一种适用于高旋弹丸的滚转角速率测量方法技术

本发明专利技术提出了一种适用于高旋弹丸的滚转角速率测量方法，通过Oy

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高旋弹丸的滚转角速率测量方法


[0001]本专利技术涉及军工制作
，具体为一种适用于高旋弹丸的滚转角速率测量方法。

技术介绍

[0002]精确制导弹药能够显著提高火力打击的精度和效率，成为了目前战场上重要的打击手段之一，也成为了各国军方兵器装备发展的方向。制导弹药实现精确打击的关键在于如何精确地获取弹体的实时运动信息。弹丸极高的自旋率使精确制导弹药的制导问题复杂化。因此，需要对弹丸的滚转角速率进行高精度测量。
[0003]目前，用于姿态测量的传感器主要有：太阳方位传感器、连续波雷达、红外传感器、全球导航卫星系统(GNSS)、磁强计、加速度计、陀螺仪等。但是由于弹载工作环境的恶劣性，适合的传感器只有陀螺仪。同时，陀螺仪由于具有低成本，小体积，高输出率等优点被广泛应用于各种场合。然而，当弹丸高速飞行时，具有大量程陀螺仪的误差将随着时间的推移迅速累积，并导致较大的姿态误差。因此，对传统结构的MEMS陀螺仪来说，精确测量高自旋弹丸的滚转角速率是一项亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于高旋弹丸的滚转角速率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：选取地理坐标系作为导航坐标系，导航坐标系为n系，惯性测量单元IMU固定于弹丸中心，弹体的质心为载体坐标系的原点O，Ox
b
轴指向炮弹的前进方向并与炮弹的纵轴保持一致，Oz
b
轴正交于Ox
b
并指向上且位于炮弹纵向对称面内，Oy
b
与Ox
b
和Oz
b
构成右手坐标系；步骤2：建立微机械MEMS陀螺仪随机误差模型：微机械MEMS陀螺仪随机误差模型表示为其中，b为陀螺仪的零偏；n
a
为角度随机游走且服从高斯分布，表示为E[n
a
(t)]＝0,E[n
a
(t)n
Ta
(t+τ)]＝R
k
δ(τ)(2)δ(τ)是一个delta相关的噪声过程，表示为E[n
r
(t)]＝0,E[n
r
(t)n
Tr
(t+τ)]＝Q
k
δ(τ)(4)两个白噪声过程不相关，表示为E[n
a
(t)n
Tr
(t+τ)]＝0(5)步骤3：通过给定的陀螺仪的零偏、输出量建立状态方程以及量测方程，采用卡尔曼滤波器进行数据融合，实时解算出角速率输出；步骤4：通过定义选择向量，得到融合之后的角速率值；步骤5：将步骤4得到的角速率值带入下列方程，得到弹丸的角速率，得到弹丸的角速率，其中，ω
ie
是地球的自转角速率，ω
en
是导航坐标系因载体运动而在地球上旋转产生的角速率，ω
nb
为姿态速率。2.根据权利要求1所述的一种适用于高旋弹丸的滚转角速率测量方法，其特征在于：在步骤1中，所述Ox
b
轴上安装有三个独立的MEMS陀螺仪。3.根据权利要求1所述的一种适用于高旋弹丸的滚转角速率测量方法，其特征在于：在步骤2中，所述微机械MEMS陀螺仪随机误差模型使用ARIMA模型，表示为Φ(B)
▽
d
x
k
＝Θ(B)a
k
,(8)其中，
▽
d
＝(1
‑
B)
d
,Φ(B)为自回归系数，Θ(B)为移动平滑系数，B表示后移运算符,p自回归模型的阶数，q称为移动平均模型的阶数，d称为差分阶数。4.根据权利要求3所述的一种适用于高旋弹丸的滚转角速率测量方法，其特征在于：所述ARIMA模型的阶数越高，即p和q的值越大，陀螺仪系统输出数据的特性就越好，随着阶数的增加，滤波计算的维数随之增加，因此，选择ARIMA(2,1,1)模型对时间序列进行建模，ARIMA(2,1,1)中的参数如下所示：
θ1＝
‑
0.6754因此，基于ARIMA模型的MEMS陀螺仪随机误差模型可以表示为：其中，Y(t)＝[y1,y2,y3]
T
，B(t)＝[b1,b2,b3]
T
，N
a
(t)＝[n
a1
,n
a2
,n
a3
]
T
，N
r
(t)＝[n
r1
,n
r2
,n
r3
]
T
；Y(t)是一个三维矢量，由三个陀螺仪的测量值组成，B(t)是放置在X
b
轴上的陀螺仪的漂移，N
a
(t)和N
r
(t)分别为ARW和RRW的噪声矢量。5.根据权利要求1所述的一种适用于高旋弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆，米静，杨高朝，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：