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小口径弹丸姿态测试技术的研究

郭晶晶  
【摘要】:小口径旋转弹多次在近现代战争中大显身手,且作为近程防空导弹在未来战争中有更大的发展空间。此外将小口径弹药改造成可以简易控制的灵巧弹药以提高弹药的射击精度会使其在战争中发挥更大的作用,并且对我国的国防科技发展有重要的现实意义。 对于制导弹药、灵巧弹药而言,存在高过载、高量程、低成本、小体积等问题,导致惯性器件的应用受到限制。在地球磁场的作用下,地磁传感器能够反映出弹体飞行姿态的变化,且利用地磁场测量来实现弹体的姿态测试具有无源、无辖射、全天时、全天候、能耗低的优良特征,已经成为弹箭姿态信息获取方法的发展趋势。 本文对小口径旋转弹为研究对象主要完成了以下工作,设计了针对小口径旋转弹得姿态测试系统: 1)根据38mm防暴弹的弹道特点建立了外弹道模型,并应用MATLAB软件对此弹道模型建模,经过仿真得到其弹高、射程、速度以及俯仰角等弹道诸元的信息。 2)根据弹丸运动时间短、射程近特点可假设其偏航角在测试过程中为恒定的常量,由国际地磁场模型获得太原当地的地磁强度,磁偏角及磁倾角的值,解算出弹丸的偏航角。针对偏航角已知,详细阐述了地磁传感器的姿态解算算法,并仿真出三个轴向的地磁输出。 3)设计了由磁传感器测量弹丸的姿态角,加速度计测量其加速度信号并经解算获得弹丸的运动轨迹的姿态测试系统。针对此系统设计了信号调理电路、A/D转换模块、数据存储模块、电源管理以及中心控制等硬件系统。


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