高旋弹药飞行姿态测量用半捷联MEMS惯性测量装置研究

针对高速旋转弹药姿态测量中,传统的MEMS捷联惯性测量系统由于角速率传感器在量程和精度上不能同时满足测试要求而存在姿态测量精度低的问题,提出了半捷联MEMS惯性测量的概念、原理和半捷联MEMS惯性测量的实现方法;同时针对半捷联MEMS惯性测量系统的组成结构,对半捷联MEMS惯性测量装置进行了介绍。通过对动力输出仓、控制-驱动电路安装仓、惯性信息敏感仓和惯性信息采集仓的结构和功能说明,阐述了半捷联MEMS惯性测量的实现方法。该装置可在弹药高速旋转情况下为微惯性测量单元提供稳定测试环境,有效抑制高旋弹药对惯性系统姿态测量精度的影响,为高旋弹药姿态测量和常规弹药制导化提供了新的思路,具有一定的工程应用价值。

高旋制导弹药转速测量装置及方法研究

针对高旋制导弹药高转速难以精确测量问题,设计了一种基于地磁传感器的转速测量装置,测量装置主要采用了HMC1053三轴地磁传感器和STM32H753 ARM芯片来完成转速测量功能。根据地磁传感器输出信号特性,利用过零点检测方法对转速信号的时域特性进行了仿真和分析,分别采用短时傅里叶变换和连续小波变换方法对转速信息的时频特性进行了仿真分析和对比,结果表明采用连续小波变换方法得到的频率分辨率更高,求解的转速精度更高。最后通过机床转速试验及弹载飞行试验进行验证,机床转速试验解算的转速最大误差为0.011 3 r/s,试验结果表明了转速测量方法的可行性,为高旋制导弹药的导航和制导技术提供相关的支持,具有一定的工程应用价值。

高旋环境下轴向减速装置设计方法

针对高旋环境下测试困难、测量精度低这一问题,提出了一种能在高旋环境下实现轴向减速装置,以达到稳定的良好的测试环境;该装置通过驱动仓内大量程陀螺仪测得的转速反馈给控制系统,控制系统输出控制信号来控制伺服电机,同时电机捷联内筒仓,使其相对外部转动方向反向旋转,实现轴向减速;实验结果表明,该装置可在高旋弹药飞行过程中提供稳定测试环境,从而得到更精准的姿态解算结果,为高旋环境下的测试提供了新的思路,具有广阔的应用前景。

高旋掠飞弹载激光雷达对地面装甲目标的分割与识别

为了完成搭载单元激光雷达的高旋掠飞弹药对地面装甲目标的提取与识别,充分考虑高旋掠飞弹药的稳态扫描过程,提出了一种用于弹载单元激光雷达一维距离像的目标分割与识别方法。首先通过基于梯度的自动生长阈值分割算法对一维点云数据进行预分割,并获取初始聚类数与聚类中心;接着基于改进的kmeans算法对分割结果进行调整,实现对装甲目标的优化分割;最后将分割出的目标与真实装甲目标进行特征匹配从而识别装甲目标。实验结果表明:此方法能在不同的高度、视场角下有效地对装甲目标进行分割与识别,为高旋掠飞弹药目标识别研究提供技术支持。

高旋掠飞弹载激光雷达稀疏点云插值算法

为解决掠飞弹载激光雷达点云数据稀疏的问题,提出一种区分边缘点与非边缘点的分类插值重构算法。通过待插值点邻域点集的高度差对待插值点分类;对边缘点采用改进的最近邻插值算法;对非边缘点采用邻域点集反距离加权插值算法。仿真结果表明新算法能有效保留距离像的边缘信息,为后续距离像的目标分割提供技术支持。

旋转弹用轴向减旋平台控制系统设计

轴向减旋平台为高旋弹药姿态的高精度测量提供了一个有效的解决方案。针对弹载轴向减旋平台小体积、高动态等方面的要求,设计了一种适用于弹载环境的减旋控制系统。该系统采用模拟信号控制方式,通过对陀螺仪输出信号的实时处理与伺服驱动器参数的匹配调节,实现了对伺服系统的精确、匹配控制,为小量程、高精度的MEMS器件提供了一个微旋的测试环境。经试验验证,该设计减旋控制精度小于35°/s,有效抑制了弹体高旋对姿态测量的影响。

半捷联MEMS惯性测量系统电磁干扰抑制技术研究

针对半捷联MEMS惯性测量系统中电磁干扰问题提出了具体抑制措施。在介绍半捷联惯性测量系统工作原理及结构组成的基础上,分析系统集成后电磁干扰来源,并通过屏蔽、接地及滤波等技术使得该系统电磁兼容,从而提高系统的测量及控制精度,以达到在高速旋转情况下为微惯性测量单元提供稳定减旋环境的目的。

基于伪卫星组网系统的定位精度研究

目前国内外弹药制导方式普遍采用GPS、惯性导航以及两者的复合制导方式,提出了一种基于伪卫星组网技术的定位制导方式,利用作战区域布设的4个伪卫星接收机通过接收由弹载信号发射机发射的信号,完成弹药的制导控制。与普遍采用的制导方式相比,该制导方式具有完全的自主性及更高的定位精度。仿真结果表明,在作战区域弹药的定位精度可以控制在1.5 m范围内,较好地满足对高速高旋弹药定位精度要求。

半捷联惯性测量装置减旋控制电路设计

MEMS器件体积小、重量轻、性能稳定、响应时间快,通常用来测量高旋转弹药的飞行姿态参数。针对传统MEMS捷联惯性测量系统存在量程与精度相互矛盾的问题,本文介绍了半捷联MEMS惯性测量的概念,在此基础上重点设计半捷联惯性测量装置减旋控制电路,该电路为小量程、高精度的MEMS器件提供稳定的测试环境。通过试验证明:该减旋控制电路能够有效减小高旋转弹药对惯性测量装置姿态测量精度的影响。