基于地磁傳感器的彈體角速度測(cè)量裝置研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)展，精確打擊成為了一種趨勢(shì)，在常規(guī)彈藥的基礎(chǔ)上發(fā)展了彈道修正技術(shù)。如何實(shí)時(shí)獲取彈體姿態(tài)角速度是彈道修正的關(guān)鍵技術(shù)。本文圍繞基于三軸數(shù)字式地磁傳感器的彈體角速度測(cè)量裝置，在彈體角運(yùn)動(dòng)規(guī)律、系統(tǒng)軟硬件、卡爾曼濾波算法及半實(shí)物仿真等方面進(jìn)行了研究。
　　首先，介紹了地球磁場(chǎng)的組成、特性以及地球磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，作為研究地磁導(dǎo)航的理論基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，分別介紹了幾種地磁傳感器的探測(cè)原理，選取了磁阻傳感器作為地磁測(cè)量模塊的核心器

2、件。
　　其次，分析了彈體角運(yùn)動(dòng)規(guī)律及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以此建立了地磁測(cè)量的數(shù)學(xué)模型，得到彈體各軸上的地磁分量。并研究了角速度濾波算法，利用擴(kuò)展卡爾曼濾波器實(shí)現(xiàn)角速度的解算。根據(jù)數(shù)學(xué)模型、解算算法和外彈道理論，建立了Matlab/Simulink仿真模型，用于產(chǎn)生地磁模擬數(shù)據(jù)和濾波算法的實(shí)現(xiàn)。
　　再次，設(shè)計(jì)了基于地磁傳感器的彈體角速度測(cè)量裝置，針對(duì)測(cè)量精度和實(shí)時(shí)性的要求，分別選用HMC5983三軸數(shù)字式地磁傳感器和TMS320F2

3、808定點(diǎn)DSP作為測(cè)量裝置的核心器件。在硬件電路設(shè)計(jì)方面，主要對(duì)地磁測(cè)量模塊、DSP系統(tǒng)及外圍電路、通訊模塊和電源模塊等進(jìn)行研究；在軟件設(shè)計(jì)方面，主要在串口通信、數(shù)字濾波及定點(diǎn)卡爾曼濾波實(shí)現(xiàn)方法方面做了研究。
　　最后，對(duì)地磁式彈體角速度測(cè)量裝置進(jìn)行半實(shí)物仿真，研究了半實(shí)物仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理，利用彈道仿真軟件計(jì)算模擬磁場(chǎng)信號(hào)，地磁測(cè)量模塊來敏感三軸地磁分量。通過對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展卡爾曼濾波得到彈體角速度信息，其誤差在允許