地磁测姿及其在精确制导弹药上的应用

摘要

打击精度是武器装备的一项重要技术指标，对于火炮而言其在各国的武器装备中都拥有着重要的地位，为此火炮的打击精度成为人们研究的重点。传统的火炮弹药处于一种无控状态，进而导致落点散布大，很难达到精确打击的目的。人们开始采用多种手段方式来实现对火炮弹药的导航制导，其中就包括地磁导航方法。本文将对地磁导航应用于火炮弹药之中所涉及到的内容进行相应的研究。
　　首先对火炮弹药的无控飞行状态进行了研究。利用真空弹道理论以及空气弹道理论，完成了炮弹飞行运动的建模分析以及仿真计算，明确了炮弹本身的运动特性。同时也针对地磁导航基础理论进行了研究，建立了对地磁场的准确认识，同时利用地球磁场模型完成了地球磁图的计算，为地磁导航的实现奠定了基础。并且也对各式磁测传感器进行了分析，给出了实验室课题组自主研制的高精度三轴磁传感器。
　　对于炮弹弹药的导航测姿问题，提出了解析计算以及滤波估计两种方法。对于解析计算方法，利用三轴磁场数据输出以及弹道飞行先验信息，推导了三轴姿态角计算公式。对于滤波估计方法，建立了状态空间中的系统模型，利用多种滤波估计方法，完成了姿态、速度、位置等参数的估计。同时也利用模拟仿真，完成了上述算法的验证。
　　最后对地磁测姿地面半实物仿真实验进行了方案设计，完成了实验设备的调试，编写了磁场发生控制软件以及三轴磁数据采集显示软件。在磁屏蔽环境下进行实验，对提出的地磁姿态解算算法进行了验证。

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英文摘要

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第1章 绪 论

1.1 课题的背景以及研究的目的和意义

1.2 国内外研究进展成果与分析

1.3 本文的主要研究内容

第2章 炮弹外弹道分析与仿真

2.1 引言

2.2 常用坐标系定义及其之间相互转换

2.3 外弹道特性分析

2.4 外弹道轨迹计算与仿真

2.5 本章小结

第3章 地磁姿态解算算法

3.1引言

3.2 地球磁场特性与计算

3.3 常用磁测传感器简介

3.4 弹箭姿态角求解

3.5 本章小结

第4章 基于滤波方法的姿态解算

4.1 引言

4.2 滤波方法简述

4.3 炮弹飞行系统数学模型

4.4 EKF与UKF滤波解算

4.5 粒子滤波解算

4.5 本章小结

第5章 地磁测姿地面半实物仿真实验

5.1 引言

5.2 地面半实物仿真实验设备与方案

5.3 实验结果

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