适用于旋转弹初始姿态和速度联合测量方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于旋转弹初始姿态和速度联合测量方法，包括如下步骤：（1）、弹载传感器测量方案和坐标系变换，（2）、旋转弹滚转速度解算方法，（3）、弹体滚转角速率滤波器，（4）、旋转弹炮口初始速度解算方法，（5）、旋转弹炮口初始姿态解算方法，（6）、利用速度矢量投影关系，即按如下速度投影计算旋转弹出炮口时各初始速度υx，υy和υz。本发明专利技术方法实现旋转弹体初始姿态参数的准确测量。

【技术实现步骤摘要】
适用于旋转弹初始姿态和速度联合测量方法
本专利技术涉及高速旋转弹体炮口初始参数测量
，具体是一种基于三轴磁传感器和两个单轴陀螺仪的旋转弹炮口初始姿态和速度联合测量方法。
技术介绍
旋转弹制导化改造是国内外常规武器发展方向，旋转弹飞行过程中姿态角的实时精确测量是实现其精确控制飞行的关键前提。受旋转弹高速转转、发射大过载和空间体积小等的限制，其弹载系统必须满足抗高过载、小体积和低成本等要求。旋转弹其自旋能高达40转/秒，轴向角速率达14400°/s，而目前弹用陀螺仪的量程与精度很难同时满足这类应用需求，弹丸发射瞬间产生的大过载也容易使弹载传感器出现短时间的饱和、失真或失效等问题。这些不利因素使得现有姿态测试系统移植很难直接应用于旋转弹的导航测试。特别是弹体炮口姿态和初始速度参数的准确性将直接会影响全弹道飞行参数的惯导解算。因此，旋转弹炮口初始姿态和初始速度参数的测量是其制导化改造关键难点之一。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种适用于旋转弹初始姿态和速度联合测量方法，实现旋转弹体初始姿态参数的准确测量。本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种适用于旋转弹初始姿态和速度联合测量方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于旋转弹初始姿态和速度联合测量方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、弹载传感器测量方案和坐标系变换弹载测量传感器由三轴地磁传感器和两个单轴MEMS陀螺仪组成，其中，三轴磁传感器与弹体捷联安装，三轴磁传感器各敏感轴方向与弹体坐标系完全一致，其中弹体坐标系(OXbYbZb)符合右手关系，X轴为弹轴，则三轴磁传感器的X轴、Y轴和Z轴敏感方向分别对应弹体坐标系的Xb、Yb和Zb轴，三轴磁传感器用于测量弹体内地磁场矢量信息，其测量输出分别用Hx、Hy和Hz表示；两个单轴陀螺仪捷联安装于X1轴和Y1轴上，X1轴和Y1轴相互正交，X1和Y1陀螺安装轴与弹体坐标系的X

【技术特征摘要】
1.一种适用于旋转弹初始姿态和速度联合测量方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、弹载传感器测量方案和坐标系变换弹载测量传感器由三轴地磁传感器和两个单轴MEMS陀螺仪组成，其中，三轴磁传感器与弹体捷联安装，三轴磁传感器各敏感轴方向与弹体坐标系完全一致，其中弹体坐标系(OXbYbZb)符合右手关系，X轴为弹轴，则三轴磁传感器的X轴、Y轴和Z轴敏感方向分别对应弹体坐标系的Xb、Yb和Zb轴，三轴磁传感器用于测量弹体内地磁场矢量信息，其测量输出分别用Hx、Hy和Hz表示；两个单轴陀螺仪捷联安装于X1轴和Y1轴上，X1轴和Y1轴相互正交，X1和Y1陀螺安装轴与弹体坐标系的Xb和Yb不重合，它们之间存在夹角，两个陀螺仪的测量输出分别用ωX1和ωY1表示，即陀螺安装轴X1轴和Y1轴处在平面(OXbYb)内，OZb轴垂直于平面(OXbYb)，X1轴和Y1轴分别与Xb和Yb之间的夹角均为β角；因此，两坐标系间的变换关系矩阵，用变换矩阵或表示：(2)、旋转弹滚转速度解算方法根据弹体坐标系与陀螺仪安装坐标系变换矩阵陀螺仪安装坐标系内测量所得角速率投影到弹体坐标系角速率的变换关系表示为：上式(3)中，ωx,ωy,ωz为弹体坐标系内各轴投影角速率分量；ωX1，ωY1和ωZ1为陀螺仪安装坐标系内测量输出的角速率分量；因此，根据公式(3)矩阵变换关系，得到弹体坐标系内弹体滚转轴X轴的滚转速率的计算公式为：(3)、弹体滚转角速率滤波器由于陀螺仪测量误差的存在，按(4)式计算得到的弹体滚转角速率存在测量误差，其简化的误差模型为：上式(5)中，为实际测量滚转角速率，ωx为理想的滚转角速率，nx为测量噪声；滤波器选取滚转角速率ωx作为系统的状态变量X＝ωx，因此，其状态方程表示为：X(k)＝X(k-1)+w(k-1)(6)上式(6)中，w(k-1)为假设为零均值高斯白噪声；选取式(4)计算所得滚转角速率作为滤波系统的观测量则滤波器的观测方程表示为：z(t)＝X(t)+v(t)(7)上式(7)中，v(t)为系统的量测噪声；因此，滤波器由状态方程式(6)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙达峰，曹建忠，孙俊丽，黄近秋，谢珩，魏晓慧，罗中良，徐瑜，陈培涛，
申请(专利权)人：惠州学院，
类型：发明
国别省市：广东,44