高旋彈丸滾轉(zhuǎn)角的磁測量誤差建模及仿真試驗研究.pdf

1、為解決炮射高旋彈丸的滾轉(zhuǎn)角測量問題，本文研究了基于地磁的彈丸滾轉(zhuǎn)角測量和精度檢驗方法，開展了彈載磁測量誤差建模與校正、滾轉(zhuǎn)角測量的系統(tǒng)誤差建模仿真以及滾轉(zhuǎn)角磁測量精度飛行試驗驗證等方面的研究。
　　為了校正彈載磁測量的誤差，通過分析誤差來源，建立了包含傳感器系統(tǒng)誤差與彈體軟硬磁干擾的線性磁測量模型;針對彈載磁測量環(huán)境下獨立姿態(tài)的磁校正問題，提出了基于代數(shù)橢球擬合的線性磁校正方法，求解了基于對稱矩陣假設(shè)的磁干擾系數(shù)矩陣。經(jīng)單兵武器飛

2、行試驗驗證，橢球擬合校正后磁測量總體誤差小于0.5％。對比代數(shù)與幾何橢球擬合的磁校正方法，由飛行試驗數(shù)據(jù)得出:彈載磁測量環(huán)境下代數(shù)橢球擬合方法計算時間短、誤差標準差小。為了檢驗對稱矩陣假設(shè)下橢球擬合校正方法的單軸磁測量精度，進行了地面轉(zhuǎn)臺試驗。試驗結(jié)果表明，采用橢球擬合的方法比非獨立姿態(tài)的磁校正方法最大多3％的誤差。
　　為了在降低試驗成本的同時獲得滾轉(zhuǎn)角測量的整體精度，進行了基于地磁測量彈丸滾轉(zhuǎn)角的系統(tǒng)誤差仿真研究。由于修正彈藥

3、在飛行中存在無控和修正兩種情況，所以分別在兩種情況下研究單地磁和地磁與衛(wèi)星組合兩種方法的輔助角誤差散布規(guī)律，并建立了輔助角誤差模型。在無控飛行狀態(tài)下，采用蒙特卡洛彈丸落點散布仿真的方法;在修正狀態(tài)下，采用包含不同射角、發(fā)射裝藥、啟控時間和修正相位的單一方向持續(xù)修正仿真方法。結(jié)合本文仿真的磁參考角誤差和單兵火箭彈飛行試驗的磁校正誤差結(jié)果，完成了基于兩種滾轉(zhuǎn)角解算方法的全射向域系統(tǒng)誤差仿真。在排除奇異點誤差區(qū)域后的1σ水平下，單磁方法的滾轉(zhuǎn)

4、角解算系統(tǒng)誤差在無控與修正狀態(tài)下分別為±2°和±10°;地磁與衛(wèi)星組合方法的滾轉(zhuǎn)角解算系統(tǒng)誤差在無控與修正狀態(tài)下分別為±2°和±5°。
　　為了檢驗地磁方法測量滾轉(zhuǎn)角的精度，采用基于太陽光線方法測量的彈體滾轉(zhuǎn)角作為參考基準，并提出一種基于太陽光線測量方波的彈體滾轉(zhuǎn)角測量方法，建立了飛行外彈道中太陽方位識別的數(shù)學模型。通過比較地磁與太陽方位測量滾轉(zhuǎn)角的輸入?yún)?shù)精度，論證了基于太陽方位的滾轉(zhuǎn)角測量結(jié)果可以作為磁測量的參考基準的可行性。

5、利用太陽方位識別模型，仿真設(shè)計了視場中心線高度角，以及飛行試驗中的光測時間窗口。制作了原理樣機，利用地面綜合動態(tài)試驗平臺完成了模擬彈丸旋轉(zhuǎn)的光測動態(tài)試驗，驗證了光測模塊參數(shù)設(shè)計方法的可行性。
　　最后，為了檢驗地磁校正、地磁和太陽方位滾轉(zhuǎn)角測量方法的有效性，設(shè)計了地磁和太陽光線測量模塊，并分別完成了155毫米與120毫米試驗彈的飛行試驗。將由單磁的滾轉(zhuǎn)角解算方法衍生的四種解算方法（帶通濾波解法、工程解法、橢圓校正解法以及橢球校正解