基于磁傳感器彈箭姿態(tài)解算影響因素研究.pdf

1、因地磁具有諸多優(yōu)點，而被用于彈箭姿態(tài)測量。但使用地磁測量彈箭姿態(tài)過程中，存在各種因素會影響彈箭姿態(tài)測量精度，主要包括彈箭姿態(tài)解算方法以及磁測數(shù)據(jù)誤差，本文對這些影響磁測姿態(tài)因素進行了分析和研究。
　　依據(jù)三軸磁阻傳感器測量彈箭姿態(tài)原理，建立求解彈箭俯仰角以及滾轉(zhuǎn)角的數(shù)學模型。并根據(jù)彈箭飛行過程中偏航角變化小特點，設計了基于牛頓迭代法的姿態(tài)解算算法。通過對靜態(tài)姿態(tài)和全彈道姿態(tài)數(shù)據(jù)仿真驗證姿態(tài)解算方法，仿真結果表明當偏航角已知時，俯仰

2、角和滾轉(zhuǎn)角的解算結果與理論值基本一致，并且具有較少的迭代步驟，證明了解算方法準確性和實時性。并對偏航角數(shù)據(jù)不準確對姿態(tài)解算的影響進行了分析，結果表明偏航角誤差為5°時，俯仰角解算結果最大解算誤差為1°左右，滾轉(zhuǎn)角最大解算誤差為2.7°左右，仍具有較高的解算精度。
　　對地磁數(shù)據(jù)測量影響因素進行了分析，包括傳感器自身誤差、傳感器安裝誤差、彈體鐵磁誤差。建立了傳感器自身誤差模型、傳感器安裝誤差模型以及彈體硬磁材料誤差模型。由于彈體軟磁

3、材料造成的誤差隨著彈體姿態(tài)的改變會發(fā)生變化，為建立彈體軟磁材料的誤差模型，本文使用ANSYS磁場仿真軟件從磁屏蔽角度分析彈體軟磁誤差的規(guī)律。通過理論計算與軟件仿真不同磁導率與壁厚的無限長圓柱腔的磁屏蔽系數(shù)，結果表明兩者之間誤差最大為4％左右，證明了ANSYS仿真計算磁屏蔽具有一定的準確度。通過對彈軸與磁場方向不同夾角的三維磁場仿真，得到磁場數(shù)據(jù)隨夾角變化規(guī)律為一橢球，據(jù)此建立了鐵磁材料誤差模型。根據(jù)上述的誤差模型建立了磁測數(shù)據(jù)的橢球綜合