基于地磁的卫星制导迫弹姿态测量方法研究

摘要

弹道修正实现了普通弹药的可控化，大大提高了命中和毁伤，弹体姿态测量作为其中关键环节直接影响着弹道修正的精度，如何在高过载坏境下精确测量弹体姿态成为一个重要课题。
　　地磁场作为一个有规律的稳定场，在组合导航中得到越来越广泛的应用。GPS可以为载体在全球范围内提供位置、时间和速度等信息。本文以某型迫弹为背景，结合迫弹的弹道特点，设计了GPS与地磁结合的测量方案，由GPS速度信息给出偏航角，结合地磁传感器三轴分量经姿态矩阵得出弹体的三维姿态信息，最终实现弹体姿态的控制。
　　本文研究了基于地磁的卫星制导迫弹姿态解算方法，并设计了组合系统中的地磁采集硬件电路及GPS模块与STM32单片机之间的接口电路，编写了相应的软件，最后利用高精度惯导对地磁采集系统进行了初步静态标定，取得了较为理想的结果，说明该方法是可行的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 地磁探测技术的发展与应用

1．3 课题研究内容和章节安排

2 姿态测量方法概述

2．1 相关理论基础

2．1．1 地球磁场的构成

2．1．2 地磁要素

2．1．3 坐标系及相互转换关系

2．2 姿态解算模型

2．2．1 方案的提出

2．2．2 GPS定位原理及偏航角解算模型

2．2．3 基于地磁的解算方法

2．3 误差分析与补偿

2．3．1 误差来源

2．3．2 误差标定

2．3．3 误差补偿

2．4 本章小结

3 姿态测量系统硬件电路设计

3．1 硬件电路整体方案设计

3．2 磁阻传感器电路设计

3．3 号调理电路设计

3．4 AD转换电路设计

3．5 STM32最小系统设计

3．5．1 微处理器的选型

3．5．2 时钟及复位电路

3．5．3 启动模式及下载电路

3．5．4 数据存储电路

3．5．5 外部接口电路

3．6 系统电源设计

3．7 GPS模块介绍

3．8 PCB设计

3．8．1 分层及布线

3．8．2 元件布局及抗干扰设计

3．9 本章小结

4 姿态测量系统软件设计

4．1 总体软件流程

4．2 STM32驱动程序设计

4．3 AD采样程序

4．4 FIR滤波程序

4．5 FLASH读写程序

4．6 姿态解算程序

4．7 本章小结

5 系统调试及实验分析

5．1 基本调试

5．1．1 地磁采集板上电调试

5．1．2 串行通讯模块调试

5．1．3 数据存储模块调试

5．2 实验分析

5．2．1 地磁数据采集实验

5．2．2 姿态角静态标定实验

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 后期展望

致谢

参考文献