单陀螺多加速度计惯性测量系统设计及实验研究

摘要

作为一种常规压制武器，火箭弹具有火力密集，能够有力支援地面部队作战行动的突出优点，但是随着战争样式的变化，提高中远程火箭弹火力打击精确度的需求显得更为迫切。面对有限的资金投入，合理的低成本制导化改造才是充分发挥当前非制导火箭弹药作战效能的重要途径，对于提高武器装备在未来战争中的适应性和威慑力具有重要意义。
　　准确获取弹丸飞行过程中的姿态、速度和位置信息是常规火箭弹制导化改造的前提。火箭弹在发射后飞行过程中往往处于高速旋转状态以增强其飞行稳定性，而惯性测量系统通常使用陀螺测量载体的角速率,难以满足较宽动态范围内角速率的高精度测量。无陀螺惯性测量系统可以根据加速度计阵列所敏感载体运动比力信息进行解算，间接获取载体运动角速率。但是基于最少六加速度计的无陀螺惯性测量系统角速率解算精度低，进一步提高角速率解算精度就需要引入更多的加速度计冗余信息，进而增加了系统的成本负担。针对上述现有惯性测量方案的不足以及当前对常规火箭弹在制导化应用中的迫切测试需求，本文探讨了适用于高速旋转弹药测试的新型微惯性测量系统思路，提出了一种基于单陀螺多加速度计的惯性测量方案。该方案根据高旋转弹药应用环境特点，将常规惯性测量方案和无陀螺惯性测量方案有机结合起来，在外部引入陀螺辅助条件下采用较少加速度计就可以准确解算出载体全部角运动信息。在满足弹用环境苛刻要求的同时，该方案还具有成本低、体积小、角速率解算精度高等优势，实现了弹丸飞行全过程中姿态、位置等惯性参数的测试。

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1 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2 国内外研究及发展状况

1.3 本文主要研究内容

2 单陀螺多加速度计惯性测量系统工作原理

2.1 惯性技术相关知识

2.2 单陀螺多加速度计惯性测量系统基本原理

2.3 本章小结

3 单陀螺多加速度计惯性测量系统设计

3.1 单陀螺多加速度计惯性测量组合设计

3.2 系统初始化方案

3.3 系统仿真

3.4 系统硬件设计

3.5 本章小结

4 单陀螺多加速度计惯性测量系统误差分析

4.1 惯性系统主要误差源

4.2 单陀螺七加速度计惯性系统主要误差源

4.3 加速度计安装误差分析

4.4 惯性器件温度误差分析

4.5 本章小结

5 单陀螺多加速度计惯性测量系统半实物试验研究

5.1 实验设备及实验系统组成

5.2 惯性测量组合整体标定

5.3 全系统半实物仿真试验

5.4 本章小结

参考文献

致谢