二维弹道脉冲修正弹的滚转角速率的确定方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种二维弹道脉冲修正弹的滚转角速率的确定方法及装置。其中，该方法包括：对弹体上捷联的径向轴磁强计测量的数据进行时频分析，得到弹体的第一滚转角速率；依据第一滚转角速率的变化率建立卡尔曼滤波器；对弹体的径向上的陀螺仪测量的数据进行分析，得到弹体的第二滚转角速率；将第二滚转角速率作为卡尔曼滤波器的输入，运行卡尔曼滤波器，得到弹体的目标滚转角速率。本申请解决了由于目前弹体的滚转角速率估计精度低造成的弹道修正精确度低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
二维弹道脉冲修正弹的滚转角速率的确定方法及装置
本申请涉及二维弹道修正领域，具体而言，涉及一种二维弹道脉冲修正弹的滚转角速率的确定方法及装置。
技术介绍
为提高常规弹药射击精度，美国自上世纪70年代最早开始弹道修正的研究，随后，瑞典、俄罗斯以及英、法等国家相继开始弹道修正弹的研究，至上世纪90年代，弹道修正弹进入了研究和发展的热潮。目前，国外弹道修正弹的主要代表有美国的XM395激光半主动120mm精确制导迫击炮弹(PGMM)，俄罗斯的“勇敢者”240mm半主动激光末制导迫击炮弹以及瑞典的“Strix”120mm红外末制导反坦克迫弹等。美国陆军的XM395精确制导迫击炮弹药(PGMM)项目曾于2004年交予阿连特技术系统(ATK)公司负责研制和生产，采用了激光半主动+横向脉冲推力控制系统。XM395精确制导迫击炮弹药采用环形激光线形探测器，最初方案是在弹丸质心处安放16个脉冲发动机，后将脉冲发动机喷口改为30个，每个喷口只工作一次。该型炮弹射程0.5～7km，可以用美军现役120毫米迫击炮发射。单价3000～5000美元，命中精度在1米以内，可实现对高价值目标进行“外科手术式”精确打击，可消灭土木掩体、水泥墙体和轻型装甲车辆保护的人员。不过后来由于经费原因，该项目又被美国军方取消。俄罗斯“勇敢者”240mm半主动激光末制导迫击炮弹于二十世纪八十年代研制并生产成功，供俄罗斯M240式240mm牵引和自行迫击炮发射使用。其主要参数为：弹径240mm，弹长1635mm，弹重134.2kg，射程3.6～9.2km，圆概率误差0.8m～1.4m，无故障工作概率为0.97，激光目标指示照射距离0.7～7km，配用的杀伤爆破战斗部内装有32kg炸药，可用来对付坦克装甲目标和掩体。该弹采用速度追踪导引律，弹上装有风标头，通过激光寻地器捕获目标。激光寻地器为半主动工作方式，需要照射器在寻地器工作之前照射目标；弹丸落地前2.5～3s(弹丸距离目标约400～800m)激光寻地器开始工作并感知目标。当炮弹飞行偏离目标时，则控制系统根据目标方位启动校正发动机改变速度方向，使炮弹速度方向指向目标。由瑞典研制的“Strix”120mm红外末制导反坦克迫弹已经装备部队，主要用于反装甲车辆。主要参数为：弹径120mm，弹重17.6kg～24.2kg。射程为600～8500m，执行机构采用的是位于质心周围的12个小型侧向助推器，配有反装甲聚能装药战斗部，战斗部侵彻深度550mm。“Strix”120mm红外末制导反坦克迫击炮弹采用捷联式被动红外成像导引头，寻地系统以被动红外制导为主，扫描范围150m×130m；在弹丸发射之前，目标数据事先被输入炮弹中，利用计算机模拟目标位置辅助寻地。“Strix”的炮弹尾部和发射药组件之间加装了一个增程发动机用于提高弹丸的最大射程，增程发动机在弹丸发射后4.1s工作，持续时间约为2.5s。弹丸落地前约320m进入末制导段，侧向脉冲发动机根据捷联红外导引头探测到的目标位置修正弹道与目标交汇。国内对于二维弹道脉冲修正弹的研究起步较晚，目前已有多家高校和科研院所展开了相关研究。在弹道修正过程中，当确定弹目偏差后，需要根据修正策略驱动相应的脉冲发动机工作；但需要根据弹体的滚转相位来确定脉冲发动机的点火时刻，因此，需要获取弹丸的滚转角速率。但现有的弹道修正方法存在弹体的滚转角速率估计精度低的问题，导致弹道修正精确度低。针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种二维弹道脉冲修正弹的滚转角速率的确定方法及装置，以至少解决由于目前弹体的滚转角速率估计精度低造成的弹道修正精确度低的技术问题。根据本申请实施例的一个方面，提供了一种二维弹道脉冲修正弹的滚转角速率的确定方法，包括：对弹体上捷联的径向轴磁强计测量的数据进行时频分析，得到弹体的第一滚转角速率；依据第一滚转角速率的变化率建立卡尔曼滤波器；对弹体的径向上的陀螺仪测量的数据进行分析，得到弹体的第二滚转角速率；将第二滚转角速率作为卡尔曼滤波器的输入，运行卡尔曼滤波器，得到弹体的目标滚转角速率。可选地，对弹体上捷联的径向轴磁强计测量的数据进行时频分析，得到弹体的第一滚转角速率，包括：对弹体上捷联的径向轴磁强计测量的数据进行短时傅里叶变换处理，得到弹体的第一滚转角速率。可选地，依据第一滚转角速率的变化率建立卡尔曼滤波器之前，上述方法还包括：利用高阶多项式对第一滚转角速率的变化率进行拟合处理，得到拟合处理后的第一滚转角速率的变化率；依据第一滚转角速率的变化率建立卡尔曼滤波器，包括：依据拟合处理后的第一滚转角速率的变化率建立卡尔曼滤波器。