基于地磁傳感器的彈體角速度測量裝置研究.pdf

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

2、件。
　　其次，分析了彈體角運動規(guī)律及坐標轉(zhuǎn)換，以此建立了地磁測量的數(shù)學模型，得到彈體各軸上的地磁分量。并研究了角速度濾波算法，利用擴展卡爾曼濾波器實現(xiàn)角速度的解算。根據(jù)數(shù)學模型、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)和濾波算法的實現(xiàn)。
　　再次，設計了基于地磁傳感器的彈體角速度測量裝置，針對測量精度和實時性的要求，分別選用HMC5983三軸數(shù)字式地磁傳感器和TMS320F2

3、808定點DSP作為測量裝置的核心器件。在硬件電路設計方面，主要對地磁測量模塊、DSP系統(tǒng)及外圍電路、通訊模塊和電源模塊等進行研究；在軟件設計方面，主要在串口通信、數(shù)字濾波及定點卡爾曼濾波實現(xiàn)方法方面做了研究。
　　最后，對地磁式彈體角速度測量裝置進行半實物仿真，研究了半實物仿真系統(tǒng)的結構及其工作原理，利用彈道仿真軟件計算模擬磁場信號，地磁測量模塊來敏感三軸地磁分量。通過對實測數(shù)據(jù)進行擴展卡爾曼濾波得到彈體角速度信息，其誤差在允許