基于磁傳感器彈箭姿態(tài)解算影響因素研究.pdf

1、因地磁具有諸多優(yōu)點(diǎn)，而被用于彈箭姿態(tài)測(cè)量。但使用地磁測(cè)量彈箭姿態(tài)過程中，存在各種因素會(huì)影響彈箭姿態(tài)測(cè)量精度，主要包括彈箭姿態(tài)解算方法以及磁測(cè)數(shù)據(jù)誤差，本文對(duì)這些影響磁測(cè)姿態(tài)因素進(jìn)行了分析和研究。
　　依據(jù)三軸磁阻傳感器測(cè)量彈箭姿態(tài)原理，建立求解彈箭俯仰角以及滾轉(zhuǎn)角的數(shù)學(xué)模型。并根據(jù)彈箭飛行過程中偏航角變化小特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于牛頓迭代法的姿態(tài)解算算法。通過對(duì)靜態(tài)姿態(tài)和全彈道姿態(tài)數(shù)據(jù)仿真驗(yàn)證姿態(tài)解算方法，仿真結(jié)果表明當(dāng)偏航角已知時(shí)，俯仰

2、角和滾轉(zhuǎn)角的解算結(jié)果與理論值基本一致，并且具有較少的迭代步驟，證明了解算方法準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。并對(duì)偏航角數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確對(duì)姿態(tài)解算的影響進(jìn)行了分析，結(jié)果表明偏航角誤差為5°時(shí)，俯仰角解算結(jié)果最大解算誤差為1°左右，滾轉(zhuǎn)角最大解算誤差為2.7°左右，仍具有較高的解算精度。
　　對(duì)地磁數(shù)據(jù)測(cè)量影響因素進(jìn)行了分析，包括傳感器自身誤差、傳感器安裝誤差、彈體鐵磁誤差。建立了傳感器自身誤差模型、傳感器安裝誤差模型以及彈體硬磁材料誤差模型。由于彈體軟磁

3、材料造成的誤差隨著彈體姿態(tài)的改變會(huì)發(fā)生變化，為建立彈體軟磁材料的誤差模型，本文使用ANSYS磁場(chǎng)仿真軟件從磁屏蔽角度分析彈體軟磁誤差的規(guī)律。通過理論計(jì)算與軟件仿真不同磁導(dǎo)率與壁厚的無限長圓柱腔的磁屏蔽系數(shù)，結(jié)果表明兩者之間誤差最大為4％左右，證明了ANSYS仿真計(jì)算磁屏蔽具有一定的準(zhǔn)確度。通過對(duì)彈軸與磁場(chǎng)方向不同夾角的三維磁場(chǎng)仿真，得到磁場(chǎng)數(shù)據(jù)隨夾角變化規(guī)律為一橢球，據(jù)此建立了鐵磁材料誤差模型。根據(jù)上述的誤差模型建立了磁測(cè)數(shù)據(jù)的橢球綜合