基于三轴磁传感器的旋转弹章动测试研究

摘要

在旋转弹飞行稳定性测量理论中，章动角的变化是否正常是判断其飞行稳定性的一个直接因素。弹丸的章动参数是旋转弹外弹道测量中的一个重要参量，当弹体在飞行过程中受到章动运动产生的章动力过大时，会使其引信机构出现不正常的状态，对弹丸引信机构的可靠性具有重要影响。有关高速旋转弹外弹道章动参数的测试数据为旋转弹的设计优化提供了重要依据。目前最为先进的弹丸章动测试方法是基于目标的 RCS进行估计和对雷达多普勒数据进行分析提取，进而获取弹丸的章动角。但是该方法对试验设备要求很高，且后续数据处理十分复杂。正是由于各种旋转弹章动测试方法受到自身或者是环境的制约，使得他们的适用范围具有局限性难以大范围的推广。
　　基于上述原因，本文提出了一种新的旋转弹章动测试方法。该方法基于三轴地磁传感器和存储测试技术，根据旋转弹章动运动的特点建立了解算章动参数的数学模型。通过实弹测试获得的实验数据解算出了旋转弹在出炮口时的章动参数，验证了该测试方法的可行性。该方法与以往的章动测试方法比较，不仅方法简单成本低，还具有不受天气影响和测试误差不累积的特点，对旋转弹的设计优化具有重要的参考价值。
　　在认真研究和学习相关的基础理论和存储测试理论的基础上，进行了以下方面的研究：
　　（1）根据旋转弹外弹道学相关理论，研究了地磁场理论和坐标转换理论并进行了多种坐标系的定义。建立了弹丸章动运动的数学模型，提出了旋转弹章动参数的解算公式。
　　（2）根据测试需求选用了合适的磁感应传感器，依据弹载测试理论设计了适应弹载环境下基于三轴磁传感器的章动测试系统，实现了弹丸外弹道磁场强度的实弹测量。
　　（3）对测试系统进行了模拟实验和实弹测试，根据回收的测试数据解算出旋转弹的章动参数，进一步证明了该章动测试方法的正确性和可靠性。

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1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题的主要研究内容

2 磁传感器测试理论基础

2.1 地磁场基本理论研究

2.2 磁传感器的类型

2.3 弹体材料及磁传感器的安装结构

2.4 本章小结

3 基于三轴磁传感器章动测试的数学模型

3.1 章动测试的理论基础

3.2姿态转换理论

3.3 章动测试系统数学模型

3.4 本章小结

4. 章动测量系统的硬件设计

4.1 测试系统整体结构设计

4.2 电源及电源管理模块

4.3 传感器的选型及其适配电路模块

4.4 信号调理电路模块

4.5 采集与存储电路模块

4.6 微控制器以及软件流程图

4.7 机械结构设计及电路抗冲击实验

4.8 本章小结

5 测试系统实测实验数据分析

5.1 实验前测试系统的标定

5.2 靶场实测实验数据分析

6 总结和展望

6.1 全文总结

6.2 本文的主要创新点、不足之处及下一步的工作

6.3展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及取得的研究成果

致谢