可选地，用高阶多项式对第一滚转角速率的变化率进行拟合处理，包括：如果第一滚转角速率的变化率大于预设阈值，采用分段拟合的方式对第一滚转角速率的变化率进行拟合处理；如果第一滚转角速率的变化率小于预设阈值，采用全局拟合的方式对第一滚转角速率的变化率进行拟合处理。可选地，依据拟合处理后的第一滚转角速率的变化率建立卡尔曼滤波器，包括：建立状态方程Xk+1＝FXk+GW，其中，F为状态转移矩阵，G为噪声驱动矩阵，W为噪声矩阵，fk为k时刻弹体的第一滚转角速率的变化率，为第一滚转角速率的变化率的5阶拟合系数；建立测量方程Z＝HXk+1+V，其中，V为量测噪声矩阵，H为状态观测矩阵。可选地，对弹体的径向上的陀螺仪测量的数据进行分析，得到弹体的第二滚转角速率，包括：依据线性调频Z变换对弹体的径向上的陀螺仪测量的数据进行分析，得到弹体的第二滚转角速率。可选地，依据线性调频Z变换对弹体的径向上的陀螺仪测量的数据进行分析，包括：依据布莱克曼窗对弹体的径向上的陀螺仪测量的数据进行加窗处理；依据线性调频Z变换对加窗处理后的数据进行分析，得到弹体的第二滚转角速率。根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种二维弹道脉冲修正弹的滚转角速率的确定装置，包括：第一分析模块，用于对弹体上捷联的径向轴磁强计测量的数据进行时频分析，得到弹体的第一滚转角速率；建立模块，用于依据第一滚转角速率的变化率建立卡尔曼滤波器；第二分析模块，用于对弹体的径向上的陀螺仪测量的数据进行分析，得到弹体的第二滚转角速率；处理模块，用于将第二滚转角速率作为卡尔曼滤波器的输入，运行卡尔曼滤波器，得到弹体的目标滚转角速率。根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行以上的二维弹道脉冲修正弹的滚转角速率的确定方法。根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，程序运行时执行以上的二维弹道脉冲修正弹的滚转角速率的确定方法。在本申请实施例中，采用对弹体上捷联的径向轴磁强计测量的数据进行时频分析，得到弹体的第一滚转角速率；依据第一滚转角速率的变化率建立卡尔曼滤波器；对弹体的径向上的陀螺仪测量的数据进行分析，得到弹体的第二滚转角速率；将第二滚转角速率作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维弹道脉冲修正弹的滚转角速率的确定方法，其特征在于，包括：/n对弹体上捷联的径向轴磁强计测量的数据进行时频分析，得到所述弹体的第一滚转角速率；/n依据所述第一滚转角速率的变化率建立卡尔曼滤波器；/n对所述弹体的径向上的陀螺仪测量的数据进行分析，得到所述弹体的第二滚转角速率；/n将所述第二滚转角速率作为所述卡尔曼滤波器的输入，运行所述卡尔曼滤波器，得到所述弹体的目标滚转角速率。/n

【技术特征摘要】
1.一种二维弹道脉冲修正弹的滚转角速率的确定方法，其特征在于，包括：
对弹体上捷联的径向轴磁强计测量的数据进行时频分析，得到所述弹体的第一滚转角速率；
依据所述第一滚转角速率的变化率建立卡尔曼滤波器；
对所述弹体的径向上的陀螺仪测量的数据进行分析，得到所述弹体的第二滚转角速率；
将所述第二滚转角速率作为所述卡尔曼滤波器的输入，运行所述卡尔曼滤波器，得到所述弹体的目标滚转角速率。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对弹体上捷联的径向轴磁强计测量的数据进行时频分析，得到所述弹体的第一滚转角速率，包括：
对所述弹体上捷联的径向轴磁强计测量的数据进行短时傅里叶变换处理，得到所述弹体的第一滚转角速率。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
依据所述第一滚转角速率的变化率建立卡尔曼滤波器之前，所述方法还包括：利用高阶多项式对所述第一滚转角速率的变化率进行拟合处理，得到拟合处理后的第一滚转角速率的变化率；
依据所述第一滚转角速率的变化率建立卡尔曼滤波器，包括：依据所述拟合处理后的第一滚转角速率的变化率建立所述卡尔曼滤波器。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用高阶多项式对所述第一滚转角速率的变化率进行拟合处理，包括：
如果所述第一滚转角速率的变化率大于预设阈值，采用分段拟合的方式对所述第一滚转角速率的变化率进行拟合处理；
如果所述第一滚转角速率的变化率小于所述预设阈值，采用全局拟合的方式对所述第一滚转角速率的变化率进行拟合处理。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，依据所述拟合处理后的第一滚转角速率的变化率建立所述卡尔曼滤波器，包括：
建立状态方程Xk+1＝FXk+GW，其中，F为状态转移矩阵，G为噪声驱动矩阵，W为噪声矩阵，fk...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宁，赵辉，苏中，王良明，付梦印，邓志红，沈凯，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11