测量系统测试到了伞弹系统的弹体姿态及扫描角等参数,弹体平均转速的测量结果和外场试验的测量值基本一致.     

弹道修正弹滚转角辨识系统模型与误差分析

建立了航用弹道修正弹滚转角辨识系统数学模型，利用向弹上引信装定的初始信息及磁阻传感器探测到的地磁信息，使用滚转角解算算法求出滚转角。对理想弹道条件下的误差进行分析并通过实例进行仿真，验证该滚转角辨识系统可有效辨识出弹体滚转角，在给定条件下能达到较高精度，误差基本在弹丸实际使用的允许范围之内。     

某常规弹载体感应磁场分布的仿真技术研究

在常规弹的地磁导航系统中,载体磁场是影响磁传感器测量精度的主要干扰因素。为了准确地对这一干扰磁场加以消除或者补偿,文中对载体磁场中感应磁场的分布规律进行了仿真研究。文中采用磁标量法求解磁场,研究了常规弹的三维静态磁场仿真技术,使用有限元工具ANSYS仿真得到了弹体上各点磁感应强度的数值解,根据绘制的云图和数据变化曲线图,分析得到了匀强磁场中弹体内部以及沿弹壁轴向和横截面上感应磁场的变化规律。     

壳体材料对地磁传感器测量弹体转速的影响

为消除弹丸壳体材料对地磁传感器测量弹体转速时采集数据的影响,分析了地磁传感器测量弹体转速的原理和数据采集电路的组成。采用铝壳材料和钢壳材料作为弹丸壳体进行数据采集,通过对采集数据的分析,获得了铝壳材料和钢壳材料对采集数据的影响参数。     

单加速度计高旋弹滚转角测量系统误差模型

针对单加速度计高旋弹滚转角测量系统精度评估方法缺乏的问题,提出了单加速度计高旋弹滚转角测量系统误差模型。该模型中包含加速度计安装位置、安装角度、横轴灵敏度误差。分别用单因素敏感因子合成法和蒙特-卡洛模拟仿真法对单加速度计高旋弹滚转角测量精度的评估结果分别为3.577 2°和3.864 8°基本一致,仿真结果表明单加速度计高旋弹滚转角测量误差模型是正确的。